SPWM Generator Module (nang hindi Gumagamit ng Microcontroller): 14 Mga Hakbang

2024 May -akda: John Day | [email protected]. Huling binago: 2024-01-30 13:12

Kamusta sa lahat, maligayang pagdating sa aking itinuturo! Inaasahan kong lahat kayo ay gumagawa ng mahusay. Kamakailan lamang, interesado akong mag-eksperimento sa mga signal ng PWM at nahanap ko ang konsepto ng SPWM (o Sinusoidal Pulse Width Modulation) kung saan ang cycle ng tungkulin ng isang tren ng pulso ay binabago ng isang sine alon. Natagpuan ko ang ilang mga resulta kung saan ang ganitong uri ng mga signal ng SPWM ay madaling malikha gamit ang isang microcontroller kung saan ang cycle ng tungkulin ay nabubuo sa pamamagitan ng paggamit ng isang talahanayan ng pagtingin na naglalaman ng mga kinakailangang halaga upang maipatupad ang sine wave.

Nais kong makabuo ng gayong signal ng SPWM nang walang microcontroller at sa gayon ay ginamit ko ang Operational Amplifiers bilang puso ng system.

Magsimula na tayo!

Mga gamit

1. LM324 Quad OpAmp IC
2. LM358 dalawahang tagapaghambing IC
3. 14 pin IC base / socket
4. 10K resistors-2
5. 1K resistors-2
6. 4.7K resistors-2
7. 2.2K resistors-2
8. 2K variable risistor (preset) -2
9. 0.1uF ceramic capacitor-1
10. 0.01uF ceramic capacitor-1
11. 5 pin male header
12. Veroboard o perfboard
13. Mainit na glue GUN
14. Mga kagamitan sa paghihinang

Hakbang 1: Teorya: Paliwanag ng Pagbuo ng Signal para sa SPWM

Upang makabuo ng mga signal ng SPWM nang walang microcontroller, kailangan namin ng dalawang tatsulok na alon ng iba't ibang mga frequency (ngunit mas mabuti na ang isa ay dapat na maramihang iba pa). Kapag ang dalawang tatsulok na alon na ito ay inihambing sa bawat isa gamit ang isang tagapaghambing IC tulad ng LM358 pagkatapos makuha namin ang aming kinakailangang signal ng SPWM. Nagbibigay ang kumpare ng isang mataas na signal kapag ang signal sa non inverting terminal ng OpAmp ay mas malaki kaysa sa signal sa inverting terminal. Kaya kapag ang high frequency triangular wave ay pinakain sa non inverting pin at ang mababang frequency triangular wave ay pinakain sa inverting pin ng kumpare, nakakakuha kami ng maraming mga pagkakataon kung saan ang signal sa non inverting terminal ay nagbabago ng amplitude nang maraming beses bago ang signal sa inverting terminal. Pinapayagan nito ang isang kundisyon kung saan ang output ng OpAmp ay isang tren ng pulso na ang cycle ng tungkulin ay pinamamahalaan ng kung paano nakikipag-ugnay ang dalawang alon.

Hakbang 2: Circuit Diagram: Paliwanag at Teorya

Ito ang circuit diagram ng buong proyekto ng SPWM na binubuo ng dalawang mga generator ng waveform at isang kumpare.

Ang isang tatsulok na alon ay maaaring malikha gamit ang 2 pagpapatakbo amplifiers at sa gayon isang kabuuan ng 4 OpApms ay kinakailangan para sa dalawang mga alon. Para sa hangaring ito na ginamit ko ang LM324 quad OpAmp package.

Tingnan natin kung paano talagang nabuo ang mga triangular na alon.

Sa una ang unang OpAmp ay gumaganap bilang isang integrator na ang hindi inverting pin ay nakatali sa isang potensyal na (Vcc / 2) o kalahati ng supply boltahe gamit ang isang boltahe divider network ng 2 10kiloOhm resistors. Gumagamit ako ng 5V bilang supply kaya ang non inverting pin ay may potensyal na 2.5 volts. Ang isang virtual na koneksyon ng inverting at non inverting pin ay nagpapahintulot din sa amin na ipalagay ang potensyal na 2.5v sa inverting pin na dahan-dahang singilin ang capacitor. Sa sandaling ang capacitor ay sisingilin sa 75 porsyento ng supply boltahe, ang output ng iba pang pagpapatakbo amplifier na na-configure bilang isang kumpare ay nagbabago mula mababa hanggang mataas. Ito naman ay nagsisimulang ilabas ang capacitor (o i-de-integrate) at sa sandaling ang boltahe sa kabuuan ng capacitor ay nahuhulog sa ibaba 25 porsyento ng supply boltahe, ang output ng kumpare ay mahila muli, na muling nagsisimulang singilin ang capacitor. Nagsisimula muli ang pag-ikot na ito at mayroon kaming isang tatsulok na tren ng alon. Ang dalas ng triangular wave ay natutukoy ng halaga ng resistors at capacitors na ginamit. Maaari kang mag-refer sa imahe sa hakbang na ito upang makuha ang formula para sa pagkalkula ng dalas.

Okay kaya tapos na ang bahagi ng teorya. Magsagawa tayo ng pagbuo!

Hakbang 3: Pagkolekta ng Lahat ng Mga Kinakailangan na Bahagi

Ipinapakita ng mga imahe ang lahat ng mga kinakailangang bahagi upang gawin ang module na SPWM. Inilagay ko ang mga IC sa kani-kanilang base sa IC upang madali silang mapalitan kung kinakailangan. Maaari kang magdagdag ng isang 0.01uF capacitor sa output ng tatsulok at SPWM na alon upang maiwasan ang anumang pagbagu-bago ng signal at panatilihing matatag ang pattern ng SPWM.

Pinutol ko ang kinakailangang piraso ng veroboard upang magkasya nang maayos ang mga sangkap.

Hakbang 4: Paggawa ng Test Circuit

Ngayon bago namin simulan ang paghihinang ng mga bahagi, kinakailangan na siguraduhin namin na ang aming circuit ay gumagana tulad ng ninanais at sa gayon kinakailangan na subukan namin ang aming circuit sa breadboard at gumawa ng mga pagbabago kung kinakailangan. Ipinapakita ng imahe sa itaas ang prototype ng aking circuit sa breadboard.

Hakbang 5: Pagmamasid sa Mga Senyas sa Output

Upang matiyak na ang aming output waveform ay tama nagiging mahalaga na gumamit ng isang oscilloscope upang mailarawan ang data. Dahil hindi ako nagmamay-ari ng isang propesyonal na DSO o anumang uri ng oscilloscope, nakuha ko sa aking sarili ang murang oscilloscope na- DSO138 mula sa Banggood. Gumagana lamang ito para sa mababa hanggang katamtamang pag-aaral ng signal ng dalas. Para sa out application ay bubuo kami ng mga triangular na alon ng mga frequency na 1KHz at 10KHz na maaaring madaling mailarawan sa saklaw na ito. Siyempre maaari kang makakuha ng mas maaasahang impormasyon ng mga signal sa isang propesyonal na oscilloscope, ngunit para sa mabilis na pagtatasa, gumagana ang modelong ito!

Hakbang 6: Pagmamasid sa mga Triangular Signal

Ipinapakita ng mga imahe sa itaas ang dalawang tatsulok na alon na nabuo mula sa dalawang signal circuit.

Hakbang 7: Pagmamasid sa Signal ng SPWM

Matapos matagumpay na makabuo at mapagmasdan ang mga tatsulok na alon, mayroon na kaming pagtingin sa formform ng SPWM na nabuo sa output ng kumpara. Ang pag-aayos ng base ng kurbatang kurbatang naaayon ay nagbibigay-daan sa amin upang maayos na pag-aralan ang mga signal.

Hakbang 8: Mga Bahaging Paghihinang sa Perfboard

Ngayon na nasubukan na namin at nasubukan ang aming circuit, sa wakas ay nagsisimula kaming maghinang ng mga bahagi sa veroboard upang gawin itong mas permanente. Inihihinang namin ang base ng IC kasama ang mga resistors, capacitor at variable resistors ayon sa eskematiko. Ito ay mahalaga na ang paglalagay ay bahagi ay tulad na kailangan naming gumamit ng kaunting mga wire at karamihan sa mga koneksyon ay maaaring gawin ng mga solder trace.

Hakbang 9: Tinatapos ang Proseso ng Paghinang

Matapos ang tungkol sa 1 oras ng paghihinang kumpleto ako sa lahat ng mga koneksyon at ito ang hitsura ng module sa wakas. Ito ay medyo maliit at siksik.

Hakbang 10: Pagdaragdag ng Mainit na Pandikit upang maiwasang Shorts

Upang mai-minimize ang anumang shorts anumang shorts o hindi sinasadyang contact sa metal sa solder side nagpasya akong protektahan ito ng isang layer ng mainit na pandikit. Pinapanatili nito ang mga koneksyon na buo at ihiwalay mula sa aksidenteng pakikipag-ugnay. Maaari ring gumamit ng insulate tape ang isa upang gawin ang pareho.

Hakbang 11: Pin-out ng Modyul

Ipinapakita ng imahe sa itaas ang pinout ng module na ginawa ko. Mayroon akong isang kabuuang 5 male header pin kung saan ang dalawa ay para sa power supply (Vcc at Gnd), ang isang pin ay upang obserbahan ang mabilis na tatsulok na alon, ang iba pang pin ay upang obserbahan ang mabagal na tatsulok na alon at sa wakas ang huling pin ay ang SPWM output Ang mga tatsulok na alon na pin ay mahalaga kung nais naming maiayos ang dalas ng alon.

Hakbang 12: Pagsasaayos ng Dalas ng Mga Signal

Ginagamit ang mga potentiometers upang maiayos ang dalas ng bawat tatsulok na signal ng alon. Ito ay dahil sa ang katunayan na hindi lahat ng mga sangkap ay perpekto at sa gayon ang teoretikal at praktikal na halaga ay maaaring magkakaiba. Maaari itong mabayaran sa pamamagitan ng pag-aayos ng mga preset at pagsulat ng pagtingin sa output ng oscilloscope.

Hakbang 13: File ng Skematika

Inilakip ko ang layout ng eskematiko para sa proyektong ito. Huwag mag-atubiling baguhin ito alinsunod sa iyong mga pangangailangan.

Sana magustuhan mo ang tutorial na ito.

Mangyaring ibahagi ang iyong mga puna, mungkahi at katanungan sa mga puna sa ibaba.

Hanggang sa muli:)