מודול מחולל SPWM (ללא שימוש במיקרו -בקר): 14 שלבים

2024 מְחַבֵּר: John Day | [email protected]. שונה לאחרונה: 2024-01-30 09:14

שלום לכולם, ברוכים הבאים למדריכים שלי! אני מקווה שכולכם מסתדרים מצוין. לאחרונה התחלתי להתנסות באותות PWM ונתקלתי ברעיון של SPWM (או אפנון רוחב הדופק הסינוסי) שבו מחזור ההפעלה של רכבת פולסים מאופנן על ידי גל סינוס. נתקלתי בכמה תוצאות שבהן ניתן ליצור בקלות סוג כזה של אותות SPWM באמצעות מיקרו -בקר שבו מחזור ההפעלה נוצר באמצעות טבלת חיפוש המכילה את הערכים הדרושים ליישום גל הסינוס.

רציתי ליצור אות SPWM כזה ללא מיקרו -בקר ולכן השתמשתי במגברים תפעוליים כלב המערכת.

בואו נתחיל!

אספקה

1. LM324 Quad OpAmp IC
2. LM358 משווה כפול IC
3. בסיס/שקע IC עם 14 פינים
4. נגדים 10K-2
5. נגדים 1K-2
6. נגדים 4.7K-2
7. נגדים 2.2K-2
8. נגד משתנה 2K (קבוע מראש) -2
9. 0.1uF קבלים קרמיים -1
10. קבל קרמיקה -1 uF
11. כותרת זכר 5 פינים
12. Veroboard או perfboard
13. אקדח דבק חם
14. ציוד הלחמה

שלב 1: תיאוריה: הסבר על יצירת אותות ל- SPWM

כדי לייצר את אותות SPWM ללא מיקרו -בקר, אנו זקוקים לשני גלים משולשים בתדרים שונים (אך רצוי שאחד צריך להיות כפולה של אחרים). כאשר שני גלים משולשים אלה מושווים זה לזה באמצעות IC משווה כגון LM358 אז אנו מקבלים את אות ה- SPWM הנדרש שלנו. המשווה נותן אות גבוה כאשר האות במסוף הבלתי הפוך של ה- OpAmp גדול מזה של האות במסוף ההפוך. אז כאשר גל משולש בתדר גבוה מוזן בסיכה הלא היפנית והגל המשולש בתדר נמוך מוזן. לתוך סיכת ההיפוך של המשווה, נקבל מספר מקרים בהם האות במסוף שאינו היפוך משנה את המשרעת מספר פעמים לפני האות במסוף ההפוך. זה מאפשר מצב שבו יציאת OpAmp היא רכבת פולסים שמחזור ההפעלה שלהם נשלט על פי האופן שבו שני הגלים מתקשרים.

שלב 2: תרשים מעגלים: הסבר ותיאוריה

זהו תרשים המעגלים של כל פרויקט SPWM המורכב משני גנרטורים של צורות גל ומשווה.

ניתן ליצור גל משולש באמצעות 2 מגברים תפעוליים וכך יידרשו 4 OpApms בסך הכל לשני הגלים. למטרה זו השתמשתי בחבילת OpAmp מרובעת LM324.

הבה נראה כיצד למעשה נוצרים הגלים המשולשים.

בתחילה OpAmp הראשון פועל כאינטגרטור שהסיכה הבלתי הפיכה שלו קשורה לפוטנציאל של (Vcc/2) או למחצית מתח האספקה באמצעות רשת מפרידי מתח של 2 נגדים של 10 קילאו -אוהם. אני משתמש ב -5 V כאספקה כך שלסיכה שאינה היפוך יש פוטנציאל של 2.5 וולט. חיבור וירטואלי של הסיכה ההפוכה והלא הפיכה מאפשרת לנו גם להניח את פוטנציאל ה -2.5 וולט בסיכה הפוכה שמטעינה לאט את הקבל. ברגע שהקבל נטען ב -75 אחוזים ממתח האספקה, תפוקתו של המגבר התפעולי השני המוגדר כמשווה משתנה מנמוך לגבוה. זה בתורו מתחיל לפרוק את הקבל (או לבטל השתלבות) וברגע שהמתח על פני הקבל יורד מתחת ל -25 אחוזים ממתח האספקה, התפוקה של המשווה נמשכת שוב, ושוב מתחילה לטעון את הקבל. מחזור זה מתחיל מחדש ויש לנו רכבת גל משולשת. תדירות הגל המשולש נקבעת על פי ערך הנגדים והקבלים המשמשים. תוכל להתייחס לתמונה בשלב זה כדי לקבל את הנוסחה לחישוב התדרים.

אוקיי אז החלק התיאורטי נעשה. בואו נבנה!

שלב 3: איסוף כל החלקים הדרושים

התמונות מציגות את כל החלקים הנדרשים לייצור מודול SPWM. התקנתי את ה- IC על בסיס ה- IC המתאים, כך שניתן יהיה להחליף אותם בקלות במידת הצורך. אתה יכול להוסיף קבל 0.01uF ביציאה של הגלים המשולשים ו- SPWM על מנת להימנע מתנודות האות ולשמור על תבנית SPWM יציבה.

חתכתי את חתיכת ה- veroboard הנדרשת על מנת להתאים את הרכיבים כראוי.

שלב 4: ביצוע מעגל הבדיקה

עכשיו לפני שנתחיל להלחם את החלקים, עלינו לוודא שהמעגל שלנו פועל כרצונו ולכן חשוב לבדוק את המעגל שלנו על לוח הלחם ולבצע שינויים במידת הצורך. התמונה למעלה מציגה את אב הטיפוס של המעגל שלי על קרש הלחם.

שלב 5: התבוננות באותות הפלט

כדי לוודא שצורת גל הפלט שלנו נכונה זה הופך להיות חיוני להשתמש באוסילוסקופ כדי לדמיין את הנתונים. מכיוון שאין ברשותי DSO מקצועי או אוסצילוסקופ כלשהו, קיבלתי לעצמי את האוסילוסקופ הזול הזה- DSO138 מבנגגוד. זה עובד מצוין עבור ניתוח אותות בתדר נמוך עד בינוני. ליישום ייצור אנו יוצרים גלים משולשים של תדרים 1KHz ו- 10KHz אותם ניתן לדמיין בקלות בהיקף זה. כמובן שאתה יכול לקבל מידע אמין הרבה יותר של אותות באוסילוסקופ מקצועי, אך לצורך ניתוח מהיר, המודל הזה עובד מצוין!

שלב 6: התבוננות באותות המשולשים

התמונות לעיל מציגות את שני הגלים המשולשים הנוצרים משני מעגלי יצירת האותות.

שלב 7: התבוננות באות SPWM

לאחר ייצור והתבוננות בהצלחה של הגלים המשולשים, כעת יש לנו מבט על צורת הגל SPWM שנוצרת בפלט המשווה. התאמת בסיס העניבה של ההיקף בהתאם מאפשרת לנו לנתח נכון את האותות.

שלב 8: הלחמת חלקים על הלוח

כעת, לאחר שניסינו את המעגל שלנו, סוף סוף אנו מתחילים להלחם את הרכיבים על veroboard כדי להפוך אותו לקבוע יותר. אנו מלחמים את בסיס ה- IC יחד עם הנגדים, הקבלים והנגדים המשתנים בהתאם לסכימה. חשוב שהמיקום הוא מרכיבים הוא כזה שעלינו להשתמש בחוטים מינימליים וניתן לבצע את רוב החיבורים על ידי עקבות הלחמה.

שלב 9: סיום תהליך הלחמה

לאחר כשעה של הלחמה השלמתי עם כל החיבורים וכך נראה סוף סוף המודול. הוא די קטן וקומפקטי.

שלב 10: הוספת דבק חם למניעת מכנסיים קצרים

על מנת למזער כל מכנס קצר כלשהוא מכנסיים קצרים או מגע מתכתי מקרי בצד הלחמה החלטתי להגן עליו בשכבת דבק חם. הוא שומר על קשרים שלמים ומבודדים ממגע מקרי. אפשר אפילו להשתמש בקלטת בידוד כדי לעשות את אותו הדבר.

שלב 11: הצמד את המודול

התמונה למעלה מציגה את הסיכה של המודול שיצרתי. יש לי בסך הכל 5 סיכות כותרת זכריות, שתיים מהן לאספקת חשמל (Vcc ו- Gnd), סיכה אחת היא התבוננות בגל המשולש המהיר, הסיכה השנייה היא התבוננות בגל המשולש האיטי ולבסוף הסיכה האחרונה היא ה- SPWM תְפוּקָה. סיכות הגל המשולשות חשובות אם ברצוננו לכוונן את תדירות הגל.

שלב 12: התאמת תדירות האותות

הפוטנציומטרים משמשים לכוונון תדר של כל אות גל משולש. זאת בשל העובדה שלא כל המרכיבים אידיאליים ולכן הערך התיאורטי והמעשי עשוי להשתנות. ניתן לפצות זאת על ידי התאמת ההגדרות הקבועות מראש והסתכלות בהתאם לפלט האוסילוסקופ.

שלב 13: קובץ סכמטי

צירפתי את הפריסה הסכימטית לפרויקט זה. אל תהסס לשנות אותו בהתאם לצרכיך.

אני מקווה שאהבתם את ההדרכה הזו.

אנא שתף את הפידבקים, ההצעות והשאלות שלך בתגובות למטה.

עד הפעם הבאה:)