पल्स चौड़ाई मॉडुलन (पीडब्लूएम)। एनालॉग और डिजिटल

PWM या PWM (पल्स-चौड़ाई मॉडुलन) लोड को बिजली की आपूर्ति को नियंत्रित करने का एक तरीका है। नियंत्रण में पल्स अवधि को निरंतर पल्स पुनरावृत्ति दर पर बदलना शामिल है। पल्स चौड़ाई मॉडुलन एनालॉग, डिजिटल, बाइनरी और टर्नरी है।

पल्स-चौड़ाई मॉडुलन का उपयोग विद्युत कन्वर्टर्स की दक्षता में वृद्धि करना संभव बनाता है, विशेष रूप से पल्स कन्वर्टर्स के लिए, जो आज विभिन्न इलेक्ट्रॉनिक उपकरणों के लिए माध्यमिक बिजली आपूर्ति का आधार बनाते हैं। फ्लाईबैक और फॉरवर्ड सिंगल-साइकिल, पुश-पुल और हाफ-ब्रिज, साथ ही ब्रिज पल्स कन्वर्टर्स को आज पीडब्लूएम की भागीदारी से नियंत्रित किया जाता है, यह गुंजयमान कन्वर्टर्स पर भी लागू होता है।

पल्स-चौड़ाई मॉड्यूलेशन आपको सेल फोन, स्मार्टफोन, लैपटॉप के लिक्विड क्रिस्टल डिस्प्ले की बैकलाइट की चमक को समायोजित करने की अनुमति देता है। PWM को ऑटोमोटिव इनवर्टर, चार्जर आदि में लागू किया जाता है। आज कोई भी चार्जर अपने ऑपरेशन में PWM का उपयोग करता है।

स्विचिंग तत्वों के रूप में, आधुनिक उच्च-आवृत्ति कन्वर्टर्स में, द्विध्रुवी और क्षेत्र-प्रभाव ट्रांजिस्टर का उपयोग किया जाता है, जो एक प्रमुख मोड में काम करता है। इसका मतलब है कि ट्रांजिस्टर पूरी तरह से अवधि के लिए खुला है, और अवधि के लिए पूरी तरह से बंद है।

और चूंकि क्षणिक अवस्थाओं में केवल दसियों नैनोसेकंड तक चलती है, कुंजी पर जारी की गई शक्ति स्विच की गई शक्ति की तुलना में छोटी होती है, कुंजी पर गर्मी के रूप में जारी औसत शक्ति अंत में महत्वहीन हो जाती है। उसी समय, बंद अवस्था में, एक कुंजी के रूप में ट्रांजिस्टर का प्रतिरोध बहुत छोटा होता है, और इसके पार वोल्टेज ड्रॉप शून्य के करीब पहुंच जाता है।

खुले राज्य में, ट्रांजिस्टर की चालकता शून्य के करीब है, और इसके माध्यम से वर्तमान व्यावहारिक रूप से प्रवाहित नहीं होता है। यह आपको उच्च दक्षता के साथ, यानी कम गर्मी के नुकसान के साथ कॉम्पैक्ट कन्वर्टर्स बनाने की अनुमति देता है। और ZCS (शून्य-वर्तमान-स्विचिंग) गुंजयमान कन्वर्टर्स इन नुकसानों को कम करने की अनुमति देते हैं।

एनालॉग-प्रकार पीडब्लूएम जनरेटर में, नियंत्रण संकेत एक एनालॉग तुलनित्र द्वारा उत्पन्न होता है, उदाहरण के लिए, एक त्रिकोणीय या सॉटूथ सिग्नल को तुलनित्र के इनवर्टिंग इनपुट पर लागू किया जाता है, और नॉन-इनवर्टिंग इनपुट पर एक मॉड्यूलेटिंग निरंतर सिग्नल लागू होता है।

आउटपुट दालें प्राप्त की जाती हैं, उनकी पुनरावृत्ति की आवृत्ति आरा (या त्रिकोणीय संकेत) की आवृत्ति के बराबर होती है, और नाड़ी के सकारात्मक भाग की अवधि उस समय से संबंधित होती है जिसके दौरान मॉड्यूलेटिंग निरंतर संकेत का स्तर होता है तुलनित्र के गैर-इनवर्टिंग इनपुट पर लागू आरा सिग्नल के स्तर से अधिक है, जो इनवर्टिंग प्रवेश पर लागू होता है। जब आरा वोल्टेज मॉड्यूलेटिंग सिग्नल से अधिक होता है, तो आउटपुट पल्स का नकारात्मक हिस्सा होगा।

यदि आरी को तुलनित्र के गैर-इनवर्टिंग इनपुट को खिलाया जाता है, और मॉड्यूलेटिंग सिग्नल को इनवर्टिंग पर लागू किया जाता है, तो आउटपुट स्क्वायर वेव दालों का सकारात्मक मूल्य होगा जब देखा वोल्टेज मॉड्यूलेटिंग सिग्नल के मूल्य से अधिक होता है। इनवर्टिंग इनपुट पर लागू होता है, और नकारात्मक जब देखा वोल्टेज मॉड्यूलेटिंग सिग्नल से कम होता है। एनालॉग पीडब्लूएम पीढ़ी का एक उदाहरण टीएल 494 चिप है, जिसका आज व्यापक रूप से स्विचिंग बिजली की आपूर्ति के निर्माण में उपयोग किया जाता है।

डिजिटल पीडब्लूएम का उपयोग बाइनरी डिजिटल तकनीक में किया जाता है। आउटपुट पल्स भी दो मानों (चालू या बंद) में से केवल एक पर ले जाता है, और औसत आउटपुट स्तर वांछित के करीब पहुंच जाता है। यहां, एन-बिट काउंटर का उपयोग करके चूरा संकेत प्राप्त किया जाता है।

पीडब्लूएम डिजिटल डिवाइस भी एक स्थिर आवृत्ति पर काम करते हैं, जरूरी नियंत्रित डिवाइस के प्रतिक्रिया समय से अधिक, एक दृष्टिकोण जिसे ओवरसैंपलिंग कहा जाता है। घड़ी के किनारों के बीच, डिजिटल PWM आउटपुट स्थिर रहता है, या तो उच्च या निम्न, डिजिटल तुलनित्र के आउटपुट की वर्तमान स्थिति पर निर्भर करता है, जो काउंटर पर सिग्नल के स्तर और आने वाले डिजिटल की तुलना करता है।

आउटपुट को राज्यों 1 और 0 के साथ दालों के अनुक्रम के रूप में देखा जाता है, प्रत्येक चक्र राज्य विपरीत में बदल सकता है या नहीं। दालों की आवृत्ति निकट आने वाले संकेत के स्तर के समानुपाती होती है, और एक दूसरे का अनुसरण करने वाली इकाइयाँ एक व्यापक, लंबी पल्स बना सकती हैं।

चर चौड़ाई के परिणामी पल्स घड़ी की अवधि के गुणक होंगे, और आवृत्ति 1/2NT के बराबर होगी, जहां टी घड़ी की अवधि है, एन घड़ी चक्रों की संख्या है। यहां, घड़ी की आवृत्ति के संबंध में कम आवृत्ति प्राप्त करने योग्य है। वर्णित डिजिटल जनरेशन स्कीम एक-बिट या दो-स्तरीय पीडब्लूएम, पल्स-कोडेड पीसीएम मॉड्यूलेशन है।

यह दो-स्तरीय पल्स-कोडेड मॉड्यूलेशन अनिवार्य रूप से 1/T की आवृत्ति के साथ दालों की एक श्रृंखला है, और T या 0 की चौड़ाई है। ओवरसैंपलिंग को लंबी अवधि में औसत पर लागू किया जाता है। उच्च गुणवत्ता वाले PWM को सिंगल-बिट पल्स-डेंसिटी मॉड्यूलेशन (पल्स-डेंसिटी-मॉड्यूलेशन) द्वारा प्राप्त किया जा सकता है, जिसे पल्स-फ़्रीक्वेंसी मॉड्यूलेशन भी कहा जाता है।

डिजिटल पल्स-चौड़ाई मॉडुलन के साथ, अवधि को भरने वाले आयताकार सबपल्स अवधि में किसी भी स्थान पर गिर सकते हैं, और केवल उनकी संख्या अवधि के लिए औसत सिग्नल मान को प्रभावित करती है। इसलिए, यदि हम अवधि को 8 भागों में विभाजित करते हैं, तो दालों का संयोजन 11001100, 11110000, 11000101, 10101010, आदि अवधि के लिए समान औसत मूल्य देगा, हालांकि, अलग-अलग स्थायी इकाइयां कुंजी ट्रांजिस्टर के ऑपरेटिंग मोड को भारी बनाती हैं। .

इलेक्ट्रॉनिक्स के दिग्गज, पीडब्लूएम के बारे में बात करते हुए, यांत्रिकी के साथ ऐसा सादृश्य देते हैं। यदि इंजन एक भारी चक्का घुमाता है, तो चूंकि इंजन को या तो चालू या बंद किया जा सकता है, चक्का या तो घूमेगा और चालू रहेगा, या इंजन बंद होने पर घर्षण के कारण रुक जाएगा।

लेकिन अगर इंजन को कुछ सेकंड प्रति मिनट के लिए चालू किया जाता है, तो एक निश्चित गति से, जड़ता के कारण, चक्का के रोटेशन को बनाए रखा जाएगा। और इंजन की अवधि जितनी लंबी होगी, चक्का उतनी ही अधिक गति से घूमेगा। तो पीडब्लूएम के साथ, ऑन और ऑफ सिग्नल (0 और 1) आउटपुट पर आता है, और परिणामस्वरूप, औसत मूल्य तक पहुंच जाता है। समय के साथ दालों के वोल्टेज को एकीकृत करके, हम दालों के नीचे का क्षेत्र प्राप्त करते हैं, और काम करने वाले शरीर पर प्रभाव औसत वोल्टेज मान पर काम के समान होगा।

इस प्रकार कन्वर्टर्स काम करते हैं, जहां स्विचिंग प्रति सेकंड हजारों बार होती है, और आवृत्ति मेगाहर्ट्ज़ की इकाइयों तक पहुंचती है। व्यापक रूप से विशेष पीडब्लूएम नियंत्रक हैं जिनका उपयोग ऊर्जा-बचत लैंप, बिजली आपूर्ति आदि के रोड़े को नियंत्रित करने के लिए किया जाता है।

नाड़ी अवधि की कुल अवधि का समय पर (नाड़ी का सकारात्मक भाग) के अनुपात को नाड़ी का कर्तव्य चक्र कहा जाता है। इसलिए, यदि टर्न-ऑन समय 10 µs है, और अवधि 100 µs तक रहती है, तो 10 kHz की आवृत्ति पर, कर्तव्य चक्र 10 होगा, और वे लिखते हैं कि S = 10। पारस्परिक कर्तव्य चक्र को पल्स कहा जाता है कर्तव्य चक्र, अंग्रेजी में कर्तव्य चक्र, या संक्षेप में डीसी।

तो, दिए गए उदाहरण के लिए, DC = 0.1, 10/100 = 0.1 के बाद से। पल्स-चौड़ाई मॉडुलन के साथ, पल्स के कर्तव्य चक्र को समायोजित करके, यानी डीसी को अलग करके, इलेक्ट्रॉनिक या अन्य विद्युत उपकरण, जैसे मोटर के आउटपुट पर आवश्यक औसत मूल्य प्राप्त किया जाता है।

इनपुट वोल्टेज द्वारा नियंत्रित दालों के जनरेटर और समायोज्य कर्तव्य चक्र की योजना। परिवर्तनीय कर्तव्य चक्र के साथ स्पंदित संकेत का स्रोत। पल्स चौड़ाई सीमा (10+)

पल्स सिग्नल का कर्तव्य चक्र। ड्यूटी साइकिल - जेनरेटर

कर्तव्य चक्र समायोजन

नियंत्रित कर्तव्य चक्र के साथ संकेत प्राप्त करने के लिए, पीडब्लूएम नियंत्रकों का उपयोग करना सुविधाजनक है। ये विशेष उद्देश्य वाले माइक्रो-सर्किट केवल एक कर्तव्य चक्र के साथ सिग्नल उत्पन्न करने के लिए डिज़ाइन किए गए हैं जो बाहरी परिस्थितियों पर निर्भर करता है।

उदाहरण के लिए, एकीकृत PWM नियंत्रक 1156EU3 या UC3823 पर सर्किट पर विचार करें।

आपके ध्यान में सामग्री का चयन:

रोकनेवाला R1- 10 kOhm, ट्रिमर। इसके साथ, प्रारंभिक संकेत स्तर को समायोजित किया जाता है, जिस पर न्यूनतम अवधि की दालें दिखाई देंगी।

रोकनेवाला R2- 100 कोहम

रोकनेवाला R3- 500 kOhm, ट्रिमर। यह संवेदनशीलता को समायोजित करता है, अर्थात, इस प्रतिरोधक को बढ़ाने से किसी दिए गए आयाम का संकेत कर्तव्य चक्र में अधिक परिवर्तन की ओर ले जाता है।

रोकनेवाला R4, संधारित्र C1- आउटपुट सिग्नल की आवृत्ति सेट करें। इन भागों के मापदंडों के आधार पर आवृत्ति की गणना करने का सूत्र।

रोकनेवाला R5- 100 kOhm, ट्रिमर। यह अधिकतम संभव भरण कारक को नियंत्रित करता है, और सर्किट (A3) में, केवल भरण कारक।

संधारित्र C1- 0.1 यूएफ।

कर्तव्य चक्र नियंत्रण को दर्शाने वाला एक तैयार उपकरण - आंखों की थकान और आवास की ऐंठन से राहत के लिए एक सिम्युलेटर।

अधिकतम कर्तव्य चक्र सीमा

कई मामलों में अधिकतम भरण कारक को सीमित करना उपयोगी होता है। कभी-कभी यह सुनिश्चित करना आवश्यक होता है कि, नियंत्रण संकेत की परवाह किए बिना, कर्तव्य चक्र एक निश्चित पूर्व निर्धारित मूल्य से अधिक न हो। यह आवश्यक है, उदाहरण के लिए, बिजली आपूर्ति के स्टेप-अप, इनवर्टिंग, फ्लाईबैक, फॉरवर्ड या पुश-पुल टोपोलॉजी में ताकि प्रारंभ करनेवाला या ट्रांसफार्मर के चुंबकीय सर्किट में दालों के बीच विचुंबकीय होने का समय हो।

सभी पिन और कनेक्शन जो कर्तव्य चक्र को सीमित करने के हमारे कार्य से संबंधित नहीं हैं, उन्हें सर्किट से हटा दिया गया है। उदाहरण के लिए, चयनित चिप 1156EU3 या UC3823 है। परिवर्तनों के बिना, वर्णित दृष्टिकोण को 1156EU2 या UC3825 चिप पर लागू किया जा सकता है। अन्य PWM microcircuits के लिए, भाग मानों का चयन करना और इन microcircuits के पिनआउट को ध्यान में रखना आवश्यक हो सकता है।

योजना के संचालन का सिद्धांत इस प्रकार है। लेग 8 सॉफ्ट स्टार्ट के लिए जिम्मेदार है। माइक्रोक्रिकिट के अंदर इसमें 1 μA का करंट लगाया जाता है। यह करंट बाहरी कैपेसिटर को चार्ज करता है। जैसे ही संधारित्र में वोल्टेज बढ़ता है, अधिकतम संभव कर्तव्य चक्र बढ़ता है। यह स्टार्ट-अप पर दालों की चौड़ाई में क्रमिक वृद्धि सुनिश्चित करता है। यह आवश्यक है, क्योंकि आउटपुट कैपेसिटर चालू होने पर डिस्चार्ज हो जाता है, और, यदि आप फीडबैक पर भरोसा करते हैं, तो पल्स अवधि अधिकतम होगी जब तक कि यह कैपेसिटर ऑपरेटिंग वोल्टेज पर चार्ज न हो जाए। यह अवांछनीय है, क्योंकि डिवाइस चालू होने पर यह ओवरलोड हो जाता है।

ट्रिमर रोकनेवाला और डायोड अधिकतम संभव वोल्टेज को सीमित करता है जिससे संधारित्र को चार्ज किया जा सकता है, और इसलिए अधिकतम संभव कर्तव्य चक्र। इसी समय, सॉफ्ट स्टार्ट फ़ंक्शन पूरी तरह से संरक्षित है। कैपेसिटर चार्ज के रूप में पल्स चौड़ाई धीरे-धीरे शून्य से निर्धारित मान तक बढ़ जाती है। इसके अलावा, भरण कारक की वृद्धि रुक जाती है।

डायोड- कोई भी कम-शक्ति, उदाहरण के लिए, KD510

ट्रिमर रोकनेवाला- 100 कोहम

दुर्भाग्य से, लेखों में समय-समय पर त्रुटियां होती हैं, उन्हें ठीक किया जाता है, लेखों को पूरक बनाया जाता है, विकसित किया जाता है, नए तैयार किए जाते हैं।

कई अलग-अलग तकनीकों के साथ काम करते समय, अक्सर यह सवाल उठता है: उपलब्ध शक्ति का प्रबंधन कैसे करें? अगर इसे कम करने या बढ़ाने की जरूरत है तो क्या करें? इन सवालों का जवाब PWM कंट्रोलर है। वह क्या प्रतिनिधित्व करता है? इसे कहाँ लागू किया जाता है? और इस तरह के उपकरण को स्वयं कैसे इकट्ठा करें?

पल्स चौड़ाई मॉडुलन क्या है?

इस शब्द के अर्थ को स्पष्ट किए बिना, जारी रखने का कोई मतलब नहीं है। तो, पल्स-चौड़ाई मॉड्यूलेशन उस शक्ति को नियंत्रित करने की प्रक्रिया है जो लोड को आपूर्ति की जाती है, दालों के कर्तव्य चक्र को संशोधित करके किया जाता है, जो एक स्थिर आवृत्ति पर किया जाता है। पल्स चौड़ाई मॉडुलन कई प्रकार के होते हैं:

1. एनालॉग।

2. डिजिटल।

3. बाइनरी (दो-स्तर)।

4. ट्रिनिटी (तीन-स्तर)।

पीडब्लूएम नियंत्रक क्या है?

अब जब हम जानते हैं कि पल्स-चौड़ाई मॉडुलन क्या है, तो हम लेख के मुख्य विषय के बारे में बात कर सकते हैं। PWM नियंत्रक का उपयोग आपूर्ति वोल्टेज को विनियमित करने और ऑटो और मोटरसाइकिल उपकरणों में शक्तिशाली जड़त्वीय भार को रोकने के लिए किया जाता है। यह अत्यधिक जटिल लग सकता है और एक उदाहरण के साथ सबसे अच्छा समझाया गया है। मान लीजिए कि इंटीरियर लाइटिंग लैंप को अपनी चमक को तुरंत नहीं, बल्कि धीरे-धीरे बदलना जरूरी है। यही बात पार्किंग लाइट, कार की हेडलाइट या पंखे पर भी लागू होती है। ट्रांजिस्टर वोल्टेज नियामक (पैरामीट्रिक या मुआवजा) स्थापित करके इस इच्छा को महसूस किया जा सकता है। लेकिन उच्च धारा पर, यह अत्यधिक उच्च शक्ति उत्पन्न करेगा और अतिरिक्त बड़े रेडिएटर्स की स्थापना या कंप्यूटर डिवाइस से निकाले गए एक छोटे पंखे का उपयोग करके एक मजबूर शीतलन प्रणाली को जोड़ने की आवश्यकता होगी। जैसा कि आप देख सकते हैं, इस पथ के कई परिणाम हैं जिन्हें दूर करने की आवश्यकता होगी।

इस स्थिति से वास्तविक मुक्ति पीडब्लूएम नियंत्रक थी, जो शक्तिशाली फील्ड पावर ट्रांजिस्टर पर काम करता है। वे गेट पर केवल 12-15V के साथ उच्च धाराओं (160 एम्प्स तक) को स्विच कर सकते हैं। यह ध्यान दिया जाना चाहिए कि एक खुले ट्रांजिस्टर का प्रतिरोध काफी कम है, और इसके कारण, बिजली अपव्यय का स्तर काफी कम हो सकता है। अपना खुद का पीडब्लूएम नियंत्रक बनाने के लिए, आपको एक नियंत्रण सर्किट की आवश्यकता होगी जो 12-15 वी की सीमा में स्रोत और गेट के बीच वोल्टेज अंतर प्रदान कर सके। यदि यह हासिल नहीं किया जा सकता है, तो चैनल प्रतिरोध बहुत बढ़ जाएगा और बिजली अपव्यय में काफी वृद्धि होगी। और यह, बदले में, इस तथ्य को जन्म दे सकता है कि ट्रांजिस्टर ज़्यादा गरम हो जाएगा और विफल हो जाएगा।

पीडब्लूएम नियंत्रकों के लिए कई माइक्रोक्रिकिट हैं जो इनपुट वोल्टेज में 25-30V के स्तर तक वृद्धि का सामना कर सकते हैं, इस तथ्य के बावजूद कि बिजली की आपूर्ति केवल 7-14V होगी। यह सामान्य नाली के साथ सर्किट में आउटपुट ट्रांजिस्टर को सक्षम करेगा। यह, बदले में, लोड को एक सामान्य माइनस से जोड़ने के लिए आवश्यक है। उदाहरणों में शामिल हैं: L9610, L9611, U6080B ... U6084B। अधिकांश भार 10 एम्पीयर से अधिक नहीं खींचते हैं, इसलिए वे वोल्टेज ड्रॉप का कारण नहीं बन सकते हैं। और परिणामस्वरूप, एक अतिरिक्त नोड के रूप में संशोधन के बिना सरल सर्किट का भी उपयोग किया जा सकता है जो वोल्टेज को बढ़ाएगा। और यह पीडब्लूएम नियंत्रकों के नमूने हैं जिन्हें लेख में माना जाएगा। इन्हें सिंगल-एंडेड या स्टैंडबाय मल्टीवीब्रेटर के आधार पर बनाया जा सकता है। यह PWM इंजन स्पीड कंट्रोलर के बारे में बात करने लायक है। इस पर और बाद में।

योजना संख्या 1

यह PWM कंट्रोलर सर्किट CMOS इनवर्टर पर असेंबल किया गया था। यह एक आयताकार पल्स जनरेटर है जो 2 लॉजिक तत्वों पर काम करता है। डायोड के लिए धन्यवाद, आवृत्ति-सेटिंग संधारित्र के निर्वहन और चार्ज का समय अलग-अलग यहां बदल दिया जाता है। यह आपको आउटपुट दालों के कर्तव्य चक्र को बदलने की अनुमति देता है, और परिणामस्वरूप, लोड पर प्रभावी वोल्टेज का मूल्य। इस सर्किट में, किसी भी इनवर्टिंग सीएमओएस तत्वों का उपयोग करना संभव है, साथ ही OR-NOT और AND। K176PU2, K561LN1, K561LA7, K561LE5 उपयुक्त उदाहरण हैं। आप अन्य प्रकारों का उपयोग कर सकते हैं, लेकिन इससे पहले आपको ध्यान से सोचना होगा कि उनके इनपुट को सही तरीके से कैसे समूहित किया जाए ताकि वे असाइन की गई कार्यक्षमता को पूरा कर सकें। योजना के लाभ तत्वों की पहुंच और सरलता हैं। नुकसान - आउटपुट वोल्टेज रेंज को बदलने के संबंध में शोधन और अपूर्णता की जटिलता (व्यावहारिक रूप से असंभव)।

योजना संख्या 2

इसमें पहले नमूने की तुलना में बेहतर विशेषताएं हैं, लेकिन इसे लागू करना अधिक कठिन है। यह लोड पर प्रभावी वोल्टेज को 0-12V की सीमा में नियंत्रित कर सकता है, जिसमें यह 8-12V के प्रारंभिक मान से बदलता है। अधिकतम करंट क्षेत्र प्रभाव ट्रांजिस्टर के प्रकार पर निर्भर करता है और महत्वपूर्ण मूल्यों तक पहुंच सकता है। यह देखते हुए कि आउटपुट वोल्टेज इनपुट नियंत्रण के लिए आनुपातिक है, इस सर्किट का उपयोग नियंत्रण प्रणाली (तापमान स्तर को बनाए रखने के लिए) के हिस्से के रूप में किया जा सकता है।

फैलने के कारण

PWM नियंत्रक के लिए मोटर चालकों को क्या आकर्षित करता है? इलेक्ट्रॉनिक उपकरणों के लिए माध्यमिक का निर्माण करते समय दक्षता बढ़ाने की इच्छा पर ध्यान दिया जाना चाहिए। इस संपत्ति के लिए धन्यवाद, यह तकनीक न केवल कारों में, बल्कि कंप्यूटर मॉनीटर, फोन, लैपटॉप, टैबलेट और इसी तरह के उपकरणों में डिस्प्ले के निर्माण में भी पाई जा सकती है। यह महत्वपूर्ण कम लागत पर भी ध्यान दिया जाना चाहिए, जो इस तकनीक को इसके उपयोग में अलग करता है। इसके अलावा, यदि आप खरीदने का फैसला नहीं करते हैं, लेकिन अपने हाथों से पीडब्लूएम नियंत्रक को इकट्ठा करने का फैसला करते हैं, तो आप अपनी कार में सुधार करते समय पैसे बचा सकते हैं।

निष्कर्ष

खैर, अब आप जानते हैं कि पीडब्लूएम पावर कंट्रोलर क्या है, यह कैसे काम करता है, और आप ऐसे उपकरणों को खुद भी असेंबल कर सकते हैं। इसलिए, यदि आपकी कार की क्षमताओं के साथ प्रयोग करने की इच्छा है, तो इस बारे में कहने के लिए केवल एक ही बात है - इसे करें। इसके अलावा, आप न केवल यहां प्रस्तुत योजनाओं का उपयोग कर सकते हैं, बल्कि उचित ज्ञान और अनुभव होने पर उन्हें महत्वपूर्ण रूप से संशोधित भी कर सकते हैं। लेकिन यहां तक कि अगर पहली बार में सब कुछ नहीं होता है, तो आप एक बहुत ही मूल्यवान चीज प्राप्त कर सकते हैं - अनुभव। कौन जानता है कि अगली बार यह कहां काम आ सकता है और यह कितना महत्वपूर्ण होगा।

एलईडी का इस्तेमाल हमारे आस-पास की लगभग हर तकनीक में किया जाता है। सच है, कभी-कभी उनकी चमक को समायोजित करना आवश्यक हो जाता है (उदाहरण के लिए, फ्लैशलाइट या मॉनिटर में)। इस स्थिति से बाहर निकलने का सबसे आसान तरीका एलईडी से गुजरने वाले करंट की मात्रा को बदलना प्रतीत होता है। लेकिन ऐसा नहीं है। एलईडी एक काफी संवेदनशील घटक है। करंट की मात्रा में लगातार बदलाव इसके जीवन को काफी कम कर सकता है, या इसे तोड़ भी सकता है। यह भी ध्यान में रखा जाना चाहिए कि एक सीमित अवरोधक का उपयोग नहीं किया जा सकता है, क्योंकि इसमें अतिरिक्त ऊर्जा जमा हो जाएगी। बैटरी का उपयोग करते समय इसकी अनुमति नहीं है। इस दृष्टिकोण के साथ एक और समस्या यह है कि प्रकाश का रंग बदल जाएगा।

दो विकल्प हैं:

पीडब्लूएम विनियमन
अनुरूप

ये विधियां एलईडी के माध्यम से बहने वाली धारा को नियंत्रित करती हैं, लेकिन उनके बीच कुछ अंतर हैं।
एनालॉग रेगुलेशन एलईडी से गुजरने वाले करंट के स्तर को बदल देता है। और PWM वर्तमान आपूर्ति की आवृत्ति को नियंत्रित करता है।

पीडब्लूएम विनियमन

इस स्थिति से बाहर निकलने का रास्ता पल्स-चौड़ाई मॉडुलन (पीडब्लूएम) का उपयोग हो सकता है। इस प्रणाली के साथ, एल ई डी आवश्यक वर्तमान प्राप्त करते हैं, और उच्च आवृत्ति पर बिजली लगाने से चमक को नियंत्रित किया जाता है। यही है, फ़ीड अवधि की आवृत्ति एलईडी की चमक को बदल देती है।
PWM प्रणाली का निस्संदेह प्लस एलईडी की उत्पादकता का संरक्षण है। दक्षता लगभग 90% होगी।

पीडब्लूएम विनियमन के प्रकार

दो-तार। अक्सर कारों की प्रकाश व्यवस्था में उपयोग किया जाता है। कनवर्टर बिजली की आपूर्ति में एक सर्किट होना चाहिए जो डीसी आउटपुट पर पीडब्लूएम सिग्नल उत्पन्न करता है।
शंट डिवाइस। कनवर्टर की चालू/बंद अवधि बनाने के लिए एक शंट घटक का उपयोग करें जो एलईडी के अलावा आउटपुट करंट के लिए एक पथ प्रदान करता है।

पीडब्लूएम के लिए पल्स पैरामीटर

पल्स पुनरावृत्ति दर नहीं बदलती है, इसलिए प्रकाश की चमक निर्धारित करने के लिए कोई आवश्यकता नहीं है। इस मामले में, सकारात्मक नाड़ी की केवल चौड़ाई, या समय बदलता है।

पल्स आवृत्ति

यहां तक कि इस तथ्य को ध्यान में रखते हुए कि आवृत्ति के लिए कोई विशेष दावा नहीं है, सीमा संकेतक हैं। वे मानव आंख की झिलमिलाहट की संवेदनशीलता से निर्धारित होते हैं। उदाहरण के लिए, यदि किसी फिल्म में फ्रेम की झिलमिलाहट 24 फ्रेम प्रति सेकेंड होनी चाहिए, ताकि हमारी आंखें इसे एक चलती छवि के रूप में मान सकें।
प्रकाश के टिमटिमाते हुए एक समान प्रकाश के रूप में माना जाने के लिए, आवृत्ति कम से कम 200 हर्ट्ज होनी चाहिए। ऊपरी संकेतकों पर कोई प्रतिबंध नहीं है, लेकिन नीचे कोई रास्ता नहीं है।

PWM कंट्रोलर कैसे काम करता है

एल ई डी को सीधे नियंत्रित करने के लिए, एक ट्रांजिस्टर कुंजी चरण का उपयोग किया जाता है। आमतौर पर वे ट्रांजिस्टर का उपयोग करते हैं जो बड़ी मात्रा में बिजली स्टोर कर सकते हैं।
एलईडी स्ट्रिप्स या हाई-पावर एलईडी का उपयोग करते समय यह आवश्यक है।
कम मात्रा या कम शक्ति के लिए, द्विध्रुवी ट्रांजिस्टर का उपयोग काफी पर्याप्त है। आप एलईडी को सीधे चिप्स से भी जोड़ सकते हैं।

पीडब्लूएम जनरेटर

पीडब्लूएम सिस्टम में, एक माइक्रोकंट्रोलर या सर्किट जिसमें एक छोटी डिग्री के एकीकरण के सर्किट होते हैं, को मास्टर ऑसिलेटर के रूप में इस्तेमाल किया जा सकता है।
बिजली की आपूर्ति, या K561 लॉजिक माइक्रोक्रिकिट्स, या NE565 एकीकृत टाइमर को स्विच करने के लिए डिज़ाइन किए गए माइक्रोक्रिकिट्स से एक नियामक बनाना भी संभव है।
शिल्पकार इस उद्देश्य के लिए एक परिचालन एम्पलीफायर का भी उपयोग करते हैं। इसके लिए उस पर एक जनरेटर असेंबल किया जाता है, जिसे एडजस्ट किया जा सकता है।
सबसे अधिक उपयोग किए जाने वाले सर्किटों में से एक 555 टाइमर पर आधारित है। वास्तव में, यह एक नियमित वर्ग तरंग जनरेटर है। आवृत्ति को कैपेसिटर C1 द्वारा नियंत्रित किया जाता है। आउटपुट पर, कैपेसिटर में एक उच्च वोल्टेज होना चाहिए (यह सकारात्मक बिजली आपूर्ति के कनेक्शन के साथ समान है)। और यह तब चार्ज होता है जब आउटपुट पर लो वोल्टेज होता है। यह क्षण विभिन्न चौड़ाई की दालों को जन्म देता है।
एक अन्य लोकप्रिय सर्किट UC3843 चिप पर आधारित PWM है। इस मामले में, स्विचिंग सर्किट को सरलीकरण की ओर बदल दिया गया है। पल्स की चौड़ाई को नियंत्रित करने के लिए, सकारात्मक ध्रुवता के एक नियंत्रण वोल्टेज का उपयोग किया जाता है। इस मामले में, आउटपुट पर वांछित पीडब्लूएम पल्स सिग्नल प्राप्त होता है।
नियंत्रण वोल्टेज निम्न तरीके से आउटपुट पर कार्य करता है: कमी के साथ, अक्षांश बढ़ता है।

पीडब्लूएम क्यों?

इस प्रणाली का मुख्य लाभ आसानी है। उपयोग पैटर्न बहुत सरल और लागू करने में आसान हैं।
PWM नियंत्रण प्रणाली चमक नियंत्रण की एक विस्तृत श्रृंखला प्रदान करती है। अगर हम मॉनिटर्स की बात करें तो सीसीएफएल बैकलाइटिंग का उपयोग करना संभव है, लेकिन इस मामले में चमक को केवल आधा ही कम किया जा सकता है, क्योंकि सीसीएफएल बैकलाइटिंग वर्तमान और वोल्टेज की मात्रा पर बहुत मांग कर रही है।
पीडब्लूएम का उपयोग करके, आप करंट को एक स्थिर स्तर पर रख सकते हैं, जिसका अर्थ है कि एलईडी को नुकसान नहीं होगा और रंग का तापमान नहीं बदलेगा।

पीडब्लूएम का उपयोग करने के नुकसान

समय के साथ, छवि झिलमिलाहट काफी ध्यान देने योग्य हो सकती है, खासकर कम चमक या आंखों की गति पर।
यदि प्रकाश लगातार उज्ज्वल है (जैसे सूरज की रोशनी), तो छवि धुंधली हो सकती है।

पल्स-चौड़ाई मॉडुलन (पीडब्लूएम) की एक अच्छी परिभाषा इसके नाम पर है। इसका अर्थ है नाड़ी की चौड़ाई (आवृत्ति नहीं) को संशोधित करना (बदलना)। बेहतर समझने के लिए पीडब्लूएम क्या है?आइए पहले कुछ हाइलाइट्स देखें।

माइक्रोकंट्रोलर बुद्धिमान डिजिटल घटक हैं जो बाइनरी सिग्नल के आधार पर काम करते हैं। बाइनरी सिग्नल का सबसे अच्छा प्रतिनिधित्व एक मेन्डियर (एक आयताकार आकार वाला सिग्नल) है। निम्नलिखित आरेख एक वर्ग तरंग से जुड़े मूल शब्दों की व्याख्या करता है।

PWM सिग्नल में, समय (अवधि), और इसलिए आवृत्ति, हमेशा एक स्थिर मान होता है। केवल पल्स (ड्यूटी साइकिल) के ऑन-टाइम और ऑफ-टाइम को ही बदला जाता है। इस मॉडुलन विधि का उपयोग करके, हम वह वोल्टेज प्राप्त कर सकते हैं जिसकी हमें आवश्यकता है।

स्क्वायर वेव और पीडब्लूएम सिग्नल के बीच एकमात्र अंतर यह है कि एक स्क्वायर वेव में बराबर और निरंतर टर्न-ऑन और टर्न-ऑफ समय (50% कर्तव्य चक्र) होता है, जबकि पीडब्लूएम सिग्नल में एक चर कर्तव्य चक्र होता है।

एक स्क्वायर वेव को पीडब्लूएम सिग्नल के एक विशेष मामले के रूप में माना जा सकता है जिसमें 50% कर्तव्य चक्र (अवधि = बंद अवधि पर) होता है।

एक उदाहरण के रूप में PWM का उपयोग करने पर विचार करें

मान लीजिए कि हमारे पास 50 वोल्ट का आपूर्ति वोल्टेज है और हमें 40 वोल्ट से किसी प्रकार के लोड को संचालित करने की आवश्यकता है। इस मामले में, 50V में से 40V प्राप्त करने का एक अच्छा तरीका है जिसे हिरन चॉपर कहा जाता है।

हेलिकॉप्टर द्वारा उत्पन्न पीडब्लूएम सिग्नल सर्किट की पावर यूनिट (थायरिस्टर, फील्ड इफेक्ट ट्रांजिस्टर) में जाता है, जो बदले में लोड को नियंत्रित करता है। यह PWM सिग्नल एक टाइमर वाले माइक्रोकंट्रोलर द्वारा आसानी से उत्पन्न किया जा सकता है।

एक थाइरिस्टर का उपयोग करके 50V से 40V प्राप्त करने के लिए PWM सिग्नल की आवश्यकताएं: पावर ऑन, एक समय के लिए = 400ms और एक समय के लिए बंद = 100ms (500 ms की PWM सिग्नल अवधि को ध्यान में रखते हुए)।

सामान्य शब्दों में, इसे आसानी से इस प्रकार समझाया जा सकता है: मूल रूप से, थाइरिस्टर एक स्विच की तरह काम करता है। लोड थाइरिस्टर के माध्यम से स्रोत से आपूर्ति वोल्टेज प्राप्त करता है। जब थाइरिस्टर ऑफ स्टेट में होता है, तो लोड सोर्स से कनेक्ट नहीं होता है, और जब थाइरिस्टर ओपन स्टेट में होता है, तो लोड सोर्स से जुड़ा होता है।

थाइरिस्टर को चालू और बंद करने की यह प्रक्रिया पीडब्लूएम सिग्नल के माध्यम से की जाती है।

पीडब्लूएम सिग्नल की अवधि और उसकी अवधि के अनुपात को सिग्नल का कर्तव्य चक्र कहा जाता है, और कर्तव्य चक्र के पारस्परिक को कर्तव्य चक्र कहा जाता है।

यदि कर्तव्य चक्र 100 है, तो इस मामले में हमारे पास एक निरंतर संकेत है।

इस प्रकार, कर्तव्य चक्र (कर्तव्य चक्र) की गणना निम्न सूत्र का उपयोग करके की जा सकती है:

उपरोक्त सूत्रों का उपयोग करके, हम आवश्यक वोल्टेज प्राप्त करने के लिए थाइरिस्टर के टर्न-ऑन समय की गणना कर सकते हैं।

कर्तव्य चक्र को 100 से गुणा करके, हम इसे प्रतिशत के रूप में प्रस्तुत कर सकते हैं। इस प्रकार, दालों के कर्तव्य चक्र का प्रतिशत मूल से वोल्टेज के परिमाण के सीधे आनुपातिक है। ऊपर के उदाहरण में, यदि हम 50 वोल्ट बिजली की आपूर्ति से 40 वोल्ट प्राप्त करना चाहते हैं, तो यह 80% के कर्तव्य चक्र के साथ एक संकेत उत्पन्न करके प्राप्त किया जा सकता है। क्योंकि 40 की जगह 50 का 80%।

सामग्री को मजबूत करने के लिए, हम निम्नलिखित समस्या को हल करते हैं:

आइए 50 हर्ट्ज की आवृत्ति और 60% के कर्तव्य चक्र वाले सिग्नल की चालू और बंद अवधि की गणना करें।

परिणामी PWM तरंग इस तरह दिखेगी:

पल्स चौड़ाई मॉडुलन के सर्वोत्तम उदाहरणों में से एक मोटर की गति या एलईडी की चमक को नियंत्रित करने के लिए पीडब्लूएम का उपयोग कर रहा है।

आवश्यक कर्तव्य चक्र प्राप्त करने के लिए पल्स चौड़ाई को बदलने की इस तकनीक को "पल्स चौड़ाई मॉडुलन" कहा जाता है।