Aumente lentamente el ciclo de trabajo de PWM con un 555

No.

Probablemente pueda hacer algo así con una combinación muy inteligente de 555, filtros analógicos, mediciones extensas, agregando medidas de seguridad analógicas, etc. No he leído completamente la respuesta de Bollock , pero creo que ilustra muy bien cuánto conocimiento y eficacia, prueba y error, tendría que poner en un diseño basado en 555. La respuesta ni siquiera aborda los problemas del mundo real que disfrutará, como las tolerancias de los componentes (especialmente para capacitores más grandes) y las desviaciones de comportamiento resultantes, los posibles bucles de retroalimentación y todo eso.

Que 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 el miedo a los microcontroladores; cualquier chip ARM o especialmente Arduino hará lo que quieras por una fracción del esfuerzo y el costo de lo que planeas hacer en analógico. Los tableros de evaluación ARM comienzan por debajo de 5 € ( esto , por ejemplo, pero le recomiendo que use cualquier cosa que admita mbed , por lo que es probable que tenga una mejor relación precio/beneficio/tamaño 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 PWM ajustable es un trabajo para un microcontrolador. También hace posible hacer cosas "inteligentes", como permitir la interrupción de emergencia con una tasa de cambio de PWM más alta, y también, cualquier unidad PWM de microcontrolador que conozco puede hacer un ciclo de trabajo de 0% a 100%, no solo de 5% a 95% . Más tarde, 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 (esa es una característica bastante buena si no le gusta el fuego pero no quiere sobredimensionar sus baterías demasiado). ).

Y lo más interesante: le permitiría controlar la velocidad, suponiendo que tenga un sensor para eso, en un esquema de control de circuito cerrado; en este momento, solo controlas el PWM, pero eso no es intrínsecamente idéntico a la velocidad (piensa en andar cuesta arriba o cuesta abajo). ¡Imagínate que pudieras controlar el PWM para asegurarte de que tu monopatín ande a una velocidad constante en lugar de con un par constante! Podría, de nuevo, seguir la ruta clásica de 1960 de hacer eso con un bucle de control analógico y luego ajustar los parámetros hasta que las cosas funcionen, o simplemente podría hacerlo en el software del microcontrolador.

Supongo que la señal que desea reducir la velocidad es un voltaje analógico que representa la posición del acelerador. Un potenciómetro con toma central donde la toma central es la salida y los otros extremos están conectados a dos voltajes diferentes, por ejemplo, los terminales + y - de la batería de la patineta, sería un ejemplo. Eso es lo que tengo en mente cuando escribo esto:

Doy crédito a Wikipedia por los símbolos esquemáticos que copié y pegué para hacer esto.

Supongo que quieres una respuesta suave al acelerador para que la patineta no se sacuda cuando cambias el acelerador rápido y te hace perder el equilibrio. Una forma sencilla de hacer esto es un circuito RC.

Un circuito RC tiene una constante de tiempo a la que tradicionalmente se le da la variable de letra griega tau. Ese es el eje horizontal en el gráfico del esquema.

tau(segundos) = resistencia(ohmios) * capacitancia(faradios)

La velocidad a la que cambia el voltaje de salida será proporcional a la diferencia entre el voltaje de entrada y el voltaje de salida. Esto significa que si salta del 0% del acelerador al 50%, el voltaje aumentará la mitad de rápido que si salta al 100%. Si salta al 50 % y su tau es 1/4 de segundo, luego de 1/4 de segundo su ciclo de trabajo de pwm será 63,2 %*50 % = 31,60 %. Esto supone que el resto de su circuito está diseñado para que el 100% del acelerador resulte en un 100% del ciclo de trabajo. Puedes leer el gráfico para ver cuál será en cada múltiplo de tau.

Las cosas se complican matemáticamente con más de un cambio instantáneo de un voltaje a otro. La ecuación diferencial está en el artículo wiki si lo desea. Solo sepa que cuanto mayor sea la tau, más lenta será la respuesta. Demasiado y sentirá que su tablero es lento y no responde. Demasiado poco, que es lo que creo que estás tratando de arreglar, y sientes que los controles son demasiado bruscos.

https://en.wikipedia.org/wiki/RC_circuit

Algunas cosas a tener en cuenta al elegir su R y C. Hay infinitas combinaciones de R y C que lograrán la constante de tiempo que desea. 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 demasiada influencia en el comportamiento de su circuito. Los opamps que puse ahí 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 > 1 M Ohm. Puede salirse con la suya con un amplificador operacional barato aquí porque las demandas no son altas.

Sugiero comenzar con una resistencia de 47k y un capacitor de 4.7uF. Esto le dará una tau de aproximadamente 0,22 segundos.

47 × 10 ³ Ω × 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 controle la capacidad de respuesta sobre la marcha. Piense en un extremo como cómodo y el otro como rendimiento. Puede poner una resistencia constante en serie con la variable para establecer un suavizado mínimo si desea evitar que lo despista si gira la perilla completamente hacia abajo.

Una nota sobre los amplificadores operacionales. Desea que el suministro de voltaje positivo sea mayor que su voltaje de entrada más alto y que su suministro de voltaje negativo sea menor que su voltaje más bajo. Si elige un amplificador operacional con capacidad de riel a riel, puede tenerlos iguales.

Sugiero que la tierra en ese capacitor sea el voltaje más bajo disponible. Esto permitirá que se use un electrolítico si la terminal negativa está conectada a tierra.

Supongo que su circuito 555 es similar a este: -

El ancho de pulso está controlado directamente por la resistencia de P1, por lo que no hay una manera fácil de ralentizar la respuesta del acelerador. Sin embargo, el NE555 tiene otra entrada en el pin 5 llamada CONT (voltaje de control) que se puede usar para modular el ancho del pulso aplicando un voltaje externo.

El siguiente circuito reemplaza P1 con una resistencia fija, por lo que el 555 produce un ancho de pulso constante de ~1,5 ms. Luego, P1 se usa 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 de pulso varíe de 1 a 2ms.

^{simular este circuito : esquema creado con CircuitLab}

R3 y C2 forman un filtro de paso bajo que evita que el voltaje en el pin 5 cambie rápidamente y, por lo tanto, ralentiza el efecto de variar el voltaje del potenciómetro. Puede aumentar o disminuir el valor de C2 para ralentizar o acelerar la respuesta del acelerador.