Магистерская диссертация на тему: Описание ШИМ-регулятора. Классификация видов ШИМ. Применение широтно-импульсной модуляции

Введение

До внедрения цифового широтно-импульсного модулирования (ШИМ) использовался аналоговый ШИМ. При аналоговой реализации ШИМ, сигналы получаются путем сравнения треугольного несущего сигнала и сигнала, подлежащего модуляции. Для трехфазных систем необходимы три независимых канала ШИМ: по одному на каждую фазу. Входами такого ШИМ устройства являются заданные фазные напряжения. В разомкнутых частотно-управляемых ЭП эти напряжения формируются на основе принятого закона частотного управления, в замкнутых ЭП - формируются с помощью контроллера.

При цифровой реализации широтно-импульсной модуляции в качестве несущего колебания используется периодическая последовательность прямоугольных импульсов, а информационным параметром, связанным с дискретным модулирующим сигналом, является длительность этих импульсов. Периодическая последовательность прямоугольных импульсов одинаковой длительности имеет постоянную составляющую, обратно пропорциональную скважности импульсов, то есть прямо пропорциональную их длительности. Пропустив импульсы через ФНЧ с частотой среза, значительно меньшей, чем частота следования импульсов, эту постоянную составляющую можно легко выделить, получив постоянное напряжение. Если длительность импульсов будет различной, ФНЧ выделит медленно меняющееся напряжение, отслеживающее закон изменения длительности импульсов. Таким образом, с помощью ШИМ можно создать несложный ЦАП: значения отсчетов сигнала кодируются длительностью импульсов, а ФНЧ преобразует импульсную последовательность в плавно меняющийся сигнал.

При работе с приводом может потребоваться управлять его скоростью. В простейшем случае это можно делать вставив транзистор (управляемое сопротивление) между источником фиксированного напряжения и приводом. Однако такой способ при управлении мощными приводами приводит к выделению большой тепловой мощности на транзисторе-сопротивлении.

ШИМ использует транзисторы(могут быть и др. элементы) не в активном, а в ключевом режиме, т. е. транзистор всё время или разомкнут (выключен), или замкнут (находится в состоянии насыщения). В первом случае транзистор имеет бесконечное сопротивление, поэтому ток в цепи не течёт, и, хотя всё напряжение питания падает на транзисторе, т.е. КПД=0%, в абсолютном выражении выделяемая на транзисторе мощность равна нулю. Во втором случае сопротивление транзистора крайне мало, и, следовательно, падение напряжения на нём близко к нулю - выделяемая мощность так же мала.

В данном случае была поставлена задача разработать ШИМ - регулятор на основе программируемого таймера серии КР580, чтобы регулировать ширину импульса. Такое устройство обеспечивает сохранность транзистора и экономичность.

Оглавление

- Введение

- Описание ШИМ-регулятора

- Классификация видов ШИМ

- Применение широтно-импульсной модуляции

- Выбор элементной базы

- Микросхема КР580ВИ53

- Микросхема К155АП5

- Микросхема К155АГ3

- Схема макета

- Схема принципиальная электрическая

- Таблица контактов

- Программа управления

- Логика работы Заключение

- Приложение А

Заключение

В результате проделанной работы были получены знания в области макетирования и сборке платы ШИМ-регулятора, также были получены теоретические знания в области микропроцессорных средств. Была разработана электрическая схема ШИМ - регулятора и программа для управления через LРТ порт ЭВМ. По результатам проделанной работы можно сделать вывод, что ШИМ - регулятор достаточно прост с точки зрения схемотехнического решения, а значит экономичен как с точки зрения элементной базы, так и с точки зрения денежных затрат. У него высокий коэффициент полезного действия и он упрощает работу транзистора, тем самым, обеспечивая его сохранность. Эти достоинства делают предпочтительным применение ШИМ - регулятора там, где необходима надёжность и простота реализации.

Приложение А

Текст программы

рrоgrаm lрt;

usеs dоs,сrt;

аddr-d,аddr-с: wоrd;

inрut-t,inрut-tаu: String;

рrосеdurе sеt-каnаl-0(vаluе: bytе); процедура установки режима работы счётчика-таймера 0

РSW-strоbе-0: bytе;

РSW-strоbе-1: bytе;

рsw-sеt: