Исследование устройства с ШИ-управлением

 

ЦЕЛИ РАБОТЫ

1. Изучить принцип широтно-импульсного (ШИ) управления.

2.  Исследовать схему ШИ-управления электрической мощностью.

3. Сделать выводы.

КРАТКИЕ ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ СВЕДЕНИЯ

Принцип ШИ-управления в импульсной технике состоит в изменении длительности управляющего импульса при охранении его периода. Такой способ управления позволяет изменять мощность, поступающую в нагрузку без изменения частоты следования импульсов. По этой причине ШИ-регулирование является наиболее предпочтительным, поскольку неизменность рабочей частоты означает неизменность гармонического ряда частот импульсного сигнала, что упрощает процесс фильтрации импульсного напряжения.

Обобщенная схема ШИ-управления представлена на рис. 28.1. На компаратор поступают два сигнала: последовательность импульсов треугольной формы U_ТР и медленно изменяющееся управляющее напряжение U_УПР. Пока напряжение U_ТР превышает U_УПР, сигнал на выходе компаратора имеет высокий уровень, а когда напряжение U_ТР становится меньше U_УПР – сигнал на выходе компаратора приобретает низкий уровень. Таким образом происходит управление длительностью выходных импульсов, определяющих мощность в силовой нагрузке. При этом на экране осциллографа можно наблюдать импульсы с медленно изменяющейся длительностью.

Рис. 28.1 Схема для исследования принципа ШИ-управления

 

На рис. 28.2 представлена схема управления мощностью. Генератор напряжения треугольной формы формируется из генератора напряжения прямоугольной формы V, к выходу которого подключена зарядно-разрядная цепь R₁, R₂, C с малым временем перезарядки. Затем, этот сигнал поступает на неинвертирующий вход компаратора DA2 через повторитель напряжения DA1. На выходе компаратора подключен силовой транзистор VT1, подающий мощность в нагрузку Rn. Амперметр pA измеряет постоянную составляющую тока I0, воздействующую на исполнительное устройство (двигатель, нагревательный элемент).

Рис. 28.2 Схема для исследования устройства ШИ-управления мощностью

ПОРЯДОК ПРОВЕДЕНИЯ РАБОТЫ

1. Собрать схему для исследования принципа ШИ-управления (рис. 28.1) и проверить ее работу.

2. Собрать схему ШИ-управления мощностью нагрузки и произвести измерения управляющей характеристики этого устройства I_Н(U_УПР); результаты измерений занести в табл. 28.1.

3. По данным табл. 28.1 построить управляющую характеристику устройства U₀(t_И).

4. Сделать выводы.

Табл. 28.1 Результаты измерений управляющей характеристики
UУПР, В
IН, А

 

РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ

1. Схемы исследованных устройств.

2. Управляющая характеристика I_Н(U_УПР).

3. Выводы.

ВЫВОДЫ

1. ШИ-управление позволяет регулировать мощность в нагрузке для импульсных устойств при максимально возможном КПД.

2. Импульсные устройства с ШИ-управлением довольно сложны и для их реализации необходимо использовать широкий спектр устройств современной электроники. Поэтому использование таких решений оправдано в случае больших мощностей нагрузки и необходимости изменять ее плавно и в широких пределах.

 

ПРИМЕРЫ ЭЛЕКТРОННЫХ УСТРОЙСТВ

В этом разделе изучаются примеры исполнения устройств, совершающих определенные преобразования электрических сигналов. При изучении материала данного раздела обучающемуся следует обратить внимание на логику работы исследуемых устройств, определяемую, главным образом, функциональностью данного устройства и предъявляемыми к нему техническими требованиями.