SPWM जेनरेटर मॉड्यूल (माइक्रोकंट्रोलर का उपयोग किए बिना): 14 कदम

2024 लेखक: John Day | [email protected]. अंतिम बार संशोधित: 2024-01-30 09:20

सभी को नमस्कार, मेरे निर्देशयोग्य में आपका स्वागत है! मुझे आशा है कि आप सभी बहुत अच्छा कर रहे हैं। हाल ही में, मुझे पीडब्लूएम संकेतों के साथ प्रयोग करने में दिलचस्पी हुई और एसपीडब्लूएम (या साइनसॉइडल पल्स चौड़ाई मॉड्यूलेशन) की अवधारणा में आया, जहां दालों की एक ट्रेन के कर्तव्य चक्र को साइन वेव द्वारा संशोधित किया जा रहा है। मुझे कुछ परिणाम मिले जहां इस तरह के एसपीडब्लूएम सिग्नल आसानी से एक माइक्रोकंट्रोलर का उपयोग करके बनाए जा सकते हैं जहां एक लुकअप टेबल का उपयोग करके कर्तव्य चक्र उत्पन्न किया जा रहा है जिसमें साइन लहर को लागू करने के लिए आवश्यक मान शामिल हैं।

मैं माइक्रोकंट्रोलर के बिना ऐसे SPWM सिग्नल उत्पन्न करना चाहता था और इस प्रकार मैंने सिस्टम के दिल के रूप में ऑपरेशनल एम्पलीफायरों का उपयोग किया।

आएँ शुरू करें!

आपूर्ति

1. LM324 क्वाड OpAmp IC
2. LM358 दोहरी तुलनित्र IC
3. 14 पिन आईसी बेस/सॉकेट
4. 10K रेसिस्टर्स-2
5. 1K प्रतिरोधक-2
6. 4.7K प्रतिरोधक-2
7. 2.2K प्रतिरोधक-2
8. 2K चर रोकनेवाला (प्रीसेट) -2
9. 0.1uF सिरेमिक कैपेसिटर -1
10. 0.01uF सिरेमिक कैपेसिटर -1
11. 5 पिन पुरुष हेडर
12. वेरोबार्ड या परफ़बोर्ड
13. गर्म गोंद वाली बंदूक
14. सोल्डरिंग उपकरण

चरण 1: सिद्धांत: SPWM के लिए सिग्नल जनरेशन की व्याख्या

माइक्रोकंट्रोलर के बिना SPWM सिग्नल उत्पन्न करने के लिए, हमें विभिन्न आवृत्तियों की दो त्रिकोणीय तरंगों की आवश्यकता होती है (लेकिन अधिमानतः एक दूसरे का गुणक होना चाहिए)। जब इन दो त्रिकोणीय तरंगों की तुलना LM358 जैसे तुलनित्र IC का उपयोग करके की जाती है तो हमें अपना आवश्यक SPWM संकेत मिलता है। जब OpAmp के नॉन इनवर्टिंग टर्मिनल पर सिग्नल इनवर्टिंग टर्मिनल के सिग्नल से अधिक होता है तो तुलनित्र एक उच्च सिग्नल देता है। इसलिए जब उच्च आवृत्ति त्रिकोणीय तरंग को नॉन इनवर्टिंग पिन पर फीड किया जाता है और कम आवृत्ति वाली त्रिकोणीय तरंग को फीड किया जाता है। तुलनित्र के इनवर्टिंग पिन में, हमें कई उदाहरण मिलते हैं जहां नॉन इनवर्टिंग टर्मिनल पर सिग्नल इनवर्टिंग टर्मिनल पर सिग्नल से पहले कई बार आयाम बदलता है। यह एक ऐसी स्थिति के लिए अनुमति देता है जहां OpAmp आउटपुट दालों की एक ट्रेन है जिसका कर्तव्य चक्र दो तरंगों के परस्पर क्रिया के तरीके से नियंत्रित होता है।

चरण 2: सर्किट आरेख: स्पष्टीकरण और सिद्धांत

यह संपूर्ण SPWM परियोजना का सर्किट आरेख है जिसमें दो तरंग जनरेटर और एक तुलनित्र शामिल हैं।

2 परिचालन एम्पलीफायरों का उपयोग करके एक त्रिकोणीय तरंग बनाई जा सकती है और इस प्रकार दो तरंगों के लिए कुल 4 OpAPs की आवश्यकता होगी। इस उद्देश्य के लिए मैंने LM324 क्वाड OpAmp पैकेज का उपयोग किया है।

आइए देखें कि वास्तव में त्रिकोणीय तरंगें कैसे उत्पन्न होती हैं।

प्रारंभ में पहला OpAmp एक इंटीग्रेटर के रूप में कार्य करता है जिसका नॉन इनवर्टिंग पिन 2 10kiloOhm प्रतिरोधों के वोल्टेज डिवाइडर नेटवर्क का उपयोग करके (Vcc/2) या आधी आपूर्ति वोल्टेज की क्षमता से जुड़ा होता है। मैं आपूर्ति के रूप में 5V का उपयोग कर रहा हूं, इसलिए नॉन इनवर्टिंग पिन में 2.5 वोल्ट की क्षमता है। इनवर्टिंग और नॉन इनवर्टिंग पिन का एक वर्चुअल कनेक्शन भी हमें इनवर्टिंग पिन पर 2.5v क्षमता ग्रहण करने की अनुमति देता है जो धीरे-धीरे कैपेसिटर को चार्ज करता है। जैसे ही संधारित्र को आपूर्ति वोल्टेज के 75 प्रतिशत तक चार्ज किया जाता है, अन्य परिचालन एम्पलीफायर का आउटपुट जो एक तुलनित्र के रूप में कॉन्फ़िगर किया गया है, निम्न से उच्च में बदल जाता है। यह बदले में संधारित्र (या डी-एकीकृत) का निर्वहन करना शुरू कर देता है और जैसे ही संधारित्र में वोल्टेज आपूर्ति वोल्टेज के 25 प्रतिशत से नीचे गिर जाता है, तुलनित्र का आउटपुट फिर से कम हो जाता है, जो फिर से संधारित्र को चार्ज करना शुरू कर देता है। यह चक्र फिर से शुरू होता है और हमारे पास त्रिकोणीय तरंग ट्रेन है। त्रिकोणीय तरंग की आवृत्ति उपयोग किए गए प्रतिरोधों और कैपेसिटर के मूल्य से निर्धारित होती है। आवृत्ति गणना के लिए सूत्र प्राप्त करने के लिए आप इस चरण में छवि का उल्लेख कर सकते हैं।

ठीक है तो सिद्धांत का हिस्सा हो गया है।चलो निर्माण करते हैं!

चरण 3: सभी आवश्यक भागों को इकट्ठा करना

चित्र SPWM मॉड्यूल बनाने के लिए आवश्यक सभी भागों को दिखाते हैं। मैंने आईसी को संबंधित आईसी बेस पर लगाया है ताकि जरूरत पड़ने पर उन्हें आसानी से बदला जा सके। आप किसी भी सिग्नल के उतार-चढ़ाव से बचने और SPWM पैटर्न को स्थिर रखने के लिए त्रिकोणीय और SPWM तरंगों के आउटपुट पर 0.01uF कैपेसिटर भी जोड़ सकते हैं।

घटकों को ठीक से फिट करने के लिए मैंने वर्बार्ड के आवश्यक टुकड़े को काट दिया।

चरण 4: टेस्ट सर्किट बनाना

अब इससे पहले कि हम पुर्जों को सोल्डर करना शुरू करें, यह आवश्यक है कि हम सुनिश्चित करें कि हमारा सर्किट वांछित के रूप में काम करता है और इस प्रकार यह आवश्यक है कि हम ब्रेडबोर्ड पर अपने सर्किट का परीक्षण करें और यदि आवश्यक हो तो परिवर्तन करें। उपरोक्त छवि ब्रेडबोर्ड पर मेरे सर्किट का प्रोटोटाइप दिखाती है।

चरण 5: आउटपुट सिग्नल का अवलोकन करना

यह सुनिश्चित करने के लिए कि हमारा आउटपुट तरंग सही है, डेटा की कल्पना करने के लिए एक आस्टसीलस्कप का उपयोग करना आवश्यक हो जाता है। चूंकि मेरे पास एक पेशेवर डीएसओ या किसी भी प्रकार का ऑसिलोस्कोप नहीं है, इसलिए मैंने खुद को यह सस्ता ऑसिलोस्कोप- DSO138 बैंगवुड से प्राप्त किया। यह निम्न से मध्यम आवृत्ति सिग्नल विश्लेषण के लिए ठीक काम करता है। आउट एप्लिकेशन के लिए हम 1KHz और 10KHz आवृत्तियों की त्रिकोणीय तरंगें उत्पन्न करेंगे जिन्हें इस दायरे में आसानी से देखा जा सकता है। बेशक आप एक पेशेवर आस्टसीलस्कप पर संकेतों की अधिक विश्वसनीय जानकारी प्राप्त कर सकते हैं, लेकिन त्वरित विश्लेषण के लिए, यह मॉडल ठीक काम करता है!

चरण 6: त्रिकोणीय संकेतों का अवलोकन

उपरोक्त छवियां दो सिग्नल जनरेशन सर्किट से उत्पन्न दो त्रिकोणीय तरंगों को दिखाती हैं।

चरण 7: SPWM सिग्नल का अवलोकन करना

त्रिकोणीय तरंगों को सफलतापूर्वक उत्पन्न करने और देखने के बाद, अब हम एसपीडब्लूएम तरंग पर एक नज़र डालते हैं जो तुलनित्र आउटपुट पर उत्पन्न होता है। स्कोप के टाई बेस को तदनुसार समायोजित करना हमें संकेतों का ठीक से विश्लेषण करने में सक्षम बनाता है।

चरण 8: परफ़ॉर्मर पर टांका लगाने वाले पुर्जे

अब जब हमारे पास हमारे सर्किट की कोशिश और परीक्षण किया गया है, तो हम अंत में इसे और अधिक स्थायी बनाने के लिए वर्बार्ड पर घटकों को टांका लगाना शुरू करते हैं। हम योजनाबद्ध के अनुसार IC बेस को रेसिस्टर्स, कैपेसिटर और वेरिएबल रेसिस्टर्स के साथ मिलाते हैं। यह महत्वपूर्ण है कि प्लेसमेंट घटक ऐसा हो कि हमें कम से कम तारों का उपयोग करना पड़े और अधिकांश कनेक्शन सोल्डर ट्रेस द्वारा किए जा सकते हैं।

चरण 9: सोल्डरिंग प्रक्रिया को समाप्त करना

लगभग 1 घंटे के सोल्डरिंग के बाद मैं सभी कनेक्शनों के साथ पूरा हो गया था और मॉड्यूल आखिरकार ऐसा दिखता है। यह काफी छोटा और कॉम्पैक्ट है।

चरण 10: शॉर्ट्स को रोकने के लिए गर्म गोंद जोड़ना

सोल्डर साइड में किसी भी शॉर्ट्स या आकस्मिक धातु संपर्क को कम करने के लिए मैंने इसे गर्म गोंद की एक परत से बचाने का फैसला किया। यह कनेक्शन को बरकरार रखता है और आकस्मिक संपर्क से अलग रखता है। ऐसा करने के लिए कोई भी इंसुलेटिंग टेप का उपयोग कर सकता है।

चरण 11: मॉड्यूल का पिन-आउट

उपरोक्त छवि मेरे द्वारा बनाए गए मॉड्यूल का पिनआउट दिखाती है। मेरे पास कुल ५ पुरुष हैडर पिन हैं जिनमें से दो बिजली की आपूर्ति (वीसीसी और जीएनडी) के लिए हैं, एक पिन तेज त्रिकोणीय तरंग का निरीक्षण करने के लिए है, दूसरा पिन धीमी त्रिकोणीय लहर का निरीक्षण करने के लिए है और अंत में अंतिम पिन एसपीडब्लूएम है आउटपुट यदि हम तरंग की आवृत्ति को ठीक करना चाहते हैं तो त्रिकोणीय तरंग पिन महत्वपूर्ण हैं।

चरण 12: संकेतों की आवृत्ति को समायोजित करना

पोटेंशियोमीटर का उपयोग प्रत्येक त्रिकोणीय तरंग संकेत की आवृत्ति को ठीक करने के लिए किया जाता है। यह इस तथ्य के कारण है कि सभी घटक आदर्श नहीं हैं और इस प्रकार सैद्धांतिक और व्यावहारिक मूल्य भिन्न हो सकते हैं। प्रीसेट को समायोजित करके और ऑसिलोस्कोप आउटपुट को देखते हुए इसकी भरपाई की जा सकती है।

चरण 13: योजनाबद्ध फ़ाइल

मैंने इस परियोजना के लिए योजनाबद्ध लेआउट संलग्न किया है। अपनी आवश्यकताओं के अनुसार इसे संशोधित करने के लिए स्वतंत्र महसूस करें।

मुझे आशा है कि आपको यह ट्यूटोरियल पसंद आया होगा।

कृपया नीचे दी गई टिप्पणियों में अपनी प्रतिक्रिया, सुझाव और प्रश्न साझा करें।

अगली बार तक:)