Moduli i gjeneratorit SPWM (pa përdorur mikrokontrollues): 14 hapa

2025 Autor: John Day | [email protected]. E modifikuara e fundit: 2025-01-23 15:10

Përshëndetje të gjithëve, mirë se vini në udhëzimet e mia! Shpresoj që të gjithë jeni duke bërë mirë. Kohët e fundit, u interesova të eksperimentoj me sinjalet PWM dhe hasa në konceptin e SPWM (ose modulimi i gjerësisë së pulsit sinusoidal) ku cikli i funksionimit të një treni të impulseve po modulohet nga një valë sinusiale. Kam hasur në disa rezultate ku një lloj i tillë sinjalesh SPWM mund të krijohen lehtësisht duke përdorur një mikrokontrollues ku cikli i punës po gjenerohet duke përdorur një tabelë kërkimi që përmban vlerat e nevojshme për të zbatuar valën sinus.

Doja të gjeneroja një sinjal të tillë SPWM pa mikrokontrollues dhe kështu kam përdorur Amplifikatorët Operacional si zemrën e sistemit.

Le të fillojmë!

Furnizimet

1. LM324 Quad OpAmp IC
2. IC krahasues i dyfishtë LM358
3. 14 baza IC IC/fole
4. Rezistenca 10K-2
5. Rezistenca 1K-2
6. 4.7K rezistorë-2
7. 2.2K rezistorë-2
8. 2K rezistencë e ndryshueshme (e paravendosur) -2
9. Kondensator qeramike 0.1uF-1
10. Kondensator qeramike 0.01uF-1
11. Kokë mashkullore me 5 kunja
12. Veroboard ose perfboard
13. Armë me zam të nxehtë
14. Pajisjet e saldimit

Hapi 1: Teoria: Shpjegimi i gjenerimit të sinjalit për SPWM

Për të gjeneruar sinjale SPWM pa mikrokontrollues, na duhen dy valë trekëndore me frekuenca të ndryshme (por mundësisht njëra duhet të jetë shumëfishi i tjetrës). Kur këto dy valë trekëndore krahasohen me njëra -tjetrën duke përdorur një IC krahasues siç është LM358 atëherë marrim sinjalin tonë të kërkuar SPWM. Krahasuesi jep një sinjal të lartë kur sinjali në terminalin jo përmbysës të OpAmp është më i madh se ai i sinjalit në terminalin përmbysës. Pra, kur vala trekëndore me frekuencë të lartë ushqehet në kunjin jo përmbysës dhe vala trekëndore me frekuencë të ulët ushqehet në kunjin përmbysës të krahasuesit, marrim raste të shumta kur sinjali në terminalin jo përmbysës ndryshon amplituda disa herë para sinjalit në terminalin përmbysës. Kjo lejon një gjendje ku prodhimi OpAmp është një tren pulsesh, cikli i funksionit i të cilëve qeveriset nga mënyra se si bashkëveprojnë të dy valët.

Hapi 2: Diagrami i Qarkut: Shpjegimi dhe Teoria

Ky është diagrami qarkor i të gjithë projektit SPWM i përbërë nga dy gjeneratorë të formave të valëve dhe një krahasues.

Një valë trekëndore mund të krijohet duke përdorur 2 amplifikatorë operacionalë dhe kështu një total prej 4 OpApms do të kërkohen për dy valët. Për këtë qëllim unë kam përdorur paketën LM324 quad OpAmp.

Le të shohim se si gjenerohen në të vërtetë valët trekëndore.

Fillimisht OpAmp i parë vepron si një integrues kunja e të cilit jo përmbysëse është e lidhur me një potencial prej (Vcc/2) ose gjysmës së tensionit të furnizimit duke përdorur një rrjet ndarës të tensionit prej 2 rezistencash 10kiloOhm. Unë jam duke përdorur 5V si furnizim kështu që kunja jo përmbysëse ka një potencial prej 2.5 volt. Një lidhje virtuale e kunjit përmbysës dhe jo përmbysës gjithashtu na lejon të supozojmë potencialin 2.5v në kunjin përmbysës i cili ngadalë ngarkon kondensatorin. Sapo kondensatori të ngarkohet në 75 përqind të tensionit të furnizimit, dalja e amplifikatorit tjetër operacional i cili është konfiguruar si një krahasues ndryshon nga i ulët në i lartë. Kjo nga ana tjetër fillon të shkarkojë kondensatorin (ose de-integrohet) dhe sapo tensioni në kondensator të bjerë nën 25 përqind të tensionit të furnizimit, prodhimi i krahasuesit zvogëlohet përsëri, i cili përsëri fillon të ngarkojë kondensatorin. Ky cikël fillon përsëri dhe ne kemi një tren valor trekëndësh. Frekuenca e valës trekëndore përcaktohet nga vlera e rezistencave dhe kondensatorëve të përdorur. Ju mund t'i referoheni imazhit në këtë hap për të marrë formulën për llogaritjen e frekuencës.

Mirë, kështu që pjesa e teorisë është bërë. Le të ndërtojmë!

Hapi 3: Mbledhja e të gjitha pjesëve të kërkuara

Imazhet tregojnë të gjitha pjesët e kërkuara për të bërë modulin SPWM. Unë i kam montuar IC -të në bazën përkatëse të IC në mënyrë që ato të zëvendësohen lehtësisht nëse është e nevojshme. Ju gjithashtu mund të shtoni një kondensator 0.01uF në daljen e valëve trekëndore dhe SPWM në mënyrë që të shmangni çdo luhatje të sinjalit dhe të mbani modelin SPWM të qëndrueshëm.

Kam prerë pjesën e kërkuar të veroboard në mënyrë që të përshtaten siç duhet përbërësit.

Hapi 4: Bërja e qarkut të provës

Tani para se të fillojmë të bashkojmë pjesët, është e nevojshme që të sigurohemi që qarku ynë të funksionojë sipas dëshirës dhe kështu është thelbësore që ne të testojmë qarkun tonë në pjatën e bukës dhe të bëjmë ndryshime nëse është e nevojshme. Imazhi i mësipërm tregon prototipin e qarkut tim në dërrasën e bukës.

Hapi 5: Vëzhgimi i sinjaleve të daljes

Për t'u siguruar që forma jonë e valës së daljes është e saktë, bëhet thelbësore përdorimi i një oshiloskopi për të vizualizuar të dhënat. Meqenëse unë nuk posedoj një DSO profesionale ose ndonjë lloj oshiloskopi, e mora këtë oshiloskop të lirë- DSO138 nga Banggood. Punon mirë për analizën e sinjalit me frekuencë të ulët dhe të mesme. Për aplikim jashtë do të gjenerojmë valë trekëndore të frekuencave 1KHz dhe 10KHz të cilat lehtë mund të vizualizohen në këtë fushë. Sigurisht që mund të merrni informacion shumë më të besueshëm të sinjaleve në një oshiloskop profesional, por për analiza të shpejta, ky model funksionon mirë!

Hapi 6: Vëzhgimi i sinjaleve trekëndore

Imazhet e mësipërme tregojnë dy valët trekëndore të krijuara nga dy qarqet e gjenerimit të sinjalit.

Hapi 7: Vëzhgimi i Sinjalit SPWM

Pasi krijuam dhe vëzhguam me sukses valët trekëndore, tani kemi një vështrim në formën e valës SPWM që gjenerohet në daljen e krahasuesit. Rregullimi i bazës së lidhjes së fushës në përputhje me rrethanat na lejon të analizojmë siç duhet sinjalet.

Hapi 8: Saldimi i pjesëve në Perfboard

Tani që qarku ynë është provuar dhe testuar, më në fund fillojmë të bashkojmë përbërësit në veroboard për ta bërë atë më të përhershëm. Ne lidhim bazën IC së bashku me rezistorët, kondensatorët dhe rezistorët e ndryshueshëm sipas skemës. Importantshtë e rëndësishme që vendosja të jetë komponentë e tillë që ne duhet të përdorim tela minimalë dhe shumica e lidhjeve mund të bëhen nga gjurmët e lidhjes.

Hapi 9: Përfundimi i Procesit të Saldimit

Pas rreth 1 ore saldimi isha i kompletuar me te gjitha lidhjet dhe keshtu me ne fund duket moduli. Quiteshtë mjaft i vogël dhe kompakt.

Hapi 10: Shtimi i ngjitësit të nxehtë për të parandaluar pantallona të shkurtra

Për të minimizuar çdo pantallona të shkurtra çdo pantallona të shkurtra ose kontakt metalik aksidental në anën e saldimit, vendosa ta mbroj me një shtresë zam të nxehtë. Ajo i mban lidhjet të paprekura dhe të izoluara nga kontakti aksidental. Dikush mund të përdorë edhe shirit izolues për të bërë të njëjtën gjë.

Hapi 11: Vendosni modulin

Imazhi i mësipërm tregon pinout -in e modulit që kam bërë. Unë kam gjithsej 5 kunja për kokë meshkuj, dy prej të cilave janë për furnizim me energji (Vcc dhe Gnd), një kunjë është të vëzhgosh valën e shpejtë trekëndore, kunja tjetër është të vëzhgosh valën e ngadaltë trekëndore dhe në fund kunja e fundit është SPWM dalje. Kunjat e valëve trekëndore janë të rëndësishme nëse duam të rregullojmë mirë frekuencën e valës.

Hapi 12: Rregullimi i Frekuencës së Sinjaleve

Potenciometrat përdoren për të rregulluar mirë frekuencën e çdo sinjali valor trekëndësh. Kjo është për shkak të faktit se jo të gjithë përbërësit janë idealë dhe kështu vlera teorike dhe praktike mund të ndryshojnë. Kjo mund të kompensohet duke rregulluar cilësimet e paracaktuara dhe në mënyrë korresponduese duke parë daljen e oshiloskopit.

Hapi 13: Skedari skematik

Unë kam bashkangjitur paraqitjen skematike për këtë projekt. Mos ngurroni ta modifikoni sipas nevojave tuaja.

Shpresoj që të ju pëlqejë ky tutorial.

Ju lutemi ndani reagimet, sugjerimet dhe pyetjet tuaja në komentet më poshtë.

Deri herën tjetër:)