Appletaxi.ru

Реальное авто
1 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

AVR. Аппаратный ШИМ микроконтроллера

AVR. Аппаратный ШИМ микроконтроллера

Широтно-импульсная модуляция (pulse width modulation, PWM) часто используется в цифровой технике. AVR-микроконтроллеры имеют встроенную аппаратную возможность генерировать ШИМ-сигнал.
Особенность этого способа модуляции заключается в том, что он позволяет регулировать постоянную составляющую выходного сигнала средствами логических элементов. Другими словами можно изменять яркость светодиодов, скорость вращения коллекторных двигателей, температуру нагревателей и т.д.
Временная диаграмма ШИМ-сигнала:

2. Двухпроводная схема подключения ЧП с использованием контактов с фиксацией

Режим 1

Таблица 1 — Работа ПЧ в режиме 1 (контакты с фиксацией)

Состояние входных сигналовРежим работы
К1К2
ВклВыклВращение в прямом направлении
ВыклВклВращение в обратном направлении
ВыклВыклСтоп
ВклВклСтоп
  • Р102=1 — Источник команд управления = программируемые дискретные входы;
  • Р315=6 — Вход FWD = вращение в прямом направлении;
  • Р316=7 — Вход REV = вращение в обратном направлении.

В схеме можно применить переключатель «Джойстик» EMAS CP101DJ20 на 2 направления с фиксацией. (2НО). Среднее положение — стоп, или переключатель с фиксацией II-0-I EMAS B101S30

Режим 2

Таблица 2 — Работа ПЧ в режиме 2 (контакты с фиксацией)

Состояние входных сигналовРежим работы
К1К2
ВклВыклВращение в прямом направлении
ВклВклВращение в обратном направлении
ВыклВыклСтоп
ВыклВклСтоп
  • Р102=1 — Источник команд управления = программируемые дискретные входы;
  • Р315=6 — Вход FWD = вращение в прямом направлении;
  • Р316=4 — Вход REV = изменение направления вращения.

В этой схеме пока замкнут контакт К1 двигатель вращается. Если К2 разомкнут — вращение происходит в прямом направлении, если К2 замкнут — в обратном. В схеме можно применить 2 переключателя с фиксацией 0-I, например, переключатель B100S20, B100C, или тумблер МА111.

Откуда берётся ШИМ

Вариант 1 — аналоговый

ШИМ сигнал создаётся специально сконструированными устройствами – генераторами ШИМ сигнала или генераторами прямоугольных импульсов. Они могут быть собраны как на аналоговой базе, так и на основе микроконтроллеров, как в виде схемы из нескольких транзисторов, так и в виде интегральной микросхемы.

Самый простой вариант это микросхема NE555, собирается всё по схеме:

Схема ШИМ генератора на NE555

Но если лень разбираться и паять, то китайцы за нас всё уже давно сделали.

ШИМ генератор на NE555

Стоит

Если нужно управлять плюсовым контактом

В таком случае нам понадобится другой мосфет- транзистор — P-канальный. Схема аналогична, только подтягивающий резистор подключен к плюсу.

Также нужно будет инвертировать сигнал на выходе ардуино, ведь при подаче 5 вольт транзистор будет закрываться, а при 0 — открываться, значит шим скважностью в 30% выдаст 70% мощность на выходе схемы.

ШИМ на irf4905, питание5 v

Стоит оговориться такая схема будет работать только при питании не выше 5 вольт, так как для полного закрытия P-канального транзистора необходимо подтянуть его затвор к плюсу питания, а ардуина способна выдавать на цифровой пин только 5 вольт. Значит, при питании хотя бы чуть-чуть выше напряжения выдаваемого на цифровой пин транзистор будет не полностью закрываться при верхней части импульса ШИМ и БУДЕТ СИЛЬНО ГРЕТЬСЯ. Полностью отключить нагрузку он тоже не сможет.

Если нужно управлять, к примеру,12 -ти вольтовым устройством, то схема немного усложнится. Добавится так называемое «плечо раскачки» или драйвер полевого транзистора. По классике он собирается на двух, а иногда и на трёх транзисторах, но мы есть вариант немного проще, который работает при невысоких частотах:

Ардуино, управление ШИМ по плюсовому проводу IRF4905

,5, работает стабильно при питании от 5 до 16 вольт. Выдаёт ШИМ сигнал амплитудой в 5 вольт, скважность можно менять подстроечным резистором (вон та синяя штуковина с вырезом под отвертку). При желании можно заменить подстроечный резистор на переменный и получим удобную ручку регулировки.

Вариант 2 – цифровой

Более сложный для новичка – использование микроконтроллера, но вместе с тем более интересный и дающий широкие возможности. Звучит страшно, но самом деле реализуется довольно просто.

В качестве микроконтроллера удобнее всего взять отладочную плату ардуино.

Как с ней работать написано вот здесь. Подключаем ардуинку к компьютеру и заливаем в неё вот такой наисложнейший код:

Далее цепляемся осциллографом к пину D3 и видим:

ШИМ скважность 30%

Сигнал частотой (Freq) -526 Гц, амплитудой (Vmax)- 5 вольт и скважностью (duty) – 30.9 %.

Меняем скважность в коде — меняется и скважность на выходе. Добавляем датчик температуры или освещённости, прописываем зависимость скважности на выходе от показаний датчиков и — готова регулировка с обратной связью.

Силовые выводы используются для подачи напряжения питания шагового двигателя и подключения его обмоток.

  • Входы «VCC», «GND» / «+V», «GND» / «AC+», «AC-» — предназначены для получения напряжения питания шагового двигателя.
  • Выводы «A+» и «A-» — предназначены для подключения первой обмотки шагового двигателя.
  • Выводы «B+» и «B-» — предназначены для подключения второй обмотки шагового двигателя.

Подключение обмоток двигателя к драйверу зависит от количества выводов у двигателя.

Драйверы DM860H, DM556, TB6600 позволяют работать только с биполярными двигателями. Двигатели с 4 выводами подключаются по схеме А. Двигатели с 6 выводами подключаются по схеме Б или В. Двигатели с 8 выводами подключаются по схеме Г или Д.

Запрещается подключать или отключать обмотки двигателя на включенном драйвере!

Подсветка

За счет полупрозрачного матового пластика свет от LED-ламп хорошо рассеивается, создавая визуально сплошной диск. Внешняя кольцевая рамка дополнительно отражает и рассеивает свет, что дает равномерность свечения по внешнему периметру, но все равно центральная часть более яркая, ведь именно там находятся светодиоды.

Подсветка вентиляторов не имеет собственного контроллера в комплекте, подключается, настраивается и регулируется встроенными средствами материнской платы. Заявлена поддержка ASUS Aura Sync, MSI Mystic Light Sync, Gigabyte RGB Fusion 2.0 и ASRock Polychrome Sync. Именно последнюю мы и будем использовать, подключившись к материнской плате ASRock X570 Extreme 4.

Как хорошо видно по фотографиям, синхронизация между вентиляторами, подключенными последовательно, работает на этой плате некорректно. С этим мы столкнулись и при тестировании других вентиляторов с подсветкой ARGB. Подключившись к контроллеру корпуса мы получили четко синхронизированную смену цветов между всеми вентиляторами комплекта.

Управление многоуровневыми синусоидальными ШИМ (СШИМ) [ править | править код ]

Несколько методов были разработаны для сокращения искажения в многоуровневых инверторах, на основе классического СШИМ с треугольным носителем. Некоторые методы используют расположение источника, другие используют сдвиг фазы из нескольких несущих сигналов. Рисунок справа показывает типичное напряжение, сгенерированное одной секцией инвертора путем сравнения синусоидального сигнала с треугольным несущим сигналом.

Множество Nc-каскадов в одной фазе с их источниками, смещенными на угол θс = 360°/Nc и использующими то же управляющее напряжение, производят напряжение нагрузки с самым маленьким искажением. Этот результат был получен для многоэлементного инвертора в 7-уровневой конфигурацией, которая использует три подключенных последовательно сегмента в каждой фазе. Самое маленькое искажение получено, когда источник смещен на угол в θс = 360°/3 = 120°.

Довольно обыденной практикой в промышленном применении для многоуровневого инвертора является вставка третьей гармоники в каждый сегмент, как показано на Рисунок справа (b), для увеличения выходного напряжения. Ещё одна положительная сторона многоуровневого СШИМ-эффективная частота переключения напряжения нагрузки в Nc-количество раз, и частота переключения каждого сегмента, в зависимости от её несущего сигнала. Это свойство позволяет сокращать частоты переключения каждого сегмента, таким образом уменьшая потери на переключении.

Метод опорных векторов (MOB) [ править | править код ]

Техника МОВ может быть легко применима для всех многоуровневых инверторов. Рисунок справа показывает векторы пространства для традиционных двух-, трёх- и пятиуровневых инверторов. Эти векторные диаграммы универсальны независимо от типа многоуровневого инвертора. Другими словами, рисунок справа действителен для пятиуровневого зафиксированного на диод, зафиксированного на конденсатор, или расположенного каскадом инвертора. Смежные три вектора могут синтезировать желаемый вектор напряжения путем вычисления рабочего цикла (Tj, Tj+1, и Tj+2) для каждого вектора.

Пространственно-векторные методы ШИМ обычно имеют следующие преимущества: хорошее использование напряжения источника постоянного тока, низкая пульсация и относительно легкая аппаратная реализация цифровым сигнальным процессором (DSP). Эти функции делают его подходящим для высоковольтных и мощных потребителей.

С увеличением количества уровней существенно увеличиваются перегрузки и сложность переключения. Некоторые авторы использовали разложение пятиуровневой пространственно-векторной диаграммы в две трехуровневые пространственно-векторные диаграммы с фазовым сдвигом, чтобы минимизировать пульсации и упростить управление. Кроме того, простой пространственно-векторный метод был представлен без вычисления рабочего цикла смежных трех векторов.

Как пользоваться Speedfan

Ниже мы подготовили для вас небольшую инструкцию по настройке и использованию Speedfan. Конечно, в одной статье невозможно перечислить все функции утилиты, но, надеемся, общее понимание работы с программой после прочтения данной статьи у вас появится.

Перед началом работы мы рекомендуем найти фотографию и описание функционала вашей материнской карты в интернете и уточнить названия и местоположения вентиляторов на ней. После этого следует подключить все вентиляторы, предпочтительно с установкой разной скорости, чтобы их легко отличить. Также рекомендуем отключить управление вентилятором в BIOS / UEFI при настройке SpeedFan, чтобы вентиляторы работали на начальном этапе с полной скоростью.

Первый взгляд на Speedfan

Если это ваш первый опыт работы с SpeedFan, то первое, что вы заметите, это пугающий своим обширным функционалом интерфейс программы. Однако, спешу вас обрадовать, на фоне утилит-конкурентов, поставляемых производителями материнских плат, SpeedFan имеет еще достаточно симпатичный вид.

Speedfan

Основные датчики Speedfan

Основные датчики Speedfan

Основной экран состоит из окна журнала, измерителя данных процессора и сообщает показания датчика скорости вентилятора, температуры, управления вентилятором и напряжения. SpeedFan автоматически дает каждому датчику ярлык, но он может быть не точным.

Температурным датчикам с надписью «Core», «HD0» и «GPU» можно доверять, поскольку они независимо считывают температуру с других компонентов, в данном случае с CPU, жесткого диска и видеокарты, соответственно. Кстати, здесь сразу программа в циничной форме покажет какие элементы вашего ПК перегреты, т.к. слева от датчиков находятся соответствующие иконки. У меня, например, рядом датчиками видеокарты нарисована иконка огня.

Некоторые сомнительные датчики температуры и вентилятора могут быть идентифицированы немедленно (выделено на скриншоте выше). Была температура «CPU», которая не имела никакого смысла, оставаясь при постоянном -60 ° C. Также заметны три датчика «SMIOVT», которые сообщили о том же значении, что и «AUX». Часть процесса настройки точно определяет, что представляют собой эти тайные датчики.

Регистрация на официальном сайте Speedfan

На вкладке «Info» есть возможность загрузить предварительно настроенные параметры вашей материнской платы, что в дальнейшем может сэкономить вам кучу времени.

Speedfan

Для получения дополнительных удобств необходима регистрации на сайте разработчика

Однако, эта функция потребует от вас создания учетной записи на официальном сайте Speedfan. К счастью, это полностью бесплатно, плюс и вы также получаете доступ к последней бета-версии Speedfan, которая может работать лучше на вашей конкретной плате, чем официальная сборка, особенно если это более новая модель.

Speedfan

После регистрации на официальном сайте Speedfan необходимо подтвердить почту и авторизоваться

После регистрации и входа в систему введите модель вашей материнской платы и выберите из списка предлагаемых конфигураций. Если вы используете новую материнскую плату, то выбор конфигураций у вас будет в разы меньше, чем для старых моделей. Стоит также отметить, что если вашей материнской карты не оказалось в выпадающем списке, то загрузить конфигурацию вы также не можете. В такой ситуации остается только писать на почту разработчикам с просьбой добавить вашу модель материнской платы.

Начинаем настройку Speedfan

Как мы уже писали, конкуренты Speedfan в части управления вентилятором и мониторинга температуры комплектующих от производителей материнских плат редко бывают такими же функциональными, как SpeedFan, однако они могут предоставить вам больше информации, поскольку они настроены для конкретных моделей материнских плат.

Например, с помощью утилиты PC Probe Asus, запущенной одновременно со SpeedFan, возможно идентифицировать дополнительные датчики вентилятора и температуры. Если у вас нет второй утилиты для сравнения показаний SpeedFan, немедленно остановите каждый вентилятор и отметьте, какой датчик скорости вращения вентилятора падает до нуля.

Если имеются датчики температуры, отображающие одно и то же значение, попробуйте запустить Speedfan одновременно с Prime95. Это позволит нагревать разные части платы разными значениями. Если рассматриваемые датчики в действительности сообщают о разных температурах, значения начнут дифференцироваться.

Speedfan

В меню “Configure” (Конфигурация) запустите процесс переименования подтвержденных вами датчиков. Это очень полезная функция Speedfan не особенно очевидна, и многие ей не пользуются, а зря. Выделите метку датчика и нажмите F2, после чего введите нужное название.

Speedfan

Введите человеческое название датчика

Если вы хотите скрыть датчики на главном экране, снимите флажки слева. Вы также можете изменить порядок датчиков, перетащив их.

Включение ручного режима управления вентиляторами

Следующим шагом нам необходимо включить элементы управления вентилятором, которые по умолчанию не работают. Для этого на вкладке “Advanced” (Дополнительно) выберите микросхему контроллера для вентиляторов в раскрывающемся меню. Параметры “PWM mode” определяют, как регулируются вентиляторы. Измените их все на “Manual” или, как в моем случае, “Software Control”, и не забудьте отметить галочкой “remember it” в нижнем правом углу для каждого PWM mode.

Speedfan

Теперь, когда мы переименовали вентиляторы и включили ручное управление вентилятором, пришло время определить с помощью Speedfan, какой элемент управления к какому вентилятору привязан . Установите их все на ноль и проверьте, какие вентиляторы замедляются или полностью отключены.

Неспособность полностью отключить вентилятор почти всегда является признаком управления PWM. Диапазон регулирования зависит от платы. Рекомендую поменять 3-контактный и 4-контактный вентиляторы при тестировании вентиляторов, управляемых PWM, поскольку некоторые из них не поддерживают управление напряжением вообще, заставляя 3-контактные вентиляторы работать на полной скорости. Это может быть полезно для разгона системы в дальнейшем.

Speedfan

Ищем элементы управления

После игры с элементами управления вентиляторами мы установили, что оба вентилятора шасси привязаны к одному и тому же элементу управления, поэтому мы соответствующим образом отредактировали метки. Теперь нам еще нужно понять эти абсолютно непонятные температурные датчики Speedfan.

Графики (диаграммы) Speedfan

Одной из самых недооцененных функций утилиты является построение графиков На вкладке “Charts” (Диаграммы) можно увидеть изменение показаний различных датчиков со временем.

Speedfan

Отображение графиков

При определении температурных датчиков вручную полезно сначала нагреть систему, чтобы можно было легче наблюдать различия. В ходе настройки Speedfan я заметил, что значение “CPU” в PC Probe всегда находилось в пределах одного уровня “Core 0” (Core 0 и 1 – это датчики, созданные самим процессором), поэтому все датчики вентилятора, скорости и температуры теперь отсортированы

Автоматическая настройка управления вентиляторами

Теперь давайте переключимся на автоматического настройку управления вентилятором с использованием настраиваемых параметров. Для этого установите галочку “Automatic fan speed” (Автоматическая скорость вращения вентилятора) и вернитесь в меню конфигурации.

Speedfan

Автоматическая настройка скорости управления вентилятором

Датчики на вкладке «Температура» можно раскрыть для отдельных вентиляторов, чтобы понять как они будут реагировать на них. Выше мы установили, чтобы вентилятор процессора реагировал на температуру процессора, вентилятор GPU на температуру GPU и вентиляторы корпуса на температуру жесткого диска. Эти вентиляторы будут ускоряться при превышении температуры “Desired” и “Warning”. Эта функция позволит избежать перегрева вашей системы, т.к. Speedfan тут же запустит вентилятор на 100%. Если вам необходимо, для удобства можно на любом параметре отметить галочкой “Show in tray”, и указанное показание температуры будет отображаться на значке SpeedFan на панели задач.

Speedfan

Каждый параметр поддается настройке

На вкладке “Speeds” установите требуемые минимальные и максимальные значения для каждого вентилятора, и также отметьте “Automatically variated” для автоматической их настройки.

Speedfan

Задаем скорость каждому вентилятору

На этом первоначальная настройка Speedfan закончена. Для ознакомления с дополнительными опциями и расширенными настройками поведения вентиляторов читайте наши остальные инструкции.

голоса
Рейтинг статьи
Читайте так же:
Чери а13 регулировка клапанов
Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector