Obwody PWM. Kontroler PWM

Sterownik PWM jest przeznaczony do regulacji prędkości obrotowej silnika biegunowego, jasności żarówki lub mocy elementu grzejnego.

Zalety:
1 Łatwość produkcji
2 Dostępność komponentów (koszt nie przekracza 2 USD)
3 Szerokie zastosowanie
4 Dla początkujących, jeszcze raz ćwicz i ciesz się =)

Kiedyś potrzebowałem "urządzenia" do regulacji prędkości obrotowej chłodnicy. Za co dokładnie nie pamiętam. Od początku próbowałem przez zwykły rezystor zmienny, zrobiło się bardzo gorąco i było to dla mnie nie do zaakceptowania. W rezultacie, po przekopaniu się w Internecie, znalazłem obwód na znanym już chipie NE555. Był to układ konwencjonalnego sterownika PWM z cyklem pracy (czasem trwania) impulsów równym lub mniejszym niż 50% (później podam wykresy jak to działa). Obwód okazał się bardzo prosty i nie wymagał strojenia, najważniejsze było, aby nie zepsuć połączenia diod i tranzystora. Kiedy pierwszy raz zmontowałem go na płytce stykowej i przetestowałem, wszystko działało z pół obrotu. Później rozłożyłem już małą płytkę drukowaną i wszystko wyglądało ładniej =) Cóż, teraz spójrzmy na sam obwód!

Obwód kontrolera PWM

Z tego widzimy, że jest to zwykły generator z regulatorem cyklu pracy zmontowanym zgodnie ze schematem z arkusza danych. Zmieniamy ten cykl pracy za pomocą rezystora R1, rezystor R2 służy jako ochrona przed zwarciem, ponieważ 4. wyjście mikroukładu jest połączone z masą przez wewnętrzny klucz timera, aw skrajnym położeniu R1 po prostu się zamknie. R3 to rezystor podciągający. C2 to kondensator do ustawiania częstotliwości. Tranzystor IRFZ44N to N-kanałowy mosfet. D3 to dioda ochronna, która zapobiega awariom urządzenia polowego w przypadku przerwania obciążenia. Teraz trochę o cyklu pracy impulsów. Cykl pracy impulsu to stosunek jego okresu powtarzania (powtórzenia) do czasu trwania impulsu, to znaczy po pewnym czasie nastąpi przejście z (w przybliżeniu) plus na minus, a raczej z jednostki logicznej na logiczne zero. Więc ten odstęp czasowy między impulsami jest tym samym cyklem pracy.

Cykl pracy w pozycji środkowej R1

Cykl pracy w skrajnym lewym położeniu R1

Cykl pracy w skrajnej prawej pozycji R

Poniżej podam obwody drukowane z lokalizacją części i bez niej

Teraz trochę o szczegółach i ich wyglądzie. Sam mikroukład jest wykonany w obudowie DIP-8, małych kondensatorach ceramicznych, rezystorach 0,125-0,25 W. Diody to konwencjonalne prostowniki na 1A (najtańszy jest 1N4007, są wszędzie w dużych ilościach). Mikroukład można również zainstalować na gnieździe, jeśli w przyszłości chcesz go używać w innych projektach i nie odsprzedawać go ponownie. Poniżej zdjęcia szczegółów.

Modulacja szerokości impulsu (PWM) to metoda konwersji sygnału, w której zmienia się czas trwania impulsu (cykl pracy), a częstotliwość pozostaje stała. W terminologii angielskiej określa się to mianem PWM (modulacja szerokości impulsu). W tym artykule szczegółowo zrozumiemy, czym jest PWM, gdzie jest używany i jak działa.

Obszar zastosowań

Wraz z rozwojem technologii mikrokontrolerów otworzyły się przed PWM nowe możliwości. Zasada ta stała się podstawą urządzeń elektronicznych, które wymagają zarówno dostosowania parametrów wyjściowych, jak i utrzymania ich na zadanym poziomie. Metoda modulacji szerokości impulsu służy do zmiany jasności światła, prędkości obrotowej silników, a także do sterowania tranzystorem mocy zasilaczy impulsowych (PSU).

Modulacja szerokości impulsu (PW) jest aktywnie wykorzystywana w budowie systemów sterowania jasnością diod LED. Ze względu na małą bezwładność dioda LED ma czas na przełączenie (błysk i zgaśnięcie) z częstotliwością kilkudziesięciu kHz. Jego działanie w trybie pulsacyjnym jest odbierane przez ludzkie oko jako ciągły blask. Z kolei jasność zależy od czasu trwania impulsu (stanu otwartego diody LED) w ciągu jednego okresu. Jeżeli czas impulsu jest równy czasowi przerwy, czyli współczynnik wypełnienia wynosi 50%, to jasność diody LED będzie równa połowie wartości nominalnej. Wraz z popularyzacją lamp LED 220 V pojawiło się pytanie o zwiększenie niezawodności ich działania przy niestabilnym napięciu wejściowym. Rozwiązanie znaleziono w postaci uniwersalnego mikroukładu - sterownika mocy działającego na zasadzie modulacji szerokości impulsu lub częstotliwości impulsu. Szczegółowo opisano układ oparty na jednym z tych sterowników.

Napięcie sieciowe dostarczane na wejście mikroukładu sterownika jest stale porównywane z napięciem odniesienia w obwodzie, tworząc na wyjściu sygnał PWM (PFM), którego parametry są ustawiane przez zewnętrzne rezystory. Niektóre mikroukłady mają wyjście do dostarczania analogowego lub cyfrowego sygnału sterującego. Dzięki temu pracą sterownika impulsowego można sterować za pomocą innego konwertera SHI. Co ciekawe, dioda LED nie odbiera impulsów o wysokiej częstotliwości, ale prąd wygładzany przez dławik, który jest nieodzownym elementem takich obwodów.

Masowe wykorzystanie PWM znajduje odzwierciedlenie we wszystkich panelach LCD z podświetleniem LED. Niestety w monitorach LED większość przetworników SHI działa z częstotliwością setek herców, co negatywnie wpływa na widzenie użytkowników komputerów PC.

Mikrokontroler Arduino może również pracować w trybie kontrolera PWM. Aby to zrobić, wywołaj funkcję AnalogWrite () ze wskazanymi w nawiasach wartościami od 0 do 255. Zero odpowiada 0 V, a 255 do 5 V. Wartości pośrednie obliczane są proporcjonalnie.

Wszechobecność urządzeń działających na zasadzie PWM pozwoliła ludzkości odejść od transformatorowych zasilaczy liniowych. W efekcie kilkukrotny wzrost wydajności oraz zmniejszenie masy i wielkości źródeł zasilania.

Sterownik PWM jest integralną częścią nowoczesnego zasilacza impulsowego. Steruje pracą tranzystora mocy znajdującego się w obwodzie pierwotnym transformatora impulsowego. Dzięki obecności układu sprzężenia zwrotnego napięcie na wyjściu zasilacza zawsze pozostaje stabilne. Najmniejsze odchylenie napięcia wyjściowego poprzez sprzężenie zwrotne jest ustalane przez mikroukład, który natychmiast koryguje cykl pracy impulsów sterujących. Ponadto nowoczesny sterownik PWM rozwiązuje szereg dodatkowych zadań poprawiających niezawodność zasilania:

zapewnia tryb miękkiego startu konwertera;
ogranicza amplitudę i współczynnik wypełnienia impulsów sterujących;
kontroluje poziom napięcia wejściowego;
zabezpiecza przed zwarciem i przegrzaniem wyłącznika;
w razie potrzeby przełącza urządzenie w tryb czuwania.

Zasada działania kontrolera PWM

Zadaniem sterownika PWM jest sterowanie wyłącznikiem zasilania poprzez zmianę impulsów sterujących. Podczas pracy w trybie klucza tranzystor znajduje się w jednym z dwóch stanów (całkowicie otwarty, całkowicie zamknięty). W stanie zamkniętym prąd płynący przez złącze p-n nie przekracza kilku μA, co oznacza, że moc rozpraszania dąży do zera. W stanie otwartym pomimo dużego prądu rezystancja złącza p-n jest zbyt niska, co również prowadzi do nieznacznych strat ciepła. Największa ilość ciepła jest uwalniana w momencie przejścia z jednego stanu do drugiego. Jednak ze względu na krótki czas procesu przejścia w porównaniu z częstotliwością modulacji, straty mocy podczas przełączania są znikome.

Modulacja szerokości impulsu dzieli się na dwa typy: analogową i cyfrową. Każdy z typów ma swoje zalety i może być zaimplementowany w obwodach na różne sposoby.

analogowy PWM

Zasada działania analogowego modulatora SHI opiera się na porównaniu dwóch sygnałów, których częstotliwość różni się o kilka rzędów wielkości. Elementem porównawczym jest wzmacniacz operacyjny (komparator). Do jednego z wejść przykładane jest napięcie piłokształtne o wysokiej stałej częstotliwości, a do drugiego podawane jest napięcie modulujące o niskiej częstotliwości o zmiennej amplitudzie. Komparator porównuje obie wartości i generuje na wyjściu impulsy prostokątne, których czas trwania określa aktualna wartość sygnału modulującego. W tym przypadku częstotliwość PWM jest równa częstotliwości sygnału piłokształtnego.

Cyfrowy PWM

Modulacja szerokości impulsu w interpretacji cyfrowej jest jedną z wielu funkcji mikrokontrolera (MC). Działając wyłącznie z danymi cyfrowymi, MK może generować wysoki (100%) lub niski (0%) poziom napięcia na swoich wyjściach. Jednak w większości przypadków, aby skutecznie kontrolować obciążenie, należy zmienić napięcie na wyjściu MK. Na przykład regulacja prędkości obrotowej silnika, zmiana jasności diody LED. Co zrobić, aby na wyjściu mikrokontrolera uzyskać dowolną wartość napięcia z zakresu od 0 do 100%?

Zagadnienie rozwiązuje zastosowanie metody modulacji szerokości impulsów oraz wykorzystanie zjawiska oversamplingu, gdy określona częstotliwość przełączania jest kilkakrotnie wyższa od odpowiedzi sterowanego urządzenia. Zmieniając cykl pracy impulsów, zmienia się średnia wartość napięcia wyjściowego. Z reguły cały proces odbywa się z częstotliwością od kilkudziesięciu do kilkuset kHz, co pozwala na osiągnięcie płynnej regulacji. Technicznie jest to realizowane za pomocą kontrolera PWM - specjalistycznego mikroukładu, który jest „sercem” każdego cyfrowego systemu sterowania. Aktywne wykorzystanie kontrolerów opartych na PWM wynika z ich niezaprzeczalnych zalet:

wysoka wydajność konwersji sygnału;
stabilność pracy;
oszczędność energii zużywanej przez ładunek;
niska cena;
wysoka niezawodność całego urządzenia.

Istnieją dwa sposoby uzyskania sygnału PWM na pinach mikrokontrolera: sprzęt i oprogramowanie. Każdy MK ma wbudowany zegar, który jest w stanie generować impulsy PWM na określonych pinach. W ten sposób osiąga się implementację sprzętową. Uzyskanie sygnału PWM za pomocą poleceń programowych ma więcej opcji pod względem rozdzielczości i pozwala na użycie większej liczby pinów. Jednak metoda oprogramowania prowadzi do dużego obciążenia MK i zajmuje dużo pamięci.

Warto zauważyć, że w cyfrowym PWM liczba impulsów na okres może być różna, a same impulsy mogą znajdować się w dowolnej części okresu. Poziom sygnału wyjściowego jest określony przez całkowity czas trwania wszystkich impulsów na okres. Należy rozumieć, że każdy dodatkowy impuls jest przejściem tranzystora mocy ze stanu otwartego do stanu zamkniętego, co prowadzi do wzrostu strat podczas przełączania.

Przykład wykorzystania kontrolera PWM

Jedna z opcji implementacji prostego kontrolera PWM została już opisana wcześniej w. Jest zbudowany na bazie mikroukładu i ma małe wiązanie. Ale pomimo prostoty obwodu regulator ma dość szeroki zakres zastosowań: obwody sterujące jasnością diod LED, paski LED, regulację prędkości obrotowej silników prądu stałego.

Przeczytaj także

Świetne rozwiązanie do cyfrowej kontroli mocy!

BTA100

Są dostępne

Kupować hurtowo

Urządzenie przeznaczone jest do regulacji mocy obciążenia do 10000 W w obwodach prądu przemiennego o napięciu 220 V. Urządzenie zbudowane jest w oparciu o mocny triak BTA100 i jest przeznaczony do sterowania mocą grzałek elektrycznych, urządzeń oświetleniowych, silników kolektorowych i asynchronicznych prądu przemiennego itp. Zastosowanie tego triaka pozwala na zmniejszenie rozmiaru chłodnicy. Dzięki szerokiemu zakresowi regulacji oraz dużej mocy regulator znajdzie szerokie zastosowanie w życiu codziennym.

Specyfikacje

Osobliwości

Płynna regulacja w całym zakresie mocy.
Duża moc regulacji
Szeroki zakres napięcia roboczego
Detektor przejścia przez zero
Sterowanie przyciskiem
Możliwość odseparowania tablicy sterowniczej od sekcji zasilającej
Zainstalowany grzejnik

Zasada działania

Sterownik mocy wykorzystuje zasadę sterowania PWM z detektorem kontroli fazy przechodzącej przez zero

Projekt urządzenia

Regulator mocy zaprojektowano jako wbudowany panel sterowania z osobnym modułem mocy.

Artykuły

Schematy

Zawartość dostawy

Moduł sterujący - 1 szt.
Moduł zasilający - 1 szt.
Instrukcja - 1 szt.

Co jest potrzebne do montażu

Do połączenia potrzebne będą: drut, śrubokręt, obcinaki boczne.

Przygotowanie do operacji

Podłącz żarówkę do zacisków OUTPUT.
Podłącz przewód zasilający do zacisków IN 220V.
Podłącz wtyczkę do sieci 220V.
Naciskając przyciski na panelu sterowania sprawdź zmianę jasności lampy.
Weryfikacja zakończona. Szczęśliwa operacja.

Warunki pracy

Temperatura -30C do +50C. Wilgotność względna 20-80% bez kondensacji.

Środki ostrożności

Moduł i zaciski są pod niebezpiecznym napięciem 220V.
Należy przestrzegać środków bezpieczeństwa, nie dotykać styków płytki drukowanej, gdy moduł jest podłączony do sieci 220V.

Pytania i odpowiedzi

Dzień dobry. Mam zamiar zakupić od Państwa cyfrowy regulator mocy PWM 220V/10kW (45A) i używać go jako softstartu do odśnieżarki z silnikiem komutatorowym 3 kW. W związku z tym mam kilka pytań odnośnie tego regulatora: 1. Czy regulator będzie działał poprawnie w tym sensie że regulacja będzie płynna i bez szarpnięć? 2. Ile styków zamyka przyciski sterujące regulatora? Pytanie podyktowane jest pomysłem umieszczenia urządzenia sterującego w przezroczystej, szczelnej obudowie i zduplikowania przełącznika wodoodpornym joystickiem. 3. Czy powierzchnia radiatora jest wystarczająca dla mocy znamionowej, czy będzie wymagany wentylator chłodzący? 4. Czy grzejnik jest pod napięciem? Czy można go pozostawić poza wodoodporną obudową? Z poważaniem, Sergey.
- 1. Nie powinno być szarpnięć, etap restrukturyzacji wynosi 1%. Jednak każdy przypadek musi być przetestowany indywidualnie. 2. Każdy przycisk zamyka dwa kontakty. 3. Specyfikacje wskazują moc szczytową urządzenia. Moc znamionowa to 7-8 kW.
1. Dołączony panel sterowania? 2. Czy można go ustawić na określony procent i wyłączyć, aby po wyłączeniu zasilania utrzymywał się ustawiony procent?
- 1. W zestawie panel sterowania. 2. Nie można wyłączyć centrali. 3. Gdy zasilanie jest wyłączone, ustawienia nie znikają.
Witam, czy możesz dowiedzieć się dokładniej, gdzie jest podłączona faza, a gdzie zero, a także wyjście. Tyle że grzałka gdzie trzeba wyregulować moc jest częścią grzałek i mają one wspólne zero
- Magistrala ZERO musi być podłączona do dwóch środkowych styków.
Cześć! Proszę mi powiedzieć, czy obudowa triaka sterującego ma izolację galwaniczną od sieci elektrycznej? Jeśli ten regulator jest wbudowany w metalową obudowę urządzenia, czy jego radiator musi być oddzielony od obudowy?
- Zgadza się, grzejnik urządzenia musi być odizolowany od obudowy.
Dzień dobry. Który regulator steruje uzwojeniem pierwotnym transformatora? Dzięki.
- Według recenzji są one regulowane za pomocą MK071M. Sam tego nie próbowałem.

Kolejna recenzja na temat wszelkiego rodzaju rzeczy do domowych produktów. Tym razem opowiem o cyfrowym regulatorze prędkości. Rzecz na swój sposób ciekawa, ale chciałem więcej.
Dla zainteresowanych czytaj dalej :)

Posiadanie w gospodarstwie domowym urządzeń niskonapięciowych, takich jak mały młynek itp. Chciałem nieco zwiększyć ich funkcjonalność i estetykę. To prawda, że nie wyszło, chociaż nadal mam nadzieję, że osiągnę swój cel, może innym razem opowiem o samej rzeczy dzisiaj.
Producentem tego regulatora jest Maitech, a raczej nazwa ta często spotykana jest na wszelkiego rodzaju szalikach i klockach do domowych produktów, chociaż z jakiegoś powodu nie natknąłem się na stronę tej firmy.

Ze względu na to, że nie skończyłem robić tego, co chciałem, recenzja będzie krótsza niż zwykle, ale zacznę, jak zwykle, od tego, jak to się sprzedaje i wysyła.
Koperta zawierała zwykłą torebkę strunową.

W zestawie tylko regulator z rezystorem zmiennym i przyciskiem, nie ma twardego opakowania i instrukcji, ale wszystko dotarło w stanie nienaruszonym i bez uszkodzeń.

Z tyłu znajduje się naklejka, która zastępuje instrukcję. W zasadzie do takiego urządzenia nie potrzeba więcej.
Zakres napięcia roboczego wynosi 6-30 woltów, a maksymalny prąd to 8 amperów.

Wygląd całkiem niezły, ciemne „szkło”, ciemnoszary plastik obudowy, w stanie wyłączonym wydaje się ogólnie czarny. Z wyglądu offset, nie ma na co narzekać. Z przodu naklejono folię transportową.
Wymiary montażowe urządzenia:
Długość 72mm (minimalne otwarcie obudowy 75mm), szerokość 40mm, głębokość bez panelu przedniego 23mm (z panelem przednim 24mm).
Wymiary panelu przedniego:
Długość 42,5, szerokość 80mm

Rezystor zmienny jest dostarczany z uchwytem, uchwyt jest oczywiście szorstki, ale wystarczy.
Rezystancja rezystora wynosi 100KΩ, zależność regulacji jest liniowa.
Jak się później okazało, rezystancja 100KΩ powoduje usterkę. Przy zasilaniu z zasilacza impulsowego nie da się ustawić stabilnych odczytów, wpływa to na zakłócenia na przewodach do rezystora zmiennego, przez co odczyty przeskakują +\- o 2 znaki, ale byłoby dobrze skakać wraz z to prędkość silnika skacze.
Rezystancja rezystora jest wysoka, prąd jest mały, a przewody zbierają cały szum wokół.
W przypadku zasilania z zasilacza liniowego ten problem jest całkowicie nieobecny.
Długość przewodów do rezystora i przycisku to około 180mm.

Button, cóż, nie ma nic specjalnego. Styki normalnie otwarte, średnica mocowania 16mm, długość 24mm, brak podświetlenia.
Przycisk wyłącza silnik.
Tych. po włączeniu zasilania wskaźnik włącza się, silnik uruchamia się, naciśnięcie przycisku wyłącza go, drugie naciśnięcie włącza go ponownie.
Gdy silnik jest wyłączony, kontrolka również się nie świeci.

Pod pokrywą znajduje się płytka urządzenia.
Styki zasilania i podłączenia silnika są wyprowadzone na zaciski.
Dodatnie styki złącza są ze sobą połączone, włącznik zasilania przełącza ujemny przewód silnika.
Połączenie rezystora zmiennego i przycisku jest rozłączne.
Wszystko wygląda schludnie. Wyprowadzenia kondensatora są trochę krzywe, ale myślę, że można to wybaczyć :)

Dalszy demontaż ukryję pod spojlerem.

Więcej

Wskaźnik jest dość duży, wysokość cyfry to 14mm.
Wymiary tablicy to 69x37mm.

Płytka jest starannie zmontowana, w pobliżu styków wskaźnika są ślady strumienia, ale ogólnie płytka jest czysta.
Płytka zawiera: diodę zabezpieczającą przed odwrotną polaryzacją, stabilizator 5 V, mikrokontroler, kondensator 470 mikrofaradów 35 V, elementy mocy pod małym radiatorem.
Widoczne są również miejsca do montażu dodatkowych łączników, ich przeznaczenie nie jest jasne.

Naszkicowałem mały schemat blokowy, aby z grubsza zrozumieć, co i jak jest przełączane i jak jest podłączone. Rezystor zmienny jest włączany jedną stopą do 5 woltów, drugą do ziemi. Dlatego można go bezpiecznie zastąpić niższym nominałem. Na schemacie nie ma połączeń do nielutowanego złącza.

W urządzeniu zastosowano mikrokontroler firmy STMicroelectronics.
Z tego, co wiem, ten mikrokontroler jest używany w dość dużej liczbie różnych urządzeń, np. amperomierzach.

Stabilizator mocy podczas pracy przy maksymalnym napięciu wejściowym nagrzewa się, ale nie bardzo.

Część ciepła z elementów zasilających odprowadzana jest do miedzianych wielokątów płytki, po lewej stronie widać dużą liczbę przejść z jednej strony płytki na drugą, co pomaga w odprowadzaniu ciepła.
Ciepło jest również usuwane za pomocą małego grzejnika, który jest dociskany do elementów mocy od góry. Takie umiejscowienie radiatora wydaje mi się trochę wątpliwe, skoro ciepło odprowadzane jest przez plastik obudowy i taki radiator niewiele pomaga.
Nie ma pasty między elementami mocy a chłodnicą, polecam wyjąć chłodnicę i posmarować ją pastą przynajmniej trochę ale będzie lepiej.

W sekcji mocy zastosowano tranzystor, rezystancja kanału to 3,3 mOhm, maksymalny prąd to 161 amperów, ale maksymalne napięcie to tylko 30 woltów, więc zalecałbym ograniczenie wejścia do 25-27 woltów. Podczas pracy przy prądach zbliżonych do maksymalnych następuje niewielkie nagrzewanie.
W pobliżu znajduje się również dioda, która tłumi udary prądowe z samoindukcji silnika.
Zastosowano tutaj 10 amperów, 45 woltów. Nie ma pytań o diodę.

Pierwsze włączenie. Tak się złożyło, że testy przeprowadziłem jeszcze przed zdjęciem folii ochronnej, bo na tych zdjęciach nadal tam jest.
Wskaźnik jest kontrastowy, umiarkowanie jasny, czyta się idealnie.

Na początku postanowiłem przymierzyć małe obciążenia i spotkałem się z pierwszym rozczarowaniem.
Nie, nie mam żadnych skarg do producenta i sklepu, liczyłem tylko, że tak stosunkowo drogie urządzenie będzie miało stabilizację obrotów silnika.
Niestety to tylko regulowany PWM, wskaźnik wyświetla % wypełnienia od 0 do 100%.
Regulator nawet nie zauważył małego silnika, dzień to kompletnie śmieszny prąd obciążenia :)

Uważni czytelnicy musieli zwrócić uwagę na przekrój przewodów którymi podłączyłem zasilanie do regulatora.
Tak, wtedy postanowiłem podejść do sprawy bardziej globalnie i podłączyć mocniejszy silnik.
Oczywiście jest zauważalnie mocniejszy od regulatora, ale na biegu jałowym jego prąd wynosi około 5 amperów, co umożliwiło sprawdzenie regulatora w trybach bliższych maksimum.
Regulator zachowywał się idealnie przy okazji zapomniałem zaznaczyć że po włączeniu regulator płynnie zwiększa wypełnienie PWM od zera do wartości zadanej zapewniając płynne rozpędzanie, natomiast kontrolka od razu pokazuje ustawioną wartość, a nie jak na częstotliwości napędy, na których wyświetlany jest rzeczywisty prąd.
Regulator nie zawiódł, trochę się rozgrzał, ale nie krytycznie.

Ponieważ regulator jest pulsacyjny, postanowiłem dla zabawy pogrzebać z oscyloskopem i zobaczyć, co dzieje się na bramce tranzystora mocy w różnych trybach.
Częstotliwość PWM wynosi około 15 kHz i nie zmienia się podczas pracy. Silnik uruchamia się przy około 10% napełnieniu.

Początkowo planowałem umieścić regulator w moim starym (raczej już starym) zasilaczu do małych elektronarzędzi (o czym innym razem). teoretycznie powinien być zamiast przedniego panelu, a regulator prędkości powinien znajdować się z tyłu, nie planowałem umieszczać przycisku (na szczęście po włączeniu urządzenie od razu przechodzi w tryb włączenia) .
Musiało być ładnie i schludnie.

Ale czekało mnie dalsze rozczarowanie.
1. Chociaż wskaźnik był nieco mniejszy niż wkładka na panelu przednim, gorzej było, że nie mieścił się na głębokości, opierając się o stojaki do łączenia połówek obudowy.
a gdyby można było odciąć plastik obudowy wskaźnika, to nie miałoby to znaczenia, ponieważ płyta regulatora dalej ingerowała.
2. Ale nawet gdybym rozwiązał pierwsze pytanie, to był drugi problem, zupełnie zapomniałem jak został zrobiony mój zasilacz. Faktem jest, że regulator zrywa zasilanie ujemne, a ja mam przekaźnik do cofania, włączania i wymuszania zatrzymania silnika, oraz obwód sterujący do tego wszystkiego. A wraz z ich przeróbką wszystko okazało się znacznie trudniejsze :(

Gdyby regulator był ze stabilizacją obrotów to i tak bym się pomylił i przerobił obwód sterowania i rewersu, albo przerobił regulator na przełączanie + zasilanie. A więc jest to możliwe i przerobię, ale już bez entuzjazmu i teraz nie wiem kiedy.
Może kogoś to interesuje fotka wnętrza mojego zasilacza miała być jakieś 13-15 lat temu prawie cały czas działała bezproblemowo raz musiałem wymienić przekaźnik.

Streszczenie.
plusy
Urządzenie w pełni sprawne.
Schludny wygląd.
Jakość budowy
Zestaw zawiera wszystko, czego potrzebujesz.

Minusy.
Nieprawidłowa praca z zasilaczy impulsowych.
Tranzystor mocy bez marginesu napięcia
Przy tak skromnej funkcjonalności cena jest zbyt wysoka (ale tutaj wszystko jest względne).

Moja opinia. Jeśli przymkniesz oczy na cenę urządzenia, to samo w sobie jest całkiem niezłe, a do tego wygląda schludnie i działa dobrze. Tak, jest problem niezbyt dobrej odporności na zakłócenia, myślę, że nie jest to trudne do rozwiązania, ale trochę frustrujące. Ponadto polecam nie przekraczać napięcia wejściowego powyżej 25-27 woltów.
Bardziej frustrujący jest fakt, że szukałem całkiem sporo opcji dla wszelkiego rodzaju gotowych regulatorów, ale nigdzie nie oferują rozwiązania ze stabilizacją prędkości. Może ktoś zapyta, dlaczego to robię. Wyjaśnię jak w ręce wpadła szlifierka ze stabilizacją, pracuje się znacznie przyjemniej niż zwykle.

To wszystko, mam nadzieję, że było ciekawie :)

Produkt został przekazany do napisania recenzji przez sklep. Recenzja jest publikowana zgodnie z punktem 18 Regulaminu Witryny.

planuję kupić +23 Dodaj do ulubionych Podobał mi się przegląd +38 +64

W niektórych przypadkach, na przykład w latarkach lub domowych oprawach oświetleniowych, konieczne staje się dostosowanie jasności blasku. Wydawałoby się, że jest to łatwiejsze: wystarczy zmienić prąd przez diodę LED, zwiększając lub zmniejszając. Ale w tym przypadku znaczna część energii zostanie zużyta na rezystorze ograniczającym, co jest całkowicie niedopuszczalne w przypadku autonomicznego zasilania z baterii lub akumulatorów.

Dodatkowo zmieni się kolor świecenia diod: np. kolor biały gdy prąd spadnie poniżej wartości nominalnej (dla większości diod 20mA) będzie miał lekko zielonkawy odcień. Taka zmiana koloru w niektórych przypadkach jest zupełnie bezużyteczna. Wyobraź sobie, że te diody LED oświetlają ekran telewizora lub monitora komputerowego.

W takich przypadkach zastosuj PWM - regulacja (szerokość - impuls). Jego znaczenie polega na tym, że okresowo zapala się i gaśnie. W takim przypadku prąd pozostaje nominalny przez cały czas błysku, więc widmo luminescencji nie jest zniekształcone. Jeśli dioda LED jest biała, zielone odcienie nie pojawią się.

Dodatkowo przy takim sposobie sterowania mocą straty energii są minimalne, sprawność obwodów ze sterowaniem PWM jest bardzo wysoka, sięgając ponad 90 proc.

Zasada działania PWM - regulacja jest dość prosta i pokazana jest na rysunku 1. Inny stosunek czasu świecenia i wygaszenia jest odbierany przez oko jako: jak w filmie - klatki pokazywane osobno kolejno są odbierane jako ruchomy obraz. Wszystko zależy od częstotliwości projekcji, która zostanie omówiona nieco później.

Rysunek 1. Zasada PWM – regulacja

Rysunek przedstawia schematy sygnałów na wyjściu urządzenia sterującego PWM (lub oscylatora głównego). Wskazane jest zero i jedynka: logiczne jedynka (wysoki poziom) powoduje świecenie diody LED, logiczne zero (niski poziom) odpowiednio wygaszenie.

Chociaż wszystko może być na odwrót, ponieważ wszystko zależy od obwodów klawisza wyjściowego, włączenie diody LED można wykonać na niskim poziomie, a wyłączenie na tylko wysokim. W tym przypadku fizycznie logiczna będzie miała niski poziom napięcia, a logiczne zero będzie wysokie.

Innymi słowy, logiczne jedno powoduje włączenie jakiegoś zdarzenia lub procesu (w naszym przypadku dioda LED świeci), a logiczne zero powinno wyłączyć ten proces. Oznacza to, że nie zawsze wysoki poziom na wyjściu mikroukładu cyfrowego jest jednostką LOGICZNĄ, wszystko zależy od tego, jak zbudowany jest dany obwód. Tak jest dla informacji. Ale na razie założymy, że klucz jest kontrolowany przez wysoki poziom i po prostu nie może być inaczej.

Częstotliwość i szerokość impulsów sterujących

Zauważ, że okres impulsu (lub częstotliwość) pozostaje niezmieniony. Ogólnie jednak częstotliwość impulsów nie wpływa na jasność blasku, dlatego nie ma specjalnych wymagań dotyczących stabilności częstotliwości. Zmienia się jedynie czas trwania (WIDTH), w tym przypadku dodatniego impulsu, dzięki czemu działa cały mechanizm modulacji szerokości impulsu.

Czas trwania impulsów sterujących na rysunku 1 jest wyrażony w %%. Jest to tak zwany „cykl pracy” lub, w terminologii angielskiej, CYKL PRACY. Wyrażany jest jako stosunek czasu trwania impulsu sterującego do okresu impulsowania.

W terminologii rosyjskiej jest zwykle używany „cykl pracy” - stosunek okresu powtarzania do czasu trwania impulsu ale. Tak więc, jeśli współczynnik wypełnienia wynosi 50%, wówczas cykl pracy będzie równy 2. Nie ma tutaj zasadniczej różnicy, dlatego możesz użyć dowolnej z tych wartości, dla których jest to wygodniejsze i bardziej zrozumiałe.

Tutaj oczywiście można by podać wzory na obliczanie współczynnika wypełnienia i CYKL PRACY, ale żeby nie komplikować prezentacji, obejdziemy się bez formuł. Na koniec prawo Ohma. Nic nie możesz na to poradzić: „Nie znasz prawa Ohma, zostań w domu!” Jeśli kogoś interesują te formuły, zawsze można je znaleźć w Internecie.

Częstotliwość PWM dla ściemniacza

Jak wspomniano nieco wyżej, nie ma specjalnych wymagań dotyczących stabilności częstotliwości impulsów PWM: cóż, trochę „pływa” i to jest w porządku. Kontrolery PWM mają zresztą podobną niestabilność częstotliwości przy okazji dość dużą, co nie przeszkadza w ich zastosowaniu w wielu konstrukcjach. W tym przypadku ważne jest tylko, aby częstotliwość ta nie spadła poniżej określonej wartości.

A jaka powinna być częstotliwość i jak niestabilna może być? Nie zapominaj, że mówimy o ściemniaczach. W technologii filmowej istnieje termin „krytyczna częstotliwość migotania”. Jest to częstotliwość, z jaką poszczególne obrazy wyświetlane jeden po drugim są postrzegane jako ruchomy obraz. Dla ludzkiego oka ta częstotliwość wynosi 48 Hz.

To jest właśnie powód, dla którego liczba klatek na sekundę na filmie wynosiła 24 kl./s (standard telewizyjny to 25 kl./s). Aby zwiększyć tę częstotliwość do krytycznej, projektory filmowe wykorzystują dwuostrzowy obturator (migawkę), który dwukrotnie nakłada się na każdą wyświetlaną klatkę.

W amatorskich projektorach wąskofilmowych 8mm częstotliwość projekcji wynosiła 16 kl/s, więc obturator miał aż trzy ostrza. Temu samemu celowi w telewizji służy fakt, że obraz jest pokazywany w półklatkach: najpierw parzyste, a potem nieparzyste linie obrazu. Rezultatem jest częstotliwość migotania 50 Hz.

Działanie diody w trybie PWM to osobny błysk o regulowanym czasie trwania. Aby te błyski były postrzegane przez oko jako ciągły blask, ich częstotliwość nie może być w żaden sposób mniejsza niż krytyczna. Dowolna wyższa, ale nie niższa. Ten czynnik należy wziąć pod uwagę przy tworzeniu PWM - sterowniki do lamp.

Nawiasem mówiąc, równie ciekawy fakt: naukowcy w jakiś sposób ustalili, że częstotliwość krytyczna dla oka pszczoły wynosi 800 Hz. Dlatego pszczoła zobaczy film na ekranie jako sekwencję osobnych obrazów. Aby mogła zobaczyć ruchomy obraz, częstotliwość projekcji musi zostać zwiększona do ośmiuset pól na sekundę!

Do sterowania używana jest aktualna dioda LED. Ostatnio najszerzej stosowane w tym celu są te, które umożliwiają przełączanie znacznych mocy (wykorzystanie do tych celów konwencjonalnych tranzystorów bipolarnych jest uważane za po prostu nieprzyzwoite).

Taka potrzeba (potężny MOSFET - tranzystor) powstaje na przykład przy dużej liczbie diod LED, z którymi omówimy nieco później. Jeśli moc jest niska - przy użyciu jednej lub dwóch diod LED można użyć przełączników małej mocy i, jeśli to możliwe, podłączyć diody LED bezpośrednio do wyjść mikroukładów.

Rysunek 2 przedstawia schemat funkcjonalny kontrolera PWM. Rezystor R2 jest warunkowo pokazany jako element kontrolny na schemacie. Obracając jego pokrętłem można zmienić cykl pracy impulsów sterujących w wymaganych granicach, a co za tym idzie jasność diod LED.

Rysunek 2. Schemat funkcjonalny kontrolera PWM

Rysunek przedstawia trzy ciągi diod LED połączonych szeregowo z rezystorami zakończeniowymi. W przybliżeniu to samo połączenie jest używane w taśmach LED. Im dłuższa taśma, im więcej diod LED, tym większy pobór prądu.

W takich przypadkach potrzebne będą mocne, których dopuszczalny prąd spustowy powinien być nieco większy niż prąd pobierany przez taśmę. To ostatnie wymaganie jest dość łatwo spełnione: na przykład tranzystor IRL2505 ma prąd drenu około 100A, napięcie drenu 55V, a jego rozmiar i cena są dość atrakcyjne do zastosowania w różnych konstrukcjach.

Oscylatory główne PWM

Mikrokontroler może być wykorzystywany jako nadrzędny oscylator PWM (najczęściej w warunkach przemysłowych) lub układ wykonany na mikroukładach o niskim stopniu integracji. Jeśli planowane jest wykonanie w domu niewielkiej liczby kontrolerów PWM, a nie ma doświadczenia w tworzeniu urządzeń mikrokontrolerowych, lepiej zrobić kontroler na tym, co jest obecnie pod ręką.

Mogą to być układy logiczne serii K561, zintegrowany timer, jak również układy specjalizowane przeznaczone do tego celu. W tej roli możesz nawet sprawić, by działał, montując na nim regulowany generator, ale jest to być może „z miłości do sztuki”. Dlatego poniżej zostaną rozważone tylko dwa schematy: najczęstszy na zegarze 555 i na sterowniku UPS UC3843.

Schemat głównego oscylatora na zegarze 555

Rysunek 3. Schemat głównego oscylatora

Ten obwód jest konwencjonalnym generatorem fali prostokątnej, którego częstotliwość jest ustawiana przez kondensator C1. Kondensator jest ładowany przez obwód „Wyjście - R2 - RP1-C1 - wspólny przewód”. W takim przypadku na wyjściu musi być obecne wysokie napięcie, które jest równoważne wyjściu podłączonemu do dodatniego bieguna źródła zasilania.

Kondensator jest rozładowywany wzdłuż obwodu "C1 - VD2 - R2 - Wyjście - wspólny przewód" w czasie, gdy na wyjściu występuje napięcie niskiego poziomu - wyjście jest podłączone do wspólnego przewodu. To właśnie ta różnica w ścieżkach ładowania-rozładowania kondensatora ustawiającego czas dostarcza impulsy o regulowanej szerokości.

Należy zauważyć, że diody, nawet tego samego typu, mają różne parametry. W tym przypadku rolę odgrywa ich pojemność elektryczna, która zmienia się pod wpływem napięcia na diodach. Dlatego wraz ze zmianą współczynnika wypełnienia sygnału wyjściowego zmienia się również jego częstotliwość.

Najważniejsze, że nie spada poniżej częstotliwości krytycznej, o której wspomniano nieco wyżej. W przeciwnym razie zamiast jednolitej poświaty o różnej jasności widoczne będą pojedyncze błyski.

W przybliżeniu (znowu winne są diody) częstotliwość generatora można określić za pomocą wzoru pokazanego poniżej.

Częstotliwość generatora PWM na zegarze 555.

Jeśli do wzoru podłożymy pojemność kondensatora w faradach, a rezystancję w omach, to wynik powinien być w hercach Hz: nie da się uciec od układu SI! Zakłada się, że suwak rezystora zmiennego RP1 znajduje się w pozycji środkowej (we wzorze RP1/2), co odpowiada sygnałowi wyjściowemu o kształcie meandra. Na rysunku 2 jest to dokładnie ta część, w której czas trwania impulsu wynosi 50%, co odpowiada sygnałowi o współczynniku wypełnienia 2.

Główny oscylator PWM na układzie UC3843

Jego schemat pokazano na rysunku 4.

Rysunek 4. Schemat głównego oscylatora PWM na chipie UC3843

Układ UC3843 jest kontrolerem sterującym PWM do przełączania zasilaczy i jest używany np. w źródłach komputerowych formatu ATX. W tym przypadku typowy schemat jego włączenia został nieco zmieniony w kierunku uproszczenia. Aby sterować szerokością impulsu wyjściowego, na wejście obwodu przykładane jest napięcie sterujące o dodatniej polaryzacji, a następnie na wyjściu uzyskiwany jest sygnał impulsowy PWM.

W najprostszym przypadku napięcie sterujące można przyłożyć za pomocą rezystora zmiennego o rezystancji 22…100 KΩ. W razie potrzeby napięcie sterujące można uzyskać np. z analogowego czujnika światła wykonanego na fotorezystorze: im ciemniej za oknem, tym jaśniej w pomieszczeniu.

Napięcie regulujące działa na wyjście PWM w taki sposób, że po jego zmniejszeniu zwiększa się szerokość impulsu wyjściowego, co wcale nie jest zaskakujące. W końcu pierwotnym celem układu UC3843 jest stabilizacja napięcia zasilacza: jeśli napięcie wyjściowe spadnie, a wraz z nim napięcie regulacyjne, należy podjąć środki (zwiększyć szerokość impulsu wyjściowego), aby nieznacznie zwiększyć napięcie wyjściowe.

Napięcie regulacyjne w zasilaczach generowane jest z reguły za pomocą diod Zenera. Najczęściej to lub coś podobnego.

Przy wartościach znamionowych części wskazanych na schemacie częstotliwość generatora wynosi około 1 kHz i w przeciwieństwie do generatora na zegarze 555 nie „pływa”, gdy zmienia się cykl pracy sygnału wyjściowego - dbając o częstotliwość zasilacze impulsowe.

Aby regulować znaczną moc, na przykład pasek LED, do wyjścia należy podłączyć kluczowy stopień tranzystora MOSFET, jak pokazano na rysunku 2.

Moglibyśmy porozmawiać więcej o kontrolerach PWM, ale na razie na tym poprzestańmy, a w kolejnym artykule przyjrzymy się różnym sposobom podłączenia diod. W końcu nie wszystkie metody są równie dobre, są takie, których należy unikać, a błędów przy podłączaniu diod jest po prostu mnóstwo.