PWM-kretsar. PWM-kontroller

PWM-kontrollern är utformad för att reglera polarmotorns rotationshastighet, glödlampans ljusstyrka eller värmeelementets effekt.

Fördelar:
1 Enkel tillverkning
2 Tillgänglighet av komponenter (kostnaden överstiger inte $ 2)
3 Bred applikation
4 För nybörjare, öva igen och glädja dig själv =)

En gång behövde jag en "enhet" för att justera kylarens rotationshastighet. För exakt vad minns jag inte. Från början provade jag genom ett vanligt variabelt motstånd, det blev väldigt varmt och det var inte acceptabelt för mig. Som ett resultat, efter att ha grävt runt på Internet, hittade jag en krets på det redan välbekanta NE555-chippet. Det var en krets av en konventionell PWM-kontroller med en arbetscykel (varaktighet) av pulser lika med eller mindre än 50% (senare kommer jag att ge grafer över hur det fungerar). Kretsen visade sig vara väldigt enkel och krävde ingen inställning, det viktigaste var att inte skruva ihop med anslutningen av dioder och en transistor. Första gången jag monterade den på en brödbräda och testade den fungerade allt med ett halvt varv. Senare spred jag redan ett litet kretskort och allt såg snyggare ut =) Nåväl, nu ska vi ta en titt på själva kretsen!

PWM-kontrollkrets

Av det ser vi att detta är en vanlig generator med en arbetscykelregulator monterad enligt schemat från databladet. Vi ändrar denna arbetscykel med motstånd R1, motstånd R2 tjänar som skydd mot kortslutning, eftersom den fjärde utgången på mikrokretsen är ansluten till jord genom den interna nyckeln på timern och i yttersta positionen för R1 kommer den helt enkelt att stängas. R3 är ett pull-up motstånd. C2 är frekvensinställningskondensatorn. IRFZ44N-transistorn är en N-kanals mosfet. D3 är en skyddsdiod som förhindrar att fältenheten går sönder när belastningen avbryts. Nu lite om pulsernas arbetscykel. Pulsens arbetscykel är förhållandet mellan dess repetitionsperiod (upprepning) och pulslängden, det vill säga efter en viss tidsperiod kommer det att ske en övergång från (i grova drag) plus till minus, eller snarare från en logisk enhet till en logisk nolla. Så detta tidsintervall mellan pulserna är samma arbetscykel.

Driftcykel vid mittposition R1

Driftcykel i det extrema vänstra läget R1

Arbetscykel vid den extrema högra positionen R

Nedan kommer jag att ge kretskort med och utan placering av delar

Nu lite om detaljerna och deras utseende. Själva mikrokretsen är gjord i ett DIP-8-paket, små keramiska kondensatorer, 0,125-0,25 watts motstånd. Dioder är konventionella likriktare för 1A (den mest prisvärda är 1N4007, de finns överallt i bulk). Mikrokretsen kan också installeras på ett uttag, om du i framtiden vill använda den i andra projekt och inte löda den igen. Nedan finns bilder på detaljerna.

Pulsbreddsmodulering (PWM) är en signalomvandlingsmetod där pulslängden (driftcykeln) ändras, medan frekvensen förblir konstant. I engelsk terminologi kallas det PWM (pulsbreddsmodulering). I den här artikeln kommer vi att förstå i detalj vad PWM är, var det används och hur det fungerar.

Applikationsområde

Med utvecklingen av mikrokontrollertekniken har nya möjligheter öppnats för PWM. Denna princip har blivit grunden för elektroniska enheter som kräver både justering av utgångsparametrar och att hålla dem på en given nivå. Pulsbreddsmoduleringsmetoden används för att ändra ljusets ljusstyrka, motorernas rotationshastighet, samt för att styra krafttransistorn för pulstyp strömförsörjning (PSU).

Pulsbreddsmodulering (PW) används aktivt i konstruktionen av styrsystem för LED-ljusstyrka. På grund av den låga trögheten hinner lysdioden växla (blinka och slockna) med en frekvens på flera tiotals kHz. Dess funktion i ett pulserat läge uppfattas av det mänskliga ögat som en konstant glöd. I sin tur beror ljusstyrkan på pulsens varaktighet (lysdiodens öppna tillstånd) under en period. Om pulstiden är lika med paustiden, det vill säga arbetscykeln är 50 %, kommer lysdiodens ljusstyrka att vara hälften av det nominella värdet. Med populariseringen av 220V LED-lampor uppstod frågan om att öka tillförlitligheten av deras drift med en instabil inspänning. Lösningen hittades i form av en universell mikrokrets - en drivenhet som fungerar enligt principen om pulsbredd eller pulsfrekvensmodulering. En krets baserad på en av dessa drivrutiner beskrivs i detalj.

Nätspänningen som matas till ingången på drivarmikrokretsen jämförs konstant med referensspänningen i kretsen, och bildar en PWM-signal (PFM) vid utgången, vars parametrar ställs in av externa motstånd. Vissa mikrokretsar har en utgång för att leverera en analog eller digital styrsignal. Således kan driften av pulsdrivaren styras med en annan SHI-omvandlare. Intressant nog tar lysdioden inte emot högfrekventa pulser, utan en ström som utjämnas av en choke, vilket är ett oumbärligt element i sådana kretsar.

Den massiva användningen av PWM återspeglas i alla LCD-paneler med LED-bakgrundsbelysning. Tyvärr, i LED-skärmar, arbetar de flesta av SHI-omvandlarna med en frekvens på hundratals Hertz, vilket negativt påverkar synen för PC-användare.

Arduino-mikrokontrollern kan också fungera i PWM-kontrollläge. För att göra detta, anrop AnalogWrite ()-funktionen med värdena mellan 0 och 255 indikerade inom parentes. Noll motsvarar 0V och 255 till 5V. Mellanvärden beräknas proportionellt.

Ubiquiiteten av enheter som fungerar enligt PWM-principen har gjort det möjligt för mänskligheten att gå bort från linjära transformatorströmförsörjningar. Som ett resultat, en ökning av effektiviteten och en minskning av vikten och storleken på kraftkällor med flera gånger.

PWM-styrenheten är en integrerad del av en modern strömförsörjning. Den styr driften av krafttransistorn som är placerad i pulstransformatorns primärkrets. På grund av närvaron av en återkopplingskrets förblir spänningen vid PSU-utgången alltid stabil. Den minsta avvikelsen av utspänningen genom återkopplingen fixeras av en mikrokrets, som omedelbart korrigerar kontrollpulsernas arbetscykel. Dessutom löser en modern PWM-kontroller ett antal ytterligare uppgifter som förbättrar strömförsörjningens tillförlitlighet:

tillhandahåller läget för mjukstart av omvandlaren;
begränsar amplituden och arbetscykeln för styrpulserna;
styr ingångsspänningsnivån;
skyddar mot kortslutning och övertemperatur av strömbrytaren;
sätter enheten i standbyläge om det behövs.

Funktionsprincipen för PWM-styrenheten

PWM-styrenhetens uppgift är att styra strömbrytaren genom att ändra styrpulserna. När man arbetar i nyckelläget är transistorn i ett av två tillstånd (helt öppen, helt stängd). I stängt tillstånd överstiger inte strömmen genom p-n-övergången några μA, vilket innebär att förlusteffekten tenderar till noll. I öppet tillstånd, trots den höga strömmen, är resistansen i p-n-övergången överdrivet låg, vilket också leder till obetydliga värmeförluster. Den största mängden värme frigörs vid övergångsögonblicket från ett tillstånd till ett annat. Men på grund av den korta tiden för övergångsprocessen jämfört med moduleringsfrekvensen är effektförlusten under omkoppling försumbar.

Pulsbreddsmodulering är uppdelad i två typer: analog och digital. Var och en av typerna har sina egna fördelar och kan implementeras i kretsar på olika sätt.

Analog PWM

Funktionsprincipen för en analog SHI-modulator är baserad på att jämföra två signaler vars frekvens skiljer sig åt med flera storleksordningar. Jämförelseelementet är en operationsförstärkare (komparator). En sågtandsspänning med hög konstant frekvens appliceras på en av dess ingångar, och en lågfrekvent moduleringsspänning med variabel amplitud matas till den andra. Komparatorn jämför båda värdena och genererar rektangulära pulser vid utgången, vars varaktighet bestäms av det aktuella värdet på den moduleringssignal. I detta fall är PWM-frekvensen lika med sågtandssignalens frekvens.

Digital PWM

Pulsbreddsmodulering vid digital tolkning är en av mikrokontrollerns (MC) många funktioner. MK arbetar uteslutande med digital data och kan generera antingen en hög (100 %) eller låg (0 %) spänningsnivå vid sina utgångar. Men i de flesta fall, för att effektivt kontrollera belastningen, måste spänningen vid utgången av MK ändras. Till exempel att justera motorns rotationshastighet, ändra ljusstyrkan på lysdioden. Vad ska man göra för att få ett spänningsvärde i intervallet från 0 till 100% vid utgången av mikrokontrollern?

Problemet löses genom att använda metoden för pulsbreddsmodulering och använda översamplingsfenomenet, när den specificerade växlingsfrekvensen är flera gånger högre än svaret från den kontrollerade enheten. Genom att ändra arbetscykeln för pulserna ändras medelvärdet för utspänningen. Som regel sker hela processen med en frekvens av tiotals till hundratals kHz, vilket gör det möjligt att uppnå smidig justering. Tekniskt sett implementeras detta med hjälp av en PWM-kontroller - en specialiserad mikrokrets, som är "hjärtat" i alla digitala styrsystem. Den aktiva användningen av PWM-baserade kontroller beror på deras obestridliga fördelar:

hög signalomvandlingseffektivitet;
arbetsstabilitet;
spara energi som förbrukas av lasten;
låg kostnad;
hög tillförlitlighet för hela enheten.

Det finns två sätt att få en PWM-signal vid stiften på mikrokontrollern: hårdvara och mjukvara. Varje MK har en inbyggd timer som kan generera PWM-pulser på vissa stift. Så här uppnås hårdvaruimplementeringen. Att få en PWM-signal med programvarukommandon har fler alternativ när det gäller upplösning och låter dig använda fler stift. Mjukvarumetoden leder dock till en hög belastning av MK och tar upp mycket minne.

Det är anmärkningsvärt att i digital PWM kan antalet pulser per period vara olika, och själva pulserna kan lokaliseras i vilken del av perioden som helst. Utsignalnivån bestäms av den totala varaktigheten av alla pulser per period. Det bör förstås att varje ytterligare puls är en övergång av effekttransistorn från öppet tillstånd till stängt tillstånd, vilket leder till en ökning av förlusterna under omkoppling.

Ett exempel på användning av en PWM-kontroller

Ett av implementeringsalternativen för en enkel PWM-kontroller har redan beskrivits tidigare i. Den är byggd på basis av en mikrokrets och har ett litet band. Men trots kretsens enkelhet har regulatorn ett ganska brett utbud av applikationer: styrkretsar för ljusstyrkan hos lysdioder, LED-remsor, justering av rotationshastigheten för DC-motorer.

Läs också

Bra lösning för digital effektkontroll!

BTA100

Är tillgängliga

Köp i bulk

Enheten är utformad för att justera belastningseffekten upp till 10000 W i AC-kretsar med en spänning på 220 V. Enheten är byggd på basis av en kraftfull triac BTA100 och är designad för att styra kraften hos elektriska värmare, belysningsanordningar, kollektor- och asynkrona AC-motorer, etc. Användningen av denna triac gör att du kan minska storleken på kylradiatorn. På grund av det breda inställningsområdet och den höga effekten kommer regulatorn att hitta bred användning i vardagen.

Specifikationer

Egenheter

Smidig justering över hela effektområdet.
Stor justeringskraft
Brett driftspänningsområde
Nollgenomgångsdetektor
Knappkontroll
Möjlighet att separera styrkortet från kraftdelen
Installerad radiator

Funktionsprincip

Effektregulatorn använder PWM-styrprincipen med en nollgenomgångsfaskontrolldetektor

Enhetsdesign

Effektregulatorn är utformad som en inbyggd kontrollpanel med separat effektmodul.

Artiklar

Schemes

Leveransens innehåll

Styrmodul - 1 st.
Strömmodul - 1 st.
Instruktion - 1 st.

Vad krävs för montering

För att ansluta behöver du: tråd, skruvmejsel, sidoskärare.

Förberedelse för operation

Anslut en glödlampa till OUTPUT-uttagen.
Anslut nätkabeln till IN 220V-uttagen.
Anslut kontakten till 220V-nätet.
Genom att trycka på knapparna på kontrollpanelen kontrollerar du förändringen av lampans ljusstyrka.
Verifiering slutförd. Lycklig operation.

Driftsförhållanden

Temperatur -30C till +50C. Relativ luftfuktighet 20-80% icke-kondenserande.

Säkerhetsåtgärder

Modulen och terminalerna är under farlig spänning på 220V.
Observera säkerhetsåtgärder, rör inte vid kontakterna på kretskortet när modulen är ansluten till 220V-nätverket.

Frågor och svar

God eftermiddag. Jag ska köpa en digital PWM effektregulator 220V / 10kW (45A) av dig och använda den som mjukstartare för en snöslunga med en 3 kW kommutatormotor. I detta avseende har jag några frågor om denna regulator: 1. Kommer regulatorn att fungera korrekt, i den meningen att justeringen blir smidig och utan ryck? 2. Hur många kontakter stänger regulatorns kontrollknappar? Frågan dikteras av idén att placera kontrollenheten i ett genomskinligt förseglat fodral och duplicera omkopplaren med en vattentät joystick. 3. Finns det tillräckligt med kylflänsyta för märkeffekten eller kommer en kylfläkt att behövas? 4. Är kylaren strömsatt? Kan det lämnas utanför det vattentäta fodralet? Med vänliga hälsningar, Sergey.
- 1. Det ska inte finnas några ryck, omstruktureringssteget är 1 %. Varje fall måste dock prövas individuellt. 2. Varje knapp stänger två kontakter. 3. Specifikationerna anger enhetens toppeffekt. Märkeffekt är 7-8 kW.
1. Kontrollpanel ingår? 2. Är det möjligt att ställa in den på en viss procent och stänga av den, så att den inställda procentsatsen bibehålls efter att strömmen stängts av?
- 1. Kontrollpanel ingår. 2. Du kan inte stänga av kontrollpanelen. 3. När strömmen stängs av kommer inställningarna inte på avvägar.
Hej, kan du ta reda på mer exakt var fasen är ansluten, och var noll, och utgången också. Det är bara att värmaren, där du behöver justera effekten, är en del av värmarna och de har en gemensam nolla
- NOLL-bussen måste anslutas till de två mittersta kontakterna.
Hallå! Snälla berätta för mig, har fallet med kontrolltriacen galvanisk isolering från det elektriska nätverket? Om denna regulator är inbyggd i enhetens metallhölje, måste dess kylare isoleras från höljet?
- Det stämmer, enhetens radiator måste isoleras från höljet.
God eftermiddag. Vilken regulator styr primärlindningen på en transformator? Tack.
- Enligt recensioner regleras de med MK071M. Har inte provat själv.

En annan recension om ämnet alla möjliga saker för hemgjorda produkter. Den här gången ska jag prata om den digitala hastighetsregulatorn. Saken är intressant på sitt sätt, men jag ville ha mer.
För den som är intresserad, läs vidare :)

Att ha i hushållet några lågspänningsenheter som en liten kvarn, etc. Jag ville öka deras funktionella och estetiska utseende något. Det är sant att detta inte fungerade, även om jag fortfarande hoppas på att uppnå mitt mål, kanske en annan gång, jag ska berätta om själva saken idag.
Tillverkaren av denna regulator är Maitech, eller snarare, det här namnet finns ofta på alla typer av näsdukar och block för hemgjorda produkter, även om jag av någon anledning inte hittade detta företags webbplats.

På grund av att jag inte gjorde som jag ville blir recensionen kortare än vanligt, men jag börjar som alltid med hur den säljs och skickas.
Kuvertet innehöll en vanlig ziplock-påse.

Satsen innehåller endast en regulator med variabelt motstånd och en knapp, det finns ingen hård förpackning och instruktioner, men allt kom intakt och utan skador.

Det finns ett klistermärke på baksidan som ersätter instruktionerna. I princip krävs inte mer för en sådan anordning.
Driftspänningsområdet är 6-30 volt och den maximala strömmen är 8 ampere.

Utseendet är ganska bra, mörkt "glas", mörkgrå plast i fodralet, i avstängt tillstånd verkar det generellt svart. Utseendemässigt offset, inget att klaga på. En transportfilm limmades på framsidan.
Installationsmått för enheten:
Längd 72 mm (minsta höljesöppning 75 mm), bredd 40 mm, djup exklusive frontpanel 23 mm (med frontpanel 24 mm).
Frontpanelens mått:
Längd 42,5, bredd 80 mm

Ett variabelt motstånd kommer med ett handtag, handtaget är givetvis grovt, men det duger för användning.
Motståndets resistans är 100KΩ, justeringsberoendet är linjärt.
Som det visade sig senare ger 100KΩ resistans ett fel. När den drivs från en pulsad strömförsörjningsenhet är det omöjligt att ställa in stabila avläsningar, störningar på ledningarna till det variabla motståndet påverkar, på grund av vilket avläsningarna hoppar +\- 2 tecken, men det skulle vara bra att hoppa, tillsammans med detta hoppar motorvarvtalet.
Motståndets resistans är hög, strömmen är liten och ledningarna samlar upp allt brus runt omkring.
När det drivs av en linjär PSU är detta problem helt frånvarande.
Längden på ledningarna till motståndet och knappen är ca 180mm.

Knapp, ja, det är inget speciellt. Normalt öppna kontakter, monteringsdiameter 16mm, längd 24mm, ingen belysning.
Knappen stänger av motorn.
De där. när strömmen sätts på tänds indikatorn, motorn startar, ett tryck på knappen stänger av den, den andra tryckningen slår på den igen.
När motorn är avstängd tänds inte heller indikatorn.

Under locket finns enhetskortet.
Strömförsörjnings- och motoranslutningskontakterna förs ut till plintarna.
De positiva kontakterna på kontakten är sammankopplade, strömbrytaren växlar motorns negativa ledning.
Anslutningen av det variabla motståndet och knappen är löstagbar.
Allt ser snyggt ut. Kondensatorledningarna är lite sneda, men jag tror att detta kan förlåtas :)

Jag kommer att gömma ytterligare demontering under spoilern.

Mer

Indikatorn är ganska stor, höjden på siffran är 14 mm.
Måtten på brädan är 69x37mm.

Brädan är prydligt monterad, det finns spår av flöde nära indikatorkontakterna, men i allmänhet är brädet rent.
Kortet innehåller: en omvänd polaritetsskyddsdiod, en 5 Volt stabilisator, en mikrokontroller, en 470 mikrofarad 35 Volt kondensator, kraftelement under en liten radiator.
Platser för att installera ytterligare kontakter är också synliga, deras syfte är inte klart.

Jag skissade ett litet blockschema, bara för en grov förståelse av vad och hur det är kopplat och hur det är anslutet. Det variabla motståndet slås på med en fot till 5 volt, den andra till marken. Därför kan den säkert ersättas med en lägre valör. Det finns inga anslutningar till den olödda kontakten i diagrammet.

Enheten använder en mikrokontroller tillverkad av STMicroelectronics.
Så vitt jag vet används denna mikrokontroller i ett ganska stort antal olika enheter, såsom amperemetrar.

Effektstabilisator, när den arbetar med maximal inspänning, värms upp, men inte särskilt mycket.

En del av värmen från kraftelementen förs bort till brädans kopparpolygoner, till vänster kan du se ett stort antal övergångar från ena sidan av brädan till den andra, vilket hjälper till att ta bort värme.
Dessutom avlägsnas värme med hjälp av en liten radiator, som pressas mot kraftelementen ovanifrån. Denna placering av kylflänsen verkar lite tveksam för mig, eftersom värmen tas bort genom plasten på höljet och en sådan kylfläns hjälper inte mycket.
Det är ingen pasta mellan kraftelementen och kylaren, jag rekommenderar att ta bort kylaren och smeta in den med pasta, åtminstone lite men det blir bättre.

En transistor används i kraftsektionen, kanalresistansen är 3,3mOhm, maxströmmen är 161 Ampere, men maxspänningen är bara 30 Volt, så jag skulle rekommendera att begränsa ingången till 25-27 Volt. Vid drift med nästan maximala strömmar uppstår en liten uppvärmning.
En diod finns också i närheten, som dämpar strömstötarna från motorns självinduktion.
Här används 10 ampere, 45 volt. Det finns inga frågor om dioden.

Första inkluderingen. Det hände så att jag utförde testerna redan innan jag tog bort skyddsfilmen, för på dessa bilder finns den fortfarande kvar.
Indikatorn är kontrasterande, måttligt ljus, läser perfekt.

Först bestämde jag mig för att prova på små lass och fick den första besvikelsen.
Nej, jag har inga klagomål på tillverkaren och butiken, jag hoppades bara att en så relativt dyr enhet skulle ha motorvarvtalsstabilisering.
Tyvärr, detta är bara en justerbar PWM, indikatorn visar% fyllning från 0 till 100%.
Regulatorn märkte inte ens den lilla motorn, den dagen det är en helt löjlig lastström :)

Uppmärksamma läsare måste ha uppmärksammat tvärsnittet av ledningarna som jag kopplade strömmen till regulatorn med.
Ja, då bestämde jag mig för att närma mig frågan mer globalt och kopplade in en kraftfullare motor.
Naturligtvis är den märkbart kraftfullare än regulatorn, men vid tomgång är dess ström cirka 5 ampere, vilket gjorde det möjligt att kontrollera regulatorn i lägen närmare max.
Regulatorn uppförde sig perfekt, förresten, jag glömde att indikera att när den var påslagen, ökar regulatorn mjukt PWM-fyllningen från noll till det inställda värdet, vilket säkerställer smidig acceleration, medan indikatorn omedelbart visar det inställda värdet, och inte som på frekvensen enheter, där den verkliga strömmen visas.
Regulatorn misslyckades inte, värmde upp lite, men inte kritisk.

Eftersom regulatorn är pulsad bestämde jag mig, bara för skojs skull, för att peta runt med ett oscilloskop och se vad som händer vid gate till effekttransistorn i olika lägen.
PWM-frekvensen är cirka 15 kHz och ändras inte under drift. Motorn startar vid cirka 10 % fyllning.

Från början planerade jag att sätta in regulatorn i min gamla (ganska redan urgamla) strömförsörjning för små elverktyg (mer om det någon annan gång). i teorin borde det ha blivit istället för frontpanelen, och hastighetsregulatorn skulle ha varit placerad på baksidan, jag tänkte inte sätta en knapp (lyckligtvis, när den slås på, växlar enheten omedelbart till på-läget) .
Det skulle vara snyggt och snyggt.

Men ytterligare besvikelse väntade mig.
1. Även om indikatorn var lite mindre i storlek än frontpanelinsatsen, var det värre att den inte passade på djupet och vilade mot stativen för att koppla ihop höljets halvor.
och om plasten på indikatorhuset kunde skäras av, skulle det inte spela någon roll, eftersom regulatorkortet störde ytterligare.
2. Men även om jag skulle ha löst den första frågan så fanns det ett andra problem, jag glömde helt bort hur min strömförsörjning var gjord. Faktum är att regulatorn bryter minusförsörjningen, och jag har ett relä för att backa, slå på och tvinga motorn att stanna, och en styrkrets för allt detta. Och med deras förändring visade sig allt vara mycket svårare :(

Om regulatorn var med hastighetsstabilisering så skulle jag fortfarande bli förvirrad och göra om styr- och backkretsen, eller göra om regulatorn för växling + effekt. Och så är det möjligt och jag kommer göra om det, men redan utan entusiasm och nu vet jag inte när.
Kanske någon är intresserad, ett foto på insidan av min PSU, det skulle vara ca 13-15 år sedan, nästan hela tiden fungerade det utan problem, när jag väl skulle byta relä.

Sammanfattning.
fördelar
Enheten är fullt funktionsduglig.
Prydligt klädd.
Kvalitetsbygge
Satsen innehåller allt du behöver.

Minus.
Felaktig funktion från byte av strömförsörjning.
Effekttransistor utan spänningsmarginal
Med en så blygsam funktionalitet är priset för högt (men allt är relativt här).

Min åsikt. Om du blundar för priset på enheten så är den i sig ganska bra, och den ser snygg ut och fungerar bra. Ja, det finns ett problem med inte särskilt bra bullerimmunitet, jag tror att det inte är svårt att lösa det, men det är lite frustrerande. Dessutom rekommenderar jag att inte överskrida inspänningen över 25-27 volt.
Mer frustrerande är det faktum att jag tittade på ganska många alternativ för alla typer av färdiga regulatorer, men ingenstans erbjuder de en lösning med hastighetsstabilisering. Kanske någon frågar varför jag gör det här. Jag kommer att förklara hur en slipmaskin med stabilisering föll i händerna, det är mycket trevligare att arbeta än vanligt.

Det var allt, jag hoppas det var intressant :)

Produkten tillhandahålls för att skriva en recension av butiken. Granskningen publiceras i enlighet med paragraf 18 i webbplatsens regler.

Jag planerar att köpa +23 Lägg till i favoriter Gillade recensionen +38 +64

I vissa fall, till exempel i ficklampor eller hembelysningsarmaturer, blir det nödvändigt att justera ljusstyrkan på glöden. Det verkar som att det är lättare: ändra bara strömmen genom lysdioden genom att öka eller minska. Men i det här fallet kommer en betydande del av energin att förbrukas på begränsningsmotståndet, vilket är helt oacceptabelt för autonom strömförsörjning från batterier eller ackumulatorer.

Dessutom kommer färgen på lysdiodernas glöd att ändras: till exempel kommer vit färg när strömmen faller under det nominella värdet (för de flesta lysdioder 20mA) att ha en något grönaktig nyans. En sådan förändring i färg är i vissa fall helt värdelös. Föreställ dig att dessa lysdioder lyser upp skärmen på en TV eller datorskärm.

Ansök i dessa fall PWM - reglering (bredd - puls). Dess betydelse är att den med jämna mellanrum tänds och slocknar. I detta fall förblir strömmen nominell under hela blixttiden, så luminescensspektrumet förvrängs inte. Om lysdioden är vit kommer gröna nyanser inte att visas.

Dessutom, med denna metod för effektstyrning, är energiförlusterna minimala, effektiviteten hos kretsar med PWM-kontroll är mycket hög och når mer än 90 procent.

Principen för PWM - reglering är ganska enkel och visas i figur 1. Ett annat förhållande mellan tiden för det tända och släckta tillståndet uppfattas av ögat som: som i en film - bildrutor som visas separat i sin tur uppfattas som en rörlig bild. Allt beror på projektionsfrekvensen, som kommer att diskuteras lite senare.

Figur 1. Principen för PWM - reglering

Figuren visar signaldiagrammen vid utgången av PWM-styrenheten (eller masteroscillatorn). Noll och ett indikeras: en logisk etta (hög nivå) får lysdioden att lysa, en logisk nolla (låg nivå) respektive släcker.

Även om allt kan vara tvärtom, eftersom allt beror på utgångsnyckelns kretsar, kan du slå på lysdioden på en låg nivå och stänga av den, bara högt. I det här fallet kommer en fysiskt logisk att ha en låg spänningsnivå och en logisk nolla kommer att vara hög.

Med andra ord, en logisk en gör att någon händelse eller process slås på (i vårt fall lyser LED-lampan), och en logisk nolla bör stänga av denna process. Det vill säga, inte alltid en hög nivå vid utgången av en digital mikrokrets är en LOGISK enhet, allt beror på hur en viss krets är byggd. Så är det, för information. Men för tillfället kommer vi att anta att nyckeln styrs av en hög nivå, och det kan helt enkelt inte vara annorlunda.

Frekvens och bredd på styrpulser

Observera att pulsperioden (eller frekvensen) förblir oförändrad. Men i allmänhet påverkar inte pulsfrekvensen ljusstyrkan på glöden, därför finns det inga speciella krav på frekvensstabilitet. Endast varaktigheten (WIDTH), i detta fall, av en positiv puls ändras, vilket gör att hela mekanismen för pulsbreddsmodulering fungerar.

Varaktigheten av kontrollpulserna i figur 1 uttrycks i %%. Detta är den så kallade "duty cycle" eller, med engelsk terminologi, DUTY CYCLE. Det uttrycks som förhållandet mellan kontrollpulsens varaktighet och pulsrepetitionsperioden.

I rysk terminologi används det vanligtvis "driftscykel" - förhållandet mellan repetitionsperioden och tiden för impulsen men. Således, om fyllningsfaktorn är 50%, kommer arbetscykeln att vara lika med 2. Det finns ingen grundläggande skillnad här, därför kan du använda något av dessa värden, för vem det är mer bekvämt och förståeligt.

Här skulle man givetvis kunna ge formler för beräkning av arbetscykel och ARBETSCYKEL, men för att inte komplicera framställningen kommer vi att klara oss utan formler. Sist men inte minst, Ohms lag. Det finns inget du kan göra åt det: "Du kan inte Ohms lag, stanna hemma!" Om någon är intresserad av dessa formler kan de alltid hittas på Internet.

PWM-frekvens för dimmer

Som nämnts lite högre finns det inga speciella krav på stabiliteten hos PWM-pulsfrekvensen: ja, den "svävar" lite, och det är okej. PWM-kontroller har en liknande frekvensinstabilitet, förresten, ganska stor, vilket inte stör deras användning i många konstruktioner. I det här fallet är det bara viktigt att denna frekvens inte faller under ett visst värde.

Och vad ska frekvensen vara, och hur instabil kan den vara? Glöm inte att vi pratar om dimmers. Inom filmteknik finns en term "kritisk flimmerfrekvens". Detta är den frekvens med vilken enskilda bilder som visas efter varandra uppfattas som en rörlig bild. För det mänskliga ögat är denna frekvens 48 Hz.

Detta är just anledningen till att bildfrekvensen på film var 24fps (tv-standarden är 25fps). För att öka denna frekvens till den kritiska, använder filmprojektorer en tvåbladig obturator (slutare) som överlappar varje visad bildruta två gånger.

I amatörsmalfilmsprojektorer på 8 mm var projektionsfrekvensen 16 bilder/sek, så obturatorn hade så många som tre blad. Samma syfte i tv tjänas av att bilden visas i halva ramar: först jämna och sedan udda linjer i bilden. Resultatet är en flimmerfrekvens på 50 Hz.

Driften av lysdioden i PWM-läge är en separat blixt med justerbar varaktighet. För att dessa blixtar ska uppfattas av ögat som en kontinuerlig glöd, får deras frekvens på intet sätt vara mindre än den kritiska. Något högre, men inte lägre. Denna faktor bör beaktas när du skapar PWM - styrenheter för lampor.

Förresten, bara som ett intressant faktum: forskare har på något sätt bestämt att den kritiska frekvensen för ett bis öga är 800 Hz. Därför kommer biet att se filmen på skärmen som en sekvens av separata bilder. För att hon ska se en rörlig bild måste projektionsfrekvensen ökas till åttahundra fält per sekund!

För att styra den faktiska LED används. Nyligen är de mest använda för detta ändamål de som tillåter omkoppling av betydande effekt (användningen av konventionella bipolära transistorer för dessa ändamål anses helt enkelt oanständigt).

Ett sådant behov, (kraftfull MOSFET - transistor) uppstår med ett stort antal lysdioder, till exempel med, som kommer att diskuteras lite senare. Om strömmen är låg - när du använder en eller två lysdioder kan du använda lågeffektomkopplare, och om möjligt ansluta lysdioderna direkt till utgångarna på mikrokretsarna.

Figur 2 visar ett funktionsdiagram för en PWM-styrenhet. Motstånd R2 visas villkorligt som styrelement i diagrammet. Genom att vrida på dess ratt kan du ändra driftcykeln för kontrollpulserna inom de erforderliga gränserna, och följaktligen ljusstyrkan på lysdioderna.

Figur 2. Funktionsdiagram för PWM-styrenheten

Figuren visar tre strängar av lysdioder kopplade i serie med avslutningsmotstånd. Ungefär samma anslutning används i LED-remsor. Ju längre band, desto fler lysdioder, desto större strömförbrukning.

Det är i dessa fall som kraftfulla kommer att krävas, vars tillåtna dräneringsström bör vara något mer än strömmen som förbrukas av bandet. Det sista kravet uppfylls ganska enkelt: till exempel har IRL2505-transistorn en dräneringsström på cirka 100A, en dräneringsspänning på 55V, medan dess storlek och pris är ganska attraktiva för användning i olika konstruktioner.

PWM master oscillatorer

En mikrokontroller kan användas som en master PWM-oscillator (oftast i industriella förhållanden), eller en krets gjord på mikrokretsar med låg grad av integration. Om det är planerat att göra ett litet antal PWM-kontroller hemma, och det inte finns någon erfarenhet av att skapa mikrokontrollerenheter, är det bättre att göra en kontroller på det som för närvarande finns.

Dessa kan vara logiska kretsar av K561-serien, integrerad timer, såväl som specialiserade kretsar designade för. I den här rollen kan du till och med få det att fungera genom att montera en justerbar generator på den, men det här är kanske "för kärleken till konst." Därför kommer endast två scheman att övervägas nedan: det vanligaste på 555-timern och på UC3843 UPS-styrenheten.

Schematisk beskrivning av masteroscillatorn på timern 555

Figur 3. Schematisk beskrivning av masteroscillatorn

Denna krets är en konventionell fyrkantvågsgenerator vars frekvens ställs in av kondensatorn Cl. Kondensatorn laddas genom kretsen "Output - R2 - RP1-C1 - common wire". I detta fall måste en högnivåspänning finnas på utgången, vilket motsvarar att utgången är ansluten till strömkällans positiva pol.

Kondensatorn laddas ur längs kretsen "C1 - VD2 - R2 - Utgång - gemensam tråd" vid en tidpunkt då en lågnivåspänning finns vid utgången - utgången är ansluten till en gemensam tråd. Det är denna skillnad i laddnings-urladdningsvägarna för tidsinställningskondensatorn som ger pulser med justerbar bredd.

Det bör noteras att dioder, även av samma typ, har olika parametrar. I det här fallet spelar deras elektriska kapacitans en roll, som förändras under inverkan av spänning över dioderna. Därför, tillsammans med förändringen i arbetscykeln för utsignalen, ändras också dess frekvens.

Huvudsaken är att den inte blir mindre än den kritiska frekvensen, som nämndes lite högre. Annars, istället för en enhetlig glöd med olika ljusstyrka, kommer enskilda blixtar att synas.

Ungefär (återigen, dioderna är skyldiga) kan generatorns frekvens bestämmas med formeln som visas nedan.

Frekvensen för PWM-generatorn på timern 555.

Om vi byter ut kondensatorns kapacitans i farad och resistansen i ohm i formeln, bör resultatet vara i hertz Hz: du kan inte komma bort från SI-systemet! Detta förutsätter att skjutreglaget för det variabla motståndet RP1 är i mittläget (i formeln RP1 / 2), vilket motsvarar utsignalen från meanderformen. I figur 2 är detta exakt den del där pulslängden är 50 %, vilket motsvarar en signal med en arbetscykel på 2.

PWM-masteroscillator på ett UC3843-chip

Dess schema visas i figur 4.

Figur 4. Schematisk beskrivning av PWM-masteroscillatorn på UC3843-kretsen

UC3843-chippet är en PWM-styrenhet för att byta strömförsörjning och används till exempel i datorkällor i ATX-format. I det här fallet har det typiska schemat för dess inkludering ändrats något mot förenkling. För att styra bredden på utgångspulsen appliceras en styrspänning med positiv polaritet på kretsens ingång, sedan erhålls en PWM-pulssignal vid utgången.

I det enklaste fallet kan styrspänningen appliceras med hjälp av ett variabelt motstånd med ett motstånd på 22 ... 100 KΩ. Vid behov kan styrspänning erhållas till exempel från en analog ljussensor gjord på en fotoresistor: ju mörkare det är utanför fönstret, desto ljusare är det i rummet.

Styrspänningen påverkar PWM-utgången på ett sådant sätt att när den reduceras ökar utpulsbredden, vilket inte alls är förvånande. När allt kommer omkring är det ursprungliga syftet med UC3843-chippet att stabilisera spänningen på strömförsörjningen: om utspänningen sjunker, och med den reglerspänningen, måste åtgärder vidtas (öka bredden på utgångspulsen) för att öka något utspänningen.

Reglerspänning i nätaggregat genereras som regel med hjälp av zenerdioder. Oftare än inte, detta eller något liknande.

Med klassificeringen av delarna som anges i diagrammet är generatorfrekvensen cirka 1 kHz, och till skillnad från generatorn på 555-timern "flyter den" inte när utgångssignalens arbetscykel ändras - tar hand om frekvensen av byta strömförsörjning.

För att reglera en betydande effekt, till exempel en LED-remsa, bör ett nyckelsteg på en MOSFET-transistor anslutas till utgången, som visas i figur 2.

Vi skulle kunna prata mer om PWM-kontroller, men låt oss nu sluta där, och i nästa artikel kommer vi att titta på olika sätt att ansluta lysdioder. När allt kommer omkring är inte alla metoder lika bra, det finns de som bör undvikas, och det finns helt enkelt gott om fel vid anslutning av lysdioder.