Diseinu eta Arazketen Zehaztasun Handiko Energiaren Osagaiaren Sare Probagailuetarako MAX038 eta BTL Amplifikazioa Erabiliz

1 Ariketakaren Energiaren Diseinua

Gailu hau estandarrak diren senal txikien sortzaile bat erabiltzen du, frekuentzia eta angelu fasea beharrezkoen dituen senal txikiak sortzeko. Orduan, amplitzaile zirkuituaren eta fase modulatzaile zirkuituen bidez, lanenergiak sortzen dira.

1.1 Sinusoideen Senal Txikien Sortzailea Frekuentzia Energian

Sinusoideen sortzaile zirkuitua, MAXIM enpresako MAX038 forma-egitura chiparekin osatuta dago. Probaketa eskaintzeko, zirkuitu honek 3 chip behar ditu eta gutxienez 3 kanal sinusoide sortu ditzake. MAX038, altu-frekuentziako funtzio-zehatz sortzailea da. Zirkuitu periferiko sinple bat eraikiz (Ikusi Irudi 1) eta chip pinak A₀ eta A₁ kontrolatuz (Ikusi Taula 1), sinusoide, laukizuzen eta triangeluarren senalak sortu ditzake.

Frekuentziaren doitasuna: FADJ pinak ebaki-tasuan dagoenean, irteera frekuentzia formula honen bidez kalkula daiteke: Fₐ = I_IN / C_f (non I_IN= V_ref/ R_in; Fₐ irteera frekuentzia da, MHz-n; C_f ostsiladorearen zirkuitu kanpoko kapasitatea da, pF-n; I_IN I_N pinaren irteera korrontea da, μA-n; V_ref REF pinaren irteera tensioa da; R_in IN pinaren sarrera gorputza da).

Dutxaren doitasuna: DADJ pinaren tensio aldaketak C_f kapasitorean dagoen kargatze eta deskargatze neurriak aldatuko ditu. DADJ pinak ebaki-tasuan dagoenean, dutxa 50% da. DADJ pinaren tensioa -2.3～2.3 V tartean aldatzen denean, dutxa 85%～15% tartean aldatzen da. Dutxaren doitasuna formula honen bidez kalkula daiteke: V_dadj =₋50%- DC×0.0575 (non V_dadj DADJ pinaren tensioa den).

1.2 Senal Txikien Monofase, Trifase eta Bifase Ortogonala Irteeraren Eragitzea

MAX038-en fase detektoreak fase blokeatu zirkuitu bat eraikitzeko erabil daitezke. Hiru MAX038-en PDI terminaleri trifase laukizuzen senalak sartzen badira, horiek irteerako sinusoideek trifaseen AC senalak izango dira. Monofaseen senal irteerarako, bi sinusoide sortzaile itzali egin eta azken sinusoide sortzaile bakarra lan egiten du.

PDI-n ez dago beharrik fase doitasun-senalak sartzea. Bifase ortogonal senalen irteerarako, printzipioa trifaseen irteerarekin bat dator. Lehenik, sinusoide sortzaile bat itzali, eta gero, bi bifase ortogonal laukizuzen senalak geratzen diren bi sinusoide sortzaileen PDI terminaleri aplikatu. Horiek irteerako sinusoideek bifase ortogonal AC senalak izango dira. Laukizuzen sinkronizazio kanpoko senal hau programagarri PLDez lortzen da. Trifase energia-frekuentziako karratu senalak sei egoeratan banatzen dira (Ikusi Irudi 2).

Ehuneko bezala, egoera bakoitzaren arteko denbora desberdintasuna 3.3 ms da (periodoa 20 ms da 50 Hz-n). Sei irteera egoerak 3.3 ms igaro eta infinituki errepikatzen badira orden positiboan, trifase energia-frekuentziako karratu senalak irteerako izango dira. Era berean, bifase ortogonal senalak prozesatu eta lau egoeratan banatu (S₇, S₈, S₉, S₁₀). Egoera bakoitzaren arteko denbora desberdintasuna 5 ms da. Lau irteera egoerak 5 ms igaro eta infinituki errepikatzen badira orden positiboan, bifase ortogonal energia-frekuentziako karratu senalak irteerako izango dira.

MAX038-en fase sinkronizazio kontrol zirkuituak Q₂, Q₀, Q₁ senalak P16R6 programagarri chiparen 16#, 14# eta 13# pinetatik (Ikusi P16R6 datuak) hiru MAX038-en kanpoko sinkronizazio signalari PDI terminaleri eman. Pin 13#-en irteeran AND ate bat jarri, Q₃ signalaren kontrolpean. Programa editatzen Q₀, Q₁, Q₂, Q₃ baldintzetara (Taula 2) eraman, trifase eta bifase ortogonal kanpoko sinkronizazio senalak sortu ahal izango dira.

1.3 Energiaren Amplitzailearen Eragitze Printzipia

Monofase amplitzaile zirkuitua Bridge-Tied Load (BTL) egitura da. Karga bi amaieran amplitzaile bi irteeretara konektatuta daude. Amplitzaile baten irteera beste amplitzaile baten irteera espiegel bat da. Hau da, karga bi amaieretan kargatutako senalek soilik 180° dutxeko desberdintasuna dute. Kargan lortutako tensioa bi aldiz handiagoa da jatorrizko amplitzailean (Ikusi Irudi 3), monofase irteera 100 W baino gehiagokoa izateko eskaintza betetzen du.

2 Ariketakaren Energiaren Hardwarearen Azterketa
2.1 Irteera Formaren Distorsio Doitasuna

Dutxaren doitasuna: -2.3Vtik +2.3Vra bitarteko tensio kontrol-signal bat MAX038-ren DADJ terminalera aplikatu, C_f kapasitorean dagoen kargatze eta deskargatze denbora doitzeko. Ostsiladoreak emandako triangeluar formaren irteera 10% - 90% tartean doitzeko, eta azkenik distorsionatutako sinusoide, zaigune eta pulsu-formak sortu. DADJ terminalera 250 μA korronte konstante bat inportatzen denez, R_d gorputza bat terminal hori eta erreferentziako indarraren pin REF artean lotu. Orduan: V_dadj = V_ref - 0.25R_d; R_d-ren balioa doitzeko, triangeluar eta zaiguneen dutxak doitzeko, sinkronizazio-pulsuak eragiten ez dituzten, eta R_d ez du 20 kΩ baino handiago izan behar.

2.2 Irteera Formaren Frekuentziaren Doitasuna

MAX038-en irteera frekuentzia C_f ostsiladore-kapasitate, IIN korronte eta FADJ tensio kontrolean dago. C_f finko dagoenean, IIN pinaren kontrolpean frekuentziaren doitasun fina lortzen da. Kontrol digitala izateko, DACak IIN eta FADJ-rekin konektatuta daude. Hauts horiek tensio txikiak sortzen dituzte, 0-748 μA korronte bihurtzen dira (sarea 2 μA gehituaz) 2-750 μA IIN-n, irteera frekuentzia tartea sortzeko. DACak tartea 256 urratspean zatitzen du, IIN korrontearen bidez doitasun fina eta DACaren bidez doitasun fina lortzeko aukera ematen duena.

2.3 Energiaren Amplitzaile Zirkuituaren Tentsio Irteera Doitasuna

Hiru monofase zeharkapen-transformadore zirkuituak trifase transformadore gisa funtzionatzen dira, senalak garrantzitsuak izateko (trifase transformadore zuzenaren erabilpenak senal txikiak dituen eragina handia izateagatik). 200 V eta 80 V arteko tentsio aldaketak transformadoreen bidez lortzen dira.

2.4 Indarra Lan Duena Zirkuituaren Tentsio Doitasuna

DC tentsio aldatzeko eta stabilizatzeko zirkuitu bat tokiko 220 V AC indarratik DC indarra estabilizatzen du. 7805 eta 7905 DC indarra moduluak erabiliz, +35 V eta +5 V (transformadorearen zehaztasun-eskaerak betetzen dituzten) ematen ditu.

3 Iraultza

• Diseinatutako energia funtzionalitate argi eta kostu-oharra da, irteera zehaztasun handia duelarik, probaketa gailuaren eskaintza guztiak betetzen ditu.

• Modular diseinuak konplexutasuna murriztu, zirkuitu elkarloturik eta independentziak ditu. Funtzioen zatiketa argi (sinusoideen sortza, fase kontrola, energia amplitzailea, DC indarra) ekintzaileen beharrak betetzeko eguneratze jarraituak ahalbidetzen ditu.

• Q₀-Q₃ kontrol-senalek MCU bateragarritasuna eta kontrol digitala ahalbidetzen dute. Modular diseinuarekin, gailuak trifase, bifase ortogonal eta monofrekuentsiako sinusoideen senalak, eta laukizuzen/triangeluarren senalak edozein fase eskaera dituena, lan askotarako zehaztasun handia ematen du.