使用脉冲宽度调制的直流电机速度控制

项目简介

在这个项目中，我将展示如何使用555和脉冲宽度调制（PWM）来实现直流电动机的速度控制。

我们在日常生活中的许多系统中使用直流电动机。例如，CPU风扇、烟雾灭火器、玩具车等都是由直流电源操作的直流电机。大多数情况下，我们必须根据我们的要求来调整电机的速度。

例如，CPU风扇在执行游戏或视频编辑等繁重任务时，必须以高速运行。但对于正常使用，如编辑文件，风扇的速度可以降低。

虽然有些系统有一个风扇速度的自动调节系统，但并不是所有的系统都具备这个功能。因此，我们将不得不偶尔自己调整直流电动机的速度。

直流电动机的速度控制是如何实现的？

有多种方法可以手动调整直流电动机的速度。最简单的方法是借助于可变电阻，也就是说，我们可以通过使用一个与电机串联的可变电阻来调节直流电动机的速度。

但是，由于两个原因，通常不准备使用这种方法。第一个原因是能量的浪费，即电阻将多余的能量以热量的形式散失。第二个原因是如果我们想使用任何设备，如微控制器或任何其他数字设备来自动控制我们的直流电动机速度，那么这种方法就不能使用。

一个更有效的方法是使用脉冲宽度调制技术来控制我们的直流电动机的速度。

基于PWM的直流电动机速度控制的电路图

所需元件 

555定时器IC 

12V直流电动机 

1N5819 x 2 

1N4007 

100nF 

100pF 

10KΩ 电阻器 

100KΩ 电位器 

IRF540 MOSFET 

迷你面包板

12V电源 

连接线

电路设计

我不打算解释555集成电路的引脚图，而是假定你已经熟悉了。继续设计电路，555的第1脚连接到GND。引脚8和4连接到+12V电源。

引脚6和2是短的，一个100nF的电容连接在引脚2和GND之间。POT的刮片针脚连接到555的针脚3。两个肖特基二极管（1N5819）连接到POT的其他两个引脚，如电路图所示。

在10KΩ电阻的帮助下，第7针被拉高。MOSFET的栅极被连接到555的第7针。电机连接在+12V电源和MOSFET的漏极之间，而MOSFET的源极则连接到GND。

一个PN结二极管连接在电机终端，以防止反电动。

注意：我没有使用肖特基二极管，而是用简单的1N4007二极管代替，因为PWM的频率较低（大约220Hz）。

直流电动机的速度控制电路是如何工作的？

在这个电路中，直流电动机是由一个555集成电路操作的。该电路中的555集成电路是以星形模式工作的，它产生一个连续的高电平和低电平脉冲。

在这种模式下，555集成电路可以作为一个脉冲宽度调制器使用，只需对电路进行一些小的调整。该电路的工作频率是由连接到它的电阻和电容的无源参数提供的。

注意：

这个电路最好的一点是，你可以用很少的硬件和很少的成本使它作为一个星形多用振荡器工作，这样既可以节省制作的成本，也可以节省印刷电路板（PCB）上的空间。

如果你想要一个复杂的脉宽调制器，它可以更精确地工作，并且可以有更多的调整能力，那么最好使用基于微控制器的脉宽调制器，而不是我们现在使用的这种。

然而，我们使用脉宽调制器的电路或应用并不那么敏感，因此对精确度的要求并不高。在这种情况下，我们使用裸露的集成电路555的电路是更好的，因为它节省了我们的货币和空间资源来构建电路。

该电路的占空比可以通过改变电位器的数值来改变。如果我们增加占空比，电机的速度就会增加，如果我们减少占空比，电机的速度就会下降。