Ultradźwiękowy PWM z miękkim startem do regulowania obrotów silnika DC.
Układ powstał z potrzeby płynnej regulacji obrotów silnika wycieraczek samochodowych z grupy VAG. Silnik napędza wałek opiekacza sękacza przez przełożenie 2:1. Poprzednie sposoby wykorzystujące dwie prędkości silnika i dwa napięcia z zasilacza ATX (trochę regulowanego) okazały się nieefektywne. Obecnie zasilacz ATX ma podniesione napięcie na stałe do 13,5V. Silnik też jest po przeróbkach - odizolowana szczotka od masy i wyprowadzony dodatkowy przewód. Dało to możliwość obrotu w obu kierunkach.
W konstrukcji zależało mi by układ pracował poza granicą słyszalności człowieka, by nie było słychać pisków i gwizdów, ponieważ pieczenie sękacza trwa około dwóch godzin. Regulator, który wcześniej wykonałem do wiercenia w płytkach PCB silnikiem z wkrętarki na LM358, pracuje poprawnie, ale słychać przydźwięk. Na szczęście ta czynność w przypadku płytek nie trwa długo. Miękki start ma za zadanie eliminować szarpnięcia oraz powodować powolny wzrost prądu pobieranego z zasilacza, ponieważ układ przeciwzwarciowy zasilacza ATX nie lubi gwałtownych zmian.
Projekt powstał po nieudanych próbach generowania wyższych częstotliwości na wzmacniaczach operacyjnych i używania ich jako komparatorów. Przeszukując sieć znalazłem w końcu rozwiązanie generatora trójkąta do zaadoptowania. Generator zadziałał od razu. Potem trochę pomęczyłem się z MAA741 i LM358 w roli komparatora – nie sprawdziły się. Typowy komparator HA17393 zadziałał.
Źródła prądowe generatora zaprojektowałem na tranzystorach. Uznałem, że do mego zastosowania nie muszą być bardzo dokładnie i wzmacniacze operacyjne w generatorze trójkąta (link pierwszy) zastąpiłem tranzystorami (dowolna para małej mocy). Diodę Zenera zastąpiłem sześcioma zwykłymi ponieważ jej nie miałem. Generator ruszył i tak zostało. W ogóle regulator jest wykonany z „surowców wtórnych”, z demontażu i wszystkiego co już było. Kupiłem tylko obrotowy potencjometr 10k i dwa precyzyjne po 20k.
Regulator ze schematu pracuje na częstotliwości około 16000 Hz. Przydźwięku i pisków nie ma. Trochę o ustawieniach. PR2 to regulacja PWM. Wykorzystując potencjometry PR3 i PR4 można ustawić od jakich obrotów silnik ma startować. Minimum ustawiłem sobie tak, że silnik ma niewielkie obroty i zawsze obraca się. Od tej prędkości regulować można aż do100%. Do ustawienia czasu miękkiego startu służy potencjometr PR1 i koncensator C4. (Zamiast PR1 jest rezystor 47k.) Do uruchamiania dobrze jest mieć oscyloskop, ale może udać się i bez niego. Orientacyjne napięcia do ustawienia są podane.
Jestem elektronikiem amatorem i tekst poniżej jest w oparciu o wiadomości z internetu.
Prąd ładowania (rozładowania) kondensatora C01 płynący przez rezystor R01 (R04) musi być mały, aby uzyskać dobry kształt sygnału, prąd płynący przez rezystor R01 nie powinien przekraczać 20 mA.
Prąd ten oblicza się ze wzoru
I=(UD5-D10 – UBE)/R01, I=(3,6V-0,6V)/3800Ω=0,00078947A
gdzie UD5-D10 to spadek napięcia na diodach – 3,6V(w tym przypadku 3*0,6V), a UBE to napięcie przewodzenia na złączu baza-emiter tranzystora T01 (0,6 V).
Jeśli prąd ładowania i rozładowania są sobie równe to czas ładowania i rozładowania (narastania i opadania) można obliczyć ze wzoru:
T=VCC*C01/3*I
Okres wyniesie więc 2T a częstotliwość f=1/2T
Jestem z pokolenia, które nauczano „jedynie słusznego języka”, więc niech Was nie dziwi cyrylica. Wykorzystałem:
https://www.radiolocman.com/shem/schematics.html?di=655279
https://www.rlocman.ru/shem/schematics.html?di=655279
http://zpostbox.ru/sawtooth_wave_generator_based_on_555_timer.html
https://www.elektroda.pl/rtvforum/topic1047137.html#5295680
Układ spełnia moje oczekiwania. Zamieszczam z nadzieją, że ktoś z tego skorzysta. Płytek nie zamieszczam, ponieważ jest to trochę hybryda złożona z dwóch płytek. Pierwsza to generator przebiegu trójkątnego na timerze LM555. Jest dobra, bez poprawek, ale to tylko kostka 555 i dosłownie kilka elementów. Druga to PWM z możliwością miękkiego startu, teraz na komparatorze LM393. Wcześniej były próby na wzmacniaczu operacyjnym MAA741 i LM358. Obecnie jest tam przejściówka w pół pająku z 741 na 393, kilka zworek i elementów po obu stronach płytki, więc nie ma to większego sensu. Wybrałem podział na 2 płytki z względu na:
- brak miejsca w obudowie, gdzie układ ma się zmieścić,
- nie wiedziałem czy układ zadziała (jestem tylko amatorem i mam duże braki w wiedzy elektronicznej, postanowiłem projekt podzielić na generator i regulator PWM, licząc na to, że jeśli zadziała generator to potem zajmę się PWM-em z soft start-em, na tym czy innym schemacie).
Niestety ostatni punkt sprawdził się w całości, kombinowałem na paru wersjach.
Tuż przed maksymalnym wypełnieniem.
Ustawione minimum obrotów.
09. 07. 2025 r.
Zamieszczam przerobione płytki, w nadziej, ze być może ktoś z kolegów skorzysta. Dalej jest to rozwiazanie hybrydowe. Jeśli komuś potrzeba przerobić, to prosze napisać na PW. Płytki sa zrobione w zwykłym Paint-cie. Dawno temu zrobiłem na szybko mały projekt i tak pozostało. Potem już tylko kopiuj wklej. Wiem, że są dedykowane programy, ale moja przedostatnia płytka była zrobiona w 2022 r.
Płytki:
Elementy na ścieżkach:
10. 07. 2025 r.
Płytki razem, nie bedzie potrzebna jedna zwora - Z3 na generatorze trójkąta. Trzeba połączyć OUT z IN.
Układ powstał z potrzeby płynnej regulacji obrotów silnika wycieraczek samochodowych z grupy VAG. Silnik napędza wałek opiekacza sękacza przez przełożenie 2:1. Poprzednie sposoby wykorzystujące dwie prędkości silnika i dwa napięcia z zasilacza ATX (trochę regulowanego) okazały się nieefektywne. Obecnie zasilacz ATX ma podniesione napięcie na stałe do 13,5V. Silnik też jest po przeróbkach - odizolowana szczotka od masy i wyprowadzony dodatkowy przewód. Dało to możliwość obrotu w obu kierunkach.
W konstrukcji zależało mi by układ pracował poza granicą słyszalności człowieka, by nie było słychać pisków i gwizdów, ponieważ pieczenie sękacza trwa około dwóch godzin. Regulator, który wcześniej wykonałem do wiercenia w płytkach PCB silnikiem z wkrętarki na LM358, pracuje poprawnie, ale słychać przydźwięk. Na szczęście ta czynność w przypadku płytek nie trwa długo. Miękki start ma za zadanie eliminować szarpnięcia oraz powodować powolny wzrost prądu pobieranego z zasilacza, ponieważ układ przeciwzwarciowy zasilacza ATX nie lubi gwałtownych zmian.
Projekt powstał po nieudanych próbach generowania wyższych częstotliwości na wzmacniaczach operacyjnych i używania ich jako komparatorów. Przeszukując sieć znalazłem w końcu rozwiązanie generatora trójkąta do zaadoptowania. Generator zadziałał od razu. Potem trochę pomęczyłem się z MAA741 i LM358 w roli komparatora – nie sprawdziły się. Typowy komparator HA17393 zadziałał.
Źródła prądowe generatora zaprojektowałem na tranzystorach. Uznałem, że do mego zastosowania nie muszą być bardzo dokładnie i wzmacniacze operacyjne w generatorze trójkąta (link pierwszy) zastąpiłem tranzystorami (dowolna para małej mocy). Diodę Zenera zastąpiłem sześcioma zwykłymi ponieważ jej nie miałem. Generator ruszył i tak zostało. W ogóle regulator jest wykonany z „surowców wtórnych”, z demontażu i wszystkiego co już było. Kupiłem tylko obrotowy potencjometr 10k i dwa precyzyjne po 20k.
Regulator ze schematu pracuje na częstotliwości około 16000 Hz. Przydźwięku i pisków nie ma. Trochę o ustawieniach. PR2 to regulacja PWM. Wykorzystując potencjometry PR3 i PR4 można ustawić od jakich obrotów silnik ma startować. Minimum ustawiłem sobie tak, że silnik ma niewielkie obroty i zawsze obraca się. Od tej prędkości regulować można aż do100%. Do ustawienia czasu miękkiego startu służy potencjometr PR1 i koncensator C4. (Zamiast PR1 jest rezystor 47k.) Do uruchamiania dobrze jest mieć oscyloskop, ale może udać się i bez niego. Orientacyjne napięcia do ustawienia są podane.
Jestem elektronikiem amatorem i tekst poniżej jest w oparciu o wiadomości z internetu.
Prąd ładowania (rozładowania) kondensatora C01 płynący przez rezystor R01 (R04) musi być mały, aby uzyskać dobry kształt sygnału, prąd płynący przez rezystor R01 nie powinien przekraczać 20 mA.
Prąd ten oblicza się ze wzoru
I=(UD5-D10 – UBE)/R01, I=(3,6V-0,6V)/3800Ω=0,00078947A
gdzie UD5-D10 to spadek napięcia na diodach – 3,6V(w tym przypadku 3*0,6V), a UBE to napięcie przewodzenia na złączu baza-emiter tranzystora T01 (0,6 V).
Jeśli prąd ładowania i rozładowania są sobie równe to czas ładowania i rozładowania (narastania i opadania) można obliczyć ze wzoru:
T=VCC*C01/3*I
Okres wyniesie więc 2T a częstotliwość f=1/2T
Jestem z pokolenia, które nauczano „jedynie słusznego języka”, więc niech Was nie dziwi cyrylica. Wykorzystałem:
https://www.radiolocman.com/shem/schematics.html?di=655279
https://www.rlocman.ru/shem/schematics.html?di=655279
http://zpostbox.ru/sawtooth_wave_generator_based_on_555_timer.html
https://www.elektroda.pl/rtvforum/topic1047137.html#5295680
Układ spełnia moje oczekiwania. Zamieszczam z nadzieją, że ktoś z tego skorzysta. Płytek nie zamieszczam, ponieważ jest to trochę hybryda złożona z dwóch płytek. Pierwsza to generator przebiegu trójkątnego na timerze LM555. Jest dobra, bez poprawek, ale to tylko kostka 555 i dosłownie kilka elementów. Druga to PWM z możliwością miękkiego startu, teraz na komparatorze LM393. Wcześniej były próby na wzmacniaczu operacyjnym MAA741 i LM358. Obecnie jest tam przejściówka w pół pająku z 741 na 393, kilka zworek i elementów po obu stronach płytki, więc nie ma to większego sensu. Wybrałem podział na 2 płytki z względu na:
- brak miejsca w obudowie, gdzie układ ma się zmieścić,
- nie wiedziałem czy układ zadziała (jestem tylko amatorem i mam duże braki w wiedzy elektronicznej, postanowiłem projekt podzielić na generator i regulator PWM, licząc na to, że jeśli zadziała generator to potem zajmę się PWM-em z soft start-em, na tym czy innym schemacie).
Niestety ostatni punkt sprawdził się w całości, kombinowałem na paru wersjach.
Tuż przed maksymalnym wypełnieniem.
Ustawione minimum obrotów.
09. 07. 2025 r.
Zamieszczam przerobione płytki, w nadziej, ze być może ktoś z kolegów skorzysta. Dalej jest to rozwiazanie hybrydowe. Jeśli komuś potrzeba przerobić, to prosze napisać na PW. Płytki sa zrobione w zwykłym Paint-cie. Dawno temu zrobiłem na szybko mały projekt i tak pozostało. Potem już tylko kopiuj wklej. Wiem, że są dedykowane programy, ale moja przedostatnia płytka była zrobiona w 2022 r.
Płytki:
Elementy na ścieżkach:
10. 07. 2025 r.
Płytki razem, nie bedzie potrzebna jedna zwora - Z3 na generatorze trójkąta. Trzeba połączyć OUT z IN.
Fajne? Ranking DIY
. Najistotniejsze użyte elementy są standardu konsumenckiego - czyli przeznaczone do pracy w temperaturach 0-70°C, niezawodne działanie poniżej i powyżej tego zakresu nie jest gwarantowane. Powinieneś użyć przynajmniej generatora SA555, który pracuje od -40°C oraz komparatora LM293, pracującego od -25°.
