Очень часто в робототехнике возникает необходимость плавно управлять каким-то процессом, будь то яркость светодиода, мощность обогревателя или скорость вращения моторчика. Вполне очевидно, что управление напрямую связано с изменением напряжения на потребителе: и светодиод будет по-другому светить, и моторчик крутиться с другой скоростью. Но проблема в том, что управлять напряжением может только такая штука, как ЦАП – цифро-аналоговый преобразователь, а в нашем микроконтроллере встроенного ЦАПа нет, у нас есть только цифровой сигнал, т.е. либо вкл, либо выкл:
Можно ли добиться плавного управления цифровым сигналом? Оказывается можно! Представьте себе вентилятор, вращающийся на полной мощности, напряжение постоянно. Представим теперь, что секунду напряжение подаётся, и секунду – нет, и так продолжается “по кругу”. Вентилятор начнёт крутиться в два раза медленнее, но мы скорее всего будем замечать моменты включения и выключения, особенно если вентилятор маленький. Большой вентилятор более инертен и там можно даже не заметить изменений скорости в пределах двух секунд. Можно теперь включать напряжение на 0.5 секунды, а на остальные 1.5 секунды – выключать. Вентилятор будет крутиться со скоростью 25% от максимальной. Мы с вами смогли представить так называемый ШИМ сигнал, широтно-импульсную модуляцию
С лампочкой накаливания оно тоже будет работать, она ведь весьма инертна, но вот со светодиодом мы будем видеть, как он включается и выключается, потому что он практически не имеет задержки включения/выключения. Что же делать? Всё очень просто, поднять частоту. В мысленном эксперименте у нас был период 2 секунды, что есть 0.5 Гц. А теперь представьте себе такой сигнал с частотой скажем 1000 Гц. Или 25’000 Гц (25 кГц). Теперь роль играет инертность глаза, он не заметит вспышек на такой частоте, для него это будет просто уменьшение яркости. Задача решена! Изменяя так называемое “заполнение” ШИМ сигнала можно менять “суммарное” напряжение (интегрированное) за некоторый период. Чем больше заполнение ШИМ, тем выше напряжение, но не выше напряжения, которое мы “ШИМим”:
При помощи ШИМ сигнала можно даже модулировать сложные аналоговые сигналы, например – синусоиду. На картинке ниже показан ШИМ (снизу) и этот же ШИМ после фильтров:
Вот таким образом кстати и работают инвертеры DC-AC. Возвращаясь к свойствам ШИМ сигнала, их всего два: частота (frequency) и заполнение (duty), с ними мы разобрались. Давайте перейдём к генерации ШИМ при помощи Arduino.
Что такое ШИМ?
ШИМ (широтно-импульсная модуляция, англ. pulse—width modulation (PWM)) — это способ управления мощностью путём импульсной подачи питания. Мощность меняется в зависимости от длительности подаваемых импульсов.
ШИМ в современной электронике применяется повсеместно, для регулировки яркости подсветки вашего смартфона, скорости вращения кулера в компьютере, для управления моторами квадрокоптера или гироскутера. Cписок можно продолжать бесконечно.
В любительской электронике ШИМ контроллеры часто используются для управления яркостью светодиодных лент и для управления мощными двигателями постоянного тока.
Поваренная книга разработчика аналоговых схем: Операционные усилители 12
Тим Грин, Пит Семиг, Колин Веллс (Texas Instruments)
Перед вами – глава из «Поваренной книги разработчика аналоговой электроники», созданной инженерами компании Texas Instruments (TI). Поваренная книга – сборник рецептов, а данный цикл статей – сборник стандартных схем с операционными усилителями. Каждой схеме посвящена отдельная статья, содержащая пример типового расчета с указанием формул и последовательности действий. Результаты расчетов дополнительно проверяются в программе SPICE-моделирования. Расчеты выполнены для конкретных усилителей из производственной линейки TI. Разработчик может использовать и другие изделия, широкий выбор которых представлен на страницах каталога компании КОМПЭЛ. От читателя требуется понимание базовых принципов работы операционных усилителей. Если же знаний недостаточно, следует вначале ознакомиться с учебными курсами TI Precision Labs (TIPL). Авторы обещают обновлять и дополнять статьи цикла.
Мы публикуем главы Поваренной книги на нашем сайте регулярно – дважды в месяц.
Принцип работы ШИМ
В отличии от линейных систем, где мощность регулируется путём снижения электрических параметров (тока или напряжения), при использовании ШИМ мощность, передаваемая потребителю, регулируется временем импульсов, что существенно повышает эффективность работы контроллера. В аналоговых системах остаточная мощность рассеивалась в виде тепла, здесь же при снижении потребления остаточная мощность просто не используется.
Основная характеристика ШИМ – СКВАЖНОСТЬ (процент заполнения) – процентное соотношение длительности импульсов к периоду. На рисунке ниже изображено 5 степеней скважности прямоугольного ШИМ сигнала:
Скважность ШИМ
ПЕРИОД — это время за которое происходит полный цикл колебания сигнала. Измеряется в секундах. Он линейно зависит от частоты сигнала и рассчитывается по формуле:
T(перод) = 1/f(частота)
f(частота) = 1/ T(перод)
Частота ШИМ – это количество периодов (или если хотите, циклов колебаний) в единицу времени. Частота измеряется в Герцах (Гц), 1 Гц это одно колебание в 1 секунду.
Если сигнал делает 100 колебаний в секунду, значит частота равняется 100 Гц. Чем выше частота тем меньше период.
Базовая комплектация
цифровых генераторов ZET 7060-G
В базовый комплект поставки генераторов входит:
- цифровой генератор ZET 7060-G;
- панель установочная на DIN рейку для пластиковых модулей 71×39;
- комплект эксплуатационной документации.
Цифровые генераторы соответствуют требованиям Директивы 2011/65/EU (ROHS, ROHS II) об ограничении использования опасных веществ (Pb, Hg, Cd, Cr(VI)) в электрическом и электронном оборудовании и изготавливаются по бессвинцовой технологии, в соответствии с требованиями Европейского Сообщества
Как подключить к нагрузке
Напрямую генератор ШИМ сигнала к нагрузке подключать не следует, потому как он слаботочный и скорее все сразу же сгорит. Для того, чтобы управлять нагрузкой необходим ключ на мосфет-транзисторе. Берём N-канальный мосфет-транзистор IRF3205 и собираем всё по схеме:
Ардуино ШИМ на IRF3205
Резистор R1 нужен для защиты пина ардуинки от выгорания, а резистор R2 для того, чтобы транзистор полностью закрывался, когда ардуина не даёт выходного сигнала.
Как видно ничего сложного. Четыре элемента и ШИМ-контроллер готов. Он уже может управлять одноцветной светодиодной лентой или каким-нибудь моторчиком.
Если нужна трехцветная лента или больше лент (делаем многоканальный ШИМ), просто добавляем ключи на пины D3, D5, D6, D9, D10, D11 (только на них работает ШИМ). Итого, Ардуина способна управлять мощностью 6-ти устройств одновременно.
IRF3205 способен выдерживать токи до 70 Ампер при напряжении до 55 Вольт, таких характеристик вполне достаточно для решения большинства бытовых задач.
Управление сервоприводом SG90 без микроконтроллера
Попался под руку популярный недорогой сервопривод SG90. И задумалось управлять им, но без микроконтроллера. В этой статье я изложу ход мыслей разработчика при реализации одного из вариантов решения.
Кому интересно, прошу под кат.
Надо управлять сервоприводом, но без микроконтроллера.
Знания
Всем известно, что опыт и знания помогают творить и находить решения. На страницах Гиктаймса немало примеров использования сервопривода с применением контроллеров. В них подробно рассказано про систему управления сервоприводом. Примем этот опыт других разработчиков за знания необходимые нам для решения задачи. Сервопривод SG90 управляется ШИМ сигналом, параметры которого определяют положение ротора. Период ШИМ около 20 мС, длительность сигнала управления от 500 до 2100 мкС.
Задача
Идея и знания порождают задачу, которую необходимо решить. Сформулируем задачу для воплощения идеи. Это что-то вроде Технического Задания. Кажется, все просто, надо взять генератор импульсов с изменяемой скважностью, подключить питание к сервоприводу, а с генератора подать управляющий сигнал. Особо отметим, что в требованиях есть изменения скважности — то есть должны быть органы управления или пользовательский интерфейс.
Реализация
Вот тут и начинаются муки творчества: что взять и где взять? Можно найти готовый лабораторный импульсный генератор, например Г5-54 с ручками, кнопками, выставить нужные параметры, подключить генератор к сервоприводу. Однако это громоздко и не все могут позволить себе такую роскошь. Поэтому разработчики, опираясь на свой опыт и знания, пытаются совместить желание (идею-задачу) и возможности (материальные и творческие) для реализации задачи. Материальные возможности — это та “жаба”“А сколько и чего я хочу потратить на реализацию идеи?” Творческие возможности — это, “посмотрю-ка я, что у меня уже есть”. Это не обязательно какие-то материальные ценности, а опыт и знания предыдущих разработок, которые можно приспособить под реализацию. Также не лишним будет поискать (погуглить), что кто-то уже реализовывал что-то подобное. Для сокращения вариантов решения необходимо самому добавлять дополнительные требования, ограничивающие фантазии реализации. Например, добавим к требованиям еще одно условие, пусть это будет материальное ограничение, реализация должна быть недорогой
.
Если нужно управлять плюсовым контактом
В таком случае нам понадобится другой мосфет- транзистор — P-канальный. Схема аналогична, только подтягивающий резистор подключен к плюсу.
Также нужно будет инвертировать сигнал на выходе ардуино, ведь при подаче 5 вольт транзистор будет закрываться, а при 0 — открываться, значит шим скважностью в 30% выдаст 70% мощность на выходе схемы.
ШИМ на irf4905, питание5 v
Стоит оговориться такая схема будет работать только при питании не выше 5 вольт, так как для полного закрытия P-канального транзистора необходимо подтянуть его затвор к плюсу питания, а ардуина способна выдавать на цифровой пин только 5 вольт. Значит, при питании хотя бы чуть-чуть выше напряжения выдаваемого на цифровой пин транзистор будет не полностью закрываться при верхней части импульса ШИМ и БУДЕТ СИЛЬНО ГРЕТЬСЯ. Полностью отключить нагрузку он тоже не сможет.
Если нужно управлять, к примеру,12 -ти вольтовым устройством, то схема немного усложнится. Добавится так называемое «плечо раскачки» или драйвер полевого транзистора. По классике он собирается на двух, а иногда и на трёх транзисторах, но мы есть вариант немного проще, который работает при невысоких частотах:
Ардуино, управление ШИМ по плюсовому проводу IRF4905
Генераторы функциональных сигналов для тестирования устройств: недорогие модели с Aliexpress
Бюджетные цифровые генераторы для проверки устройств, которые будут не только полезны в качестве хоббийного генератора для радиолюбителя, но и подойдут для профессионального тестирования и разработки компонентов. В подборке будут генераторы тестовых сигналов для проверки оборудования, телевизоров и мониторов, для управления двигателями (ШИМ), а также выскокочастотные генераторы, в том числе для радиосвязи, а также для модули DDS и ВЧ-генераторов для самостоятельной сборки.
С целью тестирования и проверки оборудования применяют различного вида сигналы нужной формы, частоты и скважности, амплитуды и т.п. Пример такого тестирования можно посмотреть в недавнем обзоре осциллографа Rubyster 1C15 с полосой до 110 МГц. Я использовал недорогой генератор JDS-2900 c диапазоном генерации до 60 МГц.
Начну, пожалуй, с одного из самых-самых бюджетных вариантов, а именно с генератора PWM (ШИМ) сигналов FNIRSI XY-PWM1, с диапазоном генерации сигналов от 1 Hz до 150 KHz. Скважность, длительность и период повторения импульсов регулируются. Также предусмотрен таймер на отключение генерации. Настраивать удобно кнопками с контролем по дисплею. Устройство реализовано на базе контроллера Nuvoton серии N76, так что вариант интересный.
Портативный функциональный генератор от Juntek — модель JDS2900-60М с диапазоном генерации 60 МГц. Представляет собой компактный цифровой двухканальный DDS генератор сигналов с выходом BNC (х2). Есть встроенный частотомер. Можно настроить сигнал под себя либо воспользоваться предустановленными (синус, меандр, пила). Что проверить таким? Да хоть новые модели осциллографов и мультиметров.
Простейшая модель для радиолюбителя, представляет собой DDS функциональный генератор сигналов на базе микроконтроллера. Устройство имеет частотный диапазон от 1 Гц- до 65534 Гц. Форму сигнала можно настроить: доступны синусоидальный, прямоугольный, треугольный сигналы на выходе. Фронты сигнала выдаёт чёткие. Большой диапазон регулировок и настроек. Выход — BNC разъемы. Провода и адаптеры для такого генератора можно изготовить самостоятельно. Такой генератор подойдет для тестирования и проверки аудиоустройств.
Отличный функциональный генератор сигналов произвольной формы от UNI-T. В лоте на выбор две модели: UNI-T UTG932 и UNI-T UTG962. Отличаются соответственно предельной частотой генерации: 30 МГц и 60 МГц соответственно. Обе модели двухканальные. Имеет большой экран и серьезный функционал, в том числе и изменение фазы. Внутри установлен прецизионный источник цифрового сигнала 200 Ms/s (14 bit DAC). Предусмотрен встроенный частотомер.
Если вы ищете совсем недорогой, но высокостабильный и, одновременно, высокочастотный генератор функциональных сигналов, то обратите внимание в сторону готовых модулей CJMCU-5351 на базе генератора Si5351/Si5351A. Представляет собой отдельный модуль для подключения к контроллеру по шине I2C, в зависимости от сигнала устанавливается выход. Тактовая частота микросхемы составляет 25 МГц, но в модуле предусмотрены умножители и делители частоты, реальный сигнал модно получить аж до 160 МГц. Минимальный — от 8 кГц. Подойдет и для Arduino, и для STM32, и для других отладочных плат. Модуль под пайку, в комплекте есть стандартная гребенка с шагом 2.54 мм. Выход ВЧ сделан с разъемами SMA-типа. Это самый бюджетный вариант такого плана.
Наверное, это самый недорогой генератор сигналов с возможностью получить синус/треугольник/квадратный на выходе. Продается в виде комплекта, который нужно будет собрать. В составе есть акриловый корпус и все необходимое. Микросхема XR2206 дает возможность генерировать тестовый сигнал в пределах 1 Гц-1 МГц. Можно регулировать выходную амплитуду в нужных пределах.
Удобный и недорогой вариант модуля-генератора импульсных сигналов, аналог такого же, что был в начале подборке. Представляет собой отдельный модуль без корпуса, со встроенным дисплеем и генератор сигналов PWM или импульсным сигналов. Можно устанавливать частоту импульсов, период повторения и скважность импульсов. Рабочий диапазон от 1Hz до 150Khz, пределы выходного напряжения от 3,3 V до 30 V.
Специальный модуль с тестовыми сигналами для VGA мониторов. Представляет собой небольшую плату со специализированой микросхемой. Питается от 7 V до 12 V (работает от любых блоков питания или батарейки типа «Крона» 9 V). Удобно для тестирования ЖК-дисплеев в ремонте или при покупке. Выдает несколько стандартных картинок для проверки матрицы.
Еще один недорогой модуль DDS генератора сигналов на основе AD9833. На этот раз характеристики чуть попроще, цена ниже. Также работает с микроконтроллерами Arduino и STM32. Удобный и недорогой способ собрать дома генератор сигналов с синусоидальным, прямоугольным, треугольным сигналом на выходе. Выход ВЧ сделан с разъемами SMA-типа.
Одна из самых лучших плат-генераторов HackRF с софтовым приемником (SDR). Может не просто принимать любой сигнал в диапазоне от 1 МГц до 6 ГГц, но и генерировать сигнал на антенну. Можно использовать в радиолюбительских целях, для исследований, для студенческого или кандидатского проекта. Фактически, это популярные RTL-SDR, но с расширенным диапазоном и возможностью передачи сигнала. По ссылке несколько вариантов комплектации, это один из самых доступных лотов на Алиэкспресс.
Применение таймера NE555. Часть 2 — генератор прямоугольных импульсов на NE555
Пример №7 — Простой генератор прямоугольных импульсов на NE555
В момент включения схемы, конденсатор C1 разряжен и на выходе 3 таймера NE555 находится высокий уровень. Затем конденсатор C1 через резистор R1 начинает постепенно заряжаться.
В момент, когда потенциал на конденсаторе, и соответственно на выводе 6 (стоп) таймера, достигнет примерно 2/3 напряжения питания, сигнал на выводе 3 переключится на низкий уровень. Теперь конденсатор через сопротивление R1 начинает разряжаться. Когда уровень напряжения на входе 2 (запуск) упадет до 1/3 Uпит., на выходе снова будет высокий уровень. И процесс повторится снова.
Стабилизатор напряжения на мощном полевом транзисторе 13В (IRLR2905)
При построении сильноточных стабилизаторов напряжения радиолюбители обычно используют специализированные микросхемы серии 142 и аналогичные, «усиленные» одним или несколькими, включенными параллельно, биполярными транзисторами. Если для этих целей применить мощный переключательный полевой транзистор, то удастся собрать более простой сильноточный стабилизатор,
Схема одного из вариантов такого стабилизатора приведена на рис. 3.28.0. Со вторичной обмотки трансформатора переменное напряжение около 13 В (эффективное значение) поступает на выпрямитель и сглаживающий фильтр. На конденсаторах фильтра оно равно 16 В. Это напряжение поступает на сток мощного транзистора VT1 и через резистор R1 на затвор, открывая транзистор.
Часть выходного напряжения через делитель R2, R3 подается на вход микросхемы DA1, замыкая цепь ООС. Напряжение на выходе стабилизатора возрастает вплоть до того момента, пока напряжение на входе управления микросхемы DA1 не достигнет порогового, около 2,5 В. В этот момент микросхема открывается, понижая напряжение на затворе мощного транзистора, т.е. частично закрывая его, и, таким образом, устройство входит в режим стабилизации. Лучшие результаты удастся получить, если диод VD2 подключить к выпрямительному мосту (рис. 3.28.6). В этом случае напряжение на конденсаторе С5 увеличится, поскольку падение напряжения на диоде VD2 будет меньше, чем падение напряжения на диодах моста, особенно при максимальном токе.
При необходимости плавной регулировки выходного напряжения постоянный резистор R2 следует заменить переменным или подстроенным резистором.
В стабилизаторе в качестве регулирующего элемента применен мощный полевой транзистор IRLR2905. Хотя он и предназначен для работы в ключевом (переключательном) режиме, в данном стабилизаторе он используется в линейном режиме. Транзистор имеет в открытом состоянии весьма малое сопротивление канала (0,027 Ом), обеспечивает ток до 30 А при температуре корпуса до 100°С, обладает высокой крутизной и требует для управления напряжения на затворе всего 2,5…3 В. Мощность, рассеиваемая транзистором, может достигать 110 Вт.
Полевым транзистором управляет микросхема параллельного стабилизатора напряжения КР142ЕН19 (импортный аналог TL431). Конденсаторы — малогабаритные танталовые, резисторы — MJ1T, С2-33, диод VD2 — выпрямительный с малым падением напряжения (германиевый, диод Шоттки). Параметры трансформатора, диодного моста и конденсатора С1 выбирают исходя из необходимого выходного напряжения и тока. Хотя транзистор и рассчитан на большие токи и большую рассеиваемую мощность, для реализации всех его возможностей необходимо обеспечить эффективный теплоотвод.
Налаживание сводится к установке требуемого значения выходного напряжения. Надо обязательно проверить устройство на отсутствие самовозбуждения во всем диапазоне рабочих токов. Для этого напряжения в различных точках устройства контролируют с помощью осциллографа. Если самовозбуждение возникает, то параллельно конденсаторам CI, С2 и С4 следует подключить керамические конденсаторы емкостью 0,1 мкФ с выводами минимальной длины. Размещаются эти конденсаторы как можно ближе к транзистору VT1 и микросхеме DA1.
Печатная плата устройства приведена на рис. 3.29. Эта плата рассчитана на установку малогабаритных деталей в корпусах для поверхностного монтажа, в том числе и микросхема КР142ЕН19 требует замены на импортный аналог в корпусе SO-8.
В случае, если полевой транзистор найти не удалось, стабилизатор можно выполнить по другой схеме (рис. 3.30), на мощных биполярных транзисторах, с использованием той же микросхемы. Правда, максимальный ток нагрузки у этого варианта стабилизатора не более 3…4 А. Для повышения коэффициента стабилизации применен стабилизатор тока на полевом транзисторе, в качестве регулирующего элемента применен мощный составной транзистор. Трансформатор должен обеспечивать на вторичной обмотке напряжение не менее 15 В при максимальном токе нагрузки.
Схемы стабилизаторов и регуляторов тока
Существуют как минимум четыре варианта изготовления стабилизаторов напряжения на 12 вольт для авто своими руками:
- На кренке.
- На паре транзисторов.
- На операционном усилителе.
- На микросхеме импульсного стабилизатора.
Разберем, какие главные особенности имеет каждая из рассматриваемых модификаций.
На кренке
Для сборки своими руками простейшего стабилизатора для светодиодов для авто на 12 вольт потребуются:
- Микросхема LM317 или КРЕН8Б (более точнее КР142ЕН8Б), или KIA7812A.
- Резистор на 120 Ом.
- Печатное плато или перфорированная панель.
На изображениях наглядно представлено расположение основных компонентов схемы простейшего стабилизатора для светодиодов в авто:
На второй схеме на входе с АКБ применяется диод выпрямляющего типа 1n4007.
На двух транзисторах
Одним из самых популярных автомобильных стабилизаторов напряжения для светодиодов на 12 вольт, который также собирается своими руками, на сегодня является схема на двух транзисторах.
Переменное напряжение номиналом 12 вольт поступает на диодный мостик VD1 – VD4, выпрямляется и, проходя через фильтры С1 С2, сглаживается. Далее ток идет на стабилизатор параметрического типа VD1 и проходит к резистору R2. Затем с его движка передается на ключ составного транзистора VT1 VT2. Уровень его открытости определяется состоянием движка резистора переменного типа R2 – в нижнем положении регулятора транзисторы перекрыты и напряжение не поступает в нагрузку, а в верхнем состоянии регулятора R2 оно максимально и транзисторы полностью открыты, напряжение прилагается к нагрузке.
Приведенная модель стабилизатора напряжения для авто чаще всего применяется для дневных ходовых огней на базе светодиодов и позволяет успешно подстраивать параметры бортового тока под характеристики прибора освещения.
На операционном усилителе
Стабилизатор напряжения на 12 вольт для светодиодов в авто имеет смысл изготовить своими руками, когда возникает необходимость для его работы в расширенном диапазоне рабочих параметров. Ниже приведенная схема такого устройства. Главная его особенность в том, что сам усилитель включен в цепь обратной связи и питается прямо с выхода стабилизатора. Прибор характеризуется коэффициентом стабилизации – порядка 1000, при этом сопротивление на выходе – не более 10 мкОм при КПД около 50%. Ток нагрузки в номинале – не менее 200 мкА, при пульсации напряжения на выходе в двойной амплитуде – меньше 60 мкВ.
Среди главных особенностей его работы выделяются:
- Рабочий интервал температуры – от -20 до +60 градусов.
- Термический дрейф напряжения на выходе – меньше 0,05%.
- Возможность повышения напряжения на выходе до 27-30 вольт.
Для решения последней задачи нужно между выводами «7» и «+25» установить резистор на 200 Ом. Каскад транзистора VT1 выполняет роль динамической нагрузки для VT4 и при этом повышает общий коэффициент усиления. Транзистор П702А можно заменить на аналоги П702 или КТ805, при этом КТ603Г – соответственно на П308 или П309, а также КТ201В и КТ203В — на МП103 либо МП106.
На микросхеме импульсного стабилизатора
Когда от стабилизатора напряжения для авто требуется высокий коэффициент полезного действия, лучше собрать своими руками устройство с использование импульсных составляющих. Наиболее распространенной является ниже представленная схема МАХ771 (или аналогов 770, 772).
Стабилизатор импульсного типа на выходе имеет мощность в 15 ватт. Элементы цепи R1 и R2 разделяют показатели напряжения на точках выход. В случае, когда оно становится выше базового, импульсные выпрямители просто снижаются его выходное значение. В обратном случае прибор будет, напротив, увеличивать данный параметр на выходе.
Монтаж и установка своими руками импульсного стабилизатора напряжения для светодиодов в авто разумна, когда его показатель превышает 16 вольт. При возникновении повышенного падения нагрузки в цепь следует внедрить операционный усилитель.
Генератор прямоугольных импульсов на NE555
555 — аналоговая интегральная микросхема, универсальный таймер — устройство для формирования (генерации) одиночных и повторяющихся импульсов со стабильными временными характеристиками. Применяется для построения различных генераторов, модуляторов, реле времени, пороговых устройств и прочих узлов электронной аппаратуры. В качестве примеров применения микросхемы-таймера можно указать функции восстановления цифрового сигнала, искаженного в линиях связи, фильтры дребезга, двухпозиционные регуляторы в системах автоматического регулирования, импульсные преобразователи электроэнергии, устройства широтно-импульсного регулирования, таймеры и др.
В данной статье расскажу о построении генератора на этой микросхеме. Как написано выше мы уже знаем что микросхема формирует повторяющиеся импульсы со стабильными временными характеристиками, нам это и нужно.
Схема включения в астабильном режиме. На рисунке ниже это показано.
Калькулятор стабилизатора тока на LM317
Для расчета сопротивления и мощности резистора просто введите необходимый ток:
Не забывайте, что максимальный непрерывный ток, которым может управляться LM317 составляет 1,5 ампер с хорошим радиатором. Для более больших токов используйте , который рассчитан на 5 ампер, а с хорошим радиатором до 8 ампер.
Если необходимо регулировать яркость свечения светодиода, то в статье приведен пример схемы с использованием стабилизатора напряжения LM2941.
В случае если в схеме нужен стабилизатор на какое-то не стандартное напряжение, то прекрасное решение использование популярного интегрального стабилизатора LM317T с характеристиками:
- способен работать в диапазоне выходных напряжений от 1,2 до 37 В;
- выходной ток может достигать 1,5 А;
- максимальная рассеиваемая мощность 20 Вт;
- встроенное ограничение тока, для защиты от короткого замыкания;
- встроенную защиту от перегрева.
У микросхемы LM317T схема включения в минимальном варианте предполагает наличие двух резисторов, значения сопротивлений которых определяют выходное напряжение, входного и выходного конденсатора.
У стабилизатора два важных параметра: опорное напряжение (Vref) и ток вытекающий из вывода подстройки (Iadj). Величина опорного напряжения может меняться от экземпляра к экземпляру от 1,2 до 1,3 В, а в среднем составляет 1,25 В. Опорное напряжение это то напряжение которое микросхема стабилизатора стремиться поддерживать на резисторе R1. Таким образом если резистор R2 замкнуть, то на выходе схемы будет 1,25 В, а чем больше будет падение напряжения на R2 тем больше будет напряжение на выходе. Получается что 1,25 В на R1 складываться с падением на R2 и образует выходное напряжение.
Но я бы посоветовал использовать LM317T в случае типовых напряжений, только когда нужно срочно что-то сделать на коленке, а более подходящей микросхемы типа 7805 или 7812 нету под рукой.
А вот расположение выводов LM317T:
- Регулировочный
- Выходной
- Входной
Кстати у отечественного аналога LM317 — КР142ЕН12А схема включения точно такая же.
На этой микросхеме несложно сделать регулируемый блок питания: вместо постоянного R2 поставьте переменный, добавьте сетевой трансформатор и диодный мост.
На LM317 можно сделать и схему плавного пуска: добавляем конденсатор и усилитель тока на биполярном pnp-транзисторе.
Схема включения для цифрового управления выходным напряжением тоже не сложна. Рассчитываем R2 на максимальное требуемое напряжение и параллельно добавляем цепочки из резистора и транзистора. Включение транзистора будет добавлять в параллель к проводимости основного резистора, проводимость дополнительного. И напряжение на выходе будет снижаться.
Схема стабилизатора тока ещё проще, чем напряжения, так как резистор нужен только один. Iвых = Uоп/R1. Например, таким образом мы получаем из lm317t стабилизатор тока для светодиодов:
- для одноватных светодиодов I = 350 мА, R1 = 3,6 Ом, мощностью не менее 0,5 Вт.
- для трехватных светодиодов I = 1 А, R1 = 1,2 Ом, мощностью не менее 1,2 Вт.
На основе стабилизатора легко сделать зарядное устройство для 12 В аккумуляторов, вот что нам предлагает datasheet. С помощью Rs можно настроить ограничение тока, а R1 и R2 определяют ограничение напряжения.
Если в схеме потребуется стабилизировать напряжения при токах более 1,5 А, то все также можно использовать LM317T, но совместно с мощным биполярным транзистором pnp-структуры. Если нужно построить двуполярный регулируемый стабилизатор напряжения, то нам поможет аналог LM317T, но работающий в отрицательном плече стабилизатора — LM337T.
Но у данной микросхемы есть и ограничения. Она не является стабилизатором с низким падением напряжения, даже наоборот начинает хорошо работать только когда разница между выходным и выходным напряжением превышает 7 В.
Если ток не превышает 100мА, то лучше использовать микросхемы с низким падением LP2950 и LP2951.
