Широтно импульсная модуляция принцип работы: Страница не найдена — PRO Светодиод

Содержание

Что такое ШИМ – Широтно-Импульсная Модуляция? ⋆ diodov.net

Рассмотрим, что такое ШИМ или PWM. А также, чем отличается ШИМ от ШИР. Алгоритм широтно-импульсной модуляции применяется для плавного изменения мощности на нагрузке, поступающей от источника питания. Например, с целью регулирования скорости вращения вала двигателя; плавности изменения яркости освещения или подсветки. Отдельной широкой областью применения ШИМ являются импульсные источники питания и автономные инверторы.

Для питания нагрузки часто необходимо изменять величину напряжения, подводимого от источника питания. Принципиально можно выделить два способа регулирования напряжения – линейный и импульсный.

Примером линейного способа может послужить переменный резистор. При этом значительная часть мощности теряется на резисторе. Чем больше разница напряжений источника питания и потребителя, тем ощутимей потери мощности, которая попросту «сгорает» на резисторе, превращаясь в тепло. Поэтому линейный способ регулирования рационально применять только при небольшой разнице входного и выходного напряжений. В противном случае коэффициент полезного действия источника питания в целом будет очень низкий.

В современной преобразовательной технике преимущественно используются импульсное регулирование мощности на нагрузке. Одним из способов реализации импульсного регулирования является широтно-импульсная модуляция ШИМ. В англоязычной литературе PWM – pulse-width modulation.

Принцип импульсного регулирования

Uип ключом K подсоединяется к нагрузке Н. Ключ К переключается с определенной частотой и остается во включенном состоянии определенную длительность времени. С целью упрощения схемы я на ней не изображаю другие обязательные элементы. В данном контексте нас интересует только работа ключа К.

Чтобы понять принцип ШИМ воспользуемся следующим графиком. Разобьем ось времени на равные промежутки, называемые периодом T. Теперь, например половину периода мы будем замыкать ключ K. Когда ключ замкнут, к нагрузке Н подается напряжение от источника питания Uип. Вторую часть полупериода ключа находится в закрытом состоянии. А потребитель останется без питания.

Время, в течение которого ключ замкнут, называется временем импульса tи. А время длительности разомкнутого ключа называют временем паузы tп. Если измерить напряжение на нагрузке, то оно будет равно половине Uип.

Среднее значение напряжения на нагрузке можно выразить следующей зависимостью:

Uср.н = Uип tи/T.

Отношение времени импульса tи к периоду T называют коэффициентом заполнения D. А величина, обратная ему называется скважностью:

S = 1/D = T/tи.

На практике удобнее пользоваться коэффициентом заполнения, который зачастую выражают в процентах. Когда транзистор полностью открыт на протяжении всего времени, то коэффициент заполнения D равен единице или 100 %.

Если D = 50 %, то это означает, что половину времени за период транзистор находится в открытом состоянии, а половину в закрытом. В таком случае форма сигнала называется меандр.
Следовательно, изменяя коэффициент D от 0 до единицы или до 100 % можно изменять величину Uср.н от 0 до Uип:

Uср.н = Uип∙D.

А соответственно регулировать и величину подводимой мощности:

Pср.н = Pип∙D.

Широтно-импульсное регулирование ШИР

В западной литературе практически не различают понятия широтно-импульсного регулирования ШИР и широтно-импульсной модуляции ШИМ. Однако у нас различие между ними все же существует.

Сейчас во многих микросхемах, особенно применяемых в DC-DC преобразователях, реализован принцип ШИР. Но при этом их называют ШИМ контроллерами. Поэтому теперь различие в названии между этими двумя способами практически отсутствует.

В любом случае для формирования определенной длительности импульса, подаваемого на базу транзистора и открывающего последний, применяют источники опорного и задающего напряжения, а также компаратор.
Рассмотрим упрощенную схему, в которой аккумуляторная батарея GB питает потребитель Rн импульсным способом посредством транзистора VT. Сразу скажу, что в данной схеме я специально не использовал такие элементы, необходимые для работы схемы: конденсатор, дроссель и диод. Это сделано с целью упрощения понимания работы ШИМ, а не всего преобразователя.

Упрощенно, компаратор имеет три вывода: два входа и один выход. Компаратор работает следующим образом. Если величина напряжения на входном выводе «+» (неинвертирующий вход) выше, чем на входе «-» (инвертирующий вход), то на выходе компаратора будет сигнал высокого уровня. В противном случае – низкого уровня.

В нашем случае, именно сигнал высокого уровня открывает транзистор VT. Рассмотрим, как формируется необходимая длительность времени импульса tи. Для этого воспользуемся следующим графиком.

При ШИР на одни вход компаратора подается сигнал пилообразной формы заданной частоты. Его еще называют опорным. На второй вход подается задающее напряжение, которое сравнивается с опорным. В результате сравнения на выходе компаратора формируется импульс соответствующей длительности.

Если на неинверитирующем входе компаратора опорный сигнал, то сначала будет идти пауза, а затем импульс. Если на неинвертирующий вход подать задающий сигнал, то сначала будет импульс, затем пауза.

Таким образом, изменяя значение задаваемого сигнала, можно изменять коэффициент заполнения, а соответственно и среднее напряжение на нагрузке.

Частоту опорного сигнала стремятся сделать максимальной, чтобы снизить параметры дросселей и конденсаторов (на схеме не показаны). Последнее приводит к снижению массы и габаритов импульсного блока питания.

ШИМ – широтно-импульсная модуляция

ШИМ в преобладающем большинстве применяется для формирования сигнала синусоидальной формы. Часто ШИМ применяется для управления работой инверторного преобразователя. Инвертор предназначен для преобразования энергии постоянного тока в энергию переменного тока.

Рассмотрим простейшую схему инвертора напряжения.

В один момент времени открывается пара транзисторов VT1 и VT3. Создается путь для протекания тока от аккумулятора GB через активно-индуктивную нагрузку RнLн. В следующий момент VT1 и VT3 заперты, а открыты диагонально противоположные транзисторы VT2 и VT4. Теперь тока протекает от аккумулятора через RнLн в противоположном направлении. Таким образом, ток на нагрузке изменяет свое направление, поэтому является переменным. Как видно, ток на нагрузке не является синусоидальным. Поэтому применяют ШИМ для получения синусоидально формы тока.

Существует несколько типов ШИМ: однополярная, двухполярная, одностороння, двухсторонняя. Здесь мы не будем останавливаться на каждом конкретном типе, а рассмотрим общий подход.

В качестве модулирующего сигнала применяется синусоида, а опорным является сигнал треугольной формы. В результате сравнивания этих сигналов формируются длительности импульсов и пауз (нижний график), которые управляют работой транзисторов VT1…VT4.

Обратите внимание, что амплитуда напряжения на нагрузке всегда равна амплитуде источника питания. Также остается неизменным период следования импульсов. Изменяется лишь ширина открывающего импульса. Поэтому при подключении нагрузки ток, протекающий через нее, будет иметь синусоидальную форму (показано пунктиром на нижнем графике).

Так вот, основное отличие между ШИР и ШИМ заключается в том, что при широтно-импульсном регулировании время импульса и паузы сохраняют постоянное значение. А при широтно-импульсной модуляции изменяются длительности импульсов и пауз, что позволяет реализовать выходной сигнал заданной формы.

Еще статьи по данной теме

ШИМ – широтно-импульсная модуляция — Help for engineer

ШИМ – широтно-импульсная модуляция

Широтно-импульсная модуляция применяется в технике для преобразования переменного напряжения в постоянное, с изменением его среднего значения (U_d). Управление средним значением напряжения происходит путем изменения скважности импульсов.

Скважность – это отношение одного периода, к времени действия (длительности) импульса в нем. В англоязычной литературе часто встречается понятие коэффициент заполнения, который обратно пропорционален скважности. Формула скважности:

где T – длительность периода, с;
t – время действия импульса (длительность), с;
D – коэффициент заполнения.

То есть, не смотря на то, что скважность и коэффициент заполнения могут использоваться в одинаковом контексте, физический смысл их отличается. Эти величины безразмерны. Коэффициент заполнения обычно отображают в процентах (%).

Рисунок 1 – Скважность импульсов

На приведенном выше рисунке изображены импульсы, которые возникают с определенной периодичностью. Длительность импульса равна ¼ периода Т, это означает, что коэффициент заполнения равен 25%, а скважность – 4. Специфическое название имеется у набора импульсов c коэффициентом заполнения – 50%, такой сигнал называется меандр.

Существуют цифровые и аналоговые ШИМ. Принцип их работы остается одинаковым вне зависимости от исполнения и заключается в сравнении двух видов сигналов:

U_оп – опорное (пилообразное, треугольное) напряжение;
U_упр – входное постоянное напряжение.

Cигналы поступают на компаратор, где они сравниваются, а при их пересечении возникает / исчезает (или становится отрицательным) сигнал на выходе ШИМ.

Выходное напряжение U_вых ШИМ имеет вид импульсов, изменяя их длительность, мы регулируем среднее значение напряжения (U_d) на выходе ШИМ:

Рисунок 2 – Скважность сигнала при однополярной ШИМ

Однополярная модуляция означает, что происходит формирование импульсов только положительной величины и имеет место нулевое значение напряжения. Осуществить такую модуляцию в некоторых схемах невозможно, преимущество однополярной модуляции: малое амплитудное значение высокочастотных гармоник.

В двухполярной модуляции вместо нулевого длительного напряжения формируется отрицательное напряжение, она проиллюстрирована на рисунке 4.

Преимущество использования ШИМ — это легкость изменения величины напряжения при минимальных потерях. Конечно же, можно, применять делитель напряжения, но его работа основана на применении резисторов, а на них происходит рассеивание энергии, что в свою очередь вызывает нагрев и неэкономичность (преобразование электрической энергии в тепловую).

Работа широтно-импульсного преобразователя реализуется с помощью полупроводниковых приборов – транзисторов. Максимальные потери на транзисторах бывают при их полуоткрытом состоянии. Поэтому используют два крайних положения: полностью открыты или закрыты, тогда потери минимальны. Частота срабатывания транзисторов очень большая, то есть переходные состояния имеют мало времени и потери, фактически, сводятся к нулю.

ШИМ нашел широкое применение как регулятор оборотов двигателей постоянного тока (ДПТ).

Рисунок 3 – Схема ШИМ регулятора для ДПТ

Схема ШИМ управления двигателя постоянного тока состоит из тиристорного преобразователя VS1÷VS6, сглаживающего конденсатора С. Транзисторы VT1÷VT4 реализуют подачу импульсного напряжения на двигатель постоянного тока М. С помощью обратных диодов VD1÷VD4, энергия будет отдаваться в сеть при торможении двигателя. Наличие в данной схеме четырех транзисторов дает возможность работы ДПТ во всех 4-х квадрантах механической характеристики.

Принцип работы схемы основан на двухполярной модуляции:

Рисунок 4 – Двухполярная широтно-импульсная модуляция

Недостаточно прав для комментирования

Широтно-импульсная модуляция (ШИМ). Создаем робота-андроида своими руками [litres]

Широтно-импульсная модуляция (ШИМ)

Мостовая схема обеспечивает включение-выключение двигателя постоянного тока и управляет направлением его вращения. К этим функциям может быть добавлена функция управления частотой вращения двигателя с использованием широтно-импульсной модуляции (ШИМ). Форма ШИМ сигнала приведена на рис. 4.18. Высокий уровень сигнала ШИМ соответствует включению двигателя, низкий уровень его выключает. Поскольку частота импульсов ШИМ очень велика, то напряжение на двигателе может быть определено как среднее значение длины импульса к периоду следования (скважность импульса). Чем больше длина импульса, тем больше среднее напряжение. Среднее напряжение лежит в пределах от нуля до напряжения питания, и, таким образом, ШИМ эффективно управляет скоростью вращения двигателя.

Рис. 4.18. Широтно-импульсная модуляция (ШИМ) для управления мостовой схемой

Двигатель является индуктивной нагрузкой. В моменты включения/выключения возникающее переходное напряжение, генерируемое обмотками двигателя, может повредить полупроводниковые части моста. Для гашения этого напряжения используются защитные диоды, включенные параллельно транзисторам, как показано на рис. 4.19.

Рис. 4.19. Транзисторная мостовая схема с защитными диодами

Защитный диод гасит обратное переходное напряжение на землю, что эффективно защищает переход транзистора, к которому подключен диод. Защитные диоды должны быть рассчитаны на нормальный ток, потребляемый двигателем.

Данный текст является ознакомительным фрагментом.

Продолжение на ЛитРес

«Россети ФСК ЕЭС» | СТАТКОМ

Статический компенсатор реактивной мощности (СТАТКОМ) – позволяет поддерживать требуемый уровень и качество напряжения, повысить пропускную способность линий электропередачи. Пилотный образец устройства мощностью 50 Мвар, разработанный ОАО «НТЦ электроэнергетики», является базовым элементом для создания ряда инновационных систем компенсации реактивной мощности и управления потоками электроэнергии, включая современные электропередачи и вставки постоянного тока.

СТАТКОМ – статический компенсатор реактивной мощности, выполненный на основе полностью управляемых полупроводниковых приборах, так называемых биполярных транзисторах с изолированным затвором – Insulated Gate Bipolar Transistor (IGBT), по схеме преобразователя напряжения.

Примечание. Преобразователи напряжения – полупроводниковые преобразователи, звено постоянного тока которых отображается источником напряжения на интервале повторяемости процессов коммутации вентилей (источник постоянного тока или батарея конденсаторов большой емкости).

Принцип работы СТАТКОМ идентичен принципу работы агрегатов бесперебойного питания: из напряжения источника постоянного тока за счет широтно-импульсной модуляции и использования фильтра гармоник формируется синусоидальное напряжение частотой 50 Гц±3 Гц. В энергетике используется трехуровневая схема преобразователя. Три уровня напряжения (ноль, половина и полное) позволяют задать двухступенчатую основу синусоиды (см. рис.1 и 2), что позволяет снизить мощность фильтров.

Рис. 1 Схема 3-уровневого СТАТКОМ

Рис. 2. Временные диаграммы работы инвертора

В первом отечественном СТАТКОМ, созданном ОАО «НТЦ электроэнергетики» совместно с ООО «НПЦ Энерком-Сервис», применена система управления, релейной защиты и автоматики собственной разработки. Отличием отечественного СТАТКОМ от зарубежных аналогов является то, что в нем использованы только транзисторные вентили. Такой подход создает возможность более гибкого управления и дополнительного снижения потерь.

На базе этой технологии ООО «НПЦ Энерком-Сервис» в настоящее время разрабатывает оборудование вставки постоянного тока мощностью 200 МВт для создания несинхронной связи энергосистем Сибири и Востока, в настоящее время работающих раздельно.

Пилотный образец СТАТКОМ мощностью ± 50 Мвар на напряжение 15,75 кВ прошел стендовые испытания на номинальные параметры и будет введен в эксплуатацию в 2010 году на подстанции 330/400 кВ Выборгская в Ленинградской области. Это позволит повысить надежность работы существующей вставки постоянного тока, обеспечивающей экспорт электроэнергии в Финляндию.

PWM — ШИМ — широтно-импульсная модуляция. Как работает и где применяется?

PWM (Pulse-width modulation, широтно-импульсная модуляция) – способ подачи питания устройству с определёнными временными рамками, такими как пауза между сигналом и время подачи сигнала.

Применяется во всех сферах, но в компьютерной сфере наиболее востребована в электромоторах вентиляторов и помп, подсветке мониторов.

В электромоторах есть сила инерции, которая позволяет крутиться валу ещё какое-то время после отключения питания. Если подавать энергию с промежутками (сигнал-пауза-сигнал), можно замедлять скорость вращения вала в зависимости от длины паузы между сигналами и времени подачи сигнала.

Широтно-импульсная модуляция позволяет плавно регулировать скорость вращения вала двигателя, при наличии датчика скорости вращения.

В вентиляторах компьютерных систем используются привязки к заданным значениям температуры, увеличивая скорость с её ростом. Возможно регулирование большинства вентиляторов с 3-pin и 4-pin разъёмами, но 4-х пиновый коннектор, позволяет регулировать обороты намного плавнее, за счёт отдельного проводка управления ШИМ. В 3-х пиновом вентиляторе, регуляция оборотов происходит непосредственно подаваемым напряжением.

Не рекомендуется регулировать обороты вентиляторов на гидродинамических подшипниках и некоторых подшипниках скольжения. Такие вентиляторы рассчитаны либо на постоянную работу при определённых оборотах, либо у них есть нижний порог, после которого они начнут быстро изнашиваться.

В подсветке для мониторов, ШИМ схема тем качественнее, чем выше её частота работы. Применяется для регулирования яркости, посредством пауз в подаче питания на лампы или светодиоды. Светодиодная подсветка намного больше зависима от частоты ШИМ, так как время для полного затухания светодиода в разы меньше чем у ламп холодного катода (CCFL). Поэтому мерцания при понижении яркости панели, могут сильно раздражать глаза и быть очень даже различимыми для глаза.

Широтно-импульсная модуляция

Широтно-импульсная модуляция) — процесс управления мощностью методом пульсирующего включения и выключения прибора. Различают аналоговую ШИМ и цифровую ШИМ, двоичную ШИМ и троичную ШИМ.

1. Причины распространения ШИМ
Основной причиной применения ШИМ является стремление к повышению КПД при построении вторичных источников питания электронной аппаратуры и в других узлах, например, ШИМ используется для регулировки яркости подсветки LCD-мониторов и дисплеев в телефонах, КПК и т.п.

2. Тепловая мощность, выделяемая на ключе при ШИМ
В ШИМ в качестве ключевых элементов использует транзисторы могут быть применены и др. полупроводниковые приборы не в линейном, а в ключевом режиме, то есть транзистор всё время либо разомкнут выключен, либо замкнут находится в состоянии насыщения. В первом случае транзистор имеет почти бесконечное сопротивление, поэтому ток в цепи весьма мал, и, хотя всё напряжение питания падает на транзисторе, выделяемая на транзисторе мощность практически равна нулю. Во втором случае сопротивление транзистора крайне мало, и, следовательно, падение напряжения на нём близко к нулю — выделяемая мощность также мала.{2}R\rightarrow 0}

3. Принцип работы ШИМ
Реализуемый в контроллерах широтно-импульсный модулятор состоит из двух блоков: линейного интегратора И-звена и трехпозиционного релейного элемента. Установленными при изготовлении изделия параметрами схемы являются: постоянная времени И-звена Т и уровень сигнала на выходе релейного элемента ±А.
Широтно-импульсный модулятор генерирует последовательность импульсов со скважностью, пропорциональной уровню сигнала на его входе. Параметр его настройки, т.е. минимальная длительность импульса, устанавливается с помощью зоны нечувствительности релейного элемента широтно-импульсного модулятора.

3.1. Принцип работы ШИМ Аналоговая ШИМ
ШИМ-сигнал генерируется аналоговым компаратором, на один вход по рисунку — на инвертирующий вход компаратора которого подаётся вспомогательный опорный пилообразный или треугольный сигнал, значительно большей частоты, чем частота модулирующего сигнала, на другой — модулирующий непрерывный аналоговый сигнал. Частота повторения выходных импульсов ШИМ равна частоте пилообразного или треугольного напряжения. В ту часть периода пилообразного напряжения, когда сигнал на инвертирующем входе компаратора выше сигнала на неинвертирующем входе, куда подается модулирующий сигнал, на выходе получается отрицательное напряжение, в другой части периода, когда сигнал на инвертирующем входе компаратора ниже сигнала на неинвертирующем входе — будет положительное напряжение.
Аналоговая ШИМ реализуется с помощью компаратора, на один вход которого подаются треугольный или пилообразный периодический сигнал со вспомогательного генератора, на другой — модулирующий сигнал. На выходе компаратора образуются периодические прямоугольные импульсы с переменной шириной, скважность которых изменяется по закону модулирующего сигнала, а частота равна частоте треугольного или пилообразного сигнала и обычно постоянна.
Аналоговая ШИМ применяется в усилителях низкой частоты класса «D».

3.2. Принцип работы ШИМ Цифровая ШИМ
В двоичной цифровой технике, выходы в которой могут принимать только одно из двух значений, приближение желаемого среднего уровня выхода при помощи ШИМ является совершенно естественным. Схема настолько же проста: пилообразный сигнал генерируется N -битным счётчиком. Цифровые устройства ЦШИП работают на фиксированной частоте, обычно намного превышающей реакцию управляемых установок передискретизация. В периоды между фронтами тактовых импульсов выход ЦШИП остаётся стабильным, на нём действует либо низкий уровень, либо высокий, в зависимости от выхода цифрового компаратора, сравнивающего значение счётчика с уровнем приближаемого цифрового сигнала V n. Выход за много тактов можно трактовать как череду импульсов с двумя возможными значениями 0 и 1, сменяющими друг друга каждый такт T. Частота появления единичных импульсов получается пропорциональной уровню приближаемого сигнала ~ V n. Единицы, следующие одна за другой, формируют контур одного, более широкого импульса. Длительности полученных импульсов переменной ширины ~ V n кратны периоду тактирования T, а частота равна 1/T *2 N. Низкая частота означает длительные, относительно T, периоды постоянства сигнала одного уровня, что даёт невысокую равномерность распределения импульсов.
Описанная цифровая схема генерации подпадает под определение однобитной двухуровневой импульсно-кодовой модуляции ИКМ. 1-битную ИКМ можно рассматривать в терминах ШИМ как серию импульсов частотой 1/ T и шириной 0 либо T. Добиться усреднения за менее короткий промежуток времени позволяет имеющаяся передискретизация. Высоким качеством обладает такая разновидность однобитной ИКМ, как импульсно-плотностная модуляция, которая ещё именуется импульсно-частотной модуляцией.
Восстанавливается непрерывный аналоговый сигнал арифметическим усреднением импульсов за много периодов при помощи простейшего фильтра низких частот. Хотя обычно даже этого не требуется, так как электромеханические составляющие привода обладают индуктивностью, а объект управления ОУ — инерцией, импульсы с выхода ШИМ сглаживаются и ОУ, при достаточной частоте ШИМ-сигнала, ведёт себя как при управлении обычным аналоговым сигналом.{n}{A*\Delta T_{i}}

Шим модулятор принцип работы — Мастер Фломастер

ШИМ или PWM (англ. Pulse-Width Modulation) — широтно-импульсная модуляция — это метод предназначен для контроля величины напряжения и тока. Действие ШИМ заключается в изменении ширины импульса постоянной амплитуды и постоянной частотой.

Свойства ШИМ регулирования используются в импульсных преобразователях, в схемах управления двигателями постоянного тока или яркостью свечения светодиодов.

Принцип действия ШИМ

Принцип действия ШИМ, как указывает на это само название, заключается в изменении ширины импульса сигнала. При использовании метода широтно-импульсной модуляции, частота сигнала и амплитуда остаются постоянными. Самым важным параметром сигнала ШИМ является коэффициент заполнения, который можно определить по следующей формуле:

Также можно отметить, что сумма времени высокого и низкого сигнала определяет период сигнала:

где:

Ton — время высокого уровня
Toff — время низкого уровня
T — период сигнала

Время высокого уровня и время низкого уровня сигнала показано на нижнем рисунке. Напряжение U1- это состояния высокого уровня сигнала, то есть его амплитуда.

На следующем рисунке представлен пример сигнала ШИМ с определенным временным интервалом высокого и низкого уровня.

Расчет коэффициента заполнения ШИМ

Расчет коэффициента заполнения ШИМ на примере:

Для расчета процентного коэффициента заполнения необходимо выполнить аналогичные вычисления, а результат умножить на 100%:

Как следует из расчета, на данном примере, сигнал (высокого уровня) характеризуется заполнением, равным 0,357 или иначе 37,5%. Коэффициент заполнения является абстрактным значением.

Важной характеристикой широтно-импульсной модуляции может быть также частота сигнала, которая рассчитывается по формуле:

Значение T, в нашем примере, следует взять уже в секундах для того, чтобы совпали единицы в формуле. Поскольку, формула частоты имеет вид 1/сек, поэтому 800ms переведем в 0,8 сек.

Благодаря возможности регулировки ширины импульса можно изменять, например, среднее значение напряжения. На рисунке ниже показаны различные коэффициенты заполнения при сохранении той же частоты сигналов и одной и той же амплитуды.

Для вычисления среднего значения напряжения ШИМ необходимо знать коэффициент заполнения, поскольку среднее значение напряжения является произведением коэффициента заполнения и амплитуды напряжения сигнала.
Для примера, коэффициент заполнения был равен 37,5% (0,357) и амплитуда напряжения U1 = 12В даст среднее напряжение Uср:

В этом случае среднее напряжение сигнала ШИМ составляет 4,5 В.

ШИМ дает очень простую возможность понижать напряжение в диапазоне от напряжения питания U1 и до 0. Это можно использовать, например, для регулировки яркости свечения светодиодов, или скорости вращения двигателя DC (постоянного тока), питающиеся от величины среднего напряжения.

Сигнал ШИМ может быть сформирован микроконтроллером или аналоговой схемой. Сигнал от таких схем характеризуется низким напряжением и очень малым выходным током. В случае необходимости регулирования мощных нагрузок, следует использовать систему управления, например, с помощью транзистора.

Это может быть биполярный или полевой транзистор. На следующих примерах будет использован биполярный транзистор BC547.

Пример управления светодиодом при помощи ШИМ.

Сигнал ШИМ поступает на базу транзистора VT1 через резистор R1, иначе говоря, транзистор VT1 с изменением сигнала то включается, то выключается. Это подобно ситуации, при которой транзистор можно заменить обычным выключателем, как показано ниже:

Упрощенная схема управления светодиодом.

Когда переключатель замкнут, светодиод питается через резистор R2 (ограничивающий ток) напряжением 12В. А когда переключатель разомкнут, цепь прерывается, и светодиод гаснет. Такие переключения с малой частотой в результате дадут мигающий светодиод.

Однако, если необходимо управлять интенсивностью свечения светодиодов необходимо увеличить частоту сигнала ШИМ, так, чтобы обмануть человеческий глаз. Теоретически переключения с частотой 50 Гц уже не незаметны для человеческого глаза, что в результате дает эффект уменьшения яркости свечения светодиода.

Чем меньше коэффициент заполнения, тем слабее будет светиться светодиод, поскольку во время одного периода светодиод будет гореть меньшее время.

Такой же принцип и подобную схему можно использовать и для управления двигателем постоянного тока. В случае двигателя необходимо, однако, применять более высокую частоту переключений (выше 15-20 кГц) по двум причинам.

Первая из них касается звука, какой может издавать двигатель (неприятный писк). Частота 15-20 кГц является теоретической границей слышимости человеческого уха, поэтому частоты выше этой границы будут неслышны.

Второй вопрос касается стабильности работы двигателя. При управлении двигателем низкочастотным сигналом с малым коэффициентом заполнения, обороты двигателя будут нестабильны или может привести к его полной остановке. Поэтому, чем выше частота сигнала ШИМ, тем выше стабильность среднего выходного напряжения. Также меньше пульсаций напряжения.

Не следует, однако, слишком завышать частоту сигнала ШИМ, так как при больших частотах транзистор может не успеть полностью открыться или закрыться, и схема управления будет работать не правильно. Особенно это относится к полевым транзисторам, где время перезарядки может быть относительно большое, в зависимости от конструкции.

Слишком высокая частота сигнала ШИМ также вызывает увеличение потерь на транзисторе, поскольку каждое переключение вызывает потери энергии. Управляя большими токами на высоких частотах необходимо подобрать быстродействующий транзистор с низким сопротивлением проводимости.

Управляя двигателем постоянного тока с помощью ШИМ, следует помнить о применении диода для защиты транзистор VТ1 от индукционных всплесков, появляющимся в момент выключения транзистора. Благодаря использованию диода, индукционный импульс разряжается через него и внутреннее сопротивление двигателя, защищая тем самым транзистор.

Схема системы управления скоростью вращения двигателя постоянного тока с защитным диодом.

Для сглаживания всплесков питания между клеммами двигателя, можно подключить к ним параллельно конденсатор небольшой емкости (100nF), который будет стабилизировать напряжение между последовательными переключениями транзистора. Это также снизит помехи, создаваемые частыми переключениями транзистора VT1.

Всё о Интернете, сетях, компьютерах, Windows, iOS и Android

Что такое ШИМ-контроллер PWM и для чего он нужен

Любой радиолюбитель, начинающий телемастер или электрик рано или поздно столкнётся с такой штукой, как ШИМ-контроллер. За рубежом он маркируется как PWM. Поэтому сегодня я хочу остановиться на вопросе что такое ШИМ-контроллер, как он работает и для чего нужен. Даже если Вы не планируете заниматься ремонтом электронной техники, всё равно эта статья будет интересна для общего ознакомления.

Широтно-импульсный модулятор — принцип работы

Аббревиатура ШИМ расшифровывается, как широтно-импульсный модулятор. На английском это будет так — pulse-width modulation или PWM. В теле- и радио-технике ШИМ-контроллеры используются для преобразования напряжения, их можно встетить даже в качестве узлов системы управления скоростью электроприводов в бытовых приборах, меняя скорость электродвигателя. PWM-контроллер есть даже в обычных импульсных блоках питания.

Там постоянное напряжение на входе преобразуется в импульсы прямоугольной формы, которые формируются с определенной частотой и с определённой скважностью. На выходе, с помощью управляющих сигналов, получается регулировать работу целого транзисторного модуля большой мощности. Таким образом разработчики получили блок управления напряжением регулируемого типа, который значительно меньше и удобнее старых, которые используют понижающий трансформатор, диодный мост и фильтр помех.

Главные плюсы ШИМ:

В Интернете Вы можете встретить ШИМ-контроллер на Arduino или NE555. Это не совсем контроллер, а скорее уже генератор ШИМ-импульсов, в которых нет возможности подключения цепи обратной связи. Такие устройства подходят больше для регуляторов напряжения, чем для обеспечения стабильного питания приборов, ведь они могут использоваться только для регулирования выходных параметров, но не для их стабилизации.

Стандартная схема ШИМ-контроллера, который используется в теле-, радио- и иной электронной аппаратуре, характеризуется наличием нескольких выходов.

Общий вывод (GND) — контакт подключается к общему проводу схемы питания контролера. Он соединен с аналогичным контактом схемы подачи питания модуля и контроллирует напряжение на выходе схемы, отключая ее при снижении значения ниже пороговой величины.

Вывод питания (VC) — этот вывод ШИМ-контроллера отвечает за энергоснабжение схемы и подключение питания. Как правило, вывод контроля питания и вывод питания располагаются рядом друг с другом. Не перепутайте его с выводом VCC.

Вывод контроля питания (VCC) — следит, чтобы напряжение питания микросхемы было выше определенного значения. Обычно этот контакт соединяют с VC. Если напряжение на этом выводе падает ниже заданного порогового значения для данного PWM-контроллера, то контроллер выключается. Если этого не делать, то при снижении напряжение на выходе схемы, то транзисторы начнут открываться не полностью и будут быстро нагреваться, что приведёт к поломке.

Выход контроллера OUT – это выходное управляющее напряжение, другими словами отсюда подаётся управляющий ШИМ-сигнал для силовых ключей. Тут надо отметить, что микросхемы бывают разные. Например, есть с друмя выходами — двухтактные, которые применяются для управления двухплечевыми каскадами. Да и сам выходной каскад может быть одно- и двухтактным. Тут главное не запутаться!

Вывод VREF — Опорное напряжение. Обеспечивает работу функции формирования стабильно опорного напряжения. Как правило, екомендуется соединять его с общим проводом конденсатором 1 мкФ для повышения качества и стабильности опорного напряжения.

Вывод ILIM — Ограничитель выходного тока. Это сигнал с датчика тока. Если напряжение на этом выводе превышает заданный порог (как правило, это 1 Вольт), то ШИМ-контроллер закрывает силовые ключи. Если же превышается ещё больший порог (обычно 1.5 Вольта), то PWM-контроллер сбрасывает напряжение на ножке мягкого старта и импульсы на выходе прекращаются.

Вывод ILIMREF — задаёт значение ограничения выходного тока на выводе ILIM.

Вывод SS — так называемый «мягкий старт». Напряжение на этом контакте ограничивает максимально возможную ширину импульсов. Сюда ШИМ-контроллер подает ток фиксированной силы.

Вывод RtCt – используется для подключения времязадающей RC-цепи, используемой для определения частоты ШИМ-сигнала.

Вывод RAMP – это ввод сравнения. Рабоает это так. На контакт подаётся пилообразное напряжение. Как только оно превышает значение напряжение на выходе усиления ошибки, вывод OUT появляется отключающий сигнал. Это основа ШИМ-регулирования.

Вывод CLOCK – тактовые импульсы. Используются для синхронизации между собой сразу нескольких ШИМ-контроллеров. В этом случае RC-цепь подключается только к ведущему контроллеру, RT ведомых соединяется с Vref, а CT ведомых соединяюся с общим.

Вывод INV — это инвертирующий вход компаратора. На нём построен усилитель ошибки. Чем больше напряжение на INV, тем длиннее выходные импульсы.

Вывод NONINV – это неинвертирующий вход компаратора. Его обычно подключают к общему проводу — GND.

Вывод EAOUT — выход усилителя ошибки — Error Amplifier Output. С этого вывода осуществляется частотная коррекция усилителя ошибки, путём подачи сигналов на INV через частотозависимые цепи. Дело в том, что PWM-контроллер достаточно медленно реагирует на воздействие через вход усилителя ошибки и потому схема может сгореть из-за возбуждения. Поэтому и применяется вывод EAOUT.

Как проверить ШИМ-контроллер

Есть несколько способов как сделать проверку ШИМ-контроллера. Можно, конечно это сделать без мультиметра, но зачем так мучаться, если можно воспользоваться нормальным прибором.

Прежде, чем проверять работу ШИМ-контроллера, необходимо выполнить базовую диагностику самого блока питания. Она выполняется так:

Шаг 1. Внимательно осмотреть в выключенном состоянии сам источник питания, в котором установлен PWM. В частности надо тщательно осмотреть электролитические конденсаторы на предмет вздутости.

Шаг 2. Провести проверку предохранителя и элементов входного фильтра блока питания на исправность.

Шаг 3. Провести проверку на короткое замыкание или обрыв диодов выпрямительного моста. Прозвонить их можно не выпаивая из платы. При этом надо быть уверенным, что проверяемая цепь не шунтируется обмотками трансформатора или резистором. Если есть на это подозрение, то всё таки придётся выпаивать элементы и проверять уже по отдельности.

Шаг 4. Провести проверку исправностм выходных цепей, а именно электролитических конденсаторов низкочастотных фильтров, выпрямительных диодов, диодных сборок и т.п.

Шаг 5. Провести проверку силовых транзисторов высокочастотного преобразователя и транзисторов каскада управления. При этом в обязательном порядке проверьте возвратные диоды, которые включенны параллельно электродам коллектор-эмиттер силовых транзисторов.

Проверка ШИМ-контроллера — видео инструкции:

Принцип импульсного регулирования

Основными элементами любого типа импульсного регулятора мощности являются полупроводниковые ключи – транзисторы или тиристоры. В простейшем виде схема импульсного источника питания имеет следующий вид. Источника постоянного напряжения Uип ключом K подсоединяется к нагрузке Н. Ключ К переключается с определенной частотой и остается во включенном состоянии определенную длительность времени. С целью упрощения схемы я на ней не изображаю другие обязательные элементы. В данном контексте нас интересует только работа ключа К.

Среднее значение напряжения на нагрузке можно выразить следующей зависимостью:

А соответственно регулировать и величину подводимой мощности:

Широтно-импульсное регулирование ШИР

ШИМ – широтно-импульсная модуляция

Рассмотрим простейшую схему инвертора напряжения.

Еще статьи по данной теме

Здравствуй Дмитрий! Рад, что продолжаешь делать новые уроки, у тебя, это отлично получается. Продолжай в том же духе.
Урок по ШИМ хороший, как всегда, но явно требуется продолжение. А именно, как реализуется ШИМ в микроконтроллерах, программно и аппаратно. Это очень актуальная тема для начинающих.
По поводу твоего сборника уроков по радиоэлектронике, согласен полностью, что информацию нужно собирать на просторах Ютуба, как говорят, » с миру по нитке». Но, содержание, твоего сборника, меня немного насторожило. Вот например, усилитель к174ун4, его наверно и в продаже нет. В свое время, я пытался собрать на этой мс усилок, но получил генератор, сильно капризная, чють, что не так, сразу самовозбуждается. Есть же неплохой усилитель на TDA2004, 2005(стерео), почему бы о ней не рассказать. По поводу резисторов, конденсаторов, транзисторов и диодов, то опытные радиолюбители давно перешли на SMD компоненты. Преимущества на лицо. Не нужно сверлить отверстия в печатной плате, компактно, стоят дешево (на али). Да ,и не мешало бы, в сборник уроков включить рекомендации, как самому нарисовать и распечатать плату. Ну это конечно автору решать, я лишь поделился своими мыслями.
Лично меня интересуют микроконтроллеры, все, что с ними связано. Вот, где Дмитрий, можно по настоящему развернуться. Я учусь программировать МК AVR, работаю с Atmel Stud!o7 , пишу на С, и считаю, что это самое перспективное направление. В будущем хотел бы заняться STM, но знаний, пока маловато. Твои уроки по МК, я смотрел с удовольствием, даже распечатал их в небольшую брошюрку, всегда под рукой если что то подзабыл, открыл, почитал, вспомнил. Очень удобно. Жаль, что нет продолжения уроков по микроконтроллерам AVR. Единственный канал на Ютубе по МК, который действительно раскрывает все аспекты программирования микроконтроллеров на си, это канал «narod stream», но смотреть его тяжело, очень специфически даёт материал, нужно пересматривать несколько раз, прежде чем поймёшь о чем речь. Ну может, автор на ,это и расчитывал.
Удачи тебе Дмитрий и новых уроков мы от тебя ждём!
Да и кстати, по работе в Atmel Studio, вообще очень скудная информация на русском. Можно сказать, что уроков , по настоящему раскрывающих эту мощную программу, нет, так скудные, обрывочные уроки.

Спасибо вам за вашу работу. Хотел бы предложить вам идею. Можно сделать такие видео, там например как очистить старые платы(разные способы) +как сделать из этих же плат новые(травление) и на них схемы собрать. Если вам идея понравилась скажите, если нет то тоже скажите.

Здравствуйте. Идея хорошая, только я ее не до конца понимаю. Точнее, не понимаю саму реализацию.

Широтно-импульсная модуляция (ШИМ) — создание, применение и преимущества

В силовой электронике широтно-импульсная модуляция (ШИМ) является основным элементом управления и доказала свою эффективность в управлении современными полупроводниковыми силовыми устройствами. Большинство силовых электронных схем управляется сигналами ШИМ различной формы. Широтно-импульсная модуляция эффективна и обычно используется в качестве метода управления для генерации аналоговых сигналов от цифрового устройства, такого как микроконтроллер. В этом посте будет обсуждаться широтно-импульсная модуляция, различные типы методов модуляции, генерация сигнала, ее применения, преимущества и недостатки.

Что такое широтно-импульсная модуляция (ШИМ)

Широтно-импульсная модуляция (ШИМ) управляет аналоговыми схемами с помощью цифровых выходов микропроцессора. В этом методе цифро-аналоговое преобразование не требуется, поскольку шумовые эффекты сводятся к минимуму за счет сохранения цифрового сигнала. В методе ШИМ энергия распределяется через серию импульсов, а не через непрерывно изменяющийся (аналоговый) сигнал. Увеличивая или уменьшая ширину импульса, можно управлять потоком энергии на вал двигателя.

Рис. 1. Формы сигналов с широтно-импульсной модуляцией (ШИМ)

На рисунке 1 выше показаны формы сигналов с широтно-импульсной модуляцией с различными рабочими циклами. Пропорция времени, в течение которой импульс находится в состоянии «ВКЛ» или «Высокий», называется рабочим циклом .

Выражается в процентах с помощью уравнения:

«Среднее» напряжение можно контролировать, изменяя ширину положительного импульса. Изменяя или «модулируя» время включения выхода, мы можем изменять среднее напряжение.Среднее значение зависит от продолжительности включения. Чем меньше время «ВКЛ», тем меньше среднее значение и аналогично больше время «ВКЛ», тем выше среднее значение.

Рис.2 — Представление средних напряжений для сигналов ШИМ

Типы методов широтно-импульсной модуляции (ШИМ)

Существует три стандартных типа методов ШИМ, а именно:

Модуляция переднего фронта
Модуляция заднего фронта
Двухфазная модуляция по центру импульса / ШИМ с фазовой коррекцией

Модуляция переднего фронта

В этом методе передний фронт сигнала фиксирован, а задний фронт модулируется.

Модуляция заднего фронта

В этом методе передний фронт сигнала модулируется, сохраняя задний фронт фиксированным.

Двухфазная модуляция по центру импульса / ШИМ с фазовой коррекцией

В этом методе центр импульса фиксирован, а оба фронта импульса модулируются.

Рис. 3 — Типы методов широтно-импульсной модуляции

Генерация сигнала широтно-импульсной модуляции (ШИМ)

Сигнал широтно-импульсной модуляции может быть сгенерирован с использованием компаратора, как показано на рисунке 4 (A) .Модулирующий сигнал формирует один из входов компаратора, а на другой вход подается несинусоидальная волна или пилообразная волна. Работает на несущей частоте. Компаратор сравнивает два сигнала и генерирует сигнал ШИМ в качестве выходного сигнала.

Если значение сигнала пилообразного треугольника больше, чем сигнал модуляции, то выходной сигнал ШИМ находится в состоянии «Высокий», иначе он находится в состоянии «Низкий». Таким образом, величина входного сигнала определяет выход компаратора, который определяет ширину импульса, генерируемого на выходе.

Рис. 4 — Генерация сигнала ШИМ

Применения широтно-импульсной модуляции (ШИМ)

Приложения включают:

Методы ШИМ используются в телекоммуникациях для целей кодирования.
Широтно-импульсная модуляция помогает в регулировании напряжения и, таким образом, находит свое применение для управления яркостью в интеллектуальных системах освещения, а также для управления скоростью двигателей.
Материнская плата компьютера требует сигналов ШИМ, которые контролируют тепло, выделяемое на плате.4-контактный разъем PWM встроен в вентилятор, который помогает отводить тепло от материнской платы.
Он также используется в аудио / видео усилителях.

Преимущества широтно-импульсной модуляции (ШИМ)

Преимущества:

Метод ШИМ помогает предотвратить перегрев светодиодов при сохранении их яркости.
Широтно-импульсная модуляция обеспечивает точность и быстрое время отклика.
Обеспечивает высокий входной коэффициент мощности.
Начальная стоимость низкая.
Технология ШИМ помогает двигателям генерировать максимальный крутящий момент, даже когда они работают на более низких скоростях.

Недостатки широтно-импульсной модуляции (ШИМ)

Недостатки:

Поскольку частота ШИМ высока, потери при переключении значительно выше.
Он наводит радиочастотные помехи (RFI).

  Также читают: 
 Инструментальный усилитель  - принцип работы, применение, преимущества 
  Как работает электронное голосование (электронное голосование) - типы, применение и преимущества
   Что такое предохранитель - символы, характеристики, типы, применение и преимущества

Введение в широтно-импульсную модуляцию

Рассмотрим мощную технику управления аналоговыми цепями с помощью цифровых выходов микропроцессора.

Широтно-импульсная модуляция (ШИМ) — это мощный метод управления аналоговыми цепями с помощью цифровых выходов микропроцессора. ШИМ используется в самых разных приложениях, от измерения и связи до управления мощностью и преобразования.

Аналоговые схемы

Аналоговый сигнал имеет постоянно изменяющееся значение с бесконечным разрешением как по времени, так и по величине. Батарея на девять вольт является примером аналогового устройства, поскольку ее выходное напряжение не равно 9 В, изменяется со временем и может принимать любое действительное числовое значение.Точно так же количество тока, потребляемого от батареи, не ограничивается конечным набором возможных значений. Аналоговые сигналы отличаются от цифровых сигналов, потому что последние всегда принимают значения только из конечного набора заранее определенных возможностей, таких как набор {0V, 5V}.

Аналоговые напряжения и токи могут использоваться для непосредственного управления вещами, например громкостью автомобильного радио. В простом аналоговом радиоприемнике ручка соединена с переменным резистором. Когда вы поворачиваете ручку, сопротивление увеличивается или уменьшается.При этом ток, протекающий через резистор, увеличивается или уменьшается. Это изменяет величину тока, протекающего через динамики, тем самым увеличивая или уменьшая громкость. Аналоговая схема — это такая схема, как радио, выход которой линейно пропорционален его входу.

Каким бы интуитивным и простым ни казалось аналоговое управление, оно не всегда экономически привлекательно или практично. Во-первых, аналоговые схемы имеют тенденцию с течением времени дрейфовать, и поэтому их очень сложно настроить.Прецизионные аналоговые схемы, решающие эту проблему, могут быть очень большими, тяжелыми (подумайте о старом домашнем стереооборудовании) и дорогими. Аналоговые схемы также могут сильно нагреваться; рассеиваемая мощность пропорциональна напряжению на активных элементах, умноженному на ток через них. Аналоговая схема также может быть чувствительной к шуму. Из-за его бесконечного разрешения любое возмущение или шум в аналоговом сигнале обязательно изменяет текущее значение.

Цифровое управление

Цифровое управление аналоговыми цепями позволяет значительно снизить системные затраты и энергопотребление.Более того, многие микроконтроллеры и DSP уже включают в себя контроллеры PWM на кристалле, что упрощает реализацию.

Вкратце, ШИМ — это способ цифрового кодирования уровней аналоговых сигналов. За счет использования счетчиков высокого разрешения рабочий цикл прямоугольной волны модулируется для кодирования определенного уровня аналогового сигнала. Сигнал PWM по-прежнему является цифровым, потому что в любой момент времени полное питание постоянного тока либо полностью включено, либо полностью отключено. Источник напряжения или тока подается на аналоговую нагрузку посредством повторяющейся серии импульсов включения и выключения.Время включения — это время, в течение которого питание постоянного тока подается на нагрузку, а время выключения — это период, в течение которого это питание отключено. При достаточной полосе пропускания любое аналоговое значение может быть закодировано с помощью ШИМ.

На рисунке 1 показаны три различных сигнала ШИМ. На рисунке 1а показан выход ШИМ при рабочем цикле 10%. То есть сигнал включен в течение 10% периода, а остальные 90% выключен. На рисунках 1b и 1c показаны выходы ШИМ при рабочем цикле 50% и 90% соответственно. Эти три выхода ШИМ кодируют три различных значения аналогового сигнала: 10%, 50% и 90% от полной мощности.Если, например, напряжение питания 9 В, а рабочий цикл 10%, будет получен аналоговый сигнал 0,9 В.

Рисунок 1: ШИМ-сигналы с различной скважностью

На рисунке 2 показана простая схема, которая может управляться с помощью ШИМ. На рисунке батарея 9 В питает лампочку накаливания. Если мы замкнем выключатель, соединяющий батарею и лампу, на 50 мс, лампочка будет получать 9В в течение этого интервала. Если мы затем разомкнем выключатель на следующие 50 мс, лампа получит 0 В.Если мы будем повторять этот цикл 10 раз в секунду, лампочка будет гореть, как если бы она была подключена к батарее 4,5 В (50% от 9 В). Мы говорим, что рабочий цикл составляет 50%, а частота модуляции составляет 10 Гц.

Рисунок 2: Простая схема

Для большинства нагрузок, как индуктивных, так и емкостных, требуется гораздо более высокая частота модуляции, чем 10 Гц. Представьте, что наша лампа была включена на пять секунд, затем выключена на пять секунд, а затем снова включена. Рабочий цикл по-прежнему будет составлять 50%, но лампа будет ярко гореть в течение первых пяти секунд и выключаться в течение следующих.Чтобы лампочка могла видеть напряжение 4,5 В, период цикла должен быть коротким по сравнению со временем реакции нагрузки на изменение состояния переключателя. Чтобы добиться желаемого эффекта диммерной (но всегда горящей) лампы, необходимо увеличить частоту модуляции. То же самое и в других приложениях ШИМ. Общие частоты модуляции находятся в диапазоне от 1 кГц до 200 кГц.

Аппаратные контроллеры

Многие микроконтроллеры включают в себя контроллеры ШИМ. Например, Microchip PIC16C67 включает в себя два, каждый из которых имеет выбираемые время и период.Рабочий цикл — это отношение продолжительности включения к периоду; частота модуляции обратна периоду. Чтобы начать работу с ШИМ, в техническом паспорте указано, что программное обеспечение должно:

Установите период на встроенном таймере / счетчике, который обеспечивает модулирующую прямоугольную волну.
Установите время включения в регистре управления ШИМ.
Установите направление вывода ШИМ, который является одним из выводов ввода / вывода общего назначения.
Запустить таймер.
Включите ШИМ-контроллер.

Хотя конкретные контроллеры ШИМ действительно различаются по программным деталям, основная идея в целом одна и та же.

Связь и управление

Одним из преимуществ ШИМ является то, что сигнал остается цифровым на всем пути от процессора до управляемой системы; Цифро-аналоговое преобразование не требуется. Сохраняя цифровой сигнал, шумовые эффекты сводятся к минимуму. Шум может повлиять на цифровой сигнал только в том случае, если он достаточно силен, чтобы изменить логическую 1 на логический 0 или наоборот.

Повышенная помехозащищенность — еще одно преимущество выбора ШИМ по сравнению с аналоговым управлением и основная причина, по которой ШИМ иногда используется для связи. Переход с аналогового сигнала на ШИМ может значительно увеличить длину канала связи. На приемном конце подходящая цепь RC (резистор-конденсатор) или LC (индуктор-конденсатор) может удалить модулирующую высокочастотную прямоугольную волну и вернуть сигнал в аналоговую форму.

PWM находит применение в самых разных системах.В качестве конкретного примера рассмотрим тормоз с ШИМ-управлением. Проще говоря, тормоз — это устройство, которое сильно что-то зажимает. Во многих тормозах величина зажимного давления (или тормозного усилия) регулируется аналоговым входным сигналом. Чем больше напряжения или тока подается на тормоз, тем большее давление будет оказывать тормоз.

Выход контроллера ШИМ может быть подключен к переключателю между питанием и тормозом. Чтобы обеспечить большую мощность торможения, программному обеспечению нужно только увеличить рабочий цикл выходного сигнала ШИМ.Если требуется определенная величина тормозного давления, необходимо провести измерения для определения математической зависимости между рабочим циклом и давлением. (И полученные формулы или справочные таблицы будут изменены с учетом рабочей температуры, поверхностного износа и т. Д.)

Чтобы установить давление на тормоз, скажем, 100 фунтов на квадратный дюйм, программное обеспечение будет выполнять обратный поиск, чтобы определить рабочий цикл, который должен создавать такое количество силы. Затем он установит рабочий цикл ШИМ на новое значение, и тормоз будет реагировать соответствующим образом.Если в системе имеется датчик, рабочий цикл можно настроить под управлением замкнутого контура до тех пор, пока желаемое давление не будет точно достигнуто.

PWM экономичен, компактен и невосприимчив к шуму. И теперь это в твоей сумке уловок. Так что используйте это.

Майкл Барр — главный редактор ESP. Он также является автором книги Программирование встраиваемых систем на C и C ++ (O’Reilly, 1999) и адъюнкт-преподавателем в Университете Мэриленда.

Пишите ему по адресу.

Вернуться к сентябрю 2001 г. Содержание

Продолжить чтение

Что такое широтно-импульсная модуляция (ШИМ)? Определение, основы, генерация и обнаружение Схема и приложения широтно-импульсной модуляции

Определение : Метод модуляции, при котором ширина импульсов импульсной несущей волны изменяется в соответствии с модулирующим сигналом, известен как широтно-импульсная модуляция (ШИМ). ) .Он также известен как Импульсная модуляция (PDM) .

Основы широтно-импульсной модуляции

Это тип метода импульсной временной модуляции (PTM) , в котором синхронизация несущего импульса изменяется в соответствии с модулирующим сигналом.

При длительно-импульсной модуляции (PDM) амплитуда импульса остается постоянной, и замечается только изменение ширины. В качестве информационной составляющей присутствует ширина импульсов. Таким образом, во время передачи сигнала сигнал подвергается широтно-импульсной модуляции.Благодаря свойству постоянной амплитуды он меньше подвержен влиянию шума. Однако во время передачи в канале шум вносит некоторое изменение в амплитуду, поскольку он носит аддитивный характер. Но это полностью легко снимается на приемнике, используя схему лимитера.

В качестве ширины импульсов содержится информация. Таким образом, коэффициент шума не вызывает больших искажений сигнала. Следовательно, устойчивость к шуму у системы ШИМ лучше, чем у системы PAM.

Генерация сигнала ШИМ Представление формы волны

На рисунке ниже показан процесс широтно-импульсной модуляции.Широко известен как косвенный метод генерации ШИМ.

Сигнал сообщения и форма сигнала несущей подаются на модулятор, который генерирует сигнал PAM. Этот импульсно-амплитудно-модулированный сигнал подается на неинвертирующий вывод компаратора.

Линейный сигнал, генерируемый пилообразным генератором, подается на инвертирующий вывод компаратора.

Эти два сигнала складываются и сравниваются с опорным напряжением схемы компаратора.Уровень компаратора регулируется таким образом, чтобы точка пересечения опорного сигнала совпадала с наклоном формы волны.

Импульс ШИМ начинается с переднего фронта пилообразного сигнала, а ширина импульса определяется схемой компаратора.

Ширина сигнала ШИМ пропорциональна пропущенной части пилообразного сигнала на уровне компаратора.

Рисунок ниже поможет вам лучше понять, как сигнал ШИМ генерируется компаратором:

Здесь первое изображение i.е., (а) показывает форму синусоидального модулирующего сигнала, а второй (б) показывает импульсную несущую. После модуляции генерируется сигнал PAM, который показан на (c). Этот сигнал PAM, при добавлении к линейному сигналу, показанному на (d), сравнивается с опорным напряжением компаратора, показанного на рисунке (e).

Наконец, на рисунке (f) показан сигнал ШИМ.

Мы уже упоминали, что ширина импульса напрямую зависит от части формы волны, которая находится выше уровня компаратора.

Так генерируется сигнал с широтно-импульсной модуляцией.

Обнаружение сигнала ШИМ

На рисунке ниже показана схема обнаружения ШИМ, которая выдает исходный сигнал сообщения из модулированного.

Как мы знаем, во время передачи сигнала к сигналу ШИМ добавляется некоторый шум. Итак, во-первых, чтобы удалить шум, вносимый в передаваемый сигнал, входящий сигнал подается на генератор импульсов. Это регенерирует сигнал ШИМ.

Этот регенерированный импульс ШИМ затем подается на генератор опорных импульсов, который генерирует импульсы постоянной амплитуды и постоянной ширины.

Восстановленные импульсы также подаются на генератор пилообразного сигнала, который генерирует пилообразный сигнал с постоянной крутизной, длительность которого аналогична длительности импульса. Таким образом, высота линейного сигнала пропорциональна ширине импульса ШИМ.

Импульсы постоянной амплитуды затем подаются в сумматор для добавления к пилообразному сигналу. Добавленный выходной сигнал затем подается на ограничитель, который обрезает сигнал до его порогового значения, тем самым генерируя сигнал PAM на своем выходе.

Этот сигнал PAM затем передается в LPF, чтобы сгенерировать исходный сигнал сообщения из модулированного.

На рисунке ниже представлена форма волны процесса обнаружения ШИМ.

Первое изображение (i) показывает искаженную волну ШИМ, а следующее (ii) показывает регенерированный импульс ШИМ.

Работа генератора пилообразного изменения показана на (iii) и (iv), где показан выходной сигнал генератора опорных импульсов.Операция суммирования и отсечения сигнала показана на (v).

Последнее изображение на рисунке выше (vi) представляет импульсы PAM, из которых восстанавливается исходный сигнал сообщения.

Частотный спектр сигнала ШИМ

Спектр сигнала ШИМ показан ниже

Здесь модулирующий сигнал представляет собой синусоидальный сигнал с частотой f _m. Таким образом, представленный спектр показывает модулирующую частоту fm вместе с несколькими боковыми полосами.

Влияние шума на длительную импульсную модуляцию

Как мы уже обсуждали, информационное содержание присутствует в ширине импульсов, а не в амплитуде. Мы также знаем, что шум складывается с амплитудой импульсного сигнала, вызывая некоторые его изменения.

Таким образом, исходная информация не подвергается воздействию шума во время передачи. Тем самым демонстрируя невосприимчивость к шумовым воздействиям.

Преимущества широтно-импульсной модуляции

Он более устойчив к шуму, индуцированному каналом, чем PAM.
Поскольку шум увеличивает амплитуду, восстановление ШИМ-сигнала из искаженного ШИМ-сигнала довольно просто.
Нет необходимости синхронизировать передачу и прием.

Недостатки широтно-импульсной модуляции

Из-за изменения ширины импульсов также наблюдается изменение мощности передачи.
Требуемая пропускная способность в случае ШИМ несколько больше, чем PAM.

Применение широтно-импульсной модуляции

Используется в телекоммуникациях, регулировании яркости света или скорости вращения вентиляторов и т. Д.

Широтно-импульсная модуляция — openlabpro.com

Что такое широтно-импульсная модуляция

Широтно-импульсная модуляция — это метод, с помощью которого низкочастотный сигнал генерируется из высокочастотных импульсов. Основное применение широтно-импульсной модуляции состоит в том, чтобы позволить электрическим устройствам с более высокой нагрузкой взять на себя управление мощностью, подаваемой в систему. В более простом смысле широтно-импульсная модуляция использует цифровые сигналы для управления мощными приложениями. Кроме того, можно легко преобразовать сигналы ШИМ обратно в аналоговую форму с минимальным использованием оборудования.Мощность регулируется путем включения и выключения переключателя между источником питания и нагрузкой с повышенной скоростью. Мощность, подаваемая на нагрузку, прямо пропорциональна продолжительности включения. Широтно-импульсная модуляция также называется широтно-импульсной модуляцией.

Отношение времени включения к периоду времени называется рабочим циклом. Рабочий цикл выражается в процентах. Рабочий цикл — это величина, обратная частоте сигнала. Частота переключения широтно-импульсной модуляции должна быть выше, чем скорость, которая может повлиять на силовое устройство.Эта частота может быть разной для разных приложений и устройств.

За счет широтно-импульсной модуляции в приложении потери мощности в переключающем устройстве могут быть значительно уменьшены. Когда переключатель включен, падение напряжения на переключателе практически равно нулю. А когда выключатель выключен, тока нет. В этом случае потери мощности также незначительны, поскольку мощность является произведением напряжения и тока.

Включение / выключение широтно-импульсной модуляции является еще одним преимуществом, благодаря которому ШИМ широко используется в различных приложениях цифрового управления.С ШИМ проще установить требуемый рабочий цикл. Благодаря этому свойству широтно-импульсная модуляция также нашла свое применение в системах связи.

Тепло, выделяемое во время работы цифровой системы, меньше, чем во время работы аналоговой системы. Большая часть тепла в коммутационном устройстве генерируется во время переходной фазы. Устройство в это время находится в состоянии между включенным и выключенным. Это потому, что мощность — это произведение напряжения и тока.Во время работы системы широтно-импульсной модуляции ток или напряжение почти равны нулю. И поэтому в таких системах выделяется почти нулевое количество тепла.

Сигнал широтно-импульсной модуляции можно генерировать с помощью пилообразного сигнала, а также с помощью компаратора.

Основной принцип

Широтно-импульсная модуляция использует прямоугольную импульсную волну, ширина которой модулируется. Эта модуляция ширины импульса приводит к изменению среднего значения формы сигнала, где среднее значение зависит от рабочего цикла D.

Рабочий цикл — это период, в течение которого сигнал включен, и обозначается в процентах. Рабочий цикл составляет 50 процентов, когда сигнал «включен» в течение половины периода времени.

Рассмотрим случай 20% рабочего цикла для переключения напряжения между 0 В и 5 В, среднее напряжение будет 5 × 0,2 = 1 В. Точно так же для 50% и 80% рабочего цикла это 2,5 В и 4 В соответственно. Это свойство PWM очень полезно для управления скоростью двигателя и яркости светодиодов.

Генерация ШИМ в аналоговых схемах

Для генерации сигналов ШИМ в аналоговых схемах используется пилообразный треугольник.Его легко сгенерировать с помощью простого осциллятора. Также может быть включен компаратор. Логика генерации сигналов ШИМ очень проста. Если значение опорного сигнала (сигнал пилообразного треугольника) больше, чем форма волны модуляции, результирующий сигнал ШИМ является сигналом высокого уровня, в противном случае результирующая форма волны находится в состоянии низкого уровня. Этот метод также называется генерацией на основе несущей, где опорный сигнал действует как сигнал несущей.

Генерация ШИМ в цифровых схемах

Большинство повседневных цифровых схем могут генерировать сигнал с широтно-импульсной модуляцией.например, микроконтроллеры генерируют выходные сигналы ШИМ. В микроконтроллерах для генерации сигнала широтно-импульсной модуляции используется счетчик, который периодически увеличивается. Этот счетчик повторно отображается в конце каждого периода ШИМ. Выход ШИМ меняет состояние с высокого на низкое, когда значение счетчика больше опорного значения. Этот метод называется пропорциональным по времени или контролем по времени.

Этот счетчик считается аналогом опорного пилообразного сигнала в аналоговых схемах.Форма выходного сигнала ШИМ генерируется путем сравнения текущего значения счетчика и цифрового эталонного значения. Рабочий цикл изменяется дискретными шагами. По мере увеличения разрешения счетчика производительность счетчика становится лучше.

Примеры и приложения

Одним из самых популярных приложений широтно-импульсной модуляции является светодиодное освещение . Обычно светодиод имеет тенденцию производить нелинейный свет за счет подачи тока. Применяя широтно-импульсную модуляцию, можно получить линейный световой поток.Яркостью светодиода можно управлять, регулируя рабочий цикл. В системе светодиодов красный-зеленый-синий (RGB), если яркость всех трех светодиодов одинакова, то результирующий выходной свет будет белым. Изменяя продолжительность включения различных светодиодов, можно получить разные цвета.

Еще одним важным применением сигнала широтно-импульсной модуляции является двигатель . Широтно-импульсная модуляция используется в серводвигателе для управления углом наклона двигателя, который прикреплен к руке робота или подобным вещам.Вал, прикрепленный к серводвигателю, поворачивается в определенные положения в зависимости от линии управления. Есть несколько микроконтроллеров со встроенным ШИМ.

Широтно-импульсная модуляция очень полезна в приложениях управления скоростью двигателя . Благодаря включению широтно-импульсной модуляции двигателю становится намного легче изменять скорость. А это увеличивает эффективность системы. Управлять двигателем с помощью ШИМ на низких оборотах более эффективно, чем линейные методы. H-Bridge эффективно использует широтно-импульсную модуляцию.Поскольку источник питания можно переключать с обеих сторон нагрузки, эффективное напряжение на нагрузке будет удвоено.

В аудиоусилителе класса D максимальная выходная мощность увеличивается за счет увеличения напряжения. ШИМ является вершиной таких усилителей и используется для выбора частоты, недоступной человеческому слуху. В импульсных источниках питания используется широтно-импульсная модуляция.

PWM также используется в импульсных источниках питания (SMPS) . Путем переключения напряжения на нагрузку управляемым образом относительно рабочего цикла напряжение может поддерживаться на желаемом уровне.Используя обратную связь, можно контролировать нагрузку, и энергоснабжение становится намного более эффективным.

Поделитесь любовью, поделитесь этим

Принципы и практика: Холмс, Д. Грэм, Липо, Томас А .: 9780471208143: Amazon.com: Книги

Интегрированная и всеобъемлющая теория PWM

Выбор наилучшего алгоритма для оптимальной широтно-импульсной модуляции — важный процесс, который может привести к повышению эффективности преобразователя, повышению эффективности нагрузки (двигателя) и снижению электромагнитных помех.Однако определение наилучшего подхода — сложный процесс, требующий обширных математических манипуляций.

Широтно-импульсная модуляция для преобразователей мощности: принципы и практика — это первый объемный ресурс, написанный для того, чтобы помочь исследователям в этой области получить практические знания по этой теме. Авторы объединяют сегодняшние, казалось бы, разные подходы в единую комплексную и всеобъемлющую теорию модуляции.

Книга обеспечивает обобщенный подход к основам ШИМ, рассматривая:

Определение ширины импульса активного переключения
Размещение импульса активного переключения в течение периода переключения
Последовательность импульсов активного переключения между фазами и между периодами переключения

Основное преимущество этой обобщенной концепции состоит в том, что после определения общих потоков сразу становится очевидным выбор стратегии модуляции для любой топологии преобразователя, оставляя для рассмотрения только второстепенные факторы, такие как практическая производительность, стоимость и сложность реализации.Кроме того, он позволяет быстро и легко определить характеристики любой конкретной топологии преобразователя и стратегии ШИМ без сложного и трудоемкого анализа. Широтно-импульсная модуляция для преобразователей мощности: принципы и практика позволяет читателю достичь оптимальных результатов ШИМ для любого приложения.

Интегрированная и всеобъемлющая теория PWM

Книга обеспечивает обобщенный подход к основам ШИМ, рассматривая:

Определение ширины импульса активного переключения
Размещение импульса активного переключения в течение периода переключения
Последовательность импульсов активного переключения между фазами и между периодами переключения

Об авторе

Д. ГРЭХЕЙМ ХОЛМС — профессор кафедры инженерии электрических и компьютерных систем Университета Монаша, Австралия.

ТОМАС А.LIPO — профессор кафедры электротехники и вычислительной техники Университета Висконсин-Мэдисон.

широтно-импульсной модуляции | Приводы двигателей постоянного тока

Широтно-импульсная модуляция (PWM)

использует цифровые сигналы для управления силовыми приложениями, а также ее довольно легко преобразовать обратно в аналоговую при минимальном использовании оборудования.

Аналоговые системы, такие как линейные источники питания, как правило, выделяют много тепла, поскольку они в основном представляют собой переменные резисторы, пропускающие большой ток.Цифровые системы обычно не выделяют столько тепла. Почти все тепло, выделяемое переключающим устройством, происходит во время перехода (что происходит быстро), в то время как устройство не включается и не выключается, а находится между ними. Это потому, что мощность соответствует следующей формуле:

P = E I, или Вт = напряжение X ток

Если напряжение или ток близки к нулю, мощность будет близка к нулю. PWM в полной мере использует этот факт.

PWM может обладать многими характеристиками аналоговой системы управления в том, что цифровой сигнал может быть свободным.ШИМ не должен захватывать данные, хотя есть исключения из этого для контроллеров более высокого уровня.

Рабочий цикл

Одним из параметров любой прямоугольной волны является скважность. Большинство прямоугольных волн составляют 50%, это норма при их обсуждении, но они не обязательно должны быть симметричными. Время включения может быть полностью изменено между выключенным сигналом и полным включением, от 0% до 100% и всеми диапазонами между ними.

Ниже показаны примеры рабочего цикла 10%, 50% и 90%. Хотя частота одинакова для всех, это не является обязательным требованием.

Причина популярности ШИМ проста. Многие нагрузки, такие как резисторы, включают мощность в число, соответствующее процентному соотношению. Преобразование в его аналоговое эквивалентное значение несложно. Светодиоды очень нелинейны в своей реакции на ток, дают светодиоду половину его номинального тока, и вы все равно получаете более половины света, который светодиод может производить. При использовании ШИМ уровень освещенности светодиода очень линейный. Двигатели, о которых мы поговорим позже, также очень хорошо реагируют на ШИМ.

Одним из нескольких способов создания ШИМ является использование пилообразного сигнала и компаратора. Как показано ниже, пилообразная (или треугольная) волна не обязательно должна быть симметричной, но важна линейность формы волны. Частота пилообразного сигнала — это частота дискретизации сигнала.

Если не требуется никаких вычислений, ШИМ может быть быстрым. Ограничивающим фактором является АЧХ компараторов. Это может не быть проблемой, поскольку довольно часто используется довольно низкая скорость.Некоторые микроконтроллеры имеют встроенный ШИМ и могут записывать или создавать сигналы по запросу.

Использование ШИМ сильно различается. Это сердце усилителей звука класса D. Увеличивая напряжение, вы увеличиваете максимальную мощность, а также выбирая частоту, выходящую за пределы человеческого слуха (обычно 44 кГц), можно использовать ШИМ. Динамики не реагируют на высокие частоты, но дублируют низкие частоты, которые являются звуковым сигналом. Более высокие частоты дискретизации могут использоваться для еще большей точности, и 100 кГц или намного выше не являются чем-то необычным.

Еще одно популярное приложение — регулирование скорости двигателя. Двигатели как класс требуют для работы очень высоких токов. Возможность изменять их скорость с помощью ШИМ немного увеличивает эффективность всей системы. ШИМ более эффективен при управлении скоростью двигателя на низких оборотах, чем линейные методы.

Н-мосты

PWM часто используется вместе с H-мостом. Эта конфигурация названа так, потому что она напоминает букву H и позволяет удвоить эффективное напряжение на нагрузке, поскольку источник питания можно переключать с обеих сторон нагрузки.В случае индуктивных нагрузок, таких как двигатели, диоды используются для подавления индуктивных всплесков, которые могут повредить транзисторы. Индуктивность в двигателе также имеет тенденцию отклонять высокочастотную составляющую формы волны. Эта конфигурация также может использоваться с динамиками для аудиоусилителей класса D.

Несмотря на то, что эта схема H-моста в основном точна, она имеет один серьезный недостаток: при переключении между полевыми МОП-транзисторами возможно, что оба транзистора сверху и снизу будут включены одновременно, и на них будет возложена вся нагрузка, которую может обеспечить источник питания. .Это состояние называется прохождением через и может произойти с любым типом транзистора, используемым в H-мосте. Если источник питания достаточно мощный, транзисторы не выживут. Для этого используются драйверы перед транзисторами, которые позволяют одному выключиться, прежде чем позволить другому включиться.

Импульсные источники питания

(SMPS) также могут использовать ШИМ, хотя существуют и другие методы. Добавление топологий, которые используют накопленную мощность как в катушках индуктивности, так и в конденсаторах после основных коммутирующих компонентов, может значительно повысить эффективность этих устройств, в некоторых случаях превышающую 90%.Ниже приведен пример такой конфигурации.

КПД в данном случае измеряется мощностью. Если у вас есть SMPS с эффективностью 90%, и он преобразует 12 В постоянного тока в 5 В постоянного тока при 10 А, сторона 12 В будет потреблять примерно 4,6 А. Неучтенные 10% (5 Вт) будут отображаться как отходящее тепло. Хотя этот тип регулятора немного шумнее, он будет работать намного холоднее, чем его линейный аналог.

СВЯЗАННЫЕ РАБОЧИЕ ЛИСТЫ:

Управление широтно-импульсной модуляцией для электромагнитных клапанов

Широтно-импульсная модуляция (ШИМ) — это метод уменьшения средней мощности, передаваемой электрическим сигналом, путем разделения ее на заранее определенные импульсы.При использовании для управления электромагнитными клапанами прямого действия сигнал ШИМ может привести к значительной экономии энергии и снижению нагрева при сохранении желаемой пневматической функции. В этом блоге объясняется методология ШИМ применительно к соленоидным клапанам прямого действия, а также даются рекомендации по установке соответствующих параметров ШИМ.

Этот блог является третьей частью серии из трех частей, включающей полный технический документ «Эффективное и эффективное управление электромагнитным клапаном прямого действия: преимущества использования электрического управления срабатыванием и удержанием на электромагнитных клапанах прямого действия».Скачать копию здесь.

Рисунок-14

Произвольные параметры, проиллюстрированные выше на рисунке 14, описывают два значения непрерывного тока срабатывания и удержания, подаваемых на клапан, (I _Max) и (I ₅) соответственно. Чтобы обеспечить два отдельных уровня входного тока, источник питания должен быть регулируемым, или система должна иметь два независимых источника питания (I _Max) и (I ₅).Учитывая, что оба варианта не идеальны с точки зрения стоимости и энергоэффективности, такой же выигрыш в энергосбережении может быть реализован за счет использования одиночного / непрерывного источника питания постоянного тока и добавления схемы ШИМ (широтно-импульсной модуляции). В следующем примере эта концепция объясняется более подробно.

В предыдущем примере (Рисунок-14) на клапан подается непрерывный сигнал 100 мА до реализации непрерывного сигнала 50 мА с энергосбережением. Чтобы реализовать эквивалентную систему энергосбережения с ШИМ, требуется такой же / начальный непрерывный сигнал срабатывания 100 мА для обеспечения срабатывания клапана.После срабатывания можно подать сигнал «удержания» ШИМ с коэффициентом заполнения 50% для получения эквивалентной экономии энергии. Рисунок -15 иллюстрирует сценарий попадания и удержания ШИМ, описанный выше.

Рисунок-15

Средняя потребляемая мощность в этом примере может быть затем рассчитана путем умножения квадрата среднего тока (I _MAX x% рабочего цикла) на сопротивление катушки. {PAVG = IAVG2 x R = (0,100 с x 0,50) ² x 136 Ом = 0,34 Вт}.

Конечные пользователи должны знать, что, хотя теоретическая / расчетная удерживаемая мощность в каждом случае эквивалентна (непрерывное питание и ШИМ), фактическая мощность, потребляемая при отключении, может незначительно отличаться.Следовательно, для конечного пользователя важно охарактеризовать параметр отключения, используя выбранный метод энергосбережения. В частности, для метода ШИМ, это может быть достигнуто путем простого сокращения рабочего цикла сигнала удержания ШИМ до тех пор, пока не будет соблюдено условие отключения.

На рисунке 16 показаны выходные данные теста зависимости произвольного рабочего цикла от состояния клапана. В этом примере условие отпускания наблюдается, когда рабочий цикл уменьшается до 40%. Следует отметить, что размеры шагов рабочего цикла, представленные на этой иллюстрации, являются естественными и предназначены только для целей пояснения.На практике изменение размера шага рабочего цикла не должно превышать 1%.

Рисунок 16

Следует отметить, что частота сигнала ШИМ, показанная на рисунках 15 и 16, предназначена только для учебных целей. Учитывая быстродействующие характеристики электромагнитного клапана, частота подаваемого сигнала ШИМ должна быть достаточно высокой, чтобы предотвратить любые механические колебания якоря; чтобы механические компоненты клапана не преследовали колеблющийся электрический входной сигнал.Специально для всех платформ электромагнитных клапанов, предлагаемых Parker Precision Fluidics, для предотвращения возникновения этого состояния обычно рекомендуются сигналы ШИМ с частотой более 15 кГц.

Конструкция клапана / типовые соображения

Во втором блоге этой серии из трех частей, озаглавленной: «Использование механики клапана с помощью схемы срабатывания и удержания», мы коснулись некоторых параметров приложения, которые влияют на характеристики отпускания клапана. Из перечисленных параметров (вибрация, температура окружающей среды, совместимость с эластомерами, функция клапана / подключение), функция клапана / подключение — единственный параметр, который напрямую связан с конструкцией клапана.Этот параметр обычно называют типом клапана, и, учитывая значительное влияние этого параметра на ток отключения, его необходимо учитывать при создании плана испытаний.

Принципы работы электромагнитного клапана и иллюстрации, представленные в этом документе, представляют простую конфигурацию 2-ходового / 2-позиционного клапана нормально закрытого типа. Это обычная конструкция клапана, которая включена в эту статью, чтобы объяснить основную механику клапана. Принимая во внимание различия в существующих конструкциях клапанов и соответствующих типах клапанов, (2-ходовые vs.3-сторонний, однонаправленный или двунаправленный поток, нормально закрытый или нормально открытый, распределительный или универсальный), объем этой темы слишком велик, чтобы рассматривать ее в этой статье. Кроме того, если конечный пользователь не знаком с конструкцией клапана, механическими требованиями к типу клапана и соответствующим влиянием на ток отключения, настоятельно рекомендуется проконсультироваться со службой технической поддержки Parker Precision Fluidics. Наш инженерно-технический персонал может помочь в определении подходящих условий испытаний на основе требований приложения и выбранной конструкции клапана.

Чтобы узнать больше о миниатюрных электромагнитных клапанах Precision Fluidics, загрузите каталог.

Эта статья предоставлена Филом Доджем, старшим инженером Parker Precision Fluidics.

Связанное содержание

Определение нашего уникального вклада в мир

Основная работа электромагнитного клапана

Использование механики клапана с цепью Hit and Hold Circuit

Важные советы при выборе клапанов для аналитических приборов

Основные советы при выборе клапанов для аналитических приборов

Новый миниатюрный тарельчатый электромагнитный клапан увеличивает срок службы батареи

Что такое ШИМ – Широтно-Импульсная Модуляция? ⋆ diodov.net

Еще статьи по данной теме

ШИМ – широтно-импульсная модуляция — Help for engineer

ШИМ – широтно-импульсная модуляция

Широтно-импульсная модуляция (ШИМ). Создаем робота-андроида своими руками [litres]

«Россети ФСК ЕЭС» | СТАТКОМ

PWM — ШИМ — широтно-импульсная модуляция. Как работает и где применяется?

Широтно-импульсная модуляция

Шим модулятор принцип работы — Мастер Фломастер

Принцип действия ШИМ

Расчет коэффициента заполнения ШИМ

Что такое ШИМ-контроллер PWM и для чего он нужен

Широтно-импульсный модулятор — принцип работы

Как проверить ШИМ-контроллер

Еще статьи по данной теме

Широтно-импульсная модуляция (ШИМ) — создание, применение и преимущества

Введение в широтно-импульсную модуляцию

Продолжить чтение

Что такое широтно-импульсная модуляция (ШИМ)? Определение, основы, генерация и обнаружение Схема и приложения широтно-импульсной модуляции

Основы широтно-импульсной модуляции

Генерация сигнала ШИМ Представление формы волны

Обнаружение сигнала ШИМ

Частотный спектр сигнала ШИМ

Преимущества широтно-импульсной модуляции

Недостатки широтно-импульсной модуляции

Применение широтно-импульсной модуляции

Широтно-импульсная модуляция — openlabpro.com

Что такое широтно-импульсная модуляция

Основной принцип

Генерация ШИМ в аналоговых схемах

Генерация ШИМ в цифровых схемах

Примеры и приложения

Принципы и практика: Холмс, Д. Грэм, Липо, Томас А .: 9780471208143: Amazon.com: Книги

Об авторе

широтно-импульсной модуляции | Приводы двигателей постоянного тока

Рабочий цикл

Н-мосты

Импульсные источники питания

Управление широтно-импульсной модуляцией для электромагнитных клапанов

Конструкция клапана / типовые соображения

Связанное содержание

Оставить комментарийОтменить комментарий