جدول المحتويات:
- اللوازم
- الخطوة 1: النظرية: شرح توليد الإشارات ل SPWM
- الخطوة 2: مخطط الدائرة: التفسير والنظرية
- الخطوة الثالثة: جمع كل الأجزاء المطلوبة
- الخطوة 4: عمل دائرة الاختبار
- الخطوة 5: مراقبة إشارات الإخراج
- الخطوة 6: مراقبة الإشارات المثلثية
- الخطوة السابعة: مراقبة إشارة SPWM
- الخطوة 8: أجزاء اللحام على لوحة التحكم
- الخطوة 9: الانتهاء من عملية اللحام
- الخطوة 10: إضافة الغراء الساخن لمنع الشورت
- الخطوة 11: تثبيت الوحدة النمطية
- الخطوة 12: ضبط تردد الإشارات
- الخطوة 13: ملف تخطيطي
- الخطوة 14: فيديو تعليمي
2025 مؤلف: John Day | [email protected]. آخر تعديل: 2025-01-13 06:56
مرحبا بالجميع ، مرحبا بكم في تعليمي! أتمنى أن تكون جميعكم بخير. في الآونة الأخيرة ، كنت مهتمًا بتجربة إشارات PWM ووجدت مفهوم SPWM (أو تعديل عرض النبض الجيبي) حيث يتم تعديل دورة عمل قطار النبضات بواسطة موجة جيبية. لقد صادفت بعض النتائج حيث يمكن بسهولة إنشاء مثل هذا النوع من إشارات SPWM باستخدام متحكم دقيق حيث يتم إنشاء دورة العمل باستخدام جدول بحث يحتوي على القيم اللازمة لتنفيذ الموجة الجيبية.
كنت أرغب في إنشاء إشارة SPWM بدون متحكم دقيق ، وبالتالي استخدمت مكبرات الصوت التشغيلية باعتبارها قلب النظام.
هيا بنا نبدأ!
اللوازم
- LM324 رباعي OpAmp IC
- LM358 ثنائي المقارنة IC
- 14 دبوس IC قاعدة / مقبس
- 10 كيلو مقاومات -2
- مقاومات 1 كيلو -2
- 4.7 كيلو مقاومات -2
- 2.2 كيلو مقاومات -2
- المقاوم المتغير 2K (الإعداد المسبق) -2
- 0.1 فائق التوهج مكثف سيراميك -1
- مكثف سيراميك 0.01 فائق التوهج -1
- رأس ذكر ذو 5 أسنان
- Veroboard أو perfboard
- مسدس الغراء الساخن
- معدات اللحام
الخطوة 1: النظرية: شرح توليد الإشارات ل SPWM
لتوليد إشارات SPWM بدون متحكم دقيق ، نحتاج إلى موجتين مثلثتين بترددات مختلفة (ولكن يفضل أن تكون إحداها مضاعفة الأخرى). عندما تتم مقارنة هاتين الموجتين المثلثتين مع بعضهما البعض باستخدام مقارن IC مثل LM358 فإننا نحصل على إشارة SPWM المطلوبة. يعطي المقارنة إشارة عالية عندما تكون الإشارة عند الطرف غير المقلوب لـ OpAmp أكبر من تلك الخاصة بالإشارة عند الطرف المعكوس. لذلك عندما يتم تغذية الموجة المثلثية عالية التردد عند الطرف غير المقلوب ويتم تغذية الموجة المثلثية منخفضة التردد في الدبوس المقلوب للمقارنة ، نحصل على حالات متعددة حيث تتغير الإشارة عند طرف غير مقلوب السعة عدة مرات قبل الإشارة عند الطرف المقلوب. يسمح هذا لشرط يكون فيه ناتج OpAmp عبارة عن سلسلة من النبضات التي تحكم دورة عملها بكيفية تفاعل الموجتين.
الخطوة 2: مخطط الدائرة: التفسير والنظرية
هذا هو مخطط الدائرة لمشروع SPWM بأكمله الذي يتكون من مولدين موجي ومقارن.
يمكن إنشاء موجة مثلثة باستخدام مضخمين تشغيليين وبالتالي ستكون هناك حاجة إلى ما مجموعه 4 OpApms للموجتين. لهذا الغرض ، استخدمت حزمة LM324 رباعية OpAmp.
دعونا نرى كيف تتولد الموجات المثلثية بالفعل.
في البداية ، يعمل OpAmp الأول كمكامل يرتبط دبوسه غير المقلوب بإمكانية (Vcc / 2) أو نصف جهد الإمداد باستخدام شبكة مقسم للجهد مكونة من مقاومين 10 كيلو أوم. أنا أستخدم 5 فولت كمصدر لذا فإن الدبوس غير المقلوب لديه إمكانات 2.5 فولت. يسمح لنا الاتصال الافتراضي للدبوس المقلوب وغير المقلوب أيضًا بافتراض احتمال 2.5 فولت عند الدبوس المقلوب الذي يشحن المكثف ببطء. بمجرد أن يتم شحن المكثف إلى 75 بالمائة من جهد الإمداد ، يتغير خرج مضخم التشغيل الآخر الذي تم تكوينه كمقارن من منخفض إلى مرتفع. يبدأ هذا بدوره في تفريغ المكثف (أو عدم تكامله) وبمجرد أن ينخفض الجهد عبر المكثف إلى أقل من 25 بالمائة من جهد الإمداد ، يتم سحب ناتج المقارنة مرة أخرى ، والذي يبدأ مرة أخرى في شحن المكثف. تبدأ هذه الدورة مرة أخرى ولدينا قطار موجة مثلثة. يتم تحديد تردد الموجة المثلثية بقيمة المقاومات والمكثفات المستخدمة. يمكنك الرجوع إلى الصورة في هذه الخطوة للحصول على صيغة حساب التردد.
حسنًا ، تم الانتهاء من الجزء النظري ، فلنبدأ في البناء!
الخطوة الثالثة: جمع كل الأجزاء المطلوبة
تظهر الصور جميع الأجزاء المطلوبة لعمل وحدة SPWM. لقد قمت بتركيب الدوائر المتكاملة على قاعدة IC المعنية بحيث يمكن استبدالها بسهولة إذا لزم الأمر. يمكنك أيضًا إضافة مكثف 0.01 فائق التوهج عند خرج الموجات المثلثية وموجات SPWM لتجنب أي تقلبات في الإشارة والحفاظ على استقرار نمط SPWM.
لقد قمت بقطع قطعة veroboard المطلوبة لتناسب المكونات بشكل صحيح.
الخطوة 4: عمل دائرة الاختبار
الآن قبل أن نبدأ في لحام الأجزاء ، من الضروري أن نتأكد من أن دائرتنا تعمل على النحو المرغوب ، وبالتالي من الضروري أن نختبر دائرتنا على اللوح وإجراء التغييرات إذا لزم الأمر. تُظهر الصورة أعلاه النموذج الأولي لدارتي على لوح التجارب.
الخطوة 5: مراقبة إشارات الإخراج
للتأكد من صحة شكل الموجة الناتج لدينا ، يصبح من الضروري استخدام مرسمة الذبذبات لتصور البيانات. نظرًا لأنني لا أمتلك DSO احترافيًا أو أي نوع من راسم الذبذبات ، فقد حصلت على راسم الذبذبات الرخيص هذا - DSO138 من Banggood. إنه يعمل بشكل جيد لتحليل إشارة التردد المنخفض إلى المتوسط. بالنسبة للتطبيق الخارجي ، سنقوم بتوليد موجات مثلثة من الترددات 1 كيلو هرتز و 10 كيلو هرتز والتي يمكن تصورها بسهولة في هذا النطاق. بالطبع يمكنك الحصول على معلومات أكثر موثوقية عن الإشارات على راسم الذبذبات المحترف ، ولكن للتحليل السريع ، يعمل هذا النموذج بشكل جيد!
الخطوة 6: مراقبة الإشارات المثلثية
توضح الصور أعلاه الموجتين المثلثتين المتولدة من دائرتي توليد الإشارة.
الخطوة السابعة: مراقبة إشارة SPWM
بعد إنشاء الموجات المثلثية ومراقبتها بنجاح ، نلقي الآن نظرة على شكل الموجة SPWM الذي تم إنشاؤه عند إخراج المقارنة. يتيح لنا ضبط قاعدة التعادل للنطاق وفقًا لذلك تحليل الإشارات بشكل صحيح.
الخطوة 8: أجزاء اللحام على لوحة التحكم
الآن وقد جربنا دائرتنا واختبرناها ، بدأنا أخيرًا في لحام المكونات على اللوح الخشبي لجعلها أكثر ديمومة. نقوم بلحام قاعدة IC جنبًا إلى جنب مع المقاومات والمكثفات والمقاومات المتغيرة وفقًا للتخطيط. من المهم أن يكون الموضع عبارة عن مكونات بحيث يتعين علينا استخدام الحد الأدنى من الأسلاك ويمكن إجراء معظم التوصيلات عن طريق آثار اللحام.
الخطوة 9: الانتهاء من عملية اللحام
بعد حوالي ساعة واحدة من اللحام ، أكملت جميع التوصيلات وهذا ما تبدو عليه الوحدة أخيرًا. إنها صغيرة جدًا ومضغوطة.
الخطوة 10: إضافة الغراء الساخن لمنع الشورت
لتقليل أي شورت ، أي شورت أو تلامس معدني عرضي من جانب اللحام ، قررت حمايته بطبقة من الغراء الساخن. يحافظ على التوصيلات سليمة ومعزولة عن الاتصال العرضي. يمكن للمرء حتى استخدام الشريط العازل لفعل الشيء نفسه.
الخطوة 11: تثبيت الوحدة النمطية
تُظهر الصورة أعلاه pinout للوحدة التي صنعتها. لدي ما مجموعه 5 دبابيس رأس ذكور ، اثنان منها مخصصان لإمداد الطاقة (Vcc و Gnd) ، أحدهما لمراقبة الموجة المثلثية السريعة ، والدبوس الآخر هو مراقبة الموجة المثلثية البطيئة وأخيراً الدبوس الأخير هو SPWM انتاج. تعتبر دبابيس الموجة المثلثية مهمة إذا أردنا ضبط تردد الموجة.
الخطوة 12: ضبط تردد الإشارات
تُستخدم مقاييس الجهد لضبط تردد كل إشارة موجة مثلثة. هذا يرجع إلى حقيقة أنه ليست كل المكونات مثالية وبالتالي قد تختلف القيمة النظرية والعملية. يمكن تعويض ذلك عن طريق ضبط الإعدادات المسبقة والنظر في المقابل إلى خرج راسم الذبذبات.
الخطوة 13: ملف تخطيطي
لقد أرفقت التخطيط التخطيطي لهذا المشروع. لا تتردد في تعديله وفقًا لاحتياجاتك.
أتمنى أن يعجبك هذا البرنامج التعليمي.
يرجى مشاركة ملاحظاتك واقتراحاتك وأسئلتك في التعليقات أدناه.
حتى المرة القادمة:)