PWM shēmas. PWM kontrolieris

PWM regulators ir paredzēts polārā motora griešanās ātruma, spuldzes spilgtuma vai sildelementa jaudas regulēšanai.

Priekšrocības:
1 Ražošanas vienkāršība
2 Komponentu pieejamība (izmaksas nepārsniedz 2 USD)
3 Plašs pielietojums
4 Iesācējiem vēlreiz trenējieties un ieprieciniet sevi =)

Reiz man vajadzēja "ierīci" dzesētāja griešanās ātruma regulēšanai. Par ko tieši neatceros. No sākuma mēģināju caur parasto mainīgo rezistoru, ļoti uzkarsa un man tas nebija pieņemami. Rezultātā, rakņājoties internetā, es atradu ķēdi jau pazīstamajā NE555 mikroshēmā. Tā bija parastā PWM kontrollera ķēde ar impulsu darba ciklu (ilgumu), kas vienāds ar vai mazāks par 50% (vēlāk es sniegšu grafikus, kā tas darbojas). Shēma izrādījās ļoti vienkārša un neprasīja noregulēšanu, galvenais bija nesaskrūvēt ar diožu un tranzistora savienojumu. Pirmajā reizē, kad saliku uz maizes dēļa un testēju, viss strādāja ar pusapgriezienu. Vēlāk jau izklāju mazu iespiedshēmas plati un viss izskatījās glītāk =) Nu tagad paskatīsimies uz pašu shēmu!

PWM kontrollera ķēde

No tā mēs redzam, ka tas ir parasts ģenerators ar darba cikla regulatoru, kas samontēts saskaņā ar shēmu no datu lapas. Mēs mainām šo darba ciklu ar rezistoru R1, rezistors R2 kalpo kā aizsardzība pret īssavienojumu, jo mikroshēmas 4. izeja caur taimera iekšējo atslēgu ir savienota ar zemi un R1 galējā pozīcijā tas vienkārši aizvērsies. R3 ir uzvilkšanas rezistors. C2 ir frekvences iestatīšanas kondensators. IRFZ44N tranzistors ir N kanālu MOSFET. D3 ir aizsargdiode, kas novērš lauka ierīces atteici, ja tiek pārtraukta slodze. Tagad nedaudz par impulsu darba ciklu. Impulsa darba cikls ir tā atkārtošanās perioda (atkārtojuma) attiecība pret impulsa ilgumu, tas ir, pēc noteikta laika notiks pāreja no (rupji sakot) plus uz mīnusu vai drīzāk no loģiskās vienības uz impulsu. loģiskā nulle. Tātad šis laika intervāls starp impulsiem ir vienāds darba cikls.

Darba cikls vidējā pozīcijā R1

Darba cikls galējā kreisajā pozīcijā R1

Darba cikls galējā labajā pozīcijā R

Zemāk es sniegšu iespiedshēmu plates ar un bez detaļu atrašanās vietas

Tagad nedaudz par detaļām un to izskatu. Pati mikroshēma izgatavota DIP-8 iepakojumā, maza izmēra keramiskie kondensatori, 0,125-0,25 vatu rezistori. Diodes ir parastie taisngrieži 1A (vispieejamākais ir 1N4007, tie ir visur vairumā). Tāpat mikroshēmu var uzstādīt uz ligzdas, ja nākotnē vēlēsies to izmantot citos projektos un neatlodēt vēlreiz. Zemāk ir detaļu attēli.

Impulsa platuma modulācija (PWM) ir signāla pārveidošanas metode, kurā mainās impulsa ilgums (darba cikls), bet frekvence paliek nemainīga. Angļu valodas terminoloģijā to dēvē par PWM (impulsa platuma modulāciju). Šajā rakstā mēs detalizēti sapratīsim, kas ir PWM, kur tas tiek izmantots un kā tas darbojas.

Pielietojuma zona

Attīstoties mikrokontrolleru tehnoloģijai, PWM ir pavērušās jaunas iespējas. Šis princips ir kļuvis par pamatu elektroniskām ierīcēm, kurām nepieciešama gan izejas parametru pielāgošana, gan to uzturēšana noteiktā līmenī. Impulsa platuma modulācijas metodi izmanto, lai mainītu gaismas spilgtumu, dzinēju griešanās ātrumu, kā arī vadītu impulsa tipa barošanas avotu (PSU) jaudas tranzistoru.

Impulsa platuma (PW) modulācija tiek aktīvi izmantota LED spilgtuma kontroles sistēmu konstruēšanā. Zemās inerces dēļ gaismas diodei ir laiks pārslēgties (mirgot un nodzist) ar vairāku desmitu kHz frekvenci. Tās darbību impulsa režīmā cilvēka acs uztver kā pastāvīgu spīdumu. Savukārt spilgtums ir atkarīgs no impulsa ilguma (gaismas diodes atvērtā stāvokļa) vienā periodā. Ja impulsa laiks ir vienāds ar pauzes laiku, tas ir, darba cikls ir 50%, tad gaismas diodes spilgtums būs puse no nominālās vērtības. Popularizējoties 220V LED lampām, radās jautājums par to darbības uzticamības palielināšanu ar nestabilu ieejas spriegumu. Risinājums tika atrasts universālas mikroshēmas veidā - jaudas draiveris, kas darbojas pēc impulsa platuma vai impulsa frekvences modulācijas principa. Sīki aprakstīta shēma, kuras pamatā ir viens no šiem draiveriem.

Tīkla spriegums, kas tiek piegādāts vadītāja mikroshēmas ieejai, tiek pastāvīgi salīdzināts ar ķēdē esošo atsauces spriegumu, izejā veidojot PWM (PFM) signālu, kura parametrus nosaka ārējie rezistori. Dažām mikroshēmām ir izeja analogā vai digitālā vadības signāla padevei. Tādējādi impulsu draivera darbību var kontrolēt, izmantojot citu SHI pārveidotāju. Interesanti, ka gaismas diode nesaņem augstfrekvences impulsus, bet gan strāvu, ko izlīdzina droselis, kas ir neaizstājams šādu ķēžu elements.

Plašā PWM izmantošana ir atspoguļota visos LCD paneļos ar LED fona apgaismojumu. Diemžēl LED monitoros lielākā daļa SHI pārveidotāju darbojas ar simtiem hercu frekvenci, kas negatīvi ietekmē datoru lietotāju redzi.

Arduino mikrokontrolleris var darboties arī PWM kontrollera režīmā. Lai to izdarītu, izsauciet funkciju AnalogWrite () ar vērtībām no 0 līdz 255, kas norādītas iekavās. Nulle atbilst 0 V, bet 255 līdz 5 V. Starpvērtības tiek aprēķinātas proporcionāli.

Ierīču, kas darbojas pēc PWM principa, visuresamība ir ļāvusi cilvēcei attālināties no lineārā tipa transformatoru barošanas avotiem. Tā rezultātā vairākas reizes palielinās efektivitāte un samazinās enerģijas avotu svars un izmērs.

PWM kontrolleris ir moderna komutācijas barošanas avota neatņemama sastāvdaļa. Tas kontrolē jaudas tranzistora darbību, kas atrodas impulsa transformatora primārajā ķēdē. Sakarā ar atgriezeniskās saites ķēdi, spriegums pie PSU izejas vienmēr paliek stabils. Mazākā izejas sprieguma novirze caur atgriezenisko saiti tiek fiksēta ar mikroshēmu, kas uzreiz koriģē vadības impulsu darba ciklu. Turklāt modernais PWM kontrolieris atrisina vairākus papildu uzdevumus, kas uzlabo barošanas avota uzticamību:

nodrošina pārveidotāja mīkstās palaišanas režīmu;
ierobežo vadības impulsu amplitūdu un darba ciklu;
kontrolē ieejas sprieguma līmeni;
aizsargā pret īssavienojumu un strāvas slēdža pārkaršanu;
nepieciešamības gadījumā pārslēdz ierīci gaidstāves režīmā.

PWM kontrollera darbības princips

PWM kontrollera uzdevums ir vadīt strāvas slēdzi, mainot vadības impulsus. Strādājot atslēgas režīmā, tranzistors atrodas vienā no diviem stāvokļiem (pilnībā atvērts, pilnībā aizvērts). Slēgtā stāvoklī strāva caur p-n krustojumu nepārsniedz dažus μA, kas nozīmē, ka izkliedes jaudai ir tendence uz nulli. Atvērtā stāvoklī, neskatoties uz lielo strāvu, p-n krustojuma pretestība ir pārāk zema, kas arī rada nenozīmīgus siltuma zudumus. Vislielākais siltuma daudzums izdalās pārejas brīdī no viena stāvokļa uz otru. Bet pārejas procesa īsā laika dēļ salīdzinājumā ar modulācijas frekvenci jaudas zudumi pārslēgšanas laikā ir niecīgi.

Impulsu platuma modulācija ir sadalīta divos veidos: analogā un digitālā. Katram no veidiem ir savas priekšrocības, un tos var ieviest shēmās dažādos veidos.

Analogais PWM

Analogā SHI modulatora darbības princips ir balstīts uz divu signālu salīdzināšanu, kuru frekvence atšķiras par vairākām kārtām. Salīdzināšanas elements ir darbības pastiprinātājs (salīdzinātājs). Vienai no tās ieejām tiek pielikts augstas konstantas frekvences zāģzoba spriegums, bet otrai - zemfrekvences modulējošais spriegums ar mainīgu amplitūdu. Salīdzinātājs salīdzina abas vērtības un izejā ģenerē taisnstūrveida impulsus, kuru ilgumu nosaka modulējošā signāla pašreizējā vērtība. Šajā gadījumā PWM frekvence ir vienāda ar zāģa zoba signāla frekvenci.

Digitālais PWM

Impulsu platuma modulācija digitālajā interpretācijā ir viena no daudzajām mikrokontrollera (MC) funkcijām. Darbojoties tikai ar digitālajiem datiem, MK savās izejās var radīt vai nu augstu (100%), vai zemu (0%) sprieguma līmeni. Tomēr vairumā gadījumu, lai efektīvi kontrolētu slodzi, ir jāmaina spriegums pie MK izejas. Piemēram, regulējot dzinēja griešanās ātrumu, mainot gaismas diodes spilgtumu. Kas jādara, lai mikrokontrollera izejā iegūtu jebkuru sprieguma vērtību diapazonā no 0 līdz 100%?

Problēma tiek atrisināta, izmantojot impulsa platuma modulācijas metodi un pārtveršanas fenomenu, kad norādītā pārslēgšanas frekvence ir vairākas reizes lielāka par vadāmās ierīces reakciju. Mainot impulsu darba ciklu, mainās izejas sprieguma vidējā vērtība. Parasti viss process notiek ar frekvenci no desmitiem līdz simtiem kHz, kas ļauj panākt vienmērīgu regulēšanu. Tehniski tas tiek realizēts, izmantojot PWM kontrolieri - specializētu mikroshēmu, kas ir jebkuras digitālās vadības sistēmas "sirds". Uz PWM balstītu kontrolieru aktīva izmantošana ir saistīta ar to nenoliedzamajām priekšrocībām:

augsta signāla pārveidošanas efektivitāte;
darba stabilitāte;
ietaupot slodzes patērēto enerģiju;
lēts;
augsta visas ierīces uzticamība.

Ir divi veidi, kā iegūt PWM signālu pie mikrokontrollera tapām: aparatūra un programmatūra. Katram MK ir iebūvēts taimeris, kas spēj ģenerēt PWM impulsus uz noteiktiem tapām. Tādā veidā tiek panākta aparatūras ieviešana. PWM signāla iegūšanai, izmantojot programmatūras komandas, ir vairāk iespēju izšķirtspējas ziņā, un tas ļauj izmantot vairāk tapu. Tomēr programmatūras metode rada lielu MK slodzi un aizņem daudz atmiņas.

Jāatzīmē, ka digitālajā PWM impulsu skaits periodā var būt atšķirīgs, un paši impulsi var atrasties jebkurā perioda daļā. Izejas signāla līmeni nosaka visu impulsu kopējais ilgums vienā periodā. Jāsaprot, ka katrs papildu impulss ir jaudas tranzistora pāreja no atvērta stāvokļa uz slēgtu stāvokli, kas izraisa zudumu palielināšanos pārslēgšanas laikā.

PWM kontrollera izmantošanas piemērs

Viena no vienkārša PWM kontrollera ieviešanas iespējām jau ir aprakstīta iepriekš. Tas ir veidots, pamatojoties uz mikroshēmu, un tam ir neliela siksniņa. Bet, neskatoties uz ķēdes vienkāršību, regulatoram ir diezgan plašs lietojumu klāsts: vadības ķēdes gaismas diožu spilgtumam, LED sloksnes, līdzstrāvas motoru griešanās ātruma regulēšana.

Izlasi arī

Lielisks risinājums digitālai jaudas kontrolei!

BTA100

Ir pieejams

Pērciet vairumā

Ierīce ir paredzēta slodzes jaudas regulēšanai līdz 10000 W maiņstrāvas ķēdēs ar spriegumu 220 V. Ierīce ir veidota uz jaudīga triac bāzes BTA100 un ir paredzēts elektrisko sildītāju, apgaismes ierīču, kolektoru un asinhrono maiņstrāvas motoru u.c. jaudas kontrolei. Šī triaka izmantošana ļauj samazināt dzesēšanas radiatora izmēru. Pateicoties plašajam regulēšanas diapazonam un lielajai jaudai, regulators atradīs plašu pielietojumu ikdienas dzīvē.

Specifikācijas

Īpatnības

Vienmērīga regulēšana visā jaudas diapazonā.
Liela regulēšanas jauda
Plašs darba sprieguma diapazons
Nulles krustojuma detektors
Pogu vadība
Iespēja atdalīt vadības paneli no barošanas sekcijas
Uzstādīts radiators

Darbības princips

Jaudas regulators izmanto PWM vadības principu ar nulles šķērsošanas fāzes kontroles detektoru

Ierīces dizains

Jaudas regulators ir veidots kā iebūvēts vadības panelis ar atsevišķu jaudas moduli.

Raksti

Shēmas

Piegādes saturs

Vadības modulis - 1 gab.
Strāvas modulis - 1 gab.
Instrukcija - 1 gab.

Kas nepieciešams montāžai

Lai izveidotu savienojumu, jums būs nepieciešams: stieple, skrūvgriezis, sānu griezēji.

Sagatavošanās operācijai

Pievienojiet kvēlspuldzi OUTPUT spailēm.
Pievienojiet strāvas vadu IN 220V spailēm.
Pievienojiet kontaktdakšu 220 V tīklam.
Nospiežot vadības paneļa pogas, pārbaudiet lampas spilgtuma izmaiņas.
Verifikācija pabeigta. Laimīga operācija.

Ekspluatācijas apstākļi

Temperatūra -30C līdz +50C. Relatīvais mitrums 20-80% nekondensējošs.

Piesardzības pasākumi

Modulis un spailes ir zem bīstama 220 V sprieguma.
Ievērojiet drošības pasākumus, nepieskarieties iespiedshēmas plates kontaktiem, kamēr modulis ir pievienots 220 V tīklam.

Jautājumi un atbildes

Labdien. Iegādāšos no jums digitālo PWM jaudas regulatoru 220V / 10kW (45A) un izmantošu to kā mīksto starteri sniega pūtējam ar 3 kW kolektora motoru. Šajā sakarā man ir daži jautājumi par šo regulatoru: 1. Vai regulators darbosies pareizi, tādā ziņā, ka regulēšana būs gluda un bez raustīšanās? 2. Cik kontaktu aizver regulatora vadības pogas? Jautājumu diktē ideja vadības ierīci ievietot caurspīdīgā noslēgtā korpusā, bet slēdzi dublēt ar ūdensizturīgu kursorsviru. 3. Vai nominālajai jaudai ir pietiekami daudz siltuma izlietnes, vai arī būs nepieciešams dzesēšanas ventilators? 4. Vai radiatoram ir strāva? Vai to var atstāt ārpus ūdensizturīgā korpusa?Ar cieņu, Sergej.
- 1. Nedrīkst būt raustīšanās, pārstrukturēšanas solis ir 1%. Tomēr katrs gadījums ir jāpārbauda atsevišķi. 2. Katra poga aizver divus kontaktus. 3. Specifikācijas norāda ierīces maksimālo jaudu. Nominālā jauda ir 7-8 kW.
1. Vai ir iekļauts vadības panelis? 2. Vai ir iespējams iestatīt uz noteiktu procentu un izslēgt, lai pēc strāvas izslēgšanas saglabātos iestatītais procents?
- 1. Iekļauts vadības panelis. 2. Jūs nevarat izslēgt vadības paneli. 3. Kad strāva ir izslēgta, iestatījumi neapmaldās.
Sveiki, vai var precīzāk noskaidrot, kur pieslēgta fāze, kur nulle un izeja arī. Vienkārši sildītājs, kuram jāregulē jauda, ir daļa no sildītājiem un tiem ir kopēja nulle
- ZERO kopnei jābūt savienotai ar diviem vidējiem kontaktiem.
Sveiki! Sakiet, lūdzu, vai vadības triac korpusam ir galvaniskā izolācija no elektrotīkla? Ja šis regulators ir iebūvēts ierīces metāla korpusā, vai tā radiators ir jāizolē no korpusa?
- Tieši tā, ierīces radiatoram jābūt izolētam no korpusa.
Labdien. Kurš regulators kontrolē transformatora primāro tinumu? Paldies.
- Saskaņā ar atsauksmēm tie tiek regulēti, izmantojot MK071M. Pats neesmu mēģinājis.

Vēl viens pārskats par tēmu visu veidu lietas mājās gatavotiem produktiem. Šoreiz es runāšu par digitālo ātruma regulatoru. Lieta savā ziņā interesanta, bet gribējās vairāk.
Tiem, kas interesējas, lasiet tālāk :)

Ja mājsaimniecībā ir dažas zemsprieguma ierīces, piemēram, maza dzirnaviņas utt. Es gribēju nedaudz palielināt to funkcionālo un estētisko izskatu. Tiesa, tas neizdevās, lai gan joprojām ceru sasniegt savu mērķi, varbūt citreiz šodien pastāstīšu par pašu lietu.
Šī regulatora ražotājs ir Maitech, pareizāk sakot, šis nosaukums bieži ir atrodams uz visu veidu šallēm un mājās gatavotu izstrādājumu blokiem, lai gan kaut kādu iemeslu dēļ es netiku sastapts šī uzņēmuma vietnē.

Sakarā ar to, ka es nesaņēmu to, ko gribēju, apskats būs īsāks nekā parasti, bet es sākšu, kā vienmēr, ar to, kā tas tiek pārdots un nosūtīts.
Aploksnē bija parasta soma ar rāvējslēdzēju.

Komplektā ir tikai regulators ar mainīgo rezistoru un pogu, nav cieta iepakojuma un instrukcijas, bet viss atnāca neskarts un bez bojājumiem.

Aizmugurē ir uzlīme, kas aizstāj instrukcijas. Principā šādai ierīcei vairāk nav vajadzīgs.
Darba sprieguma diapazons ir 6-30 volti, un maksimālā strāva ir 8 ampēri.

Izskats diezgan labs, tumšs "stikls", korpusa plastmasa tumši pelēka, izslēgtā stāvoklī kopumā šķiet melna. Pēc izskata offset, nav par ko sūdzēties. Priekšpusē tika pielīmēta transporta plēve.
Ierīces uzstādīšanas izmēri:
Garums 72mm (minimālais korpusa atvērums 75mm), platums 40mm, dziļums neskaitot priekšējo paneli 23mm (ar priekšējo paneli 24mm).
Priekšējā paneļa izmēri:
Garums 42,5, platums 80mm

Mainīgajam rezistors nāk ar rokturi, rokturis, protams, ir raupjš, bet tas der lietošanai.
Rezistora pretestība ir 100KΩ, regulēšanas atkarība ir lineāra.
Kā vēlāk izrādījās, 100KΩ pretestība dod kļūmi. Barojot no impulsa barošanas bloka, nav iespējams uzstādīt stabilus rādījumus, ietekmē traucējumi uz vadiem uz mainīgo rezistoru, kā dēļ rādījumi lec +\- 2 rakstzīmes, bet būtu labi lēkt, kopā ar šajā gadījumā motora apgriezieni lec.
Rezistora pretestība ir augsta, strāva ir maza un vadi savāc visu apkārtējo troksni.
Ja darbina lineārs barošanas bloks, šī problēma pilnībā nepastāv.
Vadu garums līdz rezistoram un pogai ir aptuveni 180 mm.

Poga, nu, nav nekā īpaša. Parasti atvērti kontakti, montāžas diametrs 16mm, garums 24mm, bez apgaismojuma.
Poga izslēdz dzinēju.
Tie. kad tiek pieslēgta jauda, indikators ieslēdzas, dzinējs ieslēdzas, nospiežot pogu, tas izslēdzas, otrreiz nospiežot to atkal ieslēdzas.
Kad dzinējs ir izslēgts, indikators arī neiedegas.

Zem vāka atrodas ierīces dēlis.
Strāvas padeves un motora pieslēguma kontakti tiek izvadīti līdz spailēm.
Savienotāja pozitīvie kontakti ir savienoti kopā, strāvas slēdzis pārslēdz motora negatīvo vadu.
Mainīgā rezistora un pogas savienojums ir noņemams.
Viss izskatās glīti. Kondensatora vadi ir nedaudz šķībi, bet domāju, ka to var piedot :)

Tālāko demontāžu paslēpšu zem spoilera.

Vairāk

Indikators ir diezgan liels, cipara augstums ir 14 mm.
Tāfeles izmēri ir 69x37mm.

Plāksne salikta glīti, pie indikatora kontaktiem ir plūsmas pēdas, bet kopumā tāfele ir tīra.
Plāksnē ir: apgrieztās polaritātes aizsardzības diode, 5 voltu stabilizators, mikrokontrolleris, 470 mikrofaradu 35 voltu kondensators, barošanas elementi zem neliela radiatora.
Ir redzamas arī vietas papildu savienotāju uzstādīšanai, to mērķis nav skaidrs.

Es ieskicēju nelielu blokshēmu, lai tikai aptuveni saprastu, kas un kā tas tiek pārslēgts un kā tas ir savienots. Mainīgais rezistors tiek ieslēgts ar vienu kāju līdz 5 voltiem, otrais uz zemi. Tāpēc to var droši aizstāt ar mazāku nominālu. Diagrammā nav savienojumu ar nepielodētu savienotāju.

Ierīce izmanto STMicroelectronics ražoto mikrokontrolleri.
Cik man zināms, šis mikrokontrolleris tiek izmantots diezgan daudzās dažādās ierīcēs, piemēram, ampērmetros.

Jaudas stabilizators, strādājot pie maksimālā ieejas sprieguma, uzsilst, bet ne ļoti.

Daļa siltuma no spēka elementiem tiek aizvadīta uz dēļa vara daudzstūriem, kreisajā pusē var redzēt lielu skaitu pāreju no vienas dēļa puses uz otru, kas palīdz noņemt siltumu.
Tāpat siltums tiek noņemts ar neliela radiatora palīdzību, kas no augšas tiek piespiests pie spēka elementiem. Šis radiatora novietojums man šķiet nedaudz apšaubāms, jo siltums tiek noņemts caur plastmasas korpusu un šāds radiators neko daudz nepalīdz.
Starp barošanas elementiem un radiatoru nav pastas, iesaku izņemt radiatoru un nosmērēt ar pastu, vismaz nedaudz bet būs labāk.

Strāvas daļā tiek izmantots tranzistors, kanāla pretestība ir 3,3 mOhm, maksimālā strāva ir 161 ampēri, bet maksimālais spriegums ir tikai 30 volti, tāpēc es ieteiktu ierobežot ieeju uz 25-27 voltiem. Darbojoties ar gandrīz maksimālo strāvu, ir neliela apkure.
Blakus atrodas arī diode, kas slāpē strāvas pārspriegumus no motora pašindukcijas.
Šeit tiek izmantoti 10 ampēri, 45 volti. Jautājumu par diodi nav.

Pirmā iekļaušana. Sagadījās, ka testus veicu jau pirms aizsargplēves noņemšanas, jo šajās fotogrāfijās tā joprojām ir tur.
Indikators ir kontrastains, vidēji spilgts, lasās lieliski.

Sākumā nolēmu izmēģināt mazas slodzes un saņēmu pirmo vilšanos.
Nē, man nav pretenziju pret ražotāju un veikalu, tikai cerēju, ka tik salīdzinoši dārgai iekārtai būs dzinēja apgriezienu stabilizācija.
Diemžēl tas ir tikai regulējams PWM, indikators parāda% piepildījumu no 0 līdz 100%.
Regulators pat nepamanīja mazo motoru, dienā tā ir pilnīgi smieklīga slodzes strāva :)

Vērīgie lasītāji noteikti pievērsa uzmanību vadu šķērsgriezumam, ar kuriem es pieslēdzu barošanu regulatoram.
Jā, tad nolēmu pieiet jautājumam globālāk un pieslēdzu jaudīgāku dzinēju.
Protams, tas ir ievērojami jaudīgāks par regulatoru, taču tukšgaitā tā strāva ir aptuveni 5 ampēri, kas ļāva pārbaudīt regulatoru režīmos, kas ir tuvāk maksimumam.
Regulators darbojās lieliski, starp citu, aizmirsu norādīt, ka, ieslēdzot, regulators vienmērīgi palielina PWM piepildījumu no nulles līdz iestatītajai vērtībai, nodrošinot vienmērīgu paātrinājumu, savukārt indikators uzreiz parāda iestatīto vērtību, nevis kā frekvencē. diskus, kur tiek parādīta reālā strāva.
Regulators nekļūdījās, nedaudz uzsildīja, bet ne kritiski.

Tā kā regulators ir pulsējošs, es sava prieka pēc nolēmu pabāzt apkārt ar osciloskopu un paskatīties, kas notiek pie jaudas tranzistora vārtiem dažādos režīmos.
PWM frekvence ir aptuveni 15 kHz un darbības laikā nemainās. Dzinējs iedarbina aptuveni 10% piepildījuma.

Sākotnēji plānoju regulatoru ielikt savā vecajā (drīzāk jau senajā) barošanas blokā mazajiem elektroinstrumentiem (par to citreiz). teorētiski tam vajadzēja kļūt priekšējā paneļa vietā, un ātruma regulatoram bija jāatrodas aizmugurē, pogu neplānoju likt (par laimi, ieslēdzot, ierīce uzreiz pārslēdzas uz ieslēgtu režīmu) .
Tam bija jābūt glītam un glītam.

Taču mani gaidīja turpmāka vilšanās.
1. Lai gan indikators bija izmērā nedaudz mazāks par priekšējā paneļa ieliktni, sliktāk bija tas, ka tas neiederējās dziļumā, atbalstoties pret korpusa pušu savienošanas statīviem.
un ja varētu nogriezt indikatora korpusa plastmasu, tad tam nebūtu nozīmes, jo regulatora panelis traucēja tālāk.
2. Bet pat ja es būtu atrisinājis pirmo jautājumu, bija otra problēma, es pilnībā aizmirsu, kā tika izgatavots mans barošanas avots. Fakts ir tāds, ka regulators pārtrauc mīnusa padevi, un man ir atpakaļgaitas relejs, kas ieslēdz un piespiež motoru apturēt, un tam visam ir vadības ķēde. Un ar to pārveidošanu viss izrādījās daudz grūtāk :(

Ja regulators būtu ar apgriezienu stabilizāciju, tad tik un tā apjuktu un pārtaisītu vadības un reversa ķēdi, vai pārtaisītu regulatoru pārslēgšanai + jauda. Un tā tas ir iespējams, un es to atkārtošu, bet jau bez entuziasma un tagad es nezinu, kad.
Varbūt kādu interesē, foto ar mana barošanas bloka iekšpusi, tas bija pirms kādiem 13-15 gadiem, gandrīz visu laiku strādāja bez problēmām, vienreiz nācās nomainīt releju.

Kopsavilkums.
plusi
Ierīce pilnībā darbojas.
Glīts izskats.
Kvalitatīva konstrukcija
Komplektā ir viss nepieciešamais.

Mīnusi.
Nepareiza darbība no komutācijas barošanas avotiem.
Jaudas tranzistors bez sprieguma rezerves
Ar tik pieticīgu funkcionalitāti cena ir pārāk augsta (bet šeit viss ir relatīvs).

Mans viedoklis. Ja piever acis uz ierīces cenu, tad pati par sevi tā ir diezgan laba, turklāt izskatās glīti un darbojas labi. Jā, ir problēma ar ne pārāk labu trokšņu imunitāti, domāju, ka to nav grūti atrisināt, bet tas ir nedaudz nomākts. Turklāt iesaku nepārsniegt ieejas spriegumu virs 25-27 voltiem.
Vairāk nomākta ir fakts, ka es izskatīju diezgan daudz variantu visādiem gataviem regulatoriem, bet nekur viņi nepiedāvā risinājumu ar ātruma stabilizāciju. Varbūt kāds jautās, kāpēc es to daru. Paskaidrošu kā rokās iekrita slīpmašīna ar stabilizāciju, ar to strādāt ir daudz patīkamāk nekā parasti.

Tas arī viss, ceru, ka bija interesanti :)

Prece tika nodrošināta veikala atsauksmes rakstīšanai. Pārskats tiek publicēts saskaņā ar Vietnes noteikumu 18. punktu.

Plānoju pirkt +23 Pievienot izlasei Patika apskats +38 +64

Dažos gadījumos, piemēram, kabatas lukturīšos vai mājas apgaismes ķermeņos, kļūst nepieciešams pielāgot mirdzuma spilgtumu. Šķiet, ka tas ir vienkāršāk: vienkārši mainiet strāvu caur LED, palielinot vai samazinot. Bet šajā gadījumā ievērojama daļa enerģijas tiks patērēta ierobežojošajam rezistoram, kas ir pilnīgi nepieņemami autonomai barošanai no baterijām vai akumulatoriem.

Turklāt mainīsies gaismas diožu mirdzuma krāsa: piemēram, baltā krāsa, strāvai nokrītot zem nominālvērtības (vairumam gaismas diožu 20mA), iegūs nedaudz zaļganu nokrāsu. Šāda krāsas maiņa dažos gadījumos ir pilnīgi bezjēdzīga. Iedomājieties, ka šīs gaismas diodes apgaismo televizora vai datora monitora ekrānu.

Šajos gadījumos piesakieties PWM — regulēšana (platums — impulss). Tā nozīme ir tāda, ka tas periodiski iedegas un nodziest. Šajā gadījumā strāva paliek nomināla visā zibspuldzes laikā, tāpēc luminiscences spektrs netiek izkropļots. Ja gaismas diode ir balta, zaļi toņi neparādīsies.

Turklāt ar šo jaudas kontroles metodi enerģijas zudumi ir minimāli, ķēžu efektivitāte ar PWM vadību ir ļoti augsta, sasniedzot vairāk nekā 90 procentus.

PWM - regulēšanas princips ir diezgan vienkāršs, un tas ir parādīts 1. attēlā. Atšķirīgu iedegšanas un dzēšanas laika attiecību acs uztver šādi: kā filmā - atsevišķi rādīti kadri pēc kārtas tiek uztverti kā kustīgs attēls. Tas viss ir atkarīgs no projekcijas frekvences, kas tiks apspriesta nedaudz vēlāk.

1. attēls. PWM princips - regulēšana

Attēlā parādītas signālu diagrammas pie PWM vadības ierīces (vai galvenā oscilatora) izejas. Ir norādīta nulle un viens: loģiskais (augsts līmenis) izraisa gaismas diodes spīdumu, loģiskā nulle (zems līmenis) attiecīgi izdziest.

Lai gan viss var būt arī otrādi, jo tas viss ir atkarīgs no izejas taustiņa shēmas, gaismas diodes ieslēgšana var tikt veikta zemā līmenī un izslēgta, tikai augsta. Šajā gadījumā fiziski loģiskajam būs zems sprieguma līmenis, un loģiskā nulle būs augsta.

Citiem vārdiem sakot, loģisks izraisa kāda notikuma vai procesa ieslēgšanos (mūsu gadījumā iedegas LED), un loģiskai nullei šis process ir jāizslēdz. Tas ir, ne vienmēr augsts līmenis digitālās mikroshēmas izejā ir LOĢISKĀ vienība, tas viss ir atkarīgs no tā, kā tiek veidota konkrēta ķēde. Informācijai tas tā ir. Bet pagaidām mēs pieņemsim, ka atslēgu kontrolē augsts līmenis, un tas vienkārši nevar būt citādi.

Kontroles impulsu frekvence un platums

Ņemiet vērā, ka impulsa periods (vai frekvence) paliek nemainīgs. Bet kopumā impulsa frekvence neietekmē mirdzuma spilgtumu, tāpēc frekvences stabilitātei nav īpašu prasību. Mainās tikai pozitīvā impulsa ilgums (WIDTH), kā rezultātā darbojas viss impulsa platuma modulācijas mehānisms.

Kontroles impulsu ilgums 1. attēlā ir izteikts %%. Tas ir tā sauktais "darba cikls" jeb angļu terminoloģijā DUTY CYCLE. To izsaka kā kontroles impulsa ilguma attiecību pret impulsa atkārtošanās periodu.

Krievu terminoloģijā to parasti lieto "darba cikls" - atkārtošanās perioda attiecība pret impulsa laiku bet. Tādējādi, ja aizpildījuma koeficients ir 50%, tad darba cikls būs vienāds ar 2. Šeit nav būtiskas atšķirības, tāpēc varat izmantot jebkuru no šīm vērtībām, kam tas ir ērtāk un saprotamāk.

Šeit, protams, varētu dot formulas darba cikla un DUTY CYCLE aprēķināšanai, bet, lai nesarežģītu prezentāciju, iztiksim bez formulām. Visbeidzot, Ohma likums. Tur neko nevar darīt: "Tu nezini Oma likumu, paliec mājās!" Ja kādu interesē šīs formulas, tās vienmēr var atrast internetā.

PWM frekvence dimmeram

Kā minēts nedaudz augstāk, PWM impulsu frekvences stabilitātei nav īpašu prasību: labi, tas nedaudz “peld”, un tas ir labi. PWM kontrolleriem ir līdzīga frekvences nestabilitāte, starp citu, diezgan liela, kas netraucē to izmantošanu daudzos dizainos. Šajā gadījumā ir svarīgi tikai, lai šī frekvence nenokristu zem noteiktas vērtības.

Un kādai jābūt frekvencei, un cik tā var būt nestabila? Neaizmirstiet, ka mēs runājam par dimmeriem. Filmu tehnoloģijā ir termins "kritiskā mirgošanas frekvence". Šī ir frekvence, kādā atsevišķi viens pēc otra parādītie attēli tiek uztverti kā kustīgs attēls. Cilvēka acij šī frekvence ir 48 Hz.

Tieši šī iemesla dēļ filmas kadru ātrums bija 24 kadri sekundē (televīzijas standarts ir 25 kadri sekundē). Lai palielinātu šo frekvenci līdz kritiskajai, filmu projektoros tiek izmantots divu lāpstiņu obturators (aizvars), kas divreiz pārklāj katru parādīto kadru.

Amatieru šaurfilmu 8 mm projektoros projicēšanas frekvence bija 16 kadri sekundē, tāpēc obturatoram bija pat trīs asmeņi. Tam pašam mērķim televīzijā kalpo tas, ka attēls tiek rādīts puskadros: vispirms pāra un pēc tam nepāra attēla līnijas. Rezultāts ir mirgošanas frekvence 50 Hz.

Gaismas diodes darbība PWM režīmā ir atsevišķa regulējama ilguma zibspuldze. Lai acs šos uzplaiksnījumus uztvertu kā nepārtrauktu mirdzumu, to biežums nekādā gadījumā nedrīkst būt mazāks par kritisko. Augstāks, bet ne zemāks. Šis faktors ir jāņem vērā, veidojot PWM - kontrolieri lampām.

Starp citu, gluži kā interesants fakts: zinātnieki kaut kā ir noteikuši, ka kritiskā frekvence bites acij ir 800 Hz. Tāpēc bite filmu ekrānā redzēs kā atsevišķu attēlu secību. Lai viņa redzētu kustīgu attēlu, projekcijas frekvence būs jāpalielina līdz astoņsimt lauku sekundē!

Lai kontrolētu faktisko LED tiek izmantota. Pēdējā laikā šim nolūkam visplašāk tiek izmantoti tie, kas ļauj pārslēgt ievērojamu jaudu (parasto bipolāro tranzistoru izmantošana šiem nolūkiem tiek uzskatīta par vienkārši nepiedienīgu).

Šāda nepieciešamība (jaudīgs MOSFET - tranzistors) rodas ar lielu skaitu gaismas diožu, piemēram, ar, kas tiks apspriests nedaudz vēlāk. Ja jauda ir maza - izmantojot vienu vai divas gaismas diodes, varat izmantot mazjaudas slēdžus un, ja iespējams, savienot gaismas diodes tieši ar mikroshēmu izejām.

2. attēlā parādīta PWM kontrollera funkcionālā diagramma. Rezistors R2 diagrammā ir nosacīti parādīts kā vadības elements. Pagriežot tā pogu, jūs varat mainīt vadības impulsu darba ciklu vajadzīgajās robežās un līdz ar to arī gaismas diožu spilgtumu.

2. attēls. PWM kontrollera funkcionālā diagramma

Attēlā parādītas trīs gaismas diožu virknes, kas savienotas virknē ar beigu rezistoriem. Aptuveni tāds pats savienojums tiek izmantots LED lentēs. Jo garāka lente, jo vairāk gaismas diožu, jo lielāks strāvas patēriņš.

Šādos gadījumos būs nepieciešami jaudīgi, kuru pieļaujamajai drenāžas strāvai vajadzētu būt nedaudz lielākai par lentes patērēto strāvu. Pēdējā prasība tiek izpildīta diezgan viegli: piemēram, tranzistoram IRL2505 iztukšošanas strāva ir aptuveni 100 A, drenāžas spriegums 55 V, savukārt tā izmērs un cena ir diezgan pievilcīga izmantošanai dažādos dizainos.

PWM galvenie oscilatori

Mikrokontrolleri var izmantot kā galveno PWM oscilatoru (visbiežāk rūpnieciskos apstākļos) vai ķēdi, kas izgatavota uz mikroshēmām ar zemu integrācijas pakāpi. Ja mājās ir plānots izgatavot nelielu skaitu PWM kontrolieru un nav pieredzes mikrokontrolleru ierīču veidošanā, tad labāk kontrolieri taisīt uz to, kas šobrīd ir pa rokai.

Tās var būt K561 sērijas loģiskās shēmas, integrētais taimeris, kā arī specializētās shēmas, kas paredzētas. Šajā lomā jūs pat varat likt tai darboties, saliekot uz tā regulējamu ģeneratoru, bet tas, iespējams, ir "mākslas mīlestības dēļ". Tāpēc tālāk tiks aplūkotas tikai divas shēmas: visizplatītākā taimerī 555 un UPS kontrollerī UC3843.

Galvenā oscilatora shēma uz taimera 555

3. attēls. Galvenā oscilatora shēma

Šī shēma ir parasts kvadrātveida viļņu ģenerators, kura frekvenci nosaka kondensators C1. Kondensators tiek uzlādēts caur ķēdi "Izeja - R2 - RP1-C1 - kopējais vads". Šajā gadījumā izejā ir jābūt augsta līmeņa spriegumam, kas ir līdzvērtīgs izejai, kas ir pievienota barošanas avota pozitīvajam polam.

Kondensators tiek izlādēts pa ķēdi "C1 - VD2 - R2 - Izeja - kopīgs vads" laikā, kad izejā ir zema līmeņa spriegums - izeja ir savienota ar kopējo vadu. Tieši šī laika iestatīšanas kondensatora uzlādes-izlādes ceļu atšķirība nodrošina impulsus ar regulējamu platumu.

Jāatzīmē, ka diodēm, pat viena veida, ir dažādi parametri. Šajā gadījumā lomu spēlē to elektriskā kapacitāte, kas mainās sprieguma ietekmē pāri diodēm. Tāpēc līdz ar izejas signāla darba cikla izmaiņām mainās arī tā frekvence.

Galvenais, lai tas nekļūtu mazāks par kritisko frekvenci, kas tika minēta nedaudz augstāk. Pretējā gadījumā vienmērīga mirdzuma ar atšķirīgu spilgtumu vietā būs redzami atsevišķi uzplaiksnījumi.

Aptuveni (atkal vainīgas ir diodes) ģeneratora frekvenci var noteikt pēc zemāk redzamās formulas.

PWM ģeneratora frekvence uz taimera 555.

Ja formulā aizstājam kondensatora kapacitāti farādos un pretestību omos, tad rezultātam jābūt hercos Hz: jūs nevarat atrauties no SI sistēmas! Tas pieņem, ka mainīgā rezistora RP1 slīdnis atrodas vidējā stāvoklī (formulā RP1 / 2), kas atbilst meandra formas izejas signālam. 2. attēlā šī ir tieši tā daļa, kurā impulsa ilgums ir 50%, kas ir līdzvērtīgs signālam ar darba ciklu 2.

PWM galvenais oscilators uz UC3843 mikroshēmas

Tās shēma ir parādīta 4. attēlā.

4. attēls. UC3843 mikroshēmas PWM galvenā oscilatora shēma

UC3843 mikroshēma ir vadības PWM kontrolleris barošanas avotu pārslēgšanai un tiek izmantots, piemēram, ATX formāta datoru avotos. Šajā gadījumā tipiskā shēma tās iekļaušanai ir nedaudz mainīta, lai vienkāršotu. Lai kontrolētu izejas impulsa platumu, ķēdes ieejā tiek pielikts pozitīvas polaritātes vadības spriegums, pēc tam izejā tiek iegūts PWM impulsa signāls.

Vienkāršākajā gadījumā vadības spriegumu var pielietot, izmantojot mainīgu rezistoru ar pretestību 22 ... 100 KΩ. Ja nepieciešams, vadības spriegumu var iegūt, piemēram, no analogā gaismas sensora, kas izgatavots uz fotorezistora: jo tumšāks ir ārpus loga, jo gaišāks ir telpā.

Vadības spriegums ietekmē PWM izeju tādā veidā, ka, to samazinot, izejas impulsa platums palielinās, kas nemaz nav pārsteidzoši. Galu galā UC3843 mikroshēmas sākotnējais mērķis ir stabilizēt barošanas avota spriegumu: ja krītas izejas spriegums un līdz ar to regulēšanas spriegums, tad ir jāveic pasākumi (palieliniet izejas impulsa platumu), lai nedaudz palielinātu. izejas spriegumu.

Regulēšanas spriegums barošanas blokos parasti tiek ģenerēts, izmantojot Zener diodes. Biežāk tas vai kaut kas līdzīgs.

Ar diagrammā norādītajām detaļu vērtībām ģeneratora frekvence ir aptuveni 1 kHz, un atšķirībā no 555 taimera ģeneratora tas “nepeld”, mainoties izejas signāla darba ciklam - rūpējoties par izejas signāla darbības frekvenci. komutācijas barošanas avoti.

Lai regulētu ievērojamu jaudu, piemēram, LED sloksni, MOSFET tranzistora atslēgas posms ir jāpievieno izejai, kā parādīts 2.

Mēs varētu runāt vairāk par PWM kontrolieriem, bet pagaidām apstāsimies pie tā, un nākamajā rakstā aplūkosim dažādus LED savienošanas veidus. Galu galā ne visas metodes ir vienlīdz labas, ir tādas, no kurām vajadzētu izvairīties, un, pievienojot gaismas diodes, vienkārši ir daudz kļūdu.