Tengo una señal PWM generada por un temporizador 555 y que se envía a un ESC para un monopatín eléctrico.
Mi problema es que el ciclo de trabajo de la señal PWM puede ir del 5% al 95% en una fracción de segundo.
Necesito una forma de aumentar lentamente el ciclo de trabajo, pero no quiero usar ningún tipo de microcontroladores (arduino, pic, fpga). Quiero poder girar el acelerador al máximo y aumentar la velocidad lentamente.
No.
Probablemente puedas hacer algo así con una combinación muy inteligente de 555s, filtros analógicos, mediciones extensivas, agregando medidas de seguridad analógicas, etc. No he leído completamente el respuesta , pero creo que ilustra muy bien cuánto conocimiento y eficacia, prueba y error, tendría que incluir en un diseño basado en 555. La respuesta ni siquiera elimina los problemas del mundo real que disfrutará, como las tolerancias de los componentes (especialmente para los capacitores más grandes) y las desviaciones de comportamiento resultantes, los posibles bucles de retroalimentación y todo eso.
No vale la pena. Lo que describe es el caso de uso clásico de los microcontroladores, y parece que ya lo sabe. Así que deja atrás ese miedo del microcontrolador; Cualquier chip ARM o especialmente Arduino hará lo que quiera por una fracción del esfuerzo y el costo de lo que planea hacer en forma análoga. Los tableros de evaluación de ARM comienzan por debajo de los 5 € (, por ejemplo, pero te recomiendo que uses cualquier cosa que admita mbed , así que estas ; probablemente sea mejor precio / beneficio / tamaño inteligente usando algo como este tablero ).
Realmente no es tan difícil programar un microcontrolador, y creo firmemente en usar las herramientas adecuadas para el trabajo. Y el PWM ajustable es un trabajo para un microcontrolador. También hace posible hacer cosas "inteligentes" como permitir una interrupción de emergencia con una mayor tasa de cambio de PWM, y también, cualquier unidad de PWM con microcontrolador que sé que puede hacer un ciclo de trabajo del 0% al 100%, no solo del 5% al 95% . Más adelante, puede combinar eso con cosas como la supervisión de la temperatura de la batería, que puede acelerar el motor si las baterías se calientan demasiado (en realidad es una característica bastante buena si no le gusta el fuego, pero no quiere agrandar demasiado las baterías) ).
Y lo más interesante: le permitiría controlar la velocidad, asumiendo que tiene un sensor para eso, en un esquema de control de circuito cerrado; en este momento, solo controla el PWM, pero eso no es inherentemente idéntico a la velocidad (piense en subir cuesta arriba o cuesta abajo). ¡Imagina que pudieras controlar el PWM para asegurarte de que tu patineta se mueva a una velocidad constante en lugar de con un par constante! Podría, nuevamente, seguir la ruta clásica de la década de 1960 con un bucle de control analógico y luego ajustar los parámetros hasta que las cosas funcionen, o simplemente podría hacerlo en un software de microcontrolador.
Supongo que la señal que desea reducir es una tensión analógica que representa la posición del acelerador. Un potenciómetro de toma central donde la toma central es la salida y los otros extremos están conectados a dos voltajes diferentes, por ejemplo, la batería del skateboard y los terminales - y, sería un ejemplo. Eso es lo que tengo en mente cuando escribo esto:
LedoycréditoaWikipediaporlossímbolosesquemáticosquecopiéypeguéparahaceresto.
Supongoquequieresunarespuestasuavealaceleradorparaquelapatinetanosebalanceecuandocambiaselaceleradorrápidamenteyhacesquepierdaselequilibrio.UnaformasimpledehacerestoesuncircuitoRC.
UncircuitoRCtieneunaconstantedetiempoquetradicionalmenteseledalavariablegriegatau.Eseeselejehorizontalenlagráficaenelesquema.
tau(segundos)=resistencia(ohmios)*capacitancia(faradios)
Lavelocidadalaquecambiaelvoltajedesalidaseráproporcionalaladiferenciaentreelvoltajedeentradayelvoltajedesalida.Estosignificaquesisaltadelaceleradoral0%al50%,elvoltajeaumentarálamitadderápidoquesisaltaraal100%.Sisaltaal50%ysutauesde1/4desegundo,luegode1/4desegundo,suciclodetrabajodepwmseráde63.2%*50%=31.60%.Estoesasumiendoqueelrestodesucircuitoestádiseñadodemaneraqueel100%delaceleradordécomoresultadounciclodetrabajodel100%.Puedesleerlagráficaparaverquéseráencadamúltiplodetau.
Lascosassecomplicanmatemáticamenteconmásdeuncambioinstantáneodeunvoltajeaotro.Laecuacióndiferencialestáenelartículowikisiloquieres.Solodebessaberquecuantomayorseatau,máslentaserálarespuesta.Demasiadoysentirásquetutablaeslentaynoresponde.Demasiadopoco,queesloquecreoqueestástratandodearreglar,ysientesqueloscontrolessondemasiadobruscos.
Algunas cosas que debes tener en cuenta al elegir tu R y C. Hay infinitas combinaciones de R y C que lograrán la constante de tiempo que deseas. Sin embargo, los valores demasiado bajos de C y los valores demasiado altos de R conducirán a que el comportamiento no ideal del resto del circuito tenga mucho que decir sobre el comportamiento de su circuito. Los opamps que coloco allí son buffers de ganancia unitaria y ayudan a aislar el circuito RC. Los amplificadores operacionales tienen una impedancia de salida baja y una impedancia de entrada alta. Creo que el factor más importante será la impedancia de entrada que debería ser > 1M Ohm. Usted puede salirse con un amplificador operacional barato aquí porque las demandas no son altas.
Sugiero comenzar con una resistencia de 47k y un condensador de 4.7uF. Esto te dará un tau de unos .22 segundos.
47 × 10 3 4.7 × 4.7 × 10 -6 F = 0.2209 s
Puedes jugar y decidir lo que te gusta. Una vez que obtenga un buen valor predeterminado, puede reemplazar la resistencia con una resistencia variable y tener una perilla que controla la capacidad de respuesta sobre la marcha. Piense en un extremo como cómodo y en el otro como rendimiento. Puede poner una resistencia constante en serie con la variable uno para establecer un mínimo de suavizado si desea evitar que lo eche fuera si gira el mando hacia abajo.
Una nota sobre los amplificadores operacionales. Desea que el suministro de voltaje positivo sea mayor que el voltaje de entrada más alto y que el suministro de voltaje negativo sea más bajo que el voltaje más bajo. Si escoge un amplificador operacional capacitado de riel a riel, puede tenerlos iguales.
Sugiero que la conexión a tierra en ese condensador sea el voltaje más bajo disponible. Esto permitirá que se use un electrolítico si el terminal negativo está conectado a tierra.
Supongo que su circuito 555 es similar a esto: -
ElanchodepulsoestácontroladodirectamenteporlaresistenciadeP1,porloquenohayunamanerafácildereducirlavelocidaddelarespuestadelacelerador.Sinembargo,
El siguiente circuito reemplaza a P1 con una resistencia fija, por lo que el 555 produce un ancho de pulso constante de ~ 1.5ms. P1 se usa luego como un potenciómetro cuyo voltaje de salida de CC varía de 0 a 5V. R3 reduce esta variación de voltaje en el pin 5 para hacer que el ancho del pulso varíe de 1 a 2 ms.
R3 y C2 forman un filtro de paso bajo que evita que el voltaje en el pin 5 cambie rápidamente y, por lo tanto, disminuye el efecto de variar el voltaje del potenciómetro. Puede aumentar o disminuir el valor de C2 para disminuir o acelerar la respuesta del acelerador.