Широтно-импульсная модуляция

 

 

Выключатель

Лампа

Батарея

(9

Вольт)

Включен = Высокий уровень

Выключен = Низкий уровень

 

 

 

 

Помимо реостата применяется еще один способ управления напряжением. Это широтноимпульсная модуляция (PWM). PWM означает, что ток появляется и исчезает с определенной частотой. Известно, что для управления скоростью вращения электродвигателя необходим источник постоянного тока с изменяемым напряжением. Однако если взять электродвигатель с номинальным рабочим напряжением 12 Вольт и подключить к нему источник питания, двигатель начнет раскручиваться: он не среагирует мгновенно, поэтому ему потребуется некоторое время, чтобы достичь максимальной частоты вращения. Если отключить источник питания сразу после того, как двигатель достигнет максимальной скорости, он начнет останавливаться. Если быстро включать и отключать источник питания, скорость вращения двигателя будет находиться в диапазоне от 0 до максимальной. Именно это и делает блок управления PWM: он включает двигатель с помощью серии последовательных импульсов. Для управления скоростью вращения двигателя контроллер изменяет (модулирует) ширину импульсов — отсюда и название широтно-импульсная модуляция. Если, например, источник напряжения имеет 9 Вольт, скважность сигнала составляет только 10%, на выходе получается сигнал 0,9 Вольт. На рисунке приведен пример подключения к батарее лампы накаливания. Если подключать лампу к 9-вольтовой батарее на 50 мс, то она будет получать напряжение 9 Вольт. Но если отключить соединение на следующие 50 мс, напряжение ее питания составит 0 Вольт. В результате повторения этого цикла с частотой 10 раз в секунду, лампа будет светить вполнакала, так как подводимое к ней напряжение составит 4,5 Вольта, то есть 50% от 9 Вольт. В этом случае говорят, что скважность сигнала составляет 50%, а его частота — 10 Гц.

Обратите внимание, что время периода сигнала — величина постоянная, меняется лишь соотношение продолжительности включения и выключения.

Датчики

 

 

Чтобы получать информацию о режимах работы двигателя, применяются датчики.Электрические сигналы необходимы не только приводным устройствам, но и датчикам. В основе их работы лежат электрические явления. Датчики преобразуют физические характеристики работы двигателя и его систем в электрические сигналы. Для различных приводов и для датчиков используются различные свойства электричества. Например, с помощью явления магнитной индукции, реализованной в датчике угла поворота коленчатого вала, можно определить частоту вращения двигателя. Переменное сопротивление применяется для определения температуры и т. д. На нижнем правом рисунке изображен резистор с переменным сопротивлением, благодаря которому определяется положение поворотного устройства, например, дроссельной заслонки.

Закон Ома/закон Кирхгофа

 

 

Рис. 4

-

Первый закон

1

Кирхгофа для токов

ВХОДИТ

ВХОДИТ

ВЫХОДИТ

ВЫХОДИТ

ВЫХОДИТ

НАПРЯЖЕНИЕ

В

)

(

СИЛА ТОКА (А)

СОПРОТИВЛЕНИЕ

)

ОМ

(

Увеличивается

Увеличивается

Не меняется

Не меняется

Увеличивается

Снижается

Не меняется

Снижается

Увеличивается

Рис. 4-3 Первый закон                                                                                                                                                                                                    

       Кирхгофа для напряжений

 

 

 

Взаимосвязь напряжения, силы тока и сопротивления участка цепи описывается законом Ома: величина тока, протекающего на участке цепи, прямо пропорциональна напряжению и обратно пропорциональна его сопротивлению. Изменение одного из параметров влияет на изменение остальных. Закон Ома можно записать в виде равенства, например, U = I  R, где U — напряжение, I — сила тока, R — сопротивление. Для более простого запоминания можно воспользоваться треугольником, который позволит определить значение одного из трех параметров при известных двух других. Достаточно закрыть неизвестный параметр в треугольнике, чтобы появилась формула для его расчета. Расчет электроцепи позволяет подобрать предохранитель, выбрать поперечное сечение соединительного провода и оценить работоспособность самой цепи и устройств, подключенных к ней.

Для понимания принципов работы электроцепей также помогут законы Кирхгофа. Первый закон гласит: алгебраическая сумма токов в проводниках, соединенных в узел, равна нулю. Второй закон гласит: алгебраическая сумма ЭДС всех источников в любом замкнутом контуре цепи равна алгебраической сумме напряжений на всех остальных элементах того же контура.