555定时器PWM直流电机速度控制器

在本教程中，我们将学习如何使用 555 定时器 IC 制作 PWM 直流电机速度控制器。我们将详细了解555定时器PWM发生器电路的工作原理，如何使用它来控制直流电机的速度以及如何为其制作定制PCB。

您可以观看以下视频或阅读下面的书面教程。

概览

我们可以通过控制电机的输入电压来控制直流电机的转速。为此，我们可以使用 PWM 或脉冲宽度调制。

PWM是一种通过快速打开和关闭进入电子设备的电源来产生可变电压的方法。平均电压取决于信号的占空比，或者在单个时间段内信号开启的时间量与信号关闭的时间量的关系。

555 定时器在设置为非稳态模式时能够产生 PWM 信号。如果你对 555 Timer 不熟悉，可以查看我之前的教程，我详细解释了里面的内容以及 555 Timer IC 的工作原理。

这是 555 定时器在非稳态模式下工作的基本电路，我们可以注意到，当电容 C1 通过电阻 R1 和 R2 充电时，输出为高电平。

另一方面，当电容器 C1 放电但仅通过电阻器 R2 时，IC 的输出为低电平。所以我们可以注意到，如果我们改变这三个分量中的任何一个的值，我们将得到不同的 ON 和 OFF 时间，或者方波输出信号的不同占空比。一个简单快捷的方法是用电位器代替 R2 电阻，并在电路中额外添加两个二极管。

在这种配置中，开启时间将取决于电阻器 R1、电位器的左侧和电容器 C1，而关闭时间将取决于电容器 C1 和电位器的右侧。我们还可以注意到，在这种配置中，一个周期的周期，即频率，将始终相同，因为在充电和放电时，总电阻将保持不变。

通常R1的阻值比电位器的阻值要小很多，例如1K比电位器的100K。这样，我们就可以 99% 地控制电路中的充电和放电电阻。 555 定时器的控制引脚未使用，但它连接到一个 100nF 电容器，以消除该端子的任何外部噪声。复位引脚 4 为低电平有效，因此它连接到 VCC 以防止任何不必要的输出复位。

555 定时器的输出可以向负载灌入或拉出 200mA 的电流。因此，如果我们要控制的电机超过此额定值，我们需要使用晶体管或 MOSFET 来驱动电机。在这个例子中，我使用了一个 (TIP122) 达林顿晶体管，它可以处理高达 5A 的电流。

IC的输出需要通过一个电阻连接到晶体管的基极，在我的例子中，我使用了1k电阻。为了防止电机产生任何电压尖峰，我们需要使用与电机并联的反激二极管。

现在我们可以继续为这个电路设计一个定制的 PCB。为此，我将使用 EasyEDA 免费在线软件。在这里，我们可以先在空白画布上搜索和放置组件。该库包含数十万个组件，因此我可以毫不费力地找到此 PWM 直流电机速度控制器电路所需的所有组件。

插入组件后，我们需要创建电路板轮廓并开始排列组件。两个电容要尽量靠近555 Timer，其他元件可以放在我们想放的任何地方，但还是按照电路原理图合理排列。

使用跟踪工具，我们需要连接所有组件。跟踪工具非常直观且易于使用。我们可以同时使用顶层和底层来避免交叉并缩短轨道。

需要连接到地的组件的焊盘通过焊盘属性选项卡设置为地，我们需要在选择焊盘时在“网络”标签中输入 GND。

我们可以使用 Silk 层将文本添加到板上。我们还可以插入一个图像文件，所以我在我的网站徽标上添加了一个图像以打印在板上。最后使用铜面积工具，我们需要创建 PCB 的接地区域。

您可以在此处找到该项目的 EasyEDA 项目文件。

完成设计后，我们只需单击“Gerber 输出”按钮，保存项目，我们就可以下载用于制造 PCB 的 Gerber 文件。我们可以从EasyEDA的PCB制造服务JLCPCB订购PCB，他们也是这个视频的赞助商。

在这里，我们可以简单地拖放下载的 gerber 文件的 zip 文件。上传后，我们可以再次在 Gerber 查看器中查看 PCB。如果一切正常，我们最多可以选择 10 块 PCB，只需 2 美元即可获得。

尽管如此，一周后 PCB 已经到货了，我必须承认，制造自己的 PCB 设计非常令人满意。 PCB 质量很好，一切都与设计中的完全一样。

好的，现在我们可以继续将组件插入到 PCB 上。

您可以从以下链接获取此示例所需的组件：

首先，我插入了较小的组件、电阻器、二极管和电容器。

我在另一侧弯曲了它们的引线，以便在我翻转电路板进行焊接时它们保持在原位。至于较大的组件，我在翻转电路板时使用了遮蔽胶带将它们固定到位。

这是板子的最终外观，现在剩下的就是连接一个直流电机和一个合适的电源。

我使用了 12V 高扭矩直流电机，我使用串联的 3.7V 锂离子电池供电，提供大约 12V 的电压。所以现在使用电位器我们可以控制直流电机的速度，或者555定时器IC产生的PWM信号。

我希望你喜欢这个教程并学到了一些新东西。欢迎在下方评论区提出任何问题。