SPWM генератор модулі (микроконтроллерді пайдаланбай): 14 қадам

2025 Автор: John Day | day@howwhatproduce.com. Соңғы өзгертілген: 2025-01-23 14:51

Барлығына сәлем, менің нұсқаулығыма қош келдіңіз! Барлығыңыз керемет жұмыс жасайсыздар деп үміттенемін. Жақында мен PWM сигналдарымен тәжірибе жасауға қызығушылық таныттым және SPWM (немесе синусоидальды импульстің ені модуляциясы) тұжырымдамасымен кездестім, онда импульстар пойызының жұмыс циклы синусоидымен модуляцияланады. Мен SPWM сигналдарының түрін синусолқынды енгізу үшін қажетті мәндерді қамтитын іздеу кестесінің көмегімен жұмыс циклы жасалатын микроконтроллердің көмегімен оңай жасауға болатын бірнеше нәтижеге тап болдым.

Мен микроконтроллерсіз SPWM сигналын шығарғым келді, сондықтан мен жүйенің жүрегі ретінде Операциялық күшейткіштерді қолдандым.

Бастайық!

Жабдықтар

1. LM324 Quad OpAmp IC
2. LM358 қос компараторы IC
3. 14 істікшелі IC негізі/розеткасы
4. 10K резисторлар-2
5. 1K резисторлары-2
6. 4.7K резисторлар-2
7. 2.2K резисторлар-2
8. 2K айнымалы резистор (алдын ала орнатылған) -2
9. 0,1uF керамикалық конденсатор-1
10. 0,01uF керамикалық конденсатор-1
11. 5 істікшелі еркек басы
12. Верободы немесе перфордалы тақта
13. Ыстық желім қаруы
14. Дәнекерлеу жабдықтары

1 -қадам: Теория: SPWM үшін сигнал генерациясының түсіндірмесі

Микроконтроллерсіз SPWM сигналдарын генерациялау үшін бізге әр түрлі жиіліктегі екі үшбұрышты толқын қажет (бірақ олардың екіншісіне көп болған жөн). Бұл екі үшбұрышты толқындарды LM358 сияқты IC компараторы арқылы салыстырған кезде біз SPWM сигналын аламыз. OpAmp инверторлы емес терминалындағы сигнал инверторлы терминалға қарағанда үлкен болса, салыстырғыш жоғары сигнал береді, сондықтан жоғары жиілікті үшбұрышты толқын инвертті емес түйреуішке берілсе және төменгі жиілікті үшбұрышты толқын берілсе. Салыстырғыштың инвертті түйреуішінде біз инверторлы емес терминалдағы сигнал амплитудасын инверторлық терминалдағы сигналға дейін бірнеше рет өзгертетін бірнеше жағдайды аламыз. Бұл OpAmp шығысы екі толқынның өзара әрекеттесуімен реттелетін импульстер пойызы болатын жағдайға мүмкіндік береді.

2 -қадам: схема схемасы: түсіндіру және теория

Бұл екі толқындық генератор мен компаратордан тұратын барлық SPWM жобасының схемасы.

Үшбұрышты толқынды 2 операциялық күшейткіштің көмегімен жасауға болады, сондықтан екі толқын үшін барлығы 4 OpApms қажет болады. Осы мақсатта мен LM324 квадрат OpAmp пакетін қолдандым.

Үшбұрышты толқындардың қалай пайда болатынын қарастырайық.

Бастапқыда бірінші OpAmp интегратор рөлін атқарады, оның инверторлы емес потенциалы (Vcc/2) потенциалына немесе кернеу бөлгіш 2 10 килоОм резисторы бар кернеуді бөлу желісімен байланысты. Мен 5В -ны қорек ретінде қолданамын, сондықтан инверторлы емес істік 2,5 вольтты құрайды. Инвертивті және инверторлы емес түйреуіштің виртуалды қосылуы конденсаторды баяу зарядтайтын инвертті істікшенің 2,5В потенциалын қабылдауға мүмкіндік береді. Конденсатор кернеудің 75 пайызына дейін зарядталғаннан кейін компаратор ретінде конфигурацияланған басқа жұмыс күшейткішінің шығысы төменнен жоғарыға өзгереді. Бұл өз кезегінде конденсатордың разрядталуын бастайды (немесе интеграцияланбайды) және конденсатордағы кернеу қоректену кернеуінің 25 пайызынан төмен түсе салысымен компаратордың шығысы қайтадан төмендейді, ол қайтадан конденсаторды зарядтай бастайды. Бұл цикл қайтадан басталады және бізде үшбұрышты толқынды пойыз бар. Үшбұрышты толқынның жиілігі қолданылатын резисторлар мен конденсаторлардың мәнімен анықталады. Сіз жиілікті есептеу формуласын алу үшін осы қадамдағы суретке сілтеме жасай аласыз.

Жақсы, теория бөлігі аяқталды. Келіңіздер, құрылыс жасайық!

3 -қадам: барлық қажетті бөлшектерді жинау

Суреттерде SPWM модулін жасауға қажетті барлық бөлшектер көрсетілген. Мен IC -ді тиісті IC базасына орнаттым, сондықтан қажет болған жағдайда оларды оңай ауыстыруға болады. Кез келген сигналдың ауытқуын болдырмау және SPWM үлгісін тұрақты ұстап тұру үшін үшбұрышты және SPWM толқындарының шығуына 0,01uF конденсатор қосуға болады.

Мен компоненттерді дұрыс орналастыру үшін вертолеттің қажетті бөлігін кесіп алдым.

4 -қадам: Сынақ тізбегін құру

Бөлшектерді дәнекерлеуді бастамас бұрын, біздің тізбектің қалағандай жұмыс істейтініне көз жеткізу керек, сондықтан біз өз схемамызды тақтаға тексеріп, қажет болған жағдайда өзгерістер енгізуіміз керек. Жоғарыдағы суретте тақтадағы менің схемамның прототипі көрсетілген.

5 -қадам: Шығу сигналдарын бақылау

Біздің шығыс толқынының формасы дұрыс екеніне көз жеткізу үшін деректерді визуализациялау үшін осциллографты қолдану қажет болады. Менде кәсіби DSO немесе осциллографтың кез келген түрі жоқ болғандықтан, мен өзіме Banggood-тан DSO138 арзан осциллографын алдым. Ол төмен және орташа жиілікті сигналды талдау үшін жақсы жұмыс істейді. Қолдану үшін біз 1 КГц және 10 КГц жиіліктегі үшбұрышты толқындар шығаратын боламыз, оларды осы көлемде оңай көруге болады. Әрине, кәсіби осциллографта сигналдар туралы әлдеқайда сенімді ақпарат алуға болады, бірақ жылдам талдау үшін бұл модель өте жақсы жұмыс істейді!

6 -қадам: Үшбұрышты сигналдарды бақылау

Жоғарыдағы суреттер сигналды генерациялаудың екі тізбегінен алынған екі үшбұрышты толқындарды көрсетеді.

7 -қадам: SPWM сигналын сақтау

Үшбұрышты толқындарды сәтті генерациялаудан және бақылаудан кейін біз енді компаратор шығысында жасалатын SPWM толқындық формасын қарастырамыз. Сәйкес ауқымның байлау негізін реттеу бізге сигналдарды дұрыс талдауға мүмкіндік береді.

8 -қадам: бөлшектерді перфорация тақтасына қосу

Енді бізде схема тексерілгеннен кейін, біз оны тұрақты ету үшін компоненттерді вертолетке дәнекерлеуді бастаймыз. Біз IC негізін схемаға сәйкес резисторлармен, конденсаторлармен және айнымалы резисторлармен дәнекерлейміз. Орналастыру ең аз сымдарды қолдануға тура келетін компоненттерден тұрады және көптеген қосылыстарды дәнекерлеу іздері арқылы жасауға болады.

9 -қадам: Дәнекерлеу процесін аяқтау

Дәнекерлеу шамамен 1 сағаттан кейін мен барлық қосылыстармен толықтай жұмыс жасадым және модуль осылай көрінеді. Бұл өте шағын және жинақы.

10 -қадам: Шорттың алдын алу үшін ыстық желім қосыңыз

Қысқа шортты немесе дәнекерлеу жағындағы кездейсоқ металды байланыстарды азайту үшін мен оны ыстық желім қабатымен қорғауды шештім. Ол байланыстарды сақтайды және кездейсоқ жанасудан оқшаулайды. Мұны істеу үшін оқшаулағыш таспаны қолдануға болады.

11-қадам: модульді ажырату

Жоғарыдағы суретте мен жасаған модульдің түйреуіші көрсетілген. Менде барлығы 5 аталық түйреуіш бар, олардың екеуі электрмен жабдықтауға арналған (Vcc және Gnd), бір түйреу жылдам үшбұрышты толқынды байқауға арналған, екінші түйреуіш баяу үшбұрышты толқынды бақылайды және соңында соңғы түйреу SPWM болып табылады. шығару. Егер біз толқын жиілігін дәл реттегіміз келсе, үшбұрышты толқын түйреуіштері маңызды.

12 -қадам: сигналдардың жиілігін реттеу

Потенциометрлер әрбір үшбұрышты толқын сигналының жиілігін дәл реттеу үшін қолданылады. Бұл барлық компоненттер идеалды емес болғандықтан, теориялық және практикалық құндылықтар әр түрлі болуы мүмкін. Бұл алдын ала орнатуларды реттеу және осциллографтың шығуын қарау арқылы өтелуі мүмкін.

13 -қадам: Схемалық файл

Мен бұл жобаның схемасын тіркедім. Оны сіздің қажеттіліктеріңізге сәйкес өзгертуге тырысыңыз.

Сізге бұл оқулық ұнайды деп үміттенемін.

Пікірлеріңізді, ұсыныстарыңыз бен сұрақтарыңызды төмендегі түсініктемелерде бөлісіңіз.

Келесіге дейін:)