PWM grandinės. PWM valdiklis

PWM valdiklis skirtas polinio variklio sukimosi greičiui, lemputės šviesumui ar kaitinimo elemento galiai reguliuoti.

Privalumai:
1 Gamybos paprastumas
2 Komponentų prieinamumas (kaina neviršija 2 USD)
3 Platus pritaikymas
4 Pradedantiesiems dar kartą pasitreniruokite ir pradžiuginkite save =)

Kartą man prireikė „prietaiso“ aušintuvo sukimosi greičiui reguliuoti. Dėl ko tiksliai nepamenu. Nuo pat pradžių bandžiau per įprastą kintamąjį rezistorių, labai įkaito ir man tai buvo nepriimtina. Dėl to, pasiknisęs internete, radau grandinę jau pažįstamame NE555 luste. Tai buvo įprasto PWM valdiklio grandinė, kurios impulsų darbo ciklas (trukmė) yra lygus arba mažesnis nei 50% (vėliau pateiksiu grafikus, kaip jis veikia). Grandinė pasirodė labai paprasta ir nereikalaujanti derinimo, svarbiausia nebuvo susisukti su diodų ir tranzistoriaus jungtimi. Kai pirmą kartą surinkau ant duonos lentos ir išbandžiau, viskas pavyko su puse apsisukimo. Vėliau jau išskleidžiau nedidelę spausdintinę plokštę ir viskas atrodė tvarkingiau =) Na, o dabar pažiūrėkime į pačią grandinę!

PWM valdiklio grandinė

Iš jo matome, kad tai yra paprastas generatorius su darbo ciklo reguliatoriumi, surinktu pagal schemą iš duomenų lapo. Šį darbo ciklą keičiame rezistoriumi R1, rezistorius R2 tarnauja kaip apsauga nuo trumpojo jungimo, nes 4-asis mikroschemos išėjimas yra prijungtas prie žemės per vidinį laikmačio raktą ir kraštutinėje R1 padėtyje jis tiesiog užsidarys. R3 yra traukimo rezistorius. C2 yra dažnio nustatymo kondensatorius. IRFZ44N tranzistorius yra N kanalo MOSFET. D3 yra apsauginis diodas, kuris neleidžia lauko įrenginiui sugesti, kai nutrūksta apkrova. Dabar šiek tiek apie impulsų darbo ciklą. Impulso veikimo ciklas yra jo pasikartojimo periodo (pakartojimo) ir impulso trukmės santykis, tai yra, po tam tikro laiko įvyks perėjimas iš (grubiai tariant) pliuso į minusą, tiksliau, iš loginio vieneto į loginis nulis. Taigi šis laiko intervalas tarp impulsų yra tas pats darbo ciklas.

Darbo ciklas vidurinėje padėtyje R1

Darbo ciklas kraštutinėje kairėje padėtyje R1

Darbo ciklas kraštutinėje dešinėje padėtyje R

Žemiau pateiksiu spausdintines plokštes su dalių vieta ir be jos

Dabar šiek tiek apie detales ir jų išvaizdą. Pati mikroschema pagaminta DIP-8 pakuotėje, nedidelio dydžio keraminiai kondensatoriai, 0,125-0,25 vatų rezistoriai. Diodai yra įprasti 1A lygintuvai (patogiausias yra 1N4007, jie visur yra dideliais kiekiais). Taip pat mikroschema gali būti montuojama ant rozetės, jei ateityje norėsite ją panaudoti kituose projektuose ir vėl neišlituoti. Žemiau pateikiamos detalių nuotraukos.

Impulso pločio moduliacija (PWM) yra signalo konvertavimo būdas, kai keičiasi impulso trukmė (darbo ciklas), o dažnis išlieka pastovus. Anglų kalba jis vadinamas PWM (impulso pločio moduliacija). Šiame straipsnyje mes išsamiai suprasime, kas yra PWM, kur jis naudojamas ir kaip jis veikia.

Taikymo sritis

Tobulėjant mikrovaldiklių technologijai, PWM atsivėrė naujos galimybės. Šis principas tapo pagrindu elektroniniams įrenginiams, kuriems reikalingas ir išvesties parametrų reguliavimas, ir jų palaikymas tam tikrame lygyje. Impulso pločio moduliacijos metodas naudojamas šviesos ryškumui, variklių sukimosi greičiui keisti, taip pat impulsinio tipo maitinimo šaltinių (PSU) galios tranzistorių valdyti.

Impulso pločio (PW) moduliacija aktyviai naudojama kuriant LED šviesumo valdymo sistemas. Dėl mažos inercijos šviesos diodas turi laiko persijungti (mirksėti ir užgesti) kelių dešimčių kHz dažniu. Jo veikimą impulsiniu režimu žmogaus akis suvokia kaip nuolatinį švytėjimą. Savo ruožtu ryškumas priklauso nuo impulso trukmės (atviros šviesos diodo būsenos) per vieną periodą. Jei impulso laikas yra lygus pauzės laikui, tai yra, darbo ciklas yra 50%, tada šviesos diodo ryškumas bus pusė vardinės vertės. Populiarėjant 220 V LED lempoms, iškilo klausimas, kaip padidinti jų veikimo patikimumą esant nestabiliai įėjimo įtampai. Sprendimas buvo rastas universalios mikroschemos pavidalu - maitinimo tvarkykle, veikiančia impulso pločio arba impulso dažnio moduliavimo principu. Išsamiai aprašyta viena iš šių tvarkyklių pagrįsta grandinė.

Tinklo įtampa, tiekiama į tvarkyklės mikroschemos įvestį, nuolat lyginama su grandinės atskaitos įtampa, išėjime formuojant PWM (PFM) signalą, kurio parametrus nustato išoriniai rezistoriai. Kai kurios mikroschemos turi išvestį analoginiam arba skaitmeniniam valdymo signalui tiekti. Taigi impulsų tvarkyklės veikimą galima valdyti naudojant kitą SHI keitiklį. Įdomu tai, kad šviesos diodas gauna ne aukšto dažnio impulsus, o droseliu išlygintą srovę, kuri yra nepakeičiamas tokių grandinių elementas.

Masinis PWM naudojimas atsispindi visuose LCD skydeliuose su LED foniniu apšvietimu. Deja, LED monitoriuose dauguma SHI keitiklių veikia šimtų hercų dažniu, o tai neigiamai veikia kompiuterių vartotojų regėjimą.

Arduino mikrovaldiklis taip pat gali veikti PWM valdiklio režimu. Norėdami tai padaryti, iškvieskite funkciją AnalogWrite () su reikšmėmis nuo 0 iki 255, nurodytomis skliausteliuose. Nulis atitinka 0 V, o 255 - 5 V. Tarpinės vertės apskaičiuojamos proporcingai.

Įrenginių, veikiančių PWM principu, paplitimas leido žmonijai atitolti nuo linijinio tipo transformatorių maitinimo šaltinių. Dėl to kelis kartus padidėja efektyvumas ir sumažėja energijos šaltinių svoris bei dydis.

PWM valdiklis yra neatsiejama šiuolaikinio perjungiamojo maitinimo dalis. Jis valdo galios tranzistoriaus, esančio impulsinio transformatoriaus pirminėje grandinėje, veikimą. Dėl grįžtamojo ryšio grandinės įtampa PSU išėjime visada išlieka stabili. Mažiausias išėjimo įtampos nuokrypis per grįžtamąjį ryšį fiksuojamas mikroschema, kuri akimirksniu pakoreguoja valdymo impulsų darbo ciklą. Be to, modernus PWM valdiklis išsprendžia daugybę papildomų užduočių, kurios pagerina maitinimo patikimumą:

suteikia švelnaus keitiklio paleidimo režimą;
riboja valdymo impulsų amplitudę ir darbo ciklą;
kontroliuoja įėjimo įtampos lygį;
apsaugo nuo trumpojo jungimo ir maitinimo jungiklio perkaitimo;
prireikus įjungia įrenginį į budėjimo režimą.

PWM valdiklio veikimo principas

PWM valdiklio užduotis yra valdyti maitinimo jungiklį keičiant valdymo impulsus. Kai veikia rakto režimu, tranzistorius yra vienoje iš dviejų būsenų (visiškai atidarytas, visiškai uždarytas). Uždaroje būsenoje srovė per p-n sandūrą neviršija kelių μA, o tai reiškia, kad sklaidos galia linkusi į nulį. Atviroje būsenoje, nepaisant didelės srovės, p-n sandūros varža yra per maža, o tai taip pat lemia nereikšmingus šilumos nuostolius. Didžiausias šilumos kiekis išsiskiria perėjimo iš vienos būsenos į kitą momentu. Tačiau dėl trumpo perėjimo proceso laiko, palyginti su moduliavimo dažniu, galios praradimas perjungimo metu yra nereikšmingas.

Impulso pločio moduliavimas skirstomas į du tipus: analoginį ir skaitmeninį. Kiekvienas tipas turi savo privalumų ir gali būti įdiegtas grandinėse įvairiais būdais.

Analoginis PWM

Analoginio SHI moduliatoriaus veikimo principas pagrįstas dviejų signalų, kurių dažnis skiriasi keliomis eilėmis, palyginimu. Palyginimo elementas yra operacinis stiprintuvas (komparatorius). Vienam iš jo įėjimų įvedama aukšto pastovaus dažnio pjūklinė įtampa, o į kitą – žemo dažnio moduliacinė kintamos amplitudės įtampa. Komparatorius lygina abi reikšmes ir išvestyje generuoja stačiakampius impulsus, kurių trukmę lemia esama moduliuojančio signalo vertė. Šiuo atveju PWM dažnis yra lygus pjūklo signalo dažniui.

Skaitmeninis PWM

Impulso pločio moduliavimas skaitmeninėje interpretacijoje yra viena iš daugelio mikrovaldiklio (MC) funkcijų. Veikdamas tik su skaitmeniniais duomenimis, MK gali generuoti aukštą (100%) arba žemą (0%) įtampos lygį savo išėjimuose. Tačiau daugeliu atvejų norint efektyviai valdyti apkrovą, reikia pakeisti įtampą MK išėjime. Pavyzdžiui, reguliuoti variklio sukimosi greitį, keisti šviesos diodo ryškumą. Ką daryti, kad mikrovaldiklio išvestyje gautumėte bet kokią įtampos vertę nuo 0 iki 100%?

Problema išspręsta taikant impulsų pločio moduliacijos metodą ir naudojant oversampling reiškinį, kai nurodytas perjungimo dažnis kelis kartus didesnis už valdomo įrenginio atsaką. Keičiant impulsų darbo ciklą, pasikeičia vidutinė išėjimo įtampos vertė. Paprastai visas procesas vyksta nuo dešimčių iki šimtų kHz, o tai leidžia pasiekti sklandų reguliavimą. Techniškai tai įgyvendinama naudojant PWM valdiklį – specializuotą mikroschemą, kuri yra bet kurios skaitmeninės valdymo sistemos „širdis“. Aktyvus PWM pagrindu veikiančių valdiklių naudojimas yra dėl neabejotinų pranašumų:

didelis signalo konvertavimo efektyvumas;
darbo stabilumas;
taupyti apkrovos sunaudotą energiją;
žema kaina;
didelis viso įrenginio patikimumas.

Yra du būdai gauti PWM signalą mikrovaldiklio kontaktuose: techninė ir programinė įranga. Kiekvienas MK turi įmontuotą laikmatį, kuris gali generuoti PWM impulsus tam tikruose kaiščiuose. Taip pasiekiamas aparatinės įrangos diegimas. PWM signalo gavimas naudojant programinės įrangos komandas turi daugiau raiškos galimybių ir leidžia naudoti daugiau kontaktų. Tačiau programinės įrangos metodas lemia didelį MK apkrovimą ir užima daug atminties.

Pažymėtina, kad skaitmeniniame PWM impulsų skaičius per laikotarpį gali būti skirtingas, o patys impulsai gali būti bet kurioje laikotarpio dalyje. Išvesties signalo lygis nustatomas pagal bendrą visų impulsų per periodą trukmę. Reikėtų suprasti, kad kiekvienas papildomas impulsas yra galios tranzistoriaus perėjimas iš atviros būsenos į uždarą būseną, dėl ko perjungimo metu padidėja nuostoliai.

PWM valdiklio naudojimo pavyzdys

Viena iš paprasto PWM valdiklio įgyvendinimo parinkčių jau buvo aprašyta anksčiau. Jis pagamintas mikroschemos pagrindu ir turi nedidelį dirželį. Tačiau, nepaisant grandinės paprastumo, reguliatorius turi gana platų pritaikymo spektrą: šviesos diodų ryškumo valdymo grandinės, LED juostos, nuolatinės srovės variklių sukimosi greičio reguliavimas.

Taip pat skaitykite

Puikus sprendimas skaitmeniniam galios valdymui!

BTA100

Yra prieinami

Pirkti urmu

Įrenginys skirtas reguliuoti apkrovos galią iki 10000 W kintamosios srovės grandinėse, kurių įtampa yra 220 V. Įrenginys pastatytas galingo triako pagrindu. BTA100 ir skirtas valdyti elektrinių šildytuvų, apšvietimo prietaisų, kolektorių ir asinchroninių kintamosios srovės variklių ir kt. Šio triako naudojimas leidžia sumažinti aušinimo radiatoriaus dydį. Dėl plataus reguliavimo diapazono ir didelės galios reguliatorius bus plačiai pritaikytas kasdieniame gyvenime.

Specifikacijos

Ypatumai

Sklandus reguliavimas visame galios diapazone.
Didelė reguliavimo galia
Platus darbinės įtampos diapazonas
Nulinio kirtimo detektorius
Mygtukų valdymas
Galimybė atskirti valdymo plokštę nuo maitinimo skyriaus
Sumontuotas radiatorius

Veikimo principas

Galios valdiklis naudoja PWM valdymo principą su nulinio kirtimo fazės valdymo detektoriumi

Prietaiso dizainas

Galios reguliatorius sukurtas kaip įmontuotas valdymo pultas su atskiru maitinimo moduliu.

Straipsniai

Schemos

Pristatymo turinys

Valdymo modulis - 1 vnt.
Maitinimo modulis - 1 vnt.
Instrukcija - 1 vnt.

Ko reikia surinkimui

Norėdami prijungti jums reikės: vielos, atsuktuvo, šoninių pjaustytuvų.

Pasiruošimas operacijai

Prijunkite kaitrinę lemputę prie OUTPUT gnybtų.
Prijunkite maitinimo laidą prie IN 220V gnybtų.
Prijunkite kištuką prie 220 V tinklo.
Paspaudę valdymo skydelio mygtukus, patikrinkite lempos ryškumo pasikeitimą.
Patikrinimas baigtas. Laimingos operacijos.

Veikimo sąlygos

Temperatūra -30C iki +50C. Santykinė oro drėgmė 20-80 % nesikondensuojanti.

Atsargumo priemonės

Modulyje ir gnybtuose veikia pavojinga 220 V įtampa.
Laikykitės saugos priemonių, nelieskite spausdintinės plokštės kontaktų, kai modulis prijungtas prie 220 V tinklo.

Klausimai ir atsakymai

Laba diena. Nusipirksiu iš Jūsų skaitmeninį PWM galios reguliatorių 220V / 10kW (45A) ir naudosiu kaip minkštą paleidiklį sniego valytuvui su 3 kW kolektoriniu varikliu. Šiuo atžvilgiu turiu keletą klausimų apie šį reguliatorių: 1. Ar reguliatorius veiks tinkamai, ta prasme, kad reguliavimas bus sklandus ir be trūkčiojimų? 2. Kiek kontaktų uždaro reguliatoriaus valdymo mygtukus? Klausimą padiktuoja idėja valdymo įrenginį įdėti į permatomą sandarų dėklą, o jungiklį dubliuoti vandeniui atsparia vairasvirte. 3. Ar pakanka radiatoriaus ploto vardinei galiai, ar reikės aušinimo ventiliatoriaus? 4. Ar radiatorius maitinamas? Ar galima jį palikti už neperšlampamo dėklo? Pagarbiai Sergejus.
- 1. Neturėtų būti jokių trūkčiojimų, restruktūrizavimo žingsnis yra 1 proc. Tačiau kiekvienas atvejis turi būti išbandytas atskirai. 2. Kiekvienas mygtukas uždaro du kontaktus. 3. Specifikacijose nurodoma didžiausia įrenginio galia. Nominali galia 7-8 kW.
1. Ar yra valdymo pultas? 2. Ar galima jį nusistatyti iki tam tikro procento ir išjungti, kad išjungus maitinimą išliktų nustatytas procentas?
- 1. Komplekte valdymo pultas. 2. Negalite išjungti valdymo pulto. 3. Išjungus maitinimą, nustatymai nenuklysta.
Sveiki, ar galite tiksliau sužinoti kur fazė prijungta, o kur nulis, ir išėjimas taip pat. Tiesiog šildytuvas, kuriame reikia reguliuoti galią, yra šildytuvų dalis ir jie turi bendrą nulį
- ZERO magistralė turi būti prijungta prie dviejų vidurinių kontaktų.
Sveiki! Prašau pasakyti, ar valdymo triako korpusas turi galvaninę izoliaciją nuo elektros tinklo? Jei šis reguliatorius yra įmontuotas į metalinį įrenginio korpusą, ar jo radiatorius reikia atskirti nuo korpuso?
- Teisingai, įrenginio radiatorius turi būti izoliuotas nuo korpuso.
Laba diena. Koks reguliatorius gali reguliuoti pirminę transformatoriaus apviją? Dėkoju.
- Remiantis apžvalgomis, jie reguliuojami naudojant MK071M. Pats nebandė.

Dar viena apžvalga apie įvairius naminių gaminių dalykus. Šį kartą pakalbėsiu apie skaitmeninį greičio reguliatorių. Daiktas savaip įdomus, bet norėjau daugiau.
Kas domisi, skaitykite toliau :)

Buityje turite kai kurių žemos įtampos prietaisų, tokių kaip maža malūnėlis ir kt. Norėjau šiek tiek padidinti jų funkcinę ir estetinę išvaizdą. Tiesa, tai nepasiteisino, nors vis dar tikiuosi pasiekti savo tikslą, galbūt kitą kartą šiandien papasakosiu apie patį dalyką.
Šio reguliatoriaus gamintojas yra „Maitech“, tiksliau, šis pavadinimas dažnai sutinkamas ant visų rūšių nosinių ir naminių gaminių blokų, nors dėl tam tikrų priežasčių šios įmonės svetainėje nepamačiau.

Dėl to, kad nepadariau to, ko norėjau, apžvalga bus trumpesnė nei įprastai, bet pradėsiu kaip visada nuo to, kaip ji parduodama ir siunčiama.
Voke buvo įprastas maišelis su užtrauktuku.

Komplekte tik reguliatorius su kintamu rezistoriumi ir mygtukas, kietos pakuotės ir instrukcijos nėra, bet viskas atkeliavo nepažeista ir be pažeidimų.

Galinėje pusėje yra lipdukas, kuris pakeičia instrukcijas. Iš esmės tokiam įrenginiui daugiau nereikia.
Darbinės įtampos diapazonas yra 6-30 voltų, o maksimali srovė yra 8 amperai.

Išvaizda visai nebloga, tamsus "stiklas", tamsiai pilkas korpuso plastikas, išjungtoje būsenoje atrodo apskritai juodas. Dėl išvaizdos nėra ko skųstis. Priekyje buvo klijuota transportavimo plėvelė.
Prietaiso montavimo matmenys:
Ilgis 72mm (minimali dėklo anga 75mm), plotis 40mm, gylis be priekinio skydelio 23mm (su priekiniu skydeliu 24mm).
Priekinio skydelio matmenys:
Ilgis 42,5, plotis 80mm

Kintamasis rezistorius yra su rankena, rankena, žinoma, yra grubi, bet ji tiks naudoti.
Rezistoriaus varža 100KΩ, reguliavimo priklausomybė tiesinė.
Kaip vėliau paaiškėjo, 100KΩ varža sukelia gedimą. Maitinant iš impulsinio maitinimo bloko neįmanoma nustatyti stabilių rodmenų, turi įtakos laidų trikdžiai į kintamąjį rezistorių, dėl to rodmenys šokinėja +\- 2 simboliai, bet būtų gerai peršokti kartu su tai variklio greitis šokinėja.
Rezistoriaus varža didelė, srovė maža, o laidai surenka visą triukšmą aplinkui.
Kai maitinamas linijiniu PSU, šios problemos visiškai nėra.
Laidų ilgis iki rezistoriaus ir mygtuko yra apie 180 mm.

Mygtukas, na, nieko ypatingo. Paprastai atviri kontaktai, montavimo skersmuo 16 mm, ilgis 24 mm, nėra apšvietimo.
Mygtukas išjungia variklį.
Tie. įjungus maitinimą, indikatorius įsijungia, variklis užsiveda, paspaudus mygtuką išsijungia, antrą kartą paspaudus vėl įsijungia.
Kai variklis išjungtas, indikatorius taip pat neužsidega.

Po dangteliu yra įrenginio plokštė.
Maitinimo ir variklio prijungimo kontaktai išvedami į gnybtus.
Teigiami jungties kontaktai yra sujungti kartu, maitinimo jungiklis perjungia neigiamą variklio laidą.
Kintamo rezistoriaus ir mygtuko jungtis yra nuimama.
Viskas atrodo tvarkingai. Kondensatoriaus laidai kiek kreivi, bet manau, kad tai galima atleisti :)

Tolesnį išmontavimą paslėpsiu po spoileriu.

Daugiau

Indikatorius gana didelis, skaitmens aukštis 14mm.
Lentos išmatavimai 69x37mm.

Plokštė surinkta tvarkingai, prie indikatoriaus kontaktų yra srauto pėdsakų, bet apskritai plokštė švari.
Plokštėje yra: atvirkštinio poliškumo apsaugos diodas, 5 voltų stabilizatorius, mikrovaldiklis, 470 mikrofaradų 35 voltų kondensatorius, maitinimo elementai po mažu radiatoriumi.
Taip pat matomos vietos papildomoms jungtims montuoti, jų paskirtis neaiški.

Aš nubraižiau nedidelę blokinę schemą, kad būtų galima apytiksliai suprasti, kas ir kaip jis perjungiamas ir kaip prijungtas. Kintamasis rezistorius įjungiamas viena koja iki 5 voltų, antra - į žemę. Todėl jį galima saugiai pakeisti mažesniu nominalu. Diagramoje nėra jungčių su nelituota jungtimi.

Įrenginyje naudojamas STMicroelectronics pagamintas mikrovaldiklis.
Kiek žinau, šis mikrovaldiklis naudojamas gana daug įvairių įrenginių, pavyzdžiui, ampermetrų.

Galios stabilizatorius, kai veikia esant maksimaliai įėjimo įtampai, įkaista, bet nelabai.

Dalis šilumos iš galios elementų yra pašalinama į varinius plokštės daugiakampius, kairėje matosi daug perėjimų iš vienos lentos pusės į kitą, kas padeda pašalinti šilumą.
Taip pat šiluma pašalinama mažo radiatoriaus pagalba, kuris iš viršaus prispaudžiamas prie maitinimo elementų. Toks radiatoriaus išdėstymas man atrodo šiek tiek abejotinas, nes šiluma pašalinama per korpuso plastiką ir toks radiatorius nelabai padeda.
Tarp maitinimo elementu ir radiatoriaus nera pastos, rekomenduoju nuimti radiatorius ir patepti pasta, bent truputi bet bus geriau.

Maitinimo skyriuje naudojamas tranzistorius, kanalo varža 3,3mOhm, maksimali srovė 161 Amperai, bet maksimali įtampa tik 30 voltų, todėl rekomenduočiau apriboti įėjimą ties 25-27 voltais. Kai dirbama beveik didžiausiomis srovėmis, yra nedidelis šildymas.
Netoliese taip pat yra diodas, kuris slopina srovės viršįtampius dėl variklio savaiminės indukcijos.
Čia naudojama 10 amperų, 45 voltai. Dėl diodo klausimų nekyla.

Pirmas įtraukimas. Taip jau susiklostė, kad bandymus atlikau dar prieš nuimdama apsauginę plėvelę, nes šiose nuotraukose ji vis dar yra.
Indikatorius kontrastingas, vidutiniškai ryškus, puikiai skaito.

Iš pradžių nusprendžiau išbandyti nedidelius krūvius ir sulaukiau pirmojo nusivylimo.
Ne, gamintojui ir parduotuvei priekaištų neturiu, tiesiog tikėjausi, kad toks gan brangus įrenginys turės variklio sūkių stabilizavimą.
Deja, tai tik reguliuojamas PWM, indikatorius rodo užpildymo procentą nuo 0 iki 100%.
Reguliatorius net nepastebėjo mažo variklio, dieną tai visiškai juokinga apkrovos srovė :)

Dėmesingi skaitytojai turėjo atkreipti dėmesį į laidų, kuriais prijungiau maitinimą prie reguliatoriaus, skerspjūvį.
Taip, tada nusprendžiau spręsti problemą globaliau ir prijungiau galingesnį variklį.
Žinoma, jis yra pastebimai galingesnis už reguliatorių, tačiau tuščiąja eiga jo srovė yra apie 5 amperus, o tai leido patikrinti reguliatorių esant režimams, artimesniems maksimaliam.
Reguliatorius elgėsi puikiai, beje, pamiršau nurodyti, kad įjungtas reguliatorius sklandžiai padidina PWM užpildymą nuo nulio iki nustatytos vertės, užtikrindamas sklandų pagreitį, o indikatorius iš karto rodo nustatytą reikšmę, o ne kaip dažnis diskai, kuriuose rodoma tikroji srovė.
Reguliatorius nesugedo, šiek tiek įšilo, bet ne kritiškai.

Kadangi reguliatorius yra pulsuojantis, nusprendžiau, kad pasilinksminčiau, pabaksnoti su osciloskopu ir pažiūrėti, kas vyksta prie galios tranzistoriaus vartų įvairiais režimais.
PWM dažnis yra apie 15 kHz ir veikimo metu nekinta. Variklis užvedamas, kai pripildytas maždaug 10%.

Iš pradžių planavau reguliatorių įdėti į savo seną (gana jau senovinį) maitinimo šaltinį mažiems elektriniams įrankiams (apie tai plačiau kada nors). teoriškai jis turėjo tapti vietoj priekinio skydelio, o greičio reguliatorius turėjo būti gale, mygtuko neplanavau dėti (laimei, įjungus prietaisas iškart persijungia į įjungimo režimą) .
Jis turėjo būti gražus ir tvarkingas.

Tačiau manęs laukė tolesnis nusivylimas.
1. Nors indikatorius buvo šiek tiek mažesnio dydžio nei priekinio skydelio įdėklas, blogiau buvo tai, kad jis netilpo į gylį, remdamasis į stelažus, skirtus korpuso pusėms sujungti.
ir jei indikatoriaus korpuso plastiką būtų galima nupjauti, tai nesvarbu, nes reguliatoriaus plokštė trukdė toliau.
2. Bet net jei būčiau išsprendęs pirmąjį klausimą, buvo antra problema, aš visiškai pamiršau, kaip buvo pagamintas mano maitinimo šaltinis. Faktas yra tas, kad reguliatorius nutraukia minuso tiekimą, o aš turiu atbulinės eigos relę, kuri įjungia ir verčia variklį sustoti, ir viso to valdymo grandinę. O juos pakeitus viskas pasirodė daug sunkiau :(

Jei reguliatorius būtų su greičio stabilizavimu, tai vis tiek susipainiočiau ir perdaryčiau valdymo ir atbulinės eigos grandinę arba perdaryčiau reguliatorių perjungimui + galia. Ir taip galima ir aš tai perdarysiu, bet jau be entuziazmo ir dabar nežinau kada.
Gal kam įdomu, mano PSU vidų nuotrauka, tai turėjo būti prieš kokius 13-15 metų, beveik visą laiką veikė be problemų, kartą teko keisti relę.

Santrauka.
privalumus
Prietaisas pilnai veikiantis.
Tvarkinga išvaizda.
Kokybiška konstrukcija
Komplekte yra viskas, ko reikia.

Minusai.
Neteisingas veikimas dėl perjungiamo maitinimo šaltinio.
Galios tranzistorius be įtampos ribos
Su tokiu kukliu funkcionalumu kaina per didelė (bet čia viskas reliatyvu).

Mano nuomonė. Jei užmerksite akis prieš įrenginio kainą, tai savaime jis yra gana geras, atrodo tvarkingai ir veikia gerai. Taip, yra ne itin gero atsparumo triukšmui problema, manau, kad ją nesunku išspręsti, bet šiek tiek apmaudu. Be to, rekomenduoju neviršyti 25–27 voltų įvesties įtampos.
Labiau apmaudu tai, kad ieškojau gana daug visokių paruoštų reguliatorių variantų, bet niekur jie nepasiūlo sprendimo su greičio stabilizavimu. Galbūt kas nors paklaus, kodėl aš tai darau. Paaiškinsiu kaip į rankas pateko šlifavimo staklės su stabilizavimu, daug maloniau dirbti nei įprastai.

Tai viskas, tikiuosi buvo įdomu :)

Prekė buvo skirta parduotuvės atsiliepimui parašyti. Apžvalga skelbiama pagal Svetainės taisyklių 18 punktą.

Planuoju pirkti +23 Pridėti prie mėgstamiausių Patiko apžvalga +38 +64

Kai kuriais atvejais, pavyzdžiui, žibintuvėse ar namų šviestuvuose, reikia reguliuoti švytėjimo ryškumą. Atrodytų, kad tai lengviau: tiesiog pakeiskite srovę per šviesos diodą didindami arba mažindami. Tačiau šiuo atveju didelė dalis energijos bus sunaudota ribojančiam rezistoriui, o tai visiškai nepriimtina autonominiam maitinimo šaltiniui iš baterijų ar akumuliatorių.

Be to, pasikeis šviesos diodų švytėjimo spalva: pavyzdžiui, balta spalva srovei nukritus žemiau nominalios vertės (daugumai šviesos diodų 20mA), įgaus šiek tiek žalsvą atspalvį. Toks spalvos pasikeitimas kai kuriais atvejais yra visiškai nenaudingas. Įsivaizduokite, kad šie šviesos diodai apšviečia televizoriaus arba kompiuterio monitoriaus ekraną.

Tokiais atvejais kreipkitės PWM – reguliavimas (plotis – impulsas). Jo reikšmė yra ta, kad jis periodiškai užsidega ir užgęsta. Šiuo atveju srovė išlieka nominali per visą blyksnio laiką, todėl liuminescencijos spektras nėra iškraipomas. Jei šviesos diodas yra baltas, žalių atspalvių neatsiras.

Be to, naudojant šį galios valdymo būdą, energijos nuostoliai yra minimalūs, grandinių su PWM valdymu efektyvumas yra labai didelis, siekiantis daugiau nei 90 proc.

PWM – reguliavimo principas yra gana paprastas ir parodytas 1 paveiksle. Skirtingas uždegimo ir užgesimo laiko santykis akimis suvokiamas taip: kaip filme – kadrai, rodomi atskirai paeiliui, suvokiami kaip judantis vaizdas. Viskas priklauso nuo projekcijos dažnio, kuris bus aptartas šiek tiek vėliau.

1 pav. PWM principas – reguliavimas

Paveikslėlyje parodytos PWM valdymo įrenginio (arba pagrindinio generatoriaus) išvesties signalų diagramos. Nurodomas nulis ir vienas: loginis vienetas (aukštas lygis) sukelia šviesos diodo švytėjimą, loginis nulis (žemas lygis) atitinkamai užgesina.

Nors viskas gali būti ir atvirkščiai, nes viskas priklauso nuo išvesties klavišo grandinės, šviesos diodą galima įjungti žemu lygiu, o išjungti - tik aukštai. Šiuo atveju fiziškai loginis turės žemą įtampos lygį, o loginis nulis bus aukštas.

Kitaip tariant, loginis įjungia kažkokį įvykį ar procesą (mūsų atveju užsidega LED), o loginis nulis turėtų išjungti šį procesą. Tai yra, ne visada aukštas skaitmeninės mikroschemos išvesties lygis yra LOGINIS blokas, viskas priklauso nuo to, kaip sukurta konkreti grandinė. Taip yra, informacijai. Tačiau kol kas manysime, kad raktas yra valdomas aukšto lygio, o kitaip tiesiog negali būti.

Valdymo impulsų dažnis ir plotis

Atkreipkite dėmesį, kad impulso periodas (arba dažnis) nesikeičia. Tačiau apskritai impulsų dažnis neturi įtakos švytėjimo ryškumui, todėl nėra jokių specialių reikalavimų dažnio stabilumui. Keičiasi tik šiuo atveju teigiamo impulso trukmė (PLOTIS), dėl ko veikia visas impulso pločio moduliacijos mechanizmas.

Kontrolinių impulsų trukmė 1 paveiksle išreiškiama %%. Tai vadinamasis „darbo ciklas“ arba, angliškai kalbant, DUTY CYCLE. Jis išreiškiamas kaip kontrolinio impulso trukmės ir impulso pasikartojimo periodo santykis.

Rusų terminologijoje jis dažniausiai vartojamas „darbo ciklas“ – pasikartojimo laikotarpio ir impulso laiko santykis bet. Taigi, jei užpildymo koeficientas yra 50%, darbo ciklas bus lygus 2. Esminio skirtumo čia nėra, todėl galite naudoti bet kurią iš šių reikšmių, kam patogiau ir suprantamiau.

Čia, žinoma, būtų galima pateikti darbo ciklo ir DUTY CYCLE skaičiavimo formules, bet kad neapsunkintume pateikimo, apsieisime be formulių. Paskutinis, bet ne mažiau svarbus dalykas – Ohmo įstatymas. Nieko nepadarysi: „Tu nežinai Omo dėsnio, likite namuose! Jei kam įdomu šios formulės, jas visada galima rasti internete.

PWM dažnis reguliatoriams

Kaip minėta šiek tiek aukščiau, PWM impulsų dažnio stabilumui nėra jokių specialių reikalavimų: na, jis šiek tiek "plaukia", ir tai yra gerai. PWM valdikliai turi panašų dažnio nestabilumą, beje, gana didelį, o tai netrukdo juos naudoti daugelyje konstrukcijų. Šiuo atveju svarbu tik, kad šis dažnis nenukristų žemiau tam tikros vertės.

O koks turėtų būti dažnis ir kiek jis gali būti nestabilus? Nepamirškite, kad mes kalbame apie reguliatorius. Filmų technologijoje yra terminas „kritinis mirgėjimo dažnis“. Tai dažnis, kuriuo atskiros viena po kitos rodomos nuotraukos suvokiamos kaip judantis vaizdas. Žmogaus akiai šis dažnis yra 48 Hz.

Būtent dėl šios priežasties filmo kadrų dažnis buvo 24 kadrai per sekundę (televizijos standartas yra 25 kadrai per sekundę). Norėdami padidinti šį dažnį iki kritinio, kino projektoriai naudoja dviejų ašmenų obturatorių (užraktą), kuris du kartus perdengia kiekvieną rodomą kadrą.

Mėgėjiškuose siaurajuosčiuose 8 mm projektoriuose projekcijos dažnis buvo 16 kadrų/sek., todėl obturatorius turėjo net tris peiliukus. Tą patį tikslą televizijoje tarnauja ir tai, kad vaizdas rodomas puskadrais: iš pradžių lyginės, o paskui neporinės vaizdo linijos. Rezultatas yra 50 Hz mirgėjimo dažnis.

Šviesos diodo veikimas PWM režimu yra atskira reguliuojamos trukmės blykstė. Kad akis šiuos blyksnius suvoktų kaip nuolatinį švytėjimą, jų dažnis jokiu būdu neturi būti mažesnis už kritinį. Bet koks aukštesnis, bet ne žemesnis. Į šį veiksnį reikia atsižvelgti kuriant PWM - lempų valdikliai.

Beje, kaip ir įdomus faktas: mokslininkai kažkokiu būdu nustatė, kad kritinis dažnis bitės akiai yra 800 Hz. Todėl bitė filmą ekrane matys kaip atskirų vaizdų seką. Kad ji matytų judantį vaizdą, projekcijos dažnį reikės padidinti iki aštuonių šimtų laukų per sekundę!

Kontroliuoti naudojamas tikrasis šviesos diodas. Pastaruoju metu šiam tikslui plačiausiai naudojami tie, kurie leidžia perjungti didelę galią (įprastų bipolinių tranzistorių naudojimas šiems tikslams laikomas tiesiog nepadoru).

Toks poreikis (galingas MOSFET - tranzistorius) kyla su daugybe šviesos diodų, pavyzdžiui, su, apie kurią bus kalbama šiek tiek vėliau. Jei galia yra maža - naudojant vieną ar du šviesos diodus, galite naudoti mažos galios jungiklius, o jei įmanoma, jungti šviesos diodus tiesiai prie mikroschemų išėjimų.

2 paveiksle parodyta PWM valdiklio funkcinė schema. Rezistorius R2 diagramoje sąlygiškai parodytas kaip valdymo elementas. Sukdami jo rankenėlę, galite pakeisti valdymo impulsų darbo ciklą reikiamose ribose, taigi ir šviesos diodų ryškumą.

2 pav. PWM valdiklio funkcinė schema

Paveikslėlyje parodytos trys šviesos diodų eilutės, sujungtos nuosekliai su baigiamaisiais rezistoriais. Maždaug ta pati jungtis naudojama LED juostelėse. Kuo ilgesnė juosta, tuo daugiau šviesos diodų, tuo didesnė srovė.

Būtent tokiais atvejais reikės galingų, kurių leistina nutekėjimo srovė turėtų būti šiek tiek didesnė nei juostos suvartojama srovė. Paskutinis reikalavimas įvykdomas gana nesunkiai: pavyzdžiui, tranzistorius IRL2505 turi apie 100A nutekėjimo srovę, 55V nutekėjimo įtampą, o jo dydis ir kaina yra gana patrauklūs naudoti įvairiose konstrukcijose.

PWM pagrindiniai generatoriai

Mikrovaldiklis gali būti naudojamas kaip pagrindinis PWM osciliatorius (dažniausiai pramoninėmis sąlygomis) arba grandinė, pagaminta ant mažo integracijos laipsnio mikroschemų. Jei namuose planuojama pagaminti nedidelį skaičių PWM valdiklių, o mikrovaldiklių kūrimo patirties nėra, tada geriau pasigaminti valdiklį ant to, kas šiuo metu yra po ranka.

Tai gali būti K561 serijos loginės grandinės, integruotas laikmatis, taip pat specializuotos grandinės. Atlikdami šį vaidmenį, jūs netgi galite priversti jį veikti, ant jo surinkę reguliuojamą generatorių, bet tai, ko gero, „dėl meilės menui“. Todėl toliau bus nagrinėjamos tik dvi schemos: labiausiai paplitusi 555 laikmačio ir UC3843 UPS valdiklyje.

Pagrindinio osciliatoriaus schema ant laikmačio 555

3 pav. Pagrindinio osciliatoriaus schema

Ši grandinė yra įprastas kvadratinių bangų generatorius, kurio dažnis nustatomas kondensatoriumi C1. Kondensatorius įkraunamas per grandinę "Išėjimas - R2 - RP1-C1 - bendras laidas". Tokiu atveju išėjime turi būti aukšto lygio įtampa, lygiavertė išėjimui, prijungtam prie teigiamo maitinimo šaltinio poliaus.

Kondensatorius iškraunamas išilgai grandinės "C1 - VD2 - R2 - Išėjimas - bendras laidas" tuo metu, kai išėjime yra žemo lygio įtampa - išėjimas prijungtas prie bendro laido. Būtent šis laiko nustatymo kondensatoriaus įkrovimo-iškrovimo kelių skirtumas suteikia reguliuojamo pločio impulsus.

Reikėtų pažymėti, kad diodai, net ir to paties tipo, turi skirtingus parametrus. Šiuo atveju tam tikrą vaidmenį atlieka jų elektrinė talpa, kuri keičiasi veikiant diodų įtampai. Todėl kartu su išėjimo signalo darbo ciklo pasikeitimu keičiasi ir jo dažnis.

Svarbiausia, kad jis netaptų mažesnis už kritinį dažnį, kuris buvo paminėtas šiek tiek didesnis. Priešingu atveju vietoj vienodo skirtingo ryškumo švytėjimo bus matomi atskiri blyksniai.

Apytiksliai (vėlgi kalti diodai) generatoriaus dažnį galima nustatyti pagal žemiau pateiktą formulę.

PWM generatoriaus dažnis laikmatyje 555.

Jei į formulę pakeisime kondensatoriaus talpą faradais ir varžą omais, rezultatas turėtų būti hercais Hz: jūs negalite atsitraukti nuo SI sistemos! Tai daroma prielaida, kad kintamo rezistoriaus RP1 slankiklis yra vidurinėje padėtyje (formulėje RP1 / 2), o tai atitinka meandro formos išėjimo signalą. 2 paveiksle tai yra būtent ta dalis, kurioje impulso trukmė yra 50%, o tai atitinka signalą, kurio darbo ciklas yra 2.

Pagrindinis PWM generatorius UC3843 luste

Jo schema parodyta 4 paveiksle.

4 pav. UC3843 lusto PWM pagrindinio generatoriaus schema

UC3843 lustas yra valdymo PWM valdiklis, skirtas perjungti maitinimo šaltinius ir naudojamas, pavyzdžiui, ATX formato kompiuterių šaltiniuose. Šiuo atveju tipinė jo įtraukimo schema buvo šiek tiek pakeista supaprastinant. Norint valdyti išėjimo impulso plotį, grandinės įvestyje yra įvedama teigiamo poliškumo valdymo įtampa, tada išėjime gaunamas PWM impulso signalas.

Paprasčiausiu atveju valdymo įtampa gali būti taikoma naudojant kintamąjį rezistorių, kurio varža yra 22 ... 100 KΩ. Jei reikia, valdymo įtampą galima gauti, pavyzdžiui, iš analoginio šviesos jutiklio, pagaminto ant fotorezistoriaus: kuo tamsesnė už lango, tuo šviesesnė patalpoje.

Valdymo įtampa taip paveikia PWM išėjimą, kad ją sumažinus išėjimo impulso plotis padidėja, o tai visai nestebina. Juk pirminė UC3843 lusto paskirtis yra stabilizuoti maitinimo įtampą: jei išėjimo įtampa krenta, o kartu ir reguliavimo įtampa, tuomet reikia imtis priemonių (padidinti išėjimo impulso plotį), kad šiek tiek padidėtų. išėjimo įtampa.

Reguliavimo įtampa maitinimo šaltiniuose paprastai generuojama naudojant zenerio diodus. Dažniau tai ar kažkas panašaus.

Esant diagramoje nurodytų dalių nominalioms vertėms, generatoriaus dažnis yra apie 1 kHz ir, skirtingai nei generatorius ant 555 laikmačio, jis „neplaukia“, kai pasikeičia išėjimo signalo darbo ciklas - rūpinantis perjungimo maitinimo šaltiniai.

Norint reguliuoti didelę galią, pavyzdžiui, LED juostelę, prie išvesties reikia prijungti MOSFET tranzistoriaus pagrindinį etapą, kaip parodyta 2 paveiksle.

Apie PWM valdiklius galėtume pakalbėti plačiau, bet kol kas sustokime ties tuo, o kitame straipsnyje apžvelgsime įvairius šviesos diodų prijungimo būdus. Juk ne visi būdai vienodai geri, yra tokių, kurių reikėtų vengti, o jungiant šviesos diodus klaidų tiesiog apstu.