Mô-đun máy phát SPWM (không sử dụng vi điều khiển): 14 bước

2025 Tác giả: John Day | [email protected]. Sửa đổi lần cuối: 2025-01-13 06:58

Xin chào tất cả mọi người, chào mừng đến với hướng dẫn của tôi! Tôi hy vọng tất cả các bạn đang làm tốt. Gần đây, tôi quan tâm đến việc thử nghiệm với các tín hiệu PWM và bắt gặp khái niệm về SPWM (hay Điều chế độ rộng xung hình sin) trong đó chu kỳ làm việc của một nhóm xung được điều chế bởi một sóng sin. Tôi đã xem qua một số kết quả trong đó loại tín hiệu SPWM như vậy có thể dễ dàng được tạo ra bằng cách sử dụng bộ vi điều khiển nơi chu kỳ nhiệm vụ đang được tạo bằng cách sử dụng bảng tra cứu có chứa các giá trị cần thiết để triển khai sóng sin.

Tôi muốn tạo ra tín hiệu SPWM như vậy mà không cần vi điều khiển và do đó tôi sử dụng Bộ khuếch đại hoạt động làm trung tâm của hệ thống.

Bắt đầu nào!

Quân nhu

1. IC LM324 Quad OpAmp
2. IC so sánh kép LM358
3. Đế / ổ cắm IC 14 chân
4. 10K điện trở-2
5. Điện trở 1K-2
6. Điện trở 4,7K-2
7. Điện trở 2,2K-2
8. Biến trở 2K (đặt trước) -2
9. Tụ gốm 0,1uF-1
10. Tụ gốm 0,01uF-1
11. Tiêu đề nam 5 pin
12. Veroboard hoặc perfboard
13. Súng bắn keo nóng
14. Thiết bị hàn

Bước 1: Lý thuyết: Giải thích về việc tạo tín hiệu cho SPWM

Để tạo tín hiệu SPWM mà không cần vi điều khiển, chúng ta cần hai sóng tam giác có tần số khác nhau (nhưng tốt nhất là một sóng nên là bội số của sóng kia). Khi hai sóng tam giác này được so sánh với nhau bằng IC so sánh như LM358 thì chúng ta sẽ nhận được tín hiệu SPWM yêu cầu. Bộ so sánh cho tín hiệu cao khi tín hiệu tại đầu cuối không đảo ngược của OpAmp lớn hơn tín hiệu tại đầu cuối đảo ngược. vào chân đảo ngược của bộ so sánh, chúng tôi nhận được nhiều trường hợp trong đó tín hiệu ở đầu cuối không đảo thay đổi biên độ vài lần trước khi tín hiệu ở đầu cuối đảo. Điều này cho phép một điều kiện trong đó đầu ra OpAmp là một nhóm các xung có chu kỳ nhiệm vụ được điều chỉnh bởi cách hai sóng tương tác.

Bước 2: Sơ đồ mạch: Giải thích và lý thuyết

Đây là sơ đồ mạch của toàn bộ dự án SPWM bao gồm hai bộ tạo dạng sóng và một bộ so sánh.

Một sóng tam giác có thể được tạo ra bằng cách sử dụng 2 bộ khuếch đại hoạt động và do đó cần có tổng cộng 4 OpApms cho hai sóng. Vì mục đích này, tôi đã sử dụng gói LM324 quad OpAmp.

Hãy để chúng tôi xem các sóng tam giác thực sự được tạo ra như thế nào.

Ban đầu OpAmp đầu tiên hoạt động như một bộ tích hợp có chân không đảo ngược được gắn với điện thế (Vcc / 2) hoặc một nửa điện áp cung cấp bằng cách sử dụng mạng phân áp gồm 2 điện trở 10kiloOhm. Tôi đang sử dụng 5V làm nguồn cung cấp vì vậy chân không đảo ngược có điện thế 2,5 volt. Một kết nối ảo của chân cắm đảo ngược và không đảo ngược cũng cho phép chúng tôi giả định điện thế 2,5v tại chân đảo ngược mà từ từ sạc tụ điện. Ngay sau khi tụ điện được sạc đến 75 phần trăm điện áp nguồn, đầu ra của bộ khuếch đại hoạt động khác được cấu hình như một bộ so sánh sẽ thay đổi từ thấp đến cao. Điều này đến lượt nó bắt đầu xả tụ điện (hoặc khử tích hợp) và ngay sau khi điện áp trên tụ điện giảm xuống dưới 25 phần trăm điện áp cung cấp, đầu ra của bộ so sánh lại bị kéo xuống thấp, bộ so sánh này lại bắt đầu sạc tụ điện. Chu kỳ này lại bắt đầu và chúng ta có một chuyến tàu sóng hình tam giác. Tần số của sóng tam giác được xác định bởi giá trị của điện trở và tụ điện được sử dụng. Bạn có thể tham khảo hình ảnh ở bước này để có công thức tính tần suất.

Được rồi, vậy là xong phần lý thuyết, hãy bắt tay vào xây dựng!

Bước 3: Thu thập tất cả các bộ phận cần thiết

Hình ảnh hiển thị tất cả các bộ phận cần thiết để tạo ra mô-đun SPWM. Tôi đã gắn các IC trên đế IC tương ứng để có thể dễ dàng thay thế nếu cần. Bạn có thể thêm tụ điện 0,01uF ở đầu ra của sóng tam giác và sóng SPWM để tránh bất kỳ biến động tín hiệu nào và giữ cho mẫu SPWM ổn định.

Tôi đã cắt bỏ phần tấm veroboard cần thiết để lắp các thành phần một cách chính xác.

Bước 4: Tạo mạch thử nghiệm

Bây giờ trước khi bắt đầu hàn các bộ phận, chúng tôi cần đảm bảo rằng mạch của chúng tôi hoạt động như mong muốn và do đó, điều cần thiết là chúng tôi kiểm tra mạch của mình trên breadboard và thực hiện các thay đổi nếu cần thiết. Hình ảnh trên cho thấy nguyên mẫu của mạch của tôi trên breadboard.

Bước 5: Quan sát các tín hiệu đầu ra

Để đảm bảo rằng dạng sóng đầu ra của chúng ta là chính xác, điều cần thiết là sử dụng máy hiện sóng để trực quan hóa dữ liệu. Vì tôi không sở hữu một DSO chuyên nghiệp hay bất kỳ loại máy hiện sóng nào, nên tôi đã mua cho mình chiếc máy hiện sóng giá rẻ này- DSO138 từ Banggood. Nó hoạt động tốt để phân tích tín hiệu tần số thấp đến trung bình. Đối với ứng dụng ngoài, chúng tôi sẽ tạo ra các sóng tam giác có tần số 1KHz và 10KHz có thể dễ dàng hình dung trên phạm vi này. Tất nhiên bạn có thể nhận được nhiều thông tin đáng tin cậy hơn về các tín hiệu trên một máy hiện sóng chuyên nghiệp, nhưng để phân tích nhanh, mô hình này hoạt động tốt!

Bước 6: Quan sát các tín hiệu tam giác

Các hình ảnh trên cho thấy hai sóng tam giác được tạo ra từ hai mạch tạo tín hiệu.

Bước 7: Quan sát tín hiệu SPWM

Sau khi tạo và quan sát thành công các sóng tam giác, bây giờ chúng ta đã xem xét dạng sóng SPWM được tạo ra ở đầu ra của bộ so sánh. Điều chỉnh đế giằng của ống kính cho phù hợp cho phép chúng tôi phân tích đúng các tín hiệu.

Bước 8: Hàn các bộ phận trên tấm Perfboard

Bây giờ chúng tôi đã thử và kiểm tra mạch của mình, cuối cùng chúng tôi bắt đầu hàn các thành phần trên bảng mạch để làm cho nó hoạt động lâu dài hơn. Chúng tôi hàn đế IC cùng với các điện trở, tụ điện và biến trở theo sơ đồ. Điều quan trọng là vị trí của các thành phần là chúng tôi phải sử dụng dây tối thiểu và hầu hết các kết nối có thể được thực hiện bằng dấu vết hàn.

Bước 9: Kết thúc quá trình hàn

Sau khoảng 1 giờ hàn, tôi đã hoàn thành tất cả các kết nối và đây là mô-đun cuối cùng trông như thế nào. Nó khá nhỏ và nhỏ gọn.

Bước 10: Thêm keo nóng để ngăn quần đùi

Để giảm thiểu bất kỳ chiếc quần đùi nào hoặc bất kỳ sự tiếp xúc tình cờ nào với kim loại ở mặt hàn, tôi quyết định bảo vệ nó bằng một lớp keo nóng. Nó giữ cho các kết nối nguyên vẹn và cách ly khỏi sự tiếp xúc ngẫu nhiên. Người ta thậm chí có thể sử dụng băng cách điện để làm điều tương tự.

Bước 11: Ghim ra khỏi Mô-đun

Hình ảnh trên cho thấy sơ đồ chân của mô-đun mà tôi đã thực hiện. Mình có tổng cộng 5 chân đầu đực trong đó có hai chân dùng để cấp nguồn (Vcc và Gnd), một chân dùng để quan sát sóng tam giác nhanh, chân còn lại để quan sát sóng tam giác chậm và cuối cùng là chân cuối cùng là SPWM đầu ra. Các chân sóng hình tam giác rất quan trọng nếu chúng ta muốn tinh chỉnh tần số của sóng.

Bước 12: Điều chỉnh tần số của tín hiệu

Chiết áp được sử dụng để tinh chỉnh tần số của mỗi tín hiệu sóng tam giác. Điều này là do thực tế là không phải tất cả các thành phần đều lý tưởng và do đó giá trị lý thuyết và thực tế có thể khác nhau. Điều này có thể được bù đắp bằng cách điều chỉnh các giá trị đặt trước và tương ứng với đầu ra của máy hiện sóng.

Bước 13: Tệp sơ đồ

Tôi đã đính kèm sơ đồ bố trí cho dự án này. Hãy sửa đổi nó theo nhu cầu của bạn.

Tôi hy vọng bạn thích hướng dẫn này.

Vui lòng chia sẻ phản hồi, đề xuất và câu hỏi của bạn trong phần bình luận bên dưới.

Cho đến lần sau:)