SPWM Generator Module (sonder die gebruik van mikrobeheerder): 14 stappe

2024 Outeur: John Day | [email protected]. Laas verander: 2024-01-30 07:25

Hallo almal, welkom by my instruksies! Ek hoop dit gaan goed met julle almal. Onlangs het ek belanggestel om met PWM -seine te eksperimenteer, en ek het op die konsep SPWM (of Sinusoidal Pulse Width Modulation) afgekom waar die werksiklus van 'n trein pulse deur 'n sinusgolf gemoduleer word. Ek het 'n paar resultate teëgekom waar sulke SPWM -seine maklik geskep kan word met behulp van 'n mikrobeheerder waar die dienssiklus gegenereer word deur 'n opzoektabel te gebruik wat die nodige waardes bevat om die sinusgolf te implementeer.

Ek wou so 'n SPWM -sein genereer sonder 'n mikrobeheerder, en daarom gebruik ek operasionele versterkers as die kern van die stelsel.

Laat ons begin!

Voorrade

1. LM324 Quad OpAmp IC
2. LM358 dubbele vergelyking IC
3. 14 -pen IC -voetstuk/-aansluiting
4. 10K weerstande-2
5. 1K weerstande-2
6. 4.7K weerstande-2
7. 2.2K weerstande-2
8. 2K veranderlike weerstand (vooraf ingestel) -2
9. 0.1uF keramiek kapasitor-1
10. 0.01uF keramiek kondensator-1
11. 5 -pen manlike kopstuk
12. Veroboard of perfboard
13. Warm gom geweer
14. Soldeer toerusting

Stap 1: Teorie: verduideliking van seinopwekking vir SPWM

Om die SPWM -seine sonder 'n mikrobeheerder te genereer, benodig ons twee driehoekige golwe van verskillende frekwensies (maar verkieslik moet die een die veelvoud van die ander wees). As hierdie twee driehoekige golwe met mekaar vergelyk word met behulp van 'n vergelykende IC soos LM358, kry ons ons vereiste SPWM -sein. Die vergelyker gee 'n hoë sein wanneer die sein by die nie -omkeerterminale van die OpAmp groter is as die van die sein by die omkeerterminale, dus as 'n hoëfrekwensie driehoekige golf by die nie -omdraaipen gevoer word en die lae frekwensie driehoekige golf gevoer word in die omkeerpen van die vergelyker kry ons verskeie gevalle waar die sein by die nie -omkeerterminale die amplitude verskeie kere verander voor die sein by die omkeerterminale. Dit maak voorsiening vir 'n toestand waarin die OpAmp -uitset 'n trein pulse is waarvan die werksiklus bepaal word deur die interaksie van die twee golwe.

Stap 2: Kringdiagram: verduideliking en teorie

Dit is die stroombaandiagram van die hele SPWM -projek wat bestaan uit twee golfvormopwekkers en 'n vergelyker.

'N Driehoekige golf kan geskep word met behulp van 2 operasionele versterkers en dus sal 'n totaal van 4 OpApms nodig wees vir die twee golwe. Vir hierdie doel het ek die LM324 quad OpAmp -pakket gebruik.

Kom ons kyk hoe die driehoekige golwe eintlik gegenereer word.

Aanvanklik tree die eerste OpAmp op as 'n integrator wie se nie -omdraaipen vasgemaak is aan 'n potensiaal van (Vcc/2) of die helfte van die voedingsspanning met behulp van 'n spanningsverdelersnetwerk van 2 10kiloOhm -weerstande. Ek gebruik 5V as die toevoer, sodat die nie -omdraaipen 'n potensiaal van 2,5 volt het. 'N Virtuele verbinding van die omkeer- en nie -omdraaipen stel ons ook in staat om die potensiaal van 2.5v te neem by die omkeerpen wat die kapasitor stadig laai. Sodra die kondensator op 75 persent van die voedingsspanning gelaai is, verander die uitset van die ander operasionele versterker wat as 'n vergelyker gekonfigureer is, van laag na hoog. Dit begin weer die kondensator ontlaai (of de-integreer) en sodra die spanning oor die kapasitor onder 25 persent van die voedingspanning daal, word die uitset van die vergelyker weer laag, wat die kondensator weer begin laai. Hierdie siklus begin weer en ons het 'n driehoekige golftrein. Die frekwensie van die driehoekige golf word bepaal deur die waarde van die weerstande en kapasitors wat gebruik word. U kan in hierdie stap na die prent verwys om die formule vir die berekening van frekwensies te kry.

Die teorie -gedeelte is klaar, laat ons bou!

Stap 3: Versamel al die vereiste onderdele

Die beelde toon al die dele wat nodig is om die SPWM -module te maak. Ek het die IC's op die onderskeie IC -basis gemonteer, sodat dit maklik vervang kan word indien nodig. U kan ook 'n 0.01uF -kondensator byvoeg by die uitset van die driehoekige en SPWM -golwe om enige seinskommelinge te vermy en die SPWM -patroon stabiel te hou.

Ek het die vereiste stuk veroboard uitgesny om die komponente behoorlik te pas.

Stap 4: Maak die toetsbaan

Voordat ons begin met die soldeer van die onderdele, is dit nodig dat ons seker maak dat ons stroombaan na wense werk en daarom is dit noodsaaklik dat ons ons stroombaan op broodbord toets en indien nodig verander. Bogenoemde prent toon die prototipe van my stroombaan op broodbord.

Stap 5: Let op die uitsetsignale

Om seker te maak dat ons uitsetgolfvorm korrek is, word dit noodsaaklik om 'n ossilloskoop te gebruik om die data te visualiseer. Aangesien ek nie 'n professionele DSO of enige soort ossilloskoop besit nie, het ek hierdie goedkoop ossilloskoop DSO138 van Banggood gekry. Dit werk uitstekend vir lae- tot mediumfrekwensie -seinanalise. As u dit nie gebruik nie, genereer ons driehoekige golwe met frekwensies van 1KHz en 10KHz, wat maklik op hierdie omvang gesien kan word. U kan natuurlik baie meer betroubare inligting oor seine op 'n professionele ossilloskoop kry, maar vir 'n vinnige ontleding werk hierdie model baie goed!

Stap 6: Let op die driehoekige seine

Bogenoemde beelde toon die twee driehoekige golwe wat gegenereer word uit die twee seinopwekkingsbane.

Stap 7: Let op die SPWM -sein

Nadat ons die driehoekige golwe suksesvol gegenereer en waargeneem het, kyk ons nou na die SPWM -golfvorm wat by die vergelykeruitset gegenereer word. Deur die koppelvlak van die omvang dienooreenkomstig aan te pas, kan ons die seine behoorlik ontleed.

Stap 8: Soldeer dele op die Perfboard

Noudat ons ons kring getoets het, begin ons uiteindelik die komponente aan die verobord soldeer om dit meer permanent te maak. Ons soldeer die IC -basis saam met die weerstande, kapasitors en veranderlike weerstande volgens die skema. Dit is belangrik dat die plasingskomponente so is dat ons minimale drade moet gebruik en die meeste verbindings kan met soldeerspore gemaak word.

Stap 9: Voltooi die soldeerproses

Na ongeveer 1 uur soldeer was ek klaar met al die verbindings en so lyk die module uiteindelik. Dit is redelik klein en kompak.

Stap 10: Voeg warm lijm by om kortbroek te voorkom

Om 'n kortbroek of 'n toevallige metaalkontak aan die soldeerkant te verminder, het ek besluit om dit met 'n laag warm gom te beskerm. Dit hou die verbindings ongeskonde en geïsoleerd van toevallige kontak. 'N Mens kan selfs isolasieband gebruik om dieselfde te doen.

Stap 11: Speld uit die module

Die prent hierbo toon die uitleg van die module wat ek gemaak het. Ek het 'n totaal van 5 manlike kopstukke, waarvan twee vir kragtoevoer is (Vcc en Gnd), een pen is om die vinnige driehoekige golf waar te neem, die ander pen is om die stadige driehoekige golf waar te neem en uiteindelik is die laaste pen die SPWM uitset. Die driehoekige golfpenne is belangrik as ons die frekwensie van die golf wil verfyn.

Stap 12: Pas die frekwensie van die seine aan

Die potensiometers word gebruik om die frekwensie van elke driehoekige golfsignaal te verfyn. Dit is te wyte aan die feit dat nie alle komponente ideaal is nie, en dus kan die teoretiese en praktiese waarde verskil. Dit kan vergoed word deur die voorafinstellings aan te pas en dienooreenkomstig na die ossilloskoopopbrengs te kyk.

Stap 13: Skematiese lêer

Ek het die skematiese uitleg vir hierdie projek aangeheg. Pas dit gerus aan volgens u behoeftes.

Ek hoop dat u van hierdie tutoriaal hou.

Deel asseblief u terugvoer, voorstelle en vrae in die kommentaar hieronder.

Tot volgende keer:)