0-5 V és 0-10 V feszültség PWM-re átalakító modul, 0-100%, 50 kHz

A Feszültség-PWM átalakító modul egy kis méretű kártya, amely egy 0 - 5 V vagy 0 - 10 V analóg feszültséget alakít át olyan PWM jellé, amelynek kitöltési tényezője 0% és 100% között szabályozható. Önálló modulról van szó, saját átalakító áramkörrel, amely egyszer bekapcsolva önállóan működik, külső mikrokontroller vagy program nélkül.

Ez a bemutató megmutatja, hogyan helyezzétek üzembe a modult önmagában, egy teszt feszültségforrással a bemeneten és egy multiméterrel vagy oszcilloszkóppal a kimeneten, hogy lássátok, hogyan változik a PWM jel kitöltési tényezője az alkalmazott feszültség függvényében.

Hogyan működik:

A kártyán lévő áramkör méri a VIN bemenetre kapcsolt feszültséget, és a PWM kimeneten egy fix 5 V amplitúdójú és kb. 50 kHz frekvenciájú négyszögjelet állít elő, amelynek kitöltési tényezője arányos a bemeneti feszültséggel.

Az összefüggés lineáris, a kitöltési tényező százalékban egyenlő a bemeneti feszültség osztva a választott tartomány maximális feszültségével, szorozva 100-zal. Például, ha a jumper a 0 - 10 V pozícióban van, és 5 V-ot kapcsoltok a VIN-re, a kimeneti kitöltési tényező kb. 50% lesz, ha pedig 10 V-ot alkalmaztok, a kitöltési tényező kb. 100% lesz.

A tipikus átalakítási hiba 1% - 3%, a kártya elülső oldalán lévő potenciométer pedig lehetővé teszi ennek a pontosságnak a finomhangolását, az alkalmazott feszültség és a mért kitöltési tényező összehasonlításával egy adott referencia feszültségnél.

Mire lesz szükséged:

• 1 x Feszültség-PWM átalakító modul 0-5V és 0-10V, 0-100%, 50 kHz
• 1 x Tápegység 12V, 2A
• 1 x Lineáris Potenciométer Modul, 10k, 3.3-5V
• 1 x Q1 digitális multiméter, True-RMS, NVC, hőmérséklet érzékelő, automata
• 1 x Motor driver modul, dupla H-híd, DRV8833, 1.5A
• 1 x Elemtartó, 4AA, vezetékekkel

Bekötés:

A modul tápellátása 7 - 12 VDC tartományban történik a VCC és GND pinek segítségével, a teszt feszültséget pedig a bemeneti csatlakozó VIN és GND pinjeire kell kapcsolni, betartva a jumperrel kiválasztott tartományt.

Beállítás:

Áramellátás előtt ellenőrizzétek a bemeneti tartomány kiválasztó jumper helyzetét, tudva, hogy a modul gyárilag a 0 - 5 V pozícióban érkezik.

Ha a teszt forrás 0 és 10 V közötti feszültségeket szolgáltat, helyezzétek át a jumpert a második pozícióba, a 0 - 10 V tartományhoz, különben az 5 V feletti feszültségek telítik a kimenetet 100%-ra.

A kalibráláshoz tápláljátok be a modult, kapcsoljatok a VIN-re egy ismert referencia feszültséget, például pontosan a választott skálavégérték felét, és mérjétek meg a kimeneti kitöltési tényezőt oszcilloszkóppal vagy egy multiméter impulzusmérő funkciójával.

Ha a mért kitöltési tényező nem egyezik meg a várt értékkel, forgassátok el óvatosan a kártyán lévő potenciométert, amíg a mért érték közel kerül a kiszámított értékhez, majd ismételjétek meg az ellenőrzést a tartomány másik két pontjában, például közel 0%-hoz és közel 100%-hoz, hogy megerősítsétek a linearitást.

A beállítások mechanikusan megmaradnak a potenciométer és a jumper helyzete révén, nincs szükség újraprogramozásra minden egyes bekapcsoláskor.

Felhasználási példa:

Egy tipikus felhasználás az egyenáramú motor fordulatszámának vezérlése egy PWM bemenetet elfogadó MOSFET driveren keresztül. Kössetek egy 10 k-os lineáris potenciométert egy 10 V-os forrás és a föld közé, a csúszkát a VIN-re kötve, állítsátok a jumpert a 0 - 10 V pozícióba, majd kössétek a modul PWM kimenetét a motor driver vezérlő bemenetére.

A potenciométer egyik végétől a másikig forgatva a kitöltési tényező kb. 0%-ról kb. 100%-ra változik, a motor fordulatszáma pedig arányosan nő, a leállított állapottól a driver és a motor tápegysége által megengedett maximális sebességig.

Gyakori problémák:

A PWM kimenet folyamatosan 0%-on vagy 100%-on marad, függetlenül a VIN-re kapcsolt feszültségtől, általában azért, mert a jumper a teszt forrás valós tartományához képest rossz pozícióban van, például a jumper 0 - 5 V-on van, miközben 0 - 10 V-ot alkalmaztok.

A mért kitöltési tényező láthatóan eltér a kiszámított értéktől, ennek oka általában a kártyán lévő potenciométer dekalibrálódása, vagy a teszt forrás és a modul közötti közös föld hiánya.

Úgy tűnik, a modul egyáltalán nem reagál, először ellenőrizzétek a VCC és GND tápellátást egy multiméterrel, a 7 - 12 VDC tartományban, és ellenőrizzétek a polaritást, mivel egy fordított tápellátás leállíthatja az áramkör működését.

Egy szokásos multiméterrel mért PWM jel instabil értékeket mutat, ez normális, mivel sok multiméter nem méri helyesen az 50 kHz-es jelet, ehhez oszcilloszkóp vagy a kitöltési tényező mérésére dedikált funkcióval rendelkező multiméter szükséges.

A driveren keresztül vezérelt motor vagy terhelés egyáltalán nem indul el, ellenőrizzétek, hogy a MOSFET driver ugyanazt az 5 V-os szintet használja-e a PWM jelhez, és hogy a driver földje össze van-e kötve a modul földjével.

Korlátok és tanácsok:

A modul egyetlen átalakítási csatornát fogad el, 1% - 3% tipikus hibával, ami elegendő motorvezérléshez és ipari berendezésekkel való összekapcsoláshoz, de nem alkalmas laboratóriumi precíziós méréshez.

A fix, kb. 50 kHz-es frekvencia nem módosítható a felhasználó által, így a modul olyan driverekhez és mikrokontrollerekhez alkalmas, amelyek elfogadják ezt a frekvenciát a PWM vezérlő bemeneten.

A stabil eredményekért használjatok tiszta, zajmentes tápegységet, rövid kábeleket a feszültségforrás és a VIN között, valamint jól kialakított közös földet a modul, a teszt forrás és a vezérelt berendezés között.

Miután egy teszt forrással validáltátok, a modul tartósan beépíthető egy potenciométerrel ellátott összeállításba, egy PLC vagy frekvenciaváltó analóg kimenetével, vagy közvetlenül leolvasható egy mikrokontroller, például Arduino, ESP32 vagy STM32 által, egy digitális pinen keresztül.