Широтно-импульсная модуляция (шим). аналоговая и цифровая

Рассмотрим, в чем разница между этими двумя способами. Электрическая мощность может быть активной и определять выделяемое тепло. Также существует реактивная мощность, определяющая электромагнитные поля. В любом случае величина мощности зависит от внешнего воздействия – напряжения. Свойства нагрузки при том или ином напряжении повлияют на силу тока, а также на мощность.

Полный текст программы приведен ниже, а в этом разделе поясним ключевые особенности программы. Видео, демонстрирующее работу схемы, приведено в конце статьи. На видео вы можете видеть как яркость свечения светодиода будет изменяться постепенно в зависимости от изменения коэффициента заполнения ШИМ.

Начать программирование ШИМ ATmega16 необходимо с установки нужного значения регистра Таймера 2 – его биты приведены на следующем рисунке. Изменяя данные биты, мы можем настраивать нужные нам параметры ШИМ.

Установим биты WGM20 и WGM21 чтобы активировать режим быстрой ШИМ.

Для полной информации относительно возможных режимов ШИМ, устанавливаемых битами WGM20 и WGM21, посмотрите официальный даташит на ATmega16.

Поскольку мы не будем использовать предделитель, запишем в необходимые биты ‘001’:

Настройки режима сравнения (Compare Output Mode) для режима быстрой ШИМ приведены в следующей таблице.

Аналогичным образом уменьшаем коэффициент заполнения со 100% до 0% чтобы постепенно уменьшать яркость свечения светодиода.

Мнение эксперта

It-Technology, Cпециалист по электроэнергетике и электронике

Задавайте вопросы "Специалисту по модернизации систем энергогенерации"

Что такое ШИМ — принцип работы широтно-импульсной модуляции Приведенные выше функции в полной мере реализованы в последних разработках микросхем ШИМ-контроллеров ON Semi сериях микросхем NCP1237 38 88 и NCP1379 80. Спрашивайте, я на связи!

Широтно-импульсная модуляция (шим). аналоговая и цифровая

Область применения

Микроконтроллер Ардуино тоже может функционировать в режиме ШИМ контроллера. Для этого следует вызвать функцию AnalogWrite() с указанием в скобках значения от 0 до 255. Ноль соответствует 0В, а 255 – 5В. Промежуточные значения рассчитываются пропорционально.

Повсеместное распространение устройств, работающих по принципу ШИМ, позволило человечеству уйти от трансформаторных блоков питания линейного типа. Как результат – повышение КПД и снижение в несколько раз массы и размеров источников питания.

ШИМ-контроллер является неотъемлемой частью современного импульсного блока питания. Он управляет работой силового транзистора, расположенного в первичной цепи импульсного трансформатора. За счёт наличия цепи обратной связи напряжение на выходе БП всегда остаётся стабильным

Малейшее отклонение выходного напряжения через обратную связь фиксируется микросхемой, которая мгновенно корректирует скважность управляющих импульсов. Кроме этого современный ШИМ-контроллер решает ряд дополнительных задач, способствующих повышению надёжности источника питания:

обеспечивает режим плавного пуска преобразователя;
ограничивает амплитуду и скважность управляющих импульсов;
контролирует уровень входного напряжения;
защищает от короткого замыкания и превышения температуры силового ключа;
при необходимости переводит устройство в дежурный режим.

Необходимые компоненты

1. Микроконтроллер ATmega16 (купить на AliExpress).
2. Программатор AVR-ISP (купить на AliExpress), USBASP (купить на AliExpress) или другой подобный.
3. Кварцевый генератор на 16 МГц (купить на AliExpress).
4. Конденсатор 100 нФ (2 шт.) (купить на AliExpress).
5. Конденсатор 22 пФ (2 шт.) (купить на AliExpress).
6. Светодиод (2 шт.) (купить на AliExpress).
7. Кнопка.
8. Макетная плата.
9. Соединительные провода.
10. Источник питания с напряжением 5 Вольт.

Мы будем использовать для формирования ШИМ сигнала контакт OC2 микроконтроллера ATmega16, поэтому соедините контакт Pin21 (PD7) микроконтроллера со светодиодом.

Мнение эксперта

It-Technology, Cпециалист по электроэнергетике и электронике

Задавайте вопросы "Специалисту по модернизации систем энергогенерации"

Занятие №8. Реализация ШИМ — Микроконтроллеры и Технологии Взависимости от режима работы содержимое этого регистра обнуляется,инкрементируется увеличивается значение на 1 или декрементируется уменьшается значение на 1 по каждому импульсу тактового сигнала таймера счетчика. Спрашивайте, я на связи!

8. Широтно-импульсная модуляция в преобразователях

Широтно-импульсная модуляция в преобразователях

Принципы импульсного управления и модуляции рассмотрены в гл. 4 на при­мере простейшей схемы регулятора постоянного тока. При этом даны определе­ния основных видов импульсной модуляции, используемых в теории линейных импульсных систем, которые соответствуют практике управления импульсными преобразователями постоянного тока.

, ( 8.1.)

где U_Mm и U_Hm — максимальные значения модулирующего сигнала u_M(θ) и несущего сигнала u_H(θ) соответственно.

.Рис. 8.1. Однофазный полу мостовой инвертор напряжения: а – схема; б – диаграммы напряжения при импульсной модуляции

Частота несущего сигнала u_H(θ) равна частоте коммутации f_H ключей S1 и S2 и обычно значительно превышает частоту модулирующего сигнала f_M. Соотношение частот f_H и f_M является важным показателем эффективности процесса модуляции и называется индексом частотной модуляции, который определяется по формуле (8.2):

• (8.2)

При малых значениях M_f сигналы u_M(θ) и u_H(θ) должны быть синхронизированы, чтобы избежать появления нежелательных субгармоник. В [17] в качестве максимального значения My, определяющего необходимость синхронизации, уста­навливается М_f = 21. Очевидно, что при синхронизированных сигналах и коэффициент M_f является постоянной величиной.

Из диаграммы на рис. 8.1 видно, что амплитуда первой гармоники выходного напряжения U_am1 может быть с учетом (8.1) представлена в следующем виде (8.3):

• (8.3)

Разложение прямоугольной функции в ряд Фурье дает максимальное значение (8.4):

• (8.4)

Эта величина ограничивается значением индекса М_а, изменяющегося в диапа­зоне от 0 до примерно 3. Очевидно, что функция на интервале а—б значений от 1 до 3,2 является нелинейной (рис. 8.2). Режим работы на этом участке называется сверх модуляцией.

Мнение эксперта

It-Technology, Cпециалист по электроэнергетике и электронике

Задавайте вопросы "Специалисту по модернизации систем энергогенерации"

Использование широтно-импульсной модуляции (ШИМ) в микроконтроллерах AVR ATmega16 Зависимость относительного значе ния амплитуды основной гармоники выход ного напряжения от индекса амплитудной модуляции для однофазной полу мостовой схемы. Спрашивайте, я на связи!

Ардуино шим: расшифровка, определение, примеры

Увеличение частоты и разрядности ШИМ Ардуино

Для изменения частоты ШИМа Ардуино в большую сторону необходимо обратиться к следующей инструкции.

Когда высокочастотный ШИМ-сигнал фильтруется, его небольшой компонент всегда будет проходить через фильтр. Это происходит потому, что конденсатор слишком мал, чтобы полностью его фильтровать. Можно было бы выбрать большую комбинацию конденсаторов и резисторов, но тогда потребуется долгое время для достижения надлежащего выходного напряжения при зарядке конденсатора.

Рис.: а) структура МОП ПТ с индуцированным каналом. б) графическое изображение.

В этом примере предположим, что MOSFET будет управлять не критической нагрузкой, такой, как светодиод высокой мощности. В этом случае нам просто нужно оставаться в разумных пределах, поэтому пиковый ток в светодиоде не будет превышен. В этом случае пульсация в 0,1 вольта была бы более чем достаточной.

Мнение эксперта

It-Technology, Cпециалист по электроэнергетике и электронике

Задавайте вопросы "Специалисту по модернизации систем энергогенерации"

Dual level OCP — двухуровневая защита от токовой перегрузки ICR1 — 16-разрядный регистр захвата,сохраняет значение TCNT1 при подаче активного фронта сигнала на вывод ICP1 или по сигналу от компаратора. Спрашивайте, я на связи!

Популярные бренды

1. Эффективность электропитания: индукция обмоток ротора будет усреднять ток (индукторы сопротивляются изменению тока). Транзисторы имеют низкий импеданс при низком падении напряжения и рассеивании мощности. Резистор рассеивает большую мощность (I2R) в виде тепла.
2. Управление скоростью: двигатель будет видеть источник с низким импедансом, даже если он постоянно переключается между высоким и низким напряжением. Результат очевиден – двигатель ускоряется. Серийное сопротивление приведет к тому, что двигатель будет испытывать малое напряжение, поэтому легко остановится в нужный момент.
3. Цепь управления: для цифровой электроники (например, микроконтроллера ) очень легко включать или выключать напряжение с помощью транзисторов. Аналоговый выход (с электронным или механическим управлением) требует большего количества компонентов и увеличивает рассеивание мощности. Это будет более дорогостоящим вариантом, с точки зрения электроники и требований к электропитанию.