Самодельный ШИМ генератор - проблема

[Savelek]

Здравствуйте.
Задумал делать ШИМ регулятор оборотов коллекторного двигателя. Он должен уметь управлять скоростью и направлением вращения двигателя. Но это в будущем, пока я только делаю ШИМ генератор, управляемый напряжением. В теории - делаю генератор пилы, подключаю пилообразное напряжение к одному входу ОУ, опорное напряжение к другому, на выходе ОУ имею ШИМ сигнал. Но на практике все оказалось не так гладко.
Вот схема:

На микросхеме КР1533ЛН1 собран генератор прямоугольных импульсов, на выходе которого имеются редкие короткие(относительно периода) импульсы. Дальше - генератор пилы на двух транзисторах. Работая от входящих с предыдущего генератора сигналов, один транзистор заряжает конденсатор стабильным током, другой его резко разряжает. Эта часть рабочая, к ней особых претензий нет. Веселье начинается с операционным усилителем. Вообще, здесь мне нет особой нужны подключать к выходу ОУ вход инвертора, НО в готовом(если сделаю, конечно) контроллере двигателя будет использована логика для правильного управления транзисторами в Н-мосте. Генератор прямоугольных импульсов настроен на низкую частоту, около 50гц. Генератор пилы настроен на размах напряжения на выходе от 1В до 4В. Так вот, если выход ОУ не подключен ко входу инвертора, то все замечательно , но если подключен, то у меня не получается получить коэфициенты заполнения ШИМ близкие к 0% и 100%, все заканчивается примерно на 15% и 85%, дальше либо 0%(ниже 15%) либо 100%(выше 85%). Было выяснено, что если напряжение на неинв. входе ОУ близко к максимальному напряжению генератора пилы, то ОУ не дает зарядиться конденсатору С2 до максимума, и наоборот для нижнего предела напряжения.
Тогда я "разделил" выход генератора пилы и вход ОУ эмиттерным повторителем. Сделал аналогично и для выхода ОУ и входа инвертора. Вышло вот так:

Стало лучше. Теперь можно с выхода ОУ получить коэфициенты заполнения ШИМ очень близкие к 0%. Но с максимумом опять беда. Если напряжение на неинв. входе близко к пику напряжения генератора пилы, то С2 опять на заряжается до конца. Я уже и не знаю, что делать, бьюсь с этой проблемой несколько дней, никак не могу решить.
Еще я пробовал подключить заместо К157УД2 компаратор LM339(думал, что он больше подойдет), но проблему это не решило.
Подскажите, что нужно сделать?

[tvorcheskiy]

А может стоит попробовать классику LM358? Без всяких эмиттерных повторителей.

[D.VOVA]

Приглядитесь к схеме "ПУЛЬСАРА" (пост 286) из http://forum.cxem.net/index.php?showtopic=16988&st=280 . Схема неоднократно проверена. В её составе имеется и ШИМ генератор.

[Maks]

Объясните мне почему ШИМ для двигателя нельзя получить простейшим способом например сделать задающий генератор, сформировать по переднему фронту короткие импульсы и подать это на одновибратор. Длительность импульсов одновибратора менять переменным резистором. Вся схема получается на логике,

[D.VOVA]

Имеется много способов формирования ШИМ сигнала. На мой взгляд, самыми распространёнными (из-за прекрасного сочетания цена-качество) являются ШИМ-регуляторы на базе таймера NE555 ( http://easyelectronics.ru/shim-regulyat ... ne555.html ). Скважность выходного сигнала однозначно определяется соотношением плеч регулировочного потенциометра, а значит стабильна и устойчива к внешним воздействиям. Предлагаемый вами способ формирования ШИМ сигнала, на базе одновибратора с регулируемой длительностью, также имеет право на жизнь и реализуется как на двух таймерах NE555 (см. книгу Е.А. Коломбет "ТАЙМЕРЫ), так и на логических элементах. Такой способ редко используется по причине гораздо большей нестабильности из-за наличия двух времязадающих цепочек, а также большей громоздкостью схемы, в сравнении с регуляторами на одном таймере.
ШИМ-регуляторы на базе генераторов линейно-изменяющихся напряжений (ГЛИН) применяются в тех случаях когда регулирование необходимо производить не вручную, а под действием изменяющегося управляющего напряжения (например, в устройствах с обратными связями).
Имеется также множество специализированных ШИМ-регуляторов, ориентированных на конкретное применение. Например, ШИМ-контроллеры для источников вторичного питания. Для автомобильной электроники, где много есть чего "порегулировать", разработаны ШИМ-контроллеры для заземлённых нагрузок (имеющих постоянный контакт с "массой" автомобиля, т.е. с "минусом" бортсети), см. статью http://www.simbelt.ru/blog/PWM-power-control.html и приложение к ней http://www.simbelt.ru/documents/PWM-pow ... rol-01.pdf
Наиболее перспективными на сегодняшний день являются ШИМ-регуляторы на базе микроконтроллеров, использующих специальные режимы внутренних таймеров. В сочетании с MOSFET-драйверами они способны решать наиболее широкий круг задач по регулированию мощности.

[Savelek]

D.VOVA, так и есть. На плату управления двигателем будет подаваться напряжение от другого устройства, и в зависимости от этого напряжения будет выставлена соответствующая скважность ШИМ. Тут нужна "нарезка" ШИМ при помощи генератора пилообразного напряжения(или треугольного).
Пробовал только что LM358 подключить, лучше не стало. Вообще, очень странная ситуация. Вход КР1533ЛН1 очень странно нагружает выход ОУ(даже через эмиттерный повторитель), и ОУ как-то изменяет параметры заряда-разряда ГЛИН(опять же, через эмиттерный повторитель). Как такое возможно? Пока я не подключаю к выходу ОУ вход КР1533ЛН1, все хорошо, но если подключу, то начинаются эти дурацкие проблемы. Скоро неделя пройдет как я борюсь с этой проблемой, надоело уже. Это за гранью моего понимания, скорее магия какая-то.

[D.VOVA]

А какое питание у ОУ?

[Savelek]

5В однополярное. Как и у микросхемы КР1533ЛН1.

...
Только что пробовал запитать ОУ от отдельного источника на 12В, выход его подключил к КР1533ЛН1 с помощью делителя напряжения. Не помогло. Сигнал на инвертирующем выходе ОУ меняется.

[sstvov]

Уменьшите размах входного напряжения на входах операционки и, мне кажется всё заработает.

[Savelek]

Пробовал неединожды. Не помогает. Без инвертора он почти с любым размахом может работать, а с инвертором одно и то же при любых. Он (ОУ) изменяет напряжение на своем инвертирующем входе, если напряжение на неинвертирующем близко к макс. и мин. точкам пилообразного напряжения.

[sstvov]

Выходит у вас с КР1533ЛН1 проблемы. Конденсатор на выводах питания микросхемы есть?
Может сделать инвертор на транзисторе? Или генератор пилы на второй половинке оу

[D.VOVA]

Вам необходимо вернуться к исходной схеме, выбросив эмиттерные повторители. Операционный усилитель, используемый в качестве компаратора, необходимо использовать только класса "rail-to-rail" (из отечественных подойдут серии КР1446 http://www.platan.ru/shem/pdf/12_p61-64.pdf ).
Но проще и надёжнее использовать схемы которые я Вам рекомендовал ранее. А ещё лучше Ваша задачка решается на самом дешёвом микроконтроллере ATtiny13A, особенно если использование питания 5В для Вас критично.

[Savelek]

Поставил 0.1мкФ конденсатор в параллель питанию КР1533ЛН1. Работает как надо! Наконец то! Спасибо большое, sstvov! Теперь буду фильтровать питание каждой микросхемы.
По своим характеристикам меня устроил К157УД1Б. (Я имею в виду диапазон входных напряжений). Он немного "срезает" сигналы "снизу", но это не страшно. В общем, взял, что было. Можно и на микроконтроллере, но ведь так не интересно.
Теперь еще один вопрос.
Если на инвертирующем входе напряжение всегда ниже, чем на инвертирующем, то ОУ почему-то переводит выход в высокое состояние. Это показано на графиках ниже. Сверху каждой пары графиков отображен сигнал с ГЛИН и напряжение на другой входе ОУ. На первой паре графиков все хорошо. На второй тоже, хотя в реальности иногда проскакивают небольшие редкие импульсы. На третьей паре графиков напряжение на инвертирующем входу ОУ(напряжение с выхода ГЛИН) всегда выше напряжения на неинвертирующем входе, при этом на выходе почему-то высокое состояние.