SPWM Generator Modulu (Mikrokontroller istifadə etmədən): 14 addım

2024 Müəllif: John Day | [email protected]. Son dəyişdirildi: 2024-01-30 07:45

Hamıya salam, təlimatçılığa xoş gəldiniz! Ümid edirəm hamınız əla iş görürsünüz. Bu yaxınlarda, PWM siqnalları ilə təcrübə aparmaqla maraqlandım və impulslar qatarının iş dövrünün bir sinus dalğası ilə modulyasiya edildiyi SPWM (və ya Sinusoidal Pulse Width Modulation) konsepsiyasına rast gəldim. Sinüs dalğasını tətbiq etmək üçün lazımi dəyərləri ehtiva edən bir axtarış masası istifadə edərək vəzifə dövrünün yaradıldığı bir mikro nəzarətçi istifadə edərək bu cür SPWM siqnallarının asanlıqla yaradıla biləcəyi bir neçə nəticə ilə qarşılaşdım.

Mikro nəzarətçi olmadan belə bir SPWM siqnalı yaratmaq istədim və buna görə də sistemin ürəyi olaraq Əməliyyat Gücləndiricilərindən istifadə etdim.

Gəlin başlayaq!

Təchizat

1. LM324 Dörd OpAmp IC
2. LM358 ikili müqayisəli IC
3. 14 pinli IC baza/priz
4. 10K rezistorlar-2
5. 1K rezistorlar-2
6. 4.7K rezistorlar-2
7. 2.2K rezistorlar-2
8. 2K dəyişən müqavimət (əvvəlcədən təyin edilmiş) -2
9. 0.1uF keramika kondansatörü-1
10. 0.01 uF keramika kondansatörü-1
11. 5 pinli kişi başlığı
12. Veroboard və ya perfboard
13. İsti yapışqan silahı
14. Lehim avadanlıqları

Addım 1: Teoriya: SPWM üçün Siqnal Yaradılmasının izahı

Bir mikro nəzarətçi olmadan SPWM siqnalları yaratmaq üçün fərqli tezliklərdə iki üçbucaq dalğasına ehtiyacımız var (lakin tercihen biri digərinin çoxluğu olmalıdır). Bu iki üçbucaq dalğaları LM358 kimi bir müqayisəedici IC istifadə edərək bir -biri ilə müqayisə edildikdə, lazım olan SPWM siqnalını alırıq. OpAmp -in ters olmayan terminalindəki siqnal inverting terminaldakı siqnaldan daha böyük olduqda müqayisə cihazı yüksək siqnal verir. Müqayisənin ters pininə daxil olaraq, ters çevrilməyən terminaldakı siqnalın ters terminaldakı siqnaldan əvvəl amplitudunu bir neçə dəfə dəyişdiyi bir çox hal alırıq. Bu, OpAmp çıxışının, iki dalğanın necə qarşılıqlı əlaqədə olması ilə idarə olunan bir impulslar qatarı olduğu bir vəziyyətə imkan verir.

Addım 2: Dövrə Diaqramı: İzahat və nəzəriyyə

Bu, iki dalğa forması generatoru və müqayisədən ibarət bütün SPWM layihəsinin dövrə diaqramıdır.

2 əməliyyat gücləndiricisi istifadə edərək üçbucaqlı bir dalğa yaradıla bilər və beləliklə iki dalğa üçün cəmi 4 OpApms tələb olunacaq. Bu məqsədlə LM324 dörd OpAmp paketindən istifadə etdim.

Üçbucaqlı dalğaların əslində necə yarandığını görək.

Başlanğıcda, ilk OpAmp, çevrilməyən pimi 2 10kiloOhm rezistorlu bir gərginlik ayırıcı şəbəkəsi istifadə edərək (Vcc/2) potensialına və ya təchizat gərginliyinin yarısına bağlı olan bir inteqrator rolunu oynayır. Təchizat olaraq 5V istifadə edirəm, buna görə ters çevrilməyən pin 2,5 volt potensiala malikdir. Tərs və ters olmayan pinin virtual bağlantısı, kondansatörü yavaş -yavaş dolduran ters pində 2.5v potensialı qəbul etməyə imkan verir. Kondansatör tədarük gərginliyinin 75 faizinə qədər yüklənən kimi, müqayisəli olaraq qurulmuş digər əməliyyat gücləndiricisinin çıxışı aşağıdan yuxarıya dəyişir. Bu da öz növbəsində kondansatörü boşaltmağa başlayır (və ya inteqrasiya olunmur) və kondansatör üzərindəki gərginlik tədarük gərginliyinin 25 faizinin altına düşən kimi, komparatorun çıxışı yenidən aşağı çəkilir və bu da yenidən kondansatörü doldurmağa başlayır. Bu dövr yenidən başlayır və üçbucaqlı dalğa qatarımız var. Üçbucaqlı dalğanın tezliyi istifadə olunan rezistorların və kondansatörlərin dəyəri ilə müəyyən edilir. Tezlik hesablama formulunu əldə etmək üçün bu addımdakı görüntüyə müraciət edə bilərsiniz.

Yaxşı, nəzəriyyə hissəsi bitdi. Gəlin quraq!

Addım 3: Lazım olan bütün hissələri toplayın

Şəkillər SPWM modulunu hazırlamaq üçün lazım olan bütün hissələri göstərir. IC -ləri müvafiq IC bazasına quraşdırdım ki, ehtiyac olarsa asanlıqla dəyişdirilsin. Hər hansı bir siqnal dalğalanmasının qarşısını almaq və SPWM modelini sabit saxlamaq üçün üçbucaq və SPWM dalğalarının çıxışına 0.01 uF kondansatör əlavə edə bilərsiniz.

Komponentləri düzgün yerləşdirmək üçün lazım olan veroboard parçasını kəsdim.

Addım 4: Test Dövrünün Hazırlanması

Parçaları lehimləməyə başlamazdan əvvəl, dövrəmizin istədiyi kimi işlədiyinə əmin olmalıyıq və buna görə də çörək taxtasında dövrə sınamaq və lazım gələrsə dəyişiklik etmək vacibdir. Yuxarıdakı görüntü çörək taxtasındakı dövrəmin prototipini göstərir.

Addım 5: Çıxış Siqnallarını müşahidə etmək

Çıxış dalğa formamızın düzgün olduğundan əmin olmaq üçün məlumatları görüntüləmək üçün bir osiloskopdan istifadə etmək vacibdir. Peşəkar bir DSO və ya hər hansı bir osiloskop olmadığım üçün özümə bu ucuz osiloskopu aldım- DSO138 Banggooddan. Aşağı və orta tezlikli siqnal analizi üçün yaxşı işləyir. Tətbiq etmək üçün 1KHz və 10KHz tezliklərdə üçbucaqlı dalğalar yaradacağıq ki, bu da bu sahədə asanlıqla görüntülənə bilər. Əlbəttə ki, peşəkar bir osiloskopda siqnallar haqqında daha etibarlı məlumat əldə edə bilərsiniz, ancaq sürətli analiz üçün bu model çox yaxşı işləyir!

Addım 6: Üçbucaqlı Siqnalları müşahidə etmək

Yuxarıdakı şəkillər iki siqnal istehsal dövrəsindən yaranan iki üçbucaq dalğasını göstərir.

Addım 7: SPWM Siqnalına riayət etmək

Üçbucaqlı dalğaları uğurla meydana gətirdikdən və müşahidə etdikdən sonra, indi müqayisəli çıxışda yaranan SPWM dalğa formasına nəzər saldıq. Kapsamın bağlama bazasını buna uyğun olaraq düzəltmək, siqnalları düzgün analiz etməyə imkan verir.

Addım 8: Parçaları Perfboarda lehimləyin

Dövrümüz sınanmış və sınaqdan keçirildikdən sonra, nəhayət daha daimi olması üçün komponentləri veroboarda lehimləməyə başlayırıq. Rezistorlar, kondansatörlər və dəyişən rezistorlar ilə birlikdə IC bazasını sxemə görə lehimləyirik. Yerləşdirmənin minimum tel istifadə etməli olduğumuz və ən çox əlaqənin lehim izləri ilə edilə biləcəyi komponentlər olması vacibdir.

Addım 9: Lehimləmə prosesinin başa çatdırılması

Təxminən 1 saatlıq lehimdən sonra bütün əlaqələri tamamladım və modul nəhayət belə görünür. Olduqca kiçik və yığcamdır.

Addım 10: Şortların qarşısını almaq üçün isti yapışqan əlavə edin

Şortu və ya lehim tərəfində təsadüfən metal təmasını minimuma endirmək üçün onu isti yapışqan təbəqəsi ilə qorumaq qərarına gəldim. Bağlantıları sağlam saxlayır və təsadüfən təmasdan təcrid edir. Eyni şeyi etmək üçün hətta izolyasiya lentindən də istifadə etmək olar.

Addım 11: Modulu ayırın

Yuxarıdakı görüntü, hazırladığım modulun pinoutunu göstərir. Cəmi 5 kişi başlıq sancağım var, bunlardan ikisi enerji təchizatı üçündür (Vcc və Gnd), bir pin sürətli üçbucaq dalğasını, digər pin yavaş üçbucaq dalğasını müşahidə etməkdir və sonuncu pin SPWM -dir. çıxış. Üçbucaqlı dalğa pinləri, dalğanın tezliyini dəqiq tənzimləmək istəyiriksə vacibdir.

Addım 12: Siqnalların tezliyinin tənzimlənməsi

Potensiometrlər hər üçbucaq dalğa siqnalının tezliyini dəqiq tənzimləmək üçün istifadə olunur. Bunun səbəbi, bütün komponentlərin ideal olmadığı və nəzəri və praktik dəyərlərin fərqli ola biləcəyidir. Bu, əvvəlcədən ayarları düzəltmək və müvafiq olaraq osiloskopun çıxışına baxmaqla kompensasiya edilə bilər.

Addım 13: Şematik Fayl

Bu layihənin sxematik sxemini əlavə etdim. Ehtiyaclarınıza uyğun olaraq dəyişdirməkdən çekinmeyin.

Ümid edirəm bu dərsdən xoşunuz gəlir.

Zəhmət olmasa geribildirimlərinizi, təkliflərinizi və suallarınızı aşağıdakı şərhlərdə paylaşın.

Növbəti dəfə:)