మాడ్యులేషన్ అనేది నాన్-లీనియర్ ఎలక్ట్రికల్ ప్రక్రియ, దీనిలో ఒక సిగ్నల్ (క్యారియర్) యొక్క పారామితులు మరొక సిగ్నల్ (మాడ్యులేటింగ్, సమాచారం) ఉపయోగించి మార్చబడతాయి. కమ్యూనికేషన్ టెక్నాలజీలో, ఫ్రీక్వెన్సీ, యాంప్లిట్యూడ్ మరియు ఫేజ్ మాడ్యులేషన్ విస్తృతంగా ఉపయోగించబడుతుంది. పవర్ ఎలక్ట్రానిక్స్ మరియు మైక్రోప్రాసెసర్ టెక్నాలజీలో, పల్స్-వెడల్పు మాడ్యులేషన్ విస్తృతంగా మారింది.
విషయము
PWM అంటే ఏమిటి (పల్స్ వెడల్పు మాడ్యులేషన్)
అసలు సిగ్నల్ యొక్క పల్స్-వెడల్పు మాడ్యులేషన్తో, అసలు సిగ్నల్ యొక్క వ్యాప్తి, ఫ్రీక్వెన్సీ మరియు దశ మారవు. దీర్ఘచతురస్రాకార పల్స్ యొక్క వ్యవధి (వెడల్పు) సమాచార సిగ్నల్ యొక్క చర్యలో మార్పుకు లోబడి ఉంటుంది. ఆంగ్ల సాంకేతిక సాహిత్యంలో, ఇది PWM - పల్స్-వెడల్పు మాడ్యులేషన్గా సంక్షిప్తీకరించబడింది.
PWM ఎలా పనిచేస్తుంది
పల్స్ వెడల్పు మాడ్యులేటెడ్ సిగ్నల్ రెండు విధాలుగా ఏర్పడుతుంది:
- అనలాగ్;
- డిజిటల్.
PWM సిగ్నల్ను సృష్టించే అనలాగ్ పద్ధతిలో, ఒక సాటూత్ లేదా త్రిభుజాకార సిగ్నల్ రూపంలో క్యారియర్ విలోమానికి అందించబడుతుంది. కంపారిటర్ ఇన్పుట్, మరియు సమాచారం - నాన్-ఇన్వర్టింగ్ పై. తక్షణ క్యారియర్ స్థాయి మాడ్యులేటింగ్ సిగ్నల్ కంటే ఎక్కువగా ఉంటే, అప్పుడు కంపారిటర్ యొక్క అవుట్పుట్ సున్నా, తక్కువగా ఉంటే - ఒకటి. అవుట్పుట్ అనేది క్యారియర్ ట్రయాంగిల్ లేదా రంపపు ఫ్రీక్వెన్సీకి సంబంధించిన ఫ్రీక్వెన్సీతో కూడిన వివిక్త సిగ్నల్ మరియు మాడ్యులేటింగ్ వోల్టేజ్ స్థాయికి అనులోమానుపాతంలో ఉండే పల్స్ పొడవు.
ఉదాహరణగా, త్రిభుజాకార సిగ్నల్ యొక్క పల్స్ వెడల్పు మాడ్యులేషన్ సరళంగా పెరుగుతోంది. అవుట్పుట్ పప్పుల వ్యవధి అవుట్పుట్ సిగ్నల్ స్థాయికి అనులోమానుపాతంలో ఉంటుంది.
అనలాగ్ PWM కంట్రోలర్లు రెడీమేడ్ మైక్రో సర్క్యూట్ల రూపంలో కూడా అందుబాటులో ఉన్నాయి, దాని లోపల కంపారిటర్ మరియు క్యారియర్ జనరేషన్ సర్క్యూట్ వ్యవస్థాపించబడ్డాయి. బాహ్య ఫ్రీక్వెన్సీ సెట్టింగ్ మూలకాలను కనెక్ట్ చేయడానికి మరియు సమాచార సిగ్నల్ను సరఫరా చేయడానికి ఇన్పుట్లు ఉన్నాయి. శక్తివంతమైన విదేశీ కీలను నియంత్రించే అవుట్పుట్ నుండి సిగ్నల్ తీసివేయబడుతుంది. ఫీడ్బ్యాక్ కోసం ఇన్పుట్లు కూడా ఉన్నాయి - సెట్ కంట్రోల్ పారామితులను నిర్వహించడానికి అవి అవసరం. ఉదాహరణకు, TL494 చిప్. వినియోగదారు శక్తి సాపేక్షంగా తక్కువగా ఉన్న సందర్భాలలో, అంతర్నిర్మిత కీలతో PWM కంట్రోలర్లు అందుబాటులో ఉన్నాయి. LM2596 మైక్రో సర్క్యూట్ యొక్క అంతర్గత కీ 3 ఆంపియర్ల వరకు కరెంట్ కోసం రూపొందించబడింది.
ప్రత్యేక మైక్రో సర్క్యూట్లు లేదా మైక్రోప్రాసెసర్లను ఉపయోగించి డిజిటల్ పద్ధతిని నిర్వహిస్తారు. పల్స్ పొడవు అంతర్గత ప్రోగ్రామ్ ద్వారా నియంత్రించబడుతుంది. జనాదరణ పొందిన PIC మరియు AVRతో సహా అనేక మైక్రోకంట్రోలర్లు PWM "బోర్డ్లో" హార్డ్వేర్ అమలు కోసం అంతర్నిర్మిత మాడ్యూల్ను కలిగి ఉన్నాయి, PWM సిగ్నల్ను స్వీకరించడానికి, మీరు మాడ్యూల్ను సక్రియం చేసి దాని ఆపరేషన్ పారామితులను సెట్ చేయాలి.అటువంటి మాడ్యూల్ అందుబాటులో లేకపోతే, PWM పూర్తిగా సాఫ్ట్వేర్ ద్వారా నిర్వహించబడుతుంది, ఇది కష్టం కాదు. ఈ పద్ధతి అవుట్పుట్ల అనువైన ఉపయోగం ద్వారా మరింత శక్తిని మరియు స్వేచ్ఛను ఇస్తుంది, అయితే ఎక్కువ నియంత్రిక వనరులను ఉపయోగిస్తుంది.
PWM సిగ్నల్ యొక్క లక్షణాలు
PWM సిగ్నల్ యొక్క ముఖ్యమైన లక్షణాలు:
- వ్యాప్తి (U);
- ఫ్రీక్వెన్సీ (f);
- విధి చక్రం (S) లేదా విధి చక్రం D.
వోల్ట్లలో వ్యాప్తి లోడ్పై ఆధారపడి సెట్ చేయబడింది. ఇది తప్పనిసరిగా వినియోగదారు యొక్క రేటెడ్ సరఫరా వోల్టేజ్ను అందించాలి.
పల్స్ వెడల్పు ద్వారా మాడ్యులేట్ చేయబడిన సిగ్నల్ యొక్క ఫ్రీక్వెన్సీ క్రింది పరిశీలనల నుండి ఎంపిక చేయబడింది:
- అధిక ఫ్రీక్వెన్సీ, అధిక నియంత్రణ ఖచ్చితత్వం.
- PWM ద్వారా నియంత్రించబడే పరికరం యొక్క ప్రతిస్పందన సమయం కంటే ఫ్రీక్వెన్సీ తక్కువగా ఉండకూడదు, లేకపోతే నియంత్రిత పరామితి యొక్క గుర్తించదగిన అలలు సంభవిస్తాయి.
- ఎక్కువ ఫ్రీక్వెన్సీ, స్విచ్చింగ్ నష్టాలు ఎక్కువ. ఇది కీ యొక్క మారే సమయం పరిమితమైన వాస్తవం నుండి పుడుతుంది. లాక్ చేయబడిన స్థితిలో, అన్ని సరఫరా వోల్టేజ్ కీ మూలకంపై పడిపోతుంది, కానీ దాదాపు కరెంట్ లేదు. ఓపెన్ స్టేట్లో, పూర్తి లోడ్ కరెంట్ కీ ద్వారా ప్రవహిస్తుంది, అయితే వోల్టేజ్ డ్రాప్ తక్కువగా ఉంటుంది, ఎందుకంటే నిర్గమాంశ నిరోధకత కొన్ని ఓంలు. రెండు సందర్భాల్లో, విద్యుత్ వెదజల్లడం చాలా తక్కువ. ఒక రాష్ట్రం నుండి మరొక స్థితికి మారడం త్వరగా జరుగుతుంది, కానీ తక్షణమే కాదు. అన్లాకింగ్-లాకింగ్ ప్రక్రియలో, పాక్షికంగా తెరిచిన మూలకంపై పెద్ద వోల్టేజ్ పడిపోతుంది మరియు అదే సమయంలో దాని ద్వారా గణనీయమైన ప్రవాహం ప్రవహిస్తుంది. ఈ సమయంలో, వెదజల్లబడిన శక్తి అధిక విలువలకు చేరుకుంటుంది. ఈ కాలం తక్కువగా ఉంటుంది, కీకి గణనీయంగా వేడెక్కడానికి సమయం లేదు.కానీ యూనిట్ సమయానికి అటువంటి సమయ వ్యవధిలో ఫ్రీక్వెన్సీ పెరుగుదలతో, అది మరింత అవుతుంది మరియు ఉష్ణ నష్టాలు పెరుగుతాయి. అందువల్ల, కీలను నిర్మించడానికి, వేగవంతమైన అంశాలను ఉపయోగించడం ముఖ్యం.
- డ్రైవింగ్ చేస్తున్నప్పుడు విద్యుత్ మోటారు ఒక వ్యక్తికి వినిపించే ప్రాంతం నుండి ఫ్రీక్వెన్సీని తీసివేయాలి - 25 kHz మరియు అంతకంటే ఎక్కువ. ఎందుకంటే తక్కువ PWM ఫ్రీక్వెన్సీ వద్ద, అసహ్యకరమైన విజిల్ ఏర్పడుతుంది.
ఈ అవసరాలు తరచుగా ఒకదానికొకటి విరుద్ధంగా ఉంటాయి, కాబట్టి కొన్ని సందర్భాల్లో ఫ్రీక్వెన్సీ ఎంపిక ఒక రాజీ.
మాడ్యులేషన్ విలువ విధి చక్రాన్ని వర్గీకరిస్తుంది. పల్స్ పునరావృత రేటు స్థిరంగా ఉన్నందున, వ్యవధి యొక్క వ్యవధి కూడా స్థిరంగా ఉంటుంది (T=1/f). కాలం ఒక ప్రేరణ మరియు విరామం కలిగి ఉంటుంది, వరుసగా వ్యవధిని కలిగి ఉంటుంది, tఇంప్ మరియు Tఆగిపోతుంది, మరియు Tఇంప్+tఆగిపోతుంది= టి. విధి చక్రం అనేది కాలానికి పల్స్ వ్యవధి యొక్క నిష్పత్తి - S \u003d tఇంప్/టి. కానీ ఆచరణలో పరస్పర విలువను ఉపయోగించడం మరింత సౌకర్యవంతంగా మారింది - పూరక కారకం: D=1/S=T/tఇంప్. పూరక కారకాన్ని శాతంగా వ్యక్తీకరించడం మరింత సౌకర్యవంతంగా ఉంటుంది.
PWM మరియు SIR మధ్య తేడా ఏమిటి
విదేశీ సాంకేతిక సాహిత్యంలో పల్స్-వెడల్పు మాడ్యులేషన్ మరియు పల్స్-వెడల్పు నియంత్రణ (PWR) మధ్య తేడా లేదు. రష్యన్ నిపుణులు ఈ భావనల మధ్య తేడాను గుర్తించడానికి ప్రయత్నిస్తున్నారు. నిజానికి, PWM అనేది ఒక రకమైన మాడ్యులేషన్, అంటే, మరొకదాని ప్రభావంతో క్యారియర్ సిగ్నల్లో మార్పులు, ఒకదానిని మాడ్యులేట్ చేయడం. క్యారియర్ సిగ్నల్ సమాచారం యొక్క క్యారియర్గా పనిచేస్తుంది మరియు మాడ్యులేటింగ్ సిగ్నల్ ఈ సమాచారాన్ని సెట్ చేస్తుంది. మరియు పల్స్-వెడల్పు నియంత్రణ అనేది PWMని ఉపయోగించి లోడ్ మోడ్ యొక్క నియంత్రణ.
PWM యొక్క కారణాలు మరియు అప్లికేషన్లు
పల్స్ వెడల్పు మాడ్యులేషన్ సూత్రం ఉపయోగించబడుతుంది శక్తివంతమైన అసమకాలిక మోటార్లు యొక్క స్పీడ్ కంట్రోలర్లు. ఈ సందర్భంలో, సర్దుబాటు చేయగల ఫ్రీక్వెన్సీ మాడ్యులేటింగ్ సిగ్నల్ (సింగిల్-ఫేజ్ లేదా త్రీ-ఫేజ్) తక్కువ-పవర్ సైన్ వేవ్ జనరేటర్ ద్వారా ఉత్పత్తి చేయబడుతుంది మరియు అనలాగ్ మార్గంలో క్యారియర్పై సూపర్మోస్ చేయబడుతుంది. అవుట్పుట్ అనేది PWM సిగ్నల్, ఇది అవసరమైన శక్తి యొక్క కీలకు అందించబడుతుంది. అప్పుడు మీరు తక్కువ-పాస్ ఫిల్టర్ ద్వారా పప్పుల ఫలిత క్రమాన్ని పాస్ చేయవచ్చు, ఉదాహరణకు, ఒక సాధారణ RC సర్క్యూట్ ద్వారా, మరియు అసలైన సైనూసోయిడ్ను ఎంచుకోండి. లేదా మీరు లేకుండా చేయవచ్చు - ఇంజిన్ యొక్క జడత్వం కారణంగా వడపోత సహజంగా జరుగుతుంది. సహజంగానే, క్యారియర్ ఫ్రీక్వెన్సీ ఎక్కువగా ఉంటే, అవుట్పుట్ తరంగ రూపం అసలు సైనూసోయిడ్కు దగ్గరగా ఉంటుంది.
సహజమైన ప్రశ్న తలెత్తుతుంది - జనరేటర్ యొక్క సిగ్నల్ను వెంటనే విస్తరించడం ఎందుకు అసాధ్యం, ఉదాహరణకు, శక్తివంతమైన ట్రాన్సిస్టర్లు ఉపయోగించి? ఎందుకంటే లీనియర్ మోడ్లో పనిచేసే రెగ్యులేటింగ్ ఎలిమెంట్ లోడ్ మరియు కీ మధ్య శక్తిని పునఃపంపిణీ చేస్తుంది. ఈ సందర్భంలో, కీలకమైన మూలకంపై ముఖ్యమైన శక్తి వృధా అవుతుంది. ఒక శక్తివంతమైన నియంత్రణ మూలకం కీ మోడ్లో (ట్రినిస్టర్, ట్రైయాక్, RGBT ట్రాన్సిస్టర్) పనిచేస్తే, అప్పుడు శక్తి కాలక్రమేణా పంపిణీ చేయబడుతుంది. నష్టాలు చాలా తక్కువగా ఉంటాయి మరియు సామర్థ్యం చాలా ఎక్కువగా ఉంటుంది.
డిజిటల్ టెక్నాలజీలో, పల్స్-వెడల్పు నియంత్రణకు ప్రత్యేక ప్రత్యామ్నాయం లేదు. సిగ్నల్ వ్యాప్తి అక్కడ స్థిరంగా ఉంటుంది, పల్స్ వెడల్పుతో పాటు క్యారియర్ను మాడ్యులేట్ చేయడం ద్వారా మాత్రమే వోల్టేజ్ మరియు కరెంట్ను మార్చవచ్చు మరియు తదనంతరం సగటును మార్చవచ్చు. అందువల్ల, పల్స్ సిగ్నల్ను సగటున చేయగల వస్తువులపై వోల్టేజ్ మరియు కరెంట్ను నియంత్రించడానికి PWM ఉపయోగించబడుతుంది. సగటు వివిధ మార్గాల్లో జరుగుతుంది:
- లోడ్ జడత్వం కారణంగా.అందువలన, థర్మోఎలెక్ట్రిక్ హీటర్లు మరియు ప్రకాశించే దీపాల యొక్క థర్మల్ జడత్వం, పప్పుల మధ్య విరామాలలో నియంత్రిత వస్తువులు గమనించదగ్గ విధంగా చల్లబడకుండా అనుమతిస్తుంది.
- అవగాహన యొక్క జడత్వం కారణంగా. LED కి పల్స్ నుండి పల్స్ వరకు వెళ్ళడానికి సమయం ఉంది, కానీ మానవ కన్ను దీనిని గమనించదు మరియు వివిధ తీవ్రతతో స్థిరమైన గ్లోగా గ్రహిస్తుంది. LED మానిటర్ల చుక్కల ప్రకాశాన్ని నియంత్రించడానికి ఈ సూత్రం ఉపయోగించబడుతుంది. కానీ అనేక వందల హెర్ట్జ్ల ఫ్రీక్వెన్సీతో కనిపించని బ్లింక్ ఇప్పటికీ ఉంది మరియు కంటి అలసటను కలిగిస్తుంది.
- యాంత్రిక జడత్వం కారణంగా. బ్రష్ చేయబడిన DC మోటార్ల నియంత్రణలో ఈ ఆస్తి ఉపయోగించబడుతుంది. రెగ్యులేషన్ యొక్క సరిగ్గా ఎంచుకున్న ఫ్రీక్వెన్సీతో, చనిపోయిన పాజ్లలో మోటారు వేగాన్ని తగ్గించడానికి సమయం లేదు.
అందువల్ల, వోల్టేజ్ లేదా కరెంట్ యొక్క సగటు విలువ నిర్ణయాత్మక పాత్ర పోషిస్తున్న చోట PWM ఉపయోగించబడుతుంది. పేర్కొన్న సాధారణ కేసులకు అదనంగా, PWM పద్ధతి వెల్డింగ్ యంత్రాలు మరియు బ్యాటరీ ఛార్జర్లు మొదలైన వాటిలో సగటు కరెంట్ను నియంత్రిస్తుంది.
సహజ సగటు సాధ్యం కానట్లయితే, అనేక సందర్భాల్లో ఈ పాత్రను ఇప్పటికే పేర్కొన్న తక్కువ-పాస్ ఫిల్టర్ ద్వారా తీసుకోవచ్చు (LPF) RC చైన్ రూపంలో. ఆచరణాత్మక ప్రయోజనాల కోసం, ఇది సరిపోతుంది, కానీ వక్రీకరణ లేకుండా తక్కువ-పాస్ ఫిల్టర్ను ఉపయోగించి PWM నుండి అసలు సిగ్నల్ను వేరుచేయడం అసాధ్యం అని అర్థం చేసుకోవాలి. అన్నింటికంటే, PWM స్పెక్ట్రమ్ అనంతమైన హార్మోనిక్స్ను కలిగి ఉంటుంది, అవి అనివార్యంగా ఫిల్టర్ పాస్బ్యాండ్లోకి వస్తాయి. అందువల్ల, పునర్నిర్మించిన సైనోసోయిడ్ ఆకారం గురించి భ్రమలు నిర్మించకూడదు.
చాలా సమర్థవంతమైన మరియు సమర్థవంతమైన PWM RGB LED నియంత్రణ. ఈ పరికరం మూడు p-n జంక్షన్లను కలిగి ఉంది - ఎరుపు, నీలం, ఆకుపచ్చ.ప్రతి ఛానెల్ యొక్క గ్లో యొక్క ప్రకాశాన్ని విడిగా మార్చడం ద్వారా, మీరు LED గ్లో యొక్క దాదాపు ఏదైనా రంగును పొందవచ్చు (స్వచ్ఛమైన తెలుపు మినహా). PWMతో లైటింగ్ ప్రభావాలను సృష్టించే అవకాశాలు అంతులేనివి.
పల్స్ వెడల్పు మాడ్యులేటెడ్ డిజిటల్ సిగ్నల్ యొక్క అత్యంత సాధారణ అనువర్తనం లోడ్ ద్వారా ప్రవహించే సగటు కరెంట్ లేదా వోల్టేజీని నియంత్రించడం. కానీ ఈ రకమైన మాడ్యులేషన్ యొక్క ప్రామాణికం కాని ఉపయోగం కూడా సాధ్యమే. ఇది అన్ని డెవలపర్ యొక్క ఊహ మీద ఆధారపడి ఉంటుంది.
ఇలాంటి కథనాలు:
