مدار کنترل دور موتور dc با 555

PWM زمان سنج 555 کنترل کننده سرعت موتورDC

در این آموزش یاد می‌گیریم که چگونه مدار کنترل دور موتور dc با 555 fshcdl ، کنترل کننده سرعت موتور DC را با استفاده از IC زمان‌سنج ۵۵۵ بسازیم. نگاهی دقیق به نحوه کار مدار تولید کننده PWP زمان سنج 555، نحوه استفاده از آن برای کنترل سرعت موتور DC و نحوه ساخت یک PCB سفارشی را برای آن خواهیم داشت.

مرور کلی مدار کنترل دور موتور dc با 555

ما می‌توانیم سرعت موتور DC را با کنترل ولتاژ ورودی موتور کنترل کنیم. برای این منظور ما می‌توانیم از PWM یا مدولاسیون پهنای پالس استفاده کنیم.

PWM کنترل سرعت موتور DC

PWM روشی است که از طریق آن می توانیم ولتاژ متغیر را با روشن و خاموش کردن آهنگی که با سرعت زیادی به سمت ابزار الکترونیکی می‌رود، تولید کرد. ولتاژ متوسط به چرخه کاری سیگنال، یا مقدار زمانی که سیگنال روشن است در مقابل مقدار زمانی که سیگنال در یک دوره زمانی خاموش است، بستگی دارد.

مدار تولید کننده PWM زمان سنج 555

زمان سنج ۵۵۵ قادر به تولید سیگنال PWM به هنگام راه‌اندازی در یک حالت ناپایدار می‌باشد. ما میتوانیم از این مقاله در بخش آموزش رباتیک برای ساخت انواع ربات ها استفاده کنیم.
در اینجا یک مدار اصلی از زمان سنج 555 در یک حالت ناپایدار عمل می‌کند و می‌توانیم متوجه شویم که خروجی زمانی که خازن C1 از طریق مقاومت‌های R1 و R2 شارژ می‌شود، به صورت HIGH می‌باشد.

از سوی دیگر، خروجی IC زمانی که خازن C1 تخلیه می‌شود، LOWاست اما تنها از طریق مقاومت .R2 بنابراین می‌توانیم متوجه شویم که اگر ما مقادیر هر یک از این سه جز را تغییر دهیم، زمان های ON و OFF یا چرخه کاری متفاوت سیگنال خروجی موج مربعی را تغییر خواهیم داد. یک راه آسان و فوری برای انجام این کار جایگزینی مقاومت R2 با یک پتانسیومتر و اضافه بر آن اضافه کردن دو دیود در مدار است.

در این پیکربندی زمان ON به مقاومت R1، سمت چپ پتانسیومتر و خازن C1 بستگی دارد در حالی که زمان OFF به خازن C1 و سمت راست پتانسیومتر بستگی دارد. همچنین می‌توانیم در این پیکربندی،متوجه دوره یک چرخه شویم، بنابراین فرکانس، همیشه یکسان خواهد بود، زیرا مقاومت کل، در هنگام شارژ و تخلیه، یکسان باقی می‌ماند.

معمولا مقاومت R1 بسیار کوچک‌تر از مقاومت پتانسیومتر است، برای مثال، 1K در مقایسه با 100K پتانسیومتر. به این ترتیب ما ۹۹ % کنترل روی مقاومت شارژ و تخلیه در مدار داریم. پین کنترل زمان سنج ۵۵۵ مورد استفاده قرار نمی‌گیرد اما به یک خازن 100nF متصل می‌شود تا هر گونه نویز خارجی را از ترمینال حذف کند. تنظیم مجدد پین شماره ۴ کم فعال است بنابراین به منظور جلوگیری از هر تنظیم مجدد ناخواسته، خروجی به VCC متصل می‌شود.
خروجی زمان‌سنج ۵۵۵ می‌تواند جریان 200mA را به بار وارد یا خارج کند. بنابراین اگر موتوری که ما می‌خواهیم آن را کنترل کنیم از این مقدار بیشتر شود، باید از یک ترانزیستور یا یک MOSFET برای هدایت موتور استفاده کنیم. در این مثال، من از یک ترانزیستور دارلینگتون (TIP122) استفاده کردم که می‌تواند جریان را تا 5A کنترل کند.

خروجی IC باید از طریق یک مقاومت به پایه ترانزیستور متصل شود، و در مورد من از یک مقاومت 1K استفاده شده‌است. برای جلوگیری از هر گونه افزایش ولتاژ تولید شده توسط موتور، باید از یک دیود فلای بک که به صورت موازی به موتور متصل است، استفاده کنیم.

طراحی یک PCB برای PWM کنترل کننده سرعت موتور DC

اکنون ما می‌توانیم حرکت کنیم و یک PCB سفارشی برای این مدار طراحی کنیم. برای این منظور من از نرم‌افزار آنلاین رایگان EasyEDA استفاده خواهم کرد. در اینجا ما می‌توانیم با جستجو و قرار دادن اجزا بر روی منوی خالی شروع کنیم. کتابخانه صدها هزار مولفه دارد، بنابراین مشکلی در پیدا کردن تمام مولفه‌های مورد نیاز برای این PWM مدار کنترل کننده سرعت موتور DC نداشتم.

پس از قرار دادن اجزا، ما باید طرح برد را ایجاد کرده و شروع به تنظیم اجزا کنیم. این دو خازن باید تا حد امکان نزدیک به زمان سنج ۵۵۵ قرار گیرند، در حالی که اجزای دیگر را می توان در هر جایی که می‌خواهیم قرار داد، اما با توجه به طرح کلی مدار، این دو خازن باید در یک آرایش منطقی قرار گیرند.

با استفاده از ابزار ردیابی ما باید تمام اجزا را به هم متصل کنیم. ابزار ردیابی کاملاً شهودی است و کار کردن با آن آسان است. ما می‌توانیم هم از لایه بالایی و هم از لایه پایینی برای جلوگیری از عبور و مرور و کوتاه‌تر کردن مسیرها استفاده کنیم.

پدهای اجزایی که باید به Ground متصل شوند از طریق تب Pad Properties به Ground تنظیم شده‌اند، که در آن ما نیاز به نوع GND در برچسب “Net” در هنگامی که پد انتخاب شده است داریم.
ما می‌توانیم از لایه Silk برای اضافه کردن متن به برد استفاده کنیم. همچنین ما می‌توانیم یک فایل تصویر وارد کنیم. در پایان با استفاده از ابزار ناحیه مسی ما باید ناحیه ground برد PCB را ایجاد کنیم.

شما می‌توانید فایل‌های پروژه EasyEDA در این پروژه را در اینجا پیدا کنید.
وقتی کار طراحی تمام شد فقط باید روی دکمه “Gerber output ” کلیک کنیم، پروژه را ذخیره کنیم و قادر خواهیم بود فایل‌های Gerber که برای ساخت PCB استفاده می‌شوند را دانلود کنیم.

در اینجا ما به سادگی می‌توانیم فایل فشرده دانلود شده از فایل‌های gerber را بکشیم و رها کنیم. پس از بارگذاری ما می‌توانیم یکبار دیگر PCB را در مرورگر Gerber بررسی کنیم. 

مونتاژ PCB برایPWM کنترل کننده سرعت موتور DC

با این حال، پس از یک هفته PCB ها رسیدند و من باید اعتراف کنم که طراحی PCB خودتان کاملاً رضایت‌بخش است. کیفیت PCB ها عالی است و همه چیز دقیقاً مشابه طراحی است.

بسیار خوب، پس اکنون می‌توانیم اجزا را بر روی PCB قرار دهیم.
ابتدا اجزای کوچک‌تر، مقاومت‌ها، دیودها و خازن‌ها را وارد کردم.

من سر آن‌ها را به طرف دیگر خم کردم تا آن‌ها در موقعیت قرار بگیرند وقتی که برد را برای لحیم کاری وارونه کنم. اما در مورد اجزای بزرگ‌تر، من از یک نوار چسب برای نگه داشتن آن‌ها در جای خود هنگام وارونه کردن برد استفاده کردم.
این ظاهر نهایی برد است و چیزی که اکنون باقی مانده‌است اتصال یک موتور DC و یک منبع تغذیه مناسب برای آن است.

من از موتور DC گشتاور بالا ۱۲ ولت استفاده کردم که با استفاده از باتری‌های لیتیوم یون ۳.۷ ولت متصل در سری ها که حدود ۱۲ ولت تولید می‌کرد. بنابراین در حال حاضر با استفاده از پتانسیومتری می‌توانیم سرعت موتور DC یا سیگنال PWM تولید شده توسط IC زمان‌سنج ۵۵۵ را کنترل کنیم.

امیدوارم از این آموزش لذت برده باشید و چیز جدیدی یاد بگیرید. لطفاً در زیر بخش نظرات هر سؤالی دارید بپرسید.