使用 555 定时器的 PWM 电机速度控制器

今天的项目是关于仅使用 555 定时器 IC 的 PWM 电机速度控制器。它对于改变低功率直流电机的速度很有用。网络上有许多电路可以控制用于电子项目目的的直流电机。但当要均匀、平稳地控制电机时，PWM电机速度控制器是最好的选择，比如使用AVR、8051和Arduino。

我们还可以仅使用与电机串联的可变电位器来构建该电机速度控制器。但由于两个原因，我们不能出于项目目的这样做。首先，可变电阻以热量的形式耗散过多的能量，因此会浪费过多的功率。其次，我们不能将这种方法用于自动化项目。

脉冲宽度调制 (PWM) 或脉冲持续时间调制 (PDM) 是一种降低电信号传递的平均功率的技术。通过快速打开和关闭电源和负载之间的开关来控制馈送到负载的电压或电流的平均值。它基本上是一个方波，作为一个不断打开和关闭的开关。它广泛用于控制直流电机和可调光灯泡的速度。

PWM 通过使用一系列开/关脉冲驱动电机并改变占空比来控制速度。这取决于调制器电压。电压越高，电机的速度就会增加。通过保持频率恒定，与输出电压低时相比，输出电压高时的时间分数会增加。

与微控制器一样，如果我们将555定时器设计成非稳态模式，我们也可以使用555定时器作为PWM电路。有 555 定时器在非稳定模式下的详细框图和图表。我们可以看到，当 C1 电容器通过 R1 和 R2 电阻器充电时，输出为“高”。当C1电容通过R2电阻放电时，另一部分为“低”。

所以我们可以看到，如果我们改变三个分量中任何一个的值，整个占空比的输出值都会改变。为了解决这个问题，我们需要添加一个电位器而不是仅仅一个R2电阻，并添加两个二极管。

此时“ON 时间”将取决于 R1、C1 和电位器的左旋，而“OFF 时间”将仅取决于 C1 和电位器的右旋。由于充电和放电时的总电阻相同，所以一个周期的频率也将相同。

由于R1的阻值比电位器小，所以充电和放电的控制很容易控制。引脚5，即555定时器IC的控制引脚不可用，为了避免外部噪声，它与一个100nF的电容器连接。为了防止任何输出复位，引脚 4 直接与 VCC 一起使用。

555定时器IC的输出只能处理200mA的负载电流。因此，我们需要一个 MOSFET 来驱动超过此额定电流的电机。为此，我使用了能够处理高达 5A 电流的 MOSFET。我们需要使用 1KΩ 电阻将输出与 MOSFET 的基极连接。之后，我们需要一个与电机并联的反馈二极管以应对电压波动。

PWM 电机速度控制器电路图

为了消除杂乱的布线并提供干净的外观，我为这个项目设计了一个 PCB 原型。它对于故障排除也很有帮助，运行良好，没有任何错误。为了设计这个 PCB 板，我使用了 EasyEDA，因为它太容易使用了。

PWM 电机速度控制器的 Gerber 文件。

PCB视图

PWM电机调速器工作原理

在此项目中，直流电机由简单的 555 定时器 IC 操作。该项目中的 555 在非稳定模式下运行，该模式会产生连续的高电平和低电平脉冲来旋转电机。

令人惊讶的是，我们可以使用该电路作为低成本和材料的非稳态多谐振荡器。在这种模式下，555定时器IC可以用作脉宽调制器，只需对电路进行一些小的调整。运行电机所需的频率由无源元件（即连接到电机的电阻和电容器）提供。

常见问题

如何分享课程赚佣金

如果您想了解如何分享课程赚佣金，欢迎点击这里进入我们的专题页面。