SPWM გენერატორის მოდული (მიკროკონტროლერის გამოყენების გარეშე): 14 ნაბიჯი

2025 ავტორი: John Day | [email protected]. ბოლოს შეცვლილი: 2025-01-23 14:50

მოგესალმებით ყველას, კეთილი იყოს თქვენი მობრძანება ჩემს სასწავლებელში! ვიმედოვნებ, რომ თქვენ ყველანი მშვენივრად იქცევით. ცოტა ხნის წინ, მე დავინტერესდი PWM სიგნალების ექსპერიმენტით და აღმოვაჩინე SPWM კონცეფცია (ან სინუსოიდური პულსის სიგანის მოდულაცია), სადაც იმპულსების მატარებლის მოვალეობის ციკლი მოდულირდება სინუსური ტალღით. მე აღმოვაჩინე რამდენიმე შედეგი, სადაც ასეთი სახის SPWM სიგნალები მარტივად შეიძლება შეიქმნას მიკროკონტროლის გამოყენებით, სადაც მოვალეობის ციკლი გენერირდება საძიებელი ცხრილის გამოყენებით, რომელიც შეიცავს საჭირო მნიშვნელობებს სინუსური ტალღის განსახორციელებლად.

მინდოდა ასეთი SPWM სიგნალის გამომუშავება მიკროკონტროლერის გარეშე და ამით ვიყენებდი ოპერატიულ გამაძლიერებლებს, როგორც სისტემის გულს.

Დავიწყოთ!

მარაგები

1. LM324 Quad OpAmp IC
2. LM358 ორმაგი შედარების IC
3. 14 პინიანი IC ბაზა/სოკეტი
4. 10K რეზისტორები -2
5. 1K რეზისტორები -2
6. 4.7K რეზისტორები -2
7. 2.2K რეზისტორები -2
8. 2K ცვლადი რეზისტორი (წინასწარ) -2
9. 0.1uF კერამიკული კონდენსატორი -1
10. 0.01uF კერამიკული კონდენსატორი -1
11. 5 პინიანი მამრობითი სათაური
12. Veroboard ან perfboard
13. ცხელი წებოს იარაღი
14. შედუღების მოწყობილობები

ნაბიჯი 1: თეორია: სიგნალის წარმოქმნის ახსნა SPWM– ისთვის

მიკროკონტროლერის გარეშე SPWM სიგნალების შესაქმნელად, ჩვენ გვჭირდება სხვადასხვა სიხშირის ორი სამკუთხა ტალღა (მაგრამ სასურველია, რომ ერთი იყოს მეორის მრავლობითი). როდესაც ეს ორი სამკუთხა ტალღა შევადარებთ ერთმანეთს შედარების IC გამოყენებით, როგორიცაა LM358, მაშინ ჩვენ ვიღებთ ჩვენს საჭირო SPWM სიგნალს. შედარება იძლევა მაღალ სიგნალს, როდესაც სიგნალი OpAmp– ის არაინვერტირებად ტერმინალზე უფრო დიდია ვიდრე ინვერსიულ ტერმინალზე. ასე რომ, როდესაც მაღალი სიხშირის სამკუთხა ტალღა იკვებება არა შემობრუნებულ პინზე და იკვებება დაბალი სიხშირის სამკუთხა ტალღა შედარების შემობრუნების პინში, ჩვენ ვიღებთ უამრავ შემთხვევას, როდესაც არაინვერსიული ტერმინალის სიგნალი ცვლის ამპლიტუდას რამდენჯერმე ინვერტორულ ტერმინალზე სიგნალის წინ. ეს იძლევა იმ მდგომარეობას, როდესაც OpAmp გამომავალი არის პულსის მატარებელი, რომლის მოვალეობის ციკლი განისაზღვრება იმით, თუ როგორ ურთიერთქმედებს ორი ტალღა.

ნაბიჯი 2: სქემის დიაგრამა: ახსნა და თეორია

ეს არის მთელი SPWM პროექტის წრიული დიაგრამა, რომელიც შედგება ორი ტალღის ფორმის გენერატორისა და შედარებისაგან.

სამკუთხა ტალღა შეიძლება შეიქმნას 2 ოპერატიული გამაძლიერებლის გამოყენებით და ამრიგად სულ 4 OpApms იქნება საჭირო ორი ტალღისთვის. ამ მიზნით მე გამოვიყენე LM324 quad OpAmp პაკეტი.

ვნახოთ, როგორ წარმოიქმნება სამკუთხა ტალღები.

თავდაპირველად პირველი OpAmp მოქმედებს როგორც ინტეგრატორი, რომლის არაინვერტირებადი პინი უკავშირდება პოტენციალს (Vcc/2) ან მიწოდების ძაბვის ნახევარს ძაბვის გამყოფი ქსელის გამოყენებით 2 10kiloOhm რეზისტენტებით. მე ვიყენებ 5V- ს, როგორც მიწოდებას, ასე რომ, არაინვერტირებად პინს აქვს 2.5 ვოლტის პოტენციალი. ინვერსიული და არა შემობრუნებული ქინძის ვირტუალური კავშირი ასევე გვაძლევს საშუალებას ვივარაუდოთ 2.5 ვ პოტენციალი ინვერსიულ პინზე, რომელიც ნელა იტენება კონდენსატორზე. როგორც კი კონდენსატორი იტენება მიწოდების ძაბვის 75 პროცენტზე, სხვა ოპერატიული გამაძლიერებლის გამოსავალი, რომელიც კონფიგურირებულია შედარების სახით, იცვლება დაბალიდან მაღალამდე. ეს, თავის მხრივ, იწყებს კონდენსატორის განმუხტვას (ან დეინტეგრაციას) და როგორც კი კონდენსატორზე ძაბვა ეცემა მიწოდების ძაბვის 25 პროცენტზე დაბლა, შედარების გამომავალი კვლავ დაბლა იწევს, რაც ისევ იწყებს კონდენსატორის დატენვას. ეს ციკლი კვლავ იწყება და ჩვენ გვაქვს სამკუთხა ტალღის მატარებელი. სამკუთხა ტალღის სიხშირე განისაზღვრება გამოყენებული რეზისტორებისა და კონდენსატორების მნიშვნელობით. თქვენ შეგიძლიათ მიმართოთ სურათს ამ ნაბიჯში, რათა მიიღოთ სიხშირის გამოთვლის ფორმულა.

კარგი, ასე რომ, თეორიის ნაწილი დასრულებულია. მოდი, ავაშენოთ!

ნაბიჯი 3: შეაგროვეთ ყველა საჭირო ნაწილი

სურათები აჩვენებს ყველა იმ ნაწილს, რომელიც საჭიროა SPWM მოდულის შესაქმნელად. მე დავამატე ICs შესაბამის IC ბაზაზე, რათა საჭიროების შემთხვევაში ადვილად შეიცვალოს ისინი. თქვენ ასევე შეგიძლიათ დაამატოთ 0.01uF კონდენსატორი სამკუთხა და SPWM ტალღების გამოსასვლელში, რათა თავიდან აიცილოთ სიგნალის რყევები და შეინარჩუნოთ SPWM ნიმუში სტაბილური.

მე ამოვიღე ვერობორდის საჭირო ნაჭერი, რათა კომპონენტები სწორად მოერგო.

ნაბიჯი 4: საცდელი წრის გაკეთება

სანამ ჩვენ დავიწყებთ ნაწილების შედუღებას, აუცილებელია დავრწმუნდეთ, რომ ჩვენი წრე მუშაობს სურვილისამებრ და, შესაბამისად, აუცილებელია ჩვენ შევამოწმოთ ჩვენი წრე პურის დაფაზე და საჭიროების შემთხვევაში შევიტანოთ ცვლილებები. ზემოთ მოყვანილი სურათი აჩვენებს ჩემი მიკროსქემის პროტოტიპს დაფაზე.

ნაბიჯი 5: გამომავალი სიგნალების დაკვირვება

იმისათვის, რომ დარწმუნდეთ, რომ ჩვენი გამომავალი ტალღის ფორმა სწორია, აუცილებელია ვიზუალურად გამოიყენოთ ოსცილოსკოპი. ვინაიდან მე არ მაქვს პროფესიონალური DSO ან რაიმე სახის ოსცილოსკოპი, მე მივიღე ეს იაფი ოსცილოსკოპი- DSO138 Banggood– დან. ის მშვენივრად მუშაობს დაბალი და საშუალო სიხშირის სიგნალის ანალიზისთვის. გამოსაყენებლად ჩვენ შევქმნით 1KHz და 10KHz სიხშირეების სამკუთხა ტალღებს, რომელთა ვიზუალიზაციაც შესაძლებელია ამ ფარგლებში. რა თქმა უნდა, თქვენ შეგიძლიათ მიიღოთ ბევრად უფრო სანდო ინფორმაცია სიგნალების შესახებ პროფესიონალურ ოსცილოსკოპზე, მაგრამ სწრაფი ანალიზისთვის ეს მოდელი მშვენივრად მუშაობს!

ნაბიჯი 6: სამკუთხა სიგნალების დაკვირვება

ზემოთ მოყვანილი სურათები აჩვენებს ორი სამკუთხა ტალღას, რომელიც წარმოიქმნება სიგნალის წარმოქმნის ორი სქემიდან.

ნაბიჯი 7: SPWM სიგნალის დაკვირვება

სამკუთხა ტალღების წარმატებით გენერირებისა და დაკვირვების შემდეგ, ჩვენ ახლა შევხედეთ SPWM ტალღის ფორმას, რომელიც გენერირდება შედარების გამომუშავებაზე. სფეროს ჰალსტუხის ბაზის მორგება შესაბამისად გვაძლევს საშუალებას გავაანალიზოთ სიგნალები.

ნაბიჯი 8: ნაწილების შედუღება პერფოფორდზე

ახლა, როდესაც ჩვენ შევამოწმეთ ჩვენი წრე, ჩვენ საბოლოოდ ვიწყებთ კომპონენტების შეკვრას ვერობორდზე, რათა ის უფრო მუდმივი გახდეს. ჩვენ შევაერთეთ IC ბაზა რეზისტორებთან, კონდენსატორებთან და ცვლადი რეზისტორებთან ერთად სქემატური მიხედვით. მნიშვნელოვანია, რომ განლაგება იყოს ისეთი კომპონენტები, რომ ჩვენ უნდა გამოვიყენოთ მინიმალური მავთულები და უმეტესობა შეიძლება გაკეთდეს შედუღების კვალით.

ნაბიჯი 9: დასრულების Soldering პროცესი

დაახლოებით 1 საათის შედუღების შემდეგ დავასრულე ყველა კავშირი და ეს არის ის, რაც მოდული საბოლოოდ გამოიყურება. ის საკმაოდ პატარა და კომპაქტურია.

ნაბიჯი 10: დაამატეთ ცხელი წებო შორტების თავიდან ასაცილებლად

იმისათვის, რომ შორტები მინიმუმამდე შემცირდეს ნებისმიერი შორტი ან შემთხვევითი მეტალის კონტაქტი შედუღების მხარეს გადავწყვიტე დავიცვა ცხელი წებოს ფენით. ის ინარჩუნებს კავშირებს უცვლელ და იზოლირებულს შემთხვევითი კონტაქტისგან. იგივე შეიძლება გაკეთდეს საიზოლაციო ლენტით.

ნაბიჯი 11: ამოიღეთ მოდული

ზემოთ მოყვანილი სურათი გვიჩვენებს იმ მოდულის პინუტს, რომელიც მე გავაკეთე. მე სულ მაქვს 5 მამრობითი სათაურის ქინძისთავები, რომელთაგან ორი არის კვების ბლოკისთვის (Vcc და Gnd), ერთი პინი არის სწრაფი სამკუთხა ტალღის დაკვირვება, მეორე პინი არის ნელი სამკუთხა ტალღის დაკვირვება და ბოლოს ბოლო პინი არის SPWM გამომავალი. სამკუთხა ტალღის ქინძისთავები მნიშვნელოვანია, თუ გვინდა ტალღის სიხშირის დახვეწა.

ნაბიჯი 12: სიგნალების სიხშირის რეგულირება

პოტენომეტრები გამოიყენება თითოეული სამკუთხა ტალღის სიგნალის სიხშირის დასადგენად. ეს გამოწვეულია იმით, რომ ყველა კომპონენტი არ არის იდეალური და ამდენად თეორიული და პრაქტიკული ღირებულება შეიძლება განსხვავდებოდეს. ამის კომპენსირება შესაძლებელია წინასწარ განსაზღვრული პარამეტრების რეგულირებით და შესაბამისად oscilloscope- ის გამომავალი დათვალიერებით.

ნაბიჯი 13: სქემატური ფაილი

მე დავამატე ამ პროექტის სქემატური განლაგება. მოგერიდებათ შეცვალოთ იგი თქვენი საჭიროებების შესაბამისად.

იმედი მაქვს მოგეწონებათ ეს გაკვეთილი.

გთხოვთ გაუზიაროთ თქვენი გამოხმაურებები, წინადადებები და კითხვები ქვემოთ მოცემულ კომენტარებში.

შემდეგ ჯერზე:)