ШИМ в модулях Laurent. Плавно управляем мощностью.
В этом материале мы расскажем, как пользоваться каналом ШИМ, встроенным в модули семейства Laurent, такие как MP712 Laurent-2, MP718 Laurent-2G, MP712 Laurent-2 [KBX-100].
ШИМ – это устоявшаяся аббревиатура термина широтно-импульсная модуляция. Термин имеет отношение к импульсным сигналам и описывает ситуацию, когда при неизменной частоте сигнала изменяется его скважность – то есть отношение периода следования импульсов к их длительности. При скважности, равной 2 (или 50%), импульсный сигнал носит специальное название – меандр (по названию извилистой реки в Турции и вида орнамента в виде ломаной линии). В радиолокационных станциях скважность импульсного сигнала может достигать многих тысяч при очень коротком импульсе полезного сигнала.
На следующих двух рисунках представлены два импульсных сигнала, имеющих одну частоту, но разную скважность:
Длительность импульсов второго сигнала несколько больше, поэтому его скважность меньше. Свойство ШИМ широко используется в электронике и электротехнике для изменения средней мощности электрического тока, отдаваемого в нагрузку. При большой скважности мощность мала, при малой скважности – относительно велика.
Если подать первый сигнал на нагрузку в виде лампы накаливания, то она будет светиться примерно в четверть накала, если подать второй, то лампа будет светиться в три четверти накала, то есть значительно ярче.
Модули Laurent имеют специальный выход, оснащенный мощным полевым транзистором, предназначенный для формирования сигнала ШИМ для управления нагрузкой. Нагрузка с источником питания подключаются к модулям по схеме, показанной на рисунке ниже:
Значение постоянного напряжения не должно превышать 30 вольт, иначе выходной полевой транзистор будет поврежден.
Сигнал ШИМ, формируемый микроконтроллером модуля, поступает на выходной полевой транзистор, работающий в ключевом режиме: при наличии импульса он открывается, пропуская через себя ток, протекающий в нагрузку от источника питания, при отсутствии импульса транзистор закрывается, не пропуская ток в нагрузку.
Посмотрим на практике, как меняется яркость лампы накаливания, подключенной к клемме, обозначенной на плате модуля как PWM (англоязычной название ШИМ: Pulse-Width Modulation).
Возьмем вот такую автомобильную лампу накаливания P21W, которая рассчитана на напряжение 12 вольт и имеет мощность 21 ватт.
Источником питания может служить автомобильный аккумулятор или, как в нашем случае, лабораторный блок питания. Минус источника питания должен быть подключен к клемме GND модуля. При включении модуля сигнал на выход ШИМ не подается, поэтому лампа не светиться.
Теперь изменим параметры ШИМ сигнала модуля, подав соответствующую команду управления. Это можно сделать различными способами: с помощью штатной программы управления, через web-интерфейс, командной строкой через терминал и др. Способы управления модулями Laurent описаны в документации, размещенной на сайте Мастер Кит в разделах, посвященных модулям Laurent, а также в статьях, которые можно найти в конце этого материала.
Экран штатной программы управления Boxer, например, выглядит так:
Управление параметром скважности сигнала ШИМ осуществляется ползунком в нижней части окна. При установке ползунка в положение 0 в нагрузку поступает мощность, равная 0, в положении 100 – полная мощность. На рисунке показано значение мощности 53%.
При этом подключенная к модулю лампа начинает слабо светиться, а ток, проходящий по цепи, имеет значение около 0.8 А. Мощность при таком токе и напряжении питания 12 В составляет 9.6 Вт, что приблизительно равно половине расчетной мощности лампы.
Установим ползунок регулировки в положение 73%.
Наблюдаем увеличение яркости свечения лампы и проходящего через нее тока.
Установим ползунок в положение 100%.
Лампа ожидаемо увеличивает свою яркость до максимума при расчетной мощности.
Таким образом с помощью модулей Laurent можно управлять средней мощностью, поступающей в нагрузку.
Читайте обзоры и статьи по модулям Laurent на нашем сайте:
- Сравнительный обзор модулей Laurent
- Обзор Laurent-2G MP718
- Дистанционное управление по сети Ethernet: Технология M2M на примере связки модулей KBX-3D и Laurent-2
- Скрытые возможности модулей семейства «Лоран». Часть 1.
- Скрытые возможности модулей семейства «Лоран». Часть 2.
- SDK для изменения WEB-интерфейса модулей Laurent
