خانه / چگونه بسازیم / الکترونیکی / ساخت ژنراتور نوسان ساز IPWM با استفاده از آردوینو

ساخت ژنراتور نوسان ساز IPWM با استفاده از آردوینو

مدولاسیون پهنای پالس (PWM) مبنایی برای کنترل در الکترونیک قدرت است. اکثردستگاه های قدرت نیمه هادی در مدارهای الکترونیک قدرت به وسیله سیگنال های مدولاسیون پهنای پالس در اشکال مختلف کنترل می شوند. لبه های بالا رونده و پایین رونده سریع پالس های مدولاسیون پهنای پالس این اطمینان را می دهند که دستگاه های نیمه هادی قدرت با بیشترین سرعت ممکن برای به حداقل رساندن زمان گذرا سوئیچینگ و تلفات سوئیچینگ مرتبط به روشن-خاموش شدن ترانزیستور ها می شوند. مدولاسیون پهنای پالس می تواند فرم های مختلف داشته باشد. در این قسمت یک مقدمه ای عملی برای تکنیک”Interleaved Pulse-width Modulation” یا به عبارتی دیگر نوسان ساز IPWM بیان می شود که به طور گسترده ای در الکترونیک قدرت استفاده می شود.

نوسان ساز IPWM

هنگامی که چند مبدل PWM به صورت سری (یا موازی) در مدار الکترونیک قدرت متصل می شوند، مناسب است همه مبدل ها در فرکانس یکسان اما با شیف فاز خاص و مشخصی در میاسیگنال های PWM راه اندازی شوند. این ترفند”تعویض شده” یا interleaved در بسیاری از کاربردها مختلف مانند شارژ درایور ، پمپ ها ، مبدل قدرت باک/ بوست، کنترل کننده های پل H و غیره بسیار مفید است.

آردوینو و مدولاسیون پهنای باند

همان طور که می دانید، دو خروجی PWM از آردوینو Uno مربوط به تایمر است. برای PWM معمولی، اگر ما یک مقدار از ۰ تا ۲۵۵ را در پین PWM بنویسیم، کتابخانه آردوینو پین اختصاص داده شده را برای خروج یک سیگنال PWM که متناسب با مقدار نوشته شده در زمان است را راه اندازی خواهد کرد. از آنجایی که آردوینو از ۸ بیت برای نشان دادن داده های آنالوگ استفاده می کند، می تواند این داده ها را در نشان گذاری ده دهی (decimal notation) با استفاده از هر عددی بین صفر و ۲^۸ که از صفر تا ۲۵۵ است نشان دهد که ۰، صفر ولت است و ۲۵۵، پنج ولت است. برای مثال، اگر شما بنویسید :

در ساختنی بخوانید :  آموزش ساخت مدار شبیه ساز باتری تلفن همراه

analogWrite (3, 255/2)

نتیجه آن یک موج مربعی روی پین ۳ است که عرض آن به ۲ تقسیم شده است. موج مربعی عرض کامل(دیوتی سایکل ۱۰۰%)، ۵ ولت تولید می کند، بنابراین در این مثال این موج ۲٫۵ولت تولید می کند. توجه داشته باشید که آردوینو مقدار پیش فرض فرکانس مدولاسیون برای پین های PWM خود را دارد. برای پین های ۳، ۹،۱۰ و ۱۱ تقریباً ۴۸۸ هرتز و برای پین های ۵ و ۶ حدود ۹۷۷ هرتز است. اگرچه این ها برای آردوینو در حال اجرا به طور پیش فرض ۱۶مگا هرتز است، به راحتی با نوشتن مقادیر جدید در ریجستر تایمر مناسب می توانید آن را تغییر دهید.

تراشه Atmega 328P در آدوینو Uno سه تایمر (تایمر۰، تایمر۱ و تایمر ۲) با کنترل شش خروجی PWM دارد. هر یک از تایمرها دارای یک prescaler است که فرکانس ساعت یا کلاک تایمر را با تقسیم کلاک نوسان ساز سیستم با یک فاکتور prescale مانند ۱، ۸، ۶۴، ۲۵۶ یا ۱۰۲۴ تولید می کند (در اینجا، کلاک سیستم۱۶ مگا هرتز است از این رو فرکانس کلاک تایمر، فرکانس کلاک سیستم تقسیم بر فاکتور prescaler خواهد بود ). یک نکته قابل توجه دیگر این است که تایمر ۱ یک تایمر ۱۶ بیتی است که دارای حالت های اضافی است و تایمر ۲ دارای مجموعه ای متفاوت از مقادیر prescaler از تایمرهای دیگر است. برای اطلاعات بیشتر به دیتاشیت Atmega 328P مراجعه کنید.

ساختن نسخه آزمایشی پروژه نوسان ساز IPWM

ما در این ساختنی برای ایجاد یک سیگنال نوسان ساز IPWM به تجهیزات اندازه گیری نیاز داریم و برای این منظور از یک میکروکنترلر آردوینو UNO استفاده می کنیم. اگر مقدار اولیه رجیستر کانتر تایمر۱(TCNT1) را به نصف مقدار کامل آن( نصف ۲^۱۶) تنظیم کنید، به راحتی از مدولاسیون پهنای پالس فازی بیرون می آیید.

در ساختنی بخوانید :  آموزش ساخت پینگ پنگ تک نفره ؛ یک بازی ساده اما سرگرم کننده

از آنجایی که تمرکز اصلی این ساختنی آزمایشی این است که درک درستی از سیستم( و ایجاد تجربه برای پروژه های نوآورانه تر) داشته باشید، تنظیمات سخت افزاری شامل چیزی جز یک آردوینو Uno نیست که با کد نسخه ی نمایشی(طرح) لود شده است. می توانید آردوینو را از USB یا از آداپتور ۹ ولت DC خارجی تغذیه کنید. در این برنامه، پین ۹ آردوینو(D9) به عنوان اولین کانال خروجی و پین ۱۱(D11) به عنوان دومین کانال خروجی پیکربنده شده است. در اینجا کد نسخه نمایشی(همچنین پنجره کد من را ببینید):

نکاتی برای اشکال زدایی مدار

اگر یک اسلیسکوپ داشته باشید برای اشکال زدایی نوسان ساز IPWM بسیار مفید است. در زیر یک نمودار تصادفی از خروجی نشان داده شده است که توسط  پرابی که به اسیلوسکوپ متصل شده، گرفته شده است. اگر اسلیسکوپ ندارید برای یک تست پایه، دو LED(با مقاومت۱K  محدود کننده جریان) را به پین های خروجی(D9 و D11) وصل کنید. یک فیلم کوتاه برای تست LED متصل به یک خروجی(D9) در زیر آمده است. فیلم را ببینید.

در ساختنی بخوانید :  با استیک چسب حرارتی چراغ رومیزی شیک بسازید

به طور خلاصه، تعدادی از مبدل های PWM را می توان به صورت موازی یا سری متصل کرد تا یک طراحی مدولار با جریان قابل اسکیل یا ظرفیت های بالا ولتاژ ایجاد شود. در چنین سیستم های مدولار، تکنیک های مدولاسیون پهنای پالس interleaved در به حداقل رساندن ریپل های ورودی/ خروجی یا هارمونیک های ورودی/ خروجی وافزایش توان خروجی مبدل های بوست عامل در حالت هدایت بحرانی کارآمد هستند. اگر شما با مدولاسیون پهنای پالس interleaved آشنا نیستید، کارهای کمی را در جهان الکترونیک قدرت می توانید انجام دهید. بنابراین باید به اندازه کافی آموزش ببینید تا فن را بیابید و اینجا راه های زیادی برای بهبود مهارت های تان وجود دارد.

منبع

خلاصه مطلب
نوسان ساز IPWM با استفاده از آردوینو
عنوان مطلب
نوسان ساز IPWM با استفاده از آردوینو
توضیح کوتاه
با استفاده از آردوینو ، یک نوسان ساز PWM تعویض شده بسازید
نویسنده
ساختنی
ساختنی

بیشتر بخوانید:

خانه هوشمند مبتنی بر اینترنت اشیا با استفاده از آردوینو... در این ساختنی به شما اموزش می دهیم، چگونه با استفاده از یک آردوینو uno و ماژول اترنت یک سیستم خانه هوشمند بسازید. شما در پایان این ساختنی قادر خواهید ...
آموزش ساخت ماشین خورشیدی ساده با قطعات ارزان... قبلاً در ساختنی طرز ساخت ربات خورشیدی ساده را یاد گرفته اید. در این پست ساخت ماشین خورشیدی را یاد می گیرید که از قطعات ارزان و با روش بسیار ساده ای سا...
آموزش ساخت : ربات عنکبوتی بسازید در این پست ساختنی طرز ساخت یک ربات عنکبوتی چهارپا را یاد می گیرید. ساخت ربات برای طرفداران ساختنی های الکترونیکی همیشه جذاب است اما نیاز به دقت و حوصل...
آموزش ساخت چراغ راهنمایی با آردوینو چراغ راهنمایی و رانندگی یکی از پروژه های آردوینوی محبوب است که چیزهای زیادی درباره آردوینو به شما یاد می دهد. در این ساختنی به شما یاد می دهیم چطور پر...
با برد آردوینو کلاه ایمنی هوشمند بسازید... کار در معدن، ساختمان های نیمه کاره، فضاهای تاریک و .. خیلی خطرناک است. کارگران هر لحظه در معرض گازهای سمی، دمای بالا و هزاران خطر بالقوه دیگر قرار دار...
برای گلخانه تان سیستم آبیاری اتوماتیک بسازید... فقط با آردوینو می توانید به سادگی هر چه تمام یک سیستم آبیاری اتوماتیک بسازید که روی میزان رطوبت خاک هم نظارت داشته باشد. چند روز پیش طرز ساخت یک سیستم...

درباره سید علی طلاکش

سید علی طلاکش
سید علی طلاکش ، مهندس الکترونیک و نویسنده وبسایت ساختنی است .

پیشنهاد می کنیم

راه اندازی استپر موتور با استفاده از آردوینو

کنترل استپر موتور با آردوینو و استفاده از IC دارلینگتون UL2003A

در این ساختنی قصد توضیح جنبه های متفاوتی از کنترل استپر موتور (Stepper Motor) توسط آردوینو …

پاسخ دهید