Программа Сервисный Центр
0

Простой интерфейс расширяет диапазон ШИМ регулирования


Jim Wilson, Allied Healthcare Products Electronic Design Europe У большинства микроконтроллеров есть один или несколько выходов широтно-импульсных модуляторов (ШИМ), которые могут эффективно использоваться для управления всевозможными нагрузками, такими, например, как соленоиды пропорциональных клапанов, электромоторы или светорегуляторы. По существу, во всех случаях ШИМ используется как цифро-аналоговый преобразователь (ЦАП). Программированием регистра устанавливается требуемый коэффициент заполнения импульсов (цифра), а затем, с помощью нескольких компонентов, выполняющих функцию интегратора, формируется постоянное напряжение (аналог). Аналоговое напряжение, пропорциональное коэффициенту заполнения, заданному записанным в регистр ШИМ числом, может изменяться от уровня «лог. 0» до «лог. 1». Однако очень часто управляемое устройство не работает в полном диапазоне выходных напряжений ШИМ. К примеру, электромотор может не вращаться при напряжении ниже 2 В, а пропорциональный клапан полностью откроется уже при напряжении 4 В. Если логические уровни ШИМ заключены между 0 и 5 В, часть разрешающей способности будет потеряна. Так, при 8-разрядной ШИМ из 256 возможных уровней реально воздействовать на клапан будут только 200. Чтобы сделать точность управления максимально возможной, можно найти в учебниках несколько простых аналоговых схем и согласовать диапазон ШИМ с требованиями конкретного устройства. Изображенная на рисунке схема состоит из шести каскадов, некоторые из которых вам, возможно, не понадобятся, и их можно будет просто опустить.
Простой интерфейс расширяет диапазон ШИМ регулирования

Кликните для увеличения Схема выбора Ключ U1 позволяет выбирать из нескольких устройств одно, требующее управления. Применительно к приложению, которое побудило к разработке данной схемы, это несколько клапанов и насосов на одной линии ШИМ. Вход Разрешение предназначен для индивидуального включения и выключения каждого устройства. Интегратор Этот каскад (R1 и C1) преобразует прямоугольные импульсы ШИМ в постоянное напряжение, пропорциональное коэффициенту заполнения. От типа и емкости конденсатора C1 зависит скорость, с которой он способен перезаряжаться и превращать ШИМ последовательность в гладкое постоянное напряжение. У меня одинаково хорошо работали и керамические, и электролитические конденсаторы. Делитель Резисторы R2 и R3 образуют простой делитель, задающий верхний уровень выходного управляющего напряжения схемы. К примеру, в моем случае напряжение питания микроконтроллера равно 5 В, и выход ШИМ, соответственно, переключается между 0 и 5 В. Используемый клапан полностью открывается при напряжении 4 В. Без делителя 20% разрешения ШИМ терялись бы понапрасну из-за того, что диапазон от 4 до 5 В использоваться не может. Сумматор Можно привести множество примеров устройств, которым нижняя часть диапазона ШИМ абсолютно не нужна. Электромоторы, например, не сдвинутся с места до тех пор, пока напряжение на них не достигнет определенного минимального порога. Чтобы сместить вверх нижнюю точку выходного диапазона напряжений драйвера, на резисторах R4 и R5 сделан еще один делитель, напряжение на котором должно быть чуть ниже требуемого на выходе минимума. Если ваш мотор не стартует при напряжении ниже 2 В, можете установить на делителе такое напряжение, чтобы на резисторе R7 было 1.8 В. При этом вы потеряете всего лишь 0.2 В, или 4% от полного диапазона ШИМ, но не 40%, что было бы при нижней границе равной нулю. Умножитель Нередко устройству требуется напряжение, большее, чем амплитуда импульсов ШИМ. С помощью умножителя выходное напряжение драйвера можно увеличить в любое число раз. Коэффициент умножения задается резисторами R8 и R9. На схеме R8 и R9 равны и образуют удвоитель напряжения. Для других коэффициентов умножения используйте формулу:
Простой интерфейс расширяет диапазон ШИМ регулирования
где VO – напряжение на выходе усилителя U2,
VI – напряжение на неинвертирующем входе IN+ усилителя U2. Преобразователь и драйвер Микросхема U3 используется для преобразования выходного напряжения драйвера ШИМ в ток и компенсации температурного дрейфа параметров нагрузки. Индуктивные нагрузки, подобные моторам и клапанам, как правило, содержат обмотки с большим количеством провода, сопротивление которого зависит от температуры. Повторитель напряжения U3 компенсируют эту зависимость. При испытании схемы наилучший в своем классе результат показала микросхема операционного усилителя OPA137, выпускаемая Texas Instruments. D1 – это диод свободного хода для подавления индуктивных выбросов, возникающих при резком снижении или отключении напряжения питания нагрузки. Одинаково хорошо здесь работают и диод Шоттки SK32, и обычный диод LL4148. Для того чтобы при подборе сопротивлений не идти путем проб и ошибок, используйте потенциометры. Получив оптимальные результаты, замените потенциометры постоянными резисторами. После надлежащей настройки схема, подобная описанной, позволит повысить точность управления драйвером ШИМ. Полезный диапазон выходных напряжений с 20…40%, ценою нескольких дешевых компонентов, можно расширить до 90% и более. При использовании ШИМ в качестве источника аналогового напряжения для управления такими устройствами, как электромоторы и пропорциональные клапаны, схема позволяет смещать и масштабировать диапазон управляющих напряжений в соответствии с требованиями, предъявляемыми нагрузкой.
На английском языке: Simple Interface Connects Sensor Output To Microcontroller

 
 
Информация
Посетители, находящиеся в группе Гости, не могут оставлять комментарии в данной новости.
 
Обратная связь

Наши партнеры

 

Опросы

Есть ли справедливость в жизни?
Конечно есть, уверен!
Вроде как должна быть, но...
Затрудняюсь ответить...
Какая справедливость? О чем Вы?
Эх.., нет правды на свете!

 

Облако тегов

Требуется для просмотраFlash Player 9 или выше.

Показать все теги
 

Календарь публикаций

«    Декабрь 2016    »
ПнВтСрЧтПтСбВс
 
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
 
 

Архив новостей

Декабрь 2016 (1)
Ноябрь 2016 (42)
Октябрь 2016 (34)
Сентябрь 2016 (38)
Август 2016 (34)
Июль 2016 (36)
 
Наверх Сервисные мануалы Даташиты Ремонт LCD, ЖК телевизоров LG Samsung Скрипт программы "Сервисный центр"