Imagine que você está andando em um carro elétrico infantil, cujo pedal do acelerador tem apenas duas posições: ou o motor está completamente desligado ou gira a uma velocidade fixa. Em suma, existe um simples interruptor. Sua tarefa é reduzir a velocidade, por exemplo, pela metade. Você pode ativar um resistor poderoso em série com o mecanismo, o que gerará muito calor. E você pode pressionar e soltar rapidamente o pedal do acelerador. Você ficará instável, quanto mais perceptível, menor a frequência, mas a velocidade média diminuirá conforme a necessidade. Alterando a relação entre o tempo em que o disjuntor está ligado e o ciclo fora de serviço - você pode alterar a velocidade média. E o interruptor quase não esquenta, porque sua resistência tende ao infinito, depois a zero. Quase toda a energia será alocada para o motor. Por que isso acontece, é fácil calcular, conhecendo a lei de Ohm.
Então você entende o que é modulação por largura de pulso, em resumo - PWM. Tudo o que foi descrito acima pode ser confiado a um dispositivo automático chamado controlador PWM. Pode ser complexo, contendo todo o Arduino. Pode ser mais simples - um gerador NAND de dois elementos, um resistor variável e dois diodos. E pode ser bem simples - em dois transistores (compare isso com quantos transistores existem no Arduino):
Isso é chamado de princípio do KISS, de "mantenha as coisas simples, estúpidas". Obviamente, não no sentido literal - de fato, entende-se que um designer que se esforça para simplificar estruturas, pelo contrário, é muito inteligente, porque isso aumenta a confiabilidade, a capacidade de manutenção e a visibilidade. É verdade, ao custo de proteção adicional, flexibilidade e liberdade de reconfiguração.
É claro que o motor de um carro elétrico infantil mencionado no exemplo puxará esse circuito apenas com uma cascata adicional. E sem ele - apenas um pequeno motor de um brinquedo. Mas o princípio de operação do controlador PWM é mostrado o mais claramente possível.
Este circuito, que foi inventado para você pela Instructables sob o apelido de TheCircuit, é um multivibrador assimétrico com transistores de diferentes estruturas. Exatamente o mesmo que B.S. Ivanov, V.G. Borisov.Apenas dois resistores são adicionados a ele: um resistor variável e uma constante conectada em série a ele, para que a resistência de toda a corrente não se torne muito baixa. Eles são incluídos no circuito para que, ao ajustar o ciclo de trabalho das vibrações geradas pelo multivibrador, mude.
O uso de transistores de diferentes estruturas em um multivibrador permite reduzir o número de capacitores nele para um. Aqui é eletrolítica, a 100 uF e 60 V, essa tensão é escolhida com uma boa margem. Resistores: constante - 47 Ohm, 22 kOhm, 220 kOhm, ajuste (você pode aplicar uma variável grande) - 10 kOhm. Transistores - BC557 e BC338. A fonte de energia é composta por dois elementos AA ou AAA, melhores que os elementos de sal, para que, se algo der errado, nada fique quente demais. A carga é um motor elétrico de baixa potência de um brinquedo. Paralelamente, é bom para ele conectar um diodo em polaridade reversa. Ele recebe o pulso de auto-indução que ocorre quando o motor é desligado repentinamente e protege o transistor contra ele.
Como o TheCircuit monta o dispositivo em uma placa de ensaio do tipo placa de ensaio, a ordem na qual os componentes são instalados não importa. Então, ele define os transistores primeiro. Se você montar este regulador por solda, coloque os transistores por último para não superaquecê-los.
Então o mestre coloca o capacitor na placa na polaridade correta:
Resistores:
Jumpers:
Conecta o mecanismo:
Se o motor simplesmente ficar sobre a mesa, a polaridade de sua conexão não é importante e, se você mover algum mecanismo, é importante conectá-lo para que ele gire na direção desejada. A propósito, o desenvolvedor levou o motor com uma caixa de velocidades, o que aumenta a visibilidade: é claramente visível e em qual direção ele gira e em que velocidade. Mas a polaridade da conexão da fonte de alimentação deve coincidir com a indicada no diagrama: mais na parte superior. Aqui o mestre chega até ele:
Agora você pode girar o resistor de sintonia (ou uma variável, dependendo de qual você definir), observar como a velocidade muda e garantir que o aquecimento do segundo transistor a qualquer velocidade seja pequeno (e o primeiro e até mais). Agora complete o circuito com um interruptor conectado em série à fonte de alimentação e adicione um alojamento.