使用脈沖寬度調制的直流電機速度控制

項目簡介

在這個項目中，我將展示如何使用555和脈沖寬度調制（PWM）來實現直流電動機的速度控制。

我們在日常生活中的許多系統中使用直流電動機。例如，CPU風扇、煙霧滅火器、玩具車等都是由直流電源操作的直流電機。大多數情況下，我們必須根據我們的要求來調整電機的速度。

例如，CPU風扇在執行游戲或視頻編輯等繁重任務時，必須以高速運行。但對于正常使用，如編輯文件，風扇的速度可以降低。

雖然有些系統有一個風扇速度的自動調節系統，但并不是所有的系統都具備這個功能。因此，我們將不得不偶爾自己調整直流電動機的速度。

直流電動機的速度控制是如何實現的？

有多種方法可以手動調整直流電動機的速度。最簡單的方法是借助于可變電阻，也就是說，我們可以通過使用一個與電機串聯的可變電阻來調節直流電動機的速度。

但是，由于兩個原因，通常不準備使用這種方法。第一個原因是能量的浪費，即電阻將多余的能量以熱量的形式散失。第二個原因是如果我們想使用任何設備，如微控制器或任何其他數字設備來自動控制我們的直流電動機速度，那么這種方法就不能使用。

一個更有效的方法是使用脈沖寬度調制技術來控制我們的直流電動機的速度。

基于PWM的直流電動機速度控制的電路圖

所需元件 

555定時器IC 

12V直流電動機 

1N5819 x 2 

1N4007 

100nF 

100pF 

10KΩ 電阻器 

100KΩ 電位器 

IRF540 MOSFET 

迷你面包板

12V電源 

連接線

電路設計

我不打算解釋555集成電路的引腳圖，而是假定你已經熟悉了。繼續設計電路，555的第1腳連接到GND。引腳8和4連接到+12V電源。

引腳6和2是短的，一個100nF的電容連接在引腳2和GND之間。POT的刮片針腳連接到555的針腳3。兩個肖特基二極管（1N5819）連接到POT的其他兩個引腳，如電路圖所示。

在10KΩ電阻的幫助下，第7針被拉高。MOSFET的柵極被連接到555的第7針。電機連接在+12V電源和MOSFET的漏極之間，而MOSFET的源極則連接到GND。

一個PN結二極管連接在電機終端，以防止反電動。

注意：我沒有使用肖特基二極管，而是用簡單的1N4007二極管代替，因為PWM的頻率較低（大約220Hz）。

直流電動機的速度控制電路是如何工作的？

在這個電路中，直流電動機是由一個555集成電路操作的。該電路中的555集成電路是以星形模式工作的，它產生一個連續的高電平和低電平脈沖。

在這種模式下，555集成電路可以作為一個脈沖寬度調制器使用，只需對電路進行一些小的調整。該電路的工作頻率是由連接到它的電阻和電容的無源參數提供的。

注意：

這個電路最好的一點是，你可以用很少的硬件和很少的成本使它作為一個星形多用振蕩器工作，這樣既可以節省制作的成本，也可以節省印刷電路板（PCB）上的空間。

如果你想要一個復雜的脈寬調制器，它可以更精確地工作，并且可以有更多的調整能力，那么最好使用基于微控制器的脈寬調制器，而不是我們現在使用的這種。

然而，我們使用脈寬調制器的電路或應用并不那么敏感，因此對精確度的要求并不高。在這種情況下，我們使用裸露的集成電路555的電路是更好的，因為它節省了我們的貨幣和空間資源來構建電路。

該電路的占空比可以通過改變電位器的數值來改變。如果我們增加占空比，電機的速度就會增加，如果我們減少占空比，電機的速度就會下降。