Variácia elektrickej energie cez Raspberry
Webová agentúra » Digitálne správy » Variácia elektrickej energie cez Raspberry

Variácia elektrickej energie cez Raspberry

V tomto článku budeme meniť elektrickú energiu jedného cez Raspberry. Princíp činnosti umožňuje ovládať napríklad intenzitu svetla alebo otáčky motora.

Za normálnych okolností by sme na vykonanie tejto úlohy museli meniť prúd alebo intenzitu záťaže. Len voila, s Rpi schopným vysielať iba signál všetko alebo nič, ako to urobíme? Odpoveď znie: používajte tieto dva stavy striedavo a opakovane. Táto technika sa nazýva PWM pre moduláciu šírky impulzu, ktorá poskytuje moduláciu šírky impulzu vo francúzštine.

Pracovný princíp

Modulácia šírky impulzu je technika bežne používaná na syntetizovanie spojitých signálov pomocou obvodov zapnutia/vypnutia. Všeobecným princípom je, že aplikovaním postupnosti impulzov (zmena zo stavu 0 na 1) počas dobre zvoleného trvania možno v priemere za určité obdobie získať akúkoľvek medzihodnotu.

Tento princíp je založený na dvoch parametroch:

  • Frekvencia (obdobie)

  • Pracovný cyklus

PWM_parameters

početnosť (alebo perióda) je počet generovaných impulzov za sekundu. Toto sa počíta medzi okamihom začiatku jedného impulzu a začiatkom nasledujúceho impulzu. Jednotkou frekvencie je Hertz (Hz). Hertz je jeden úder srdca za sekundu. Napríklad 50 Hz zodpovedá 50 impulzom za jednu sekundu, čo dáva impulz každých 0.02 sekundy.

Pracovný cyklus je percento času, počas ktorého je signál v polohe 1 počas cyklu.

Napríklad frekvencia 50 Hz a pracovný cyklus 50 % znamená, že každých 0.02 sekundy bude signál na úrovni 1 (vysoký) počas polovice času a na úrovni 0 (NÍZKE) počas druhej polovice.

päťdesiat_percent

50 Hertzov a 50 % cyklus

Pre frekvenciu 50 Hz a pracovný cyklus 80 % bude signál na 1 (HIGH) počas 80 % času cyklu 0.02 sekundy.

 osemdesiat_percent

50 Hertzov a 80 % cyklus

Otestujte pomocou LED

No, teória je skvelá, ale najzábavnejšia je prax! Na prvý test budete potrebovať LED a 10 Ohmový odpor na ochranu druhého. Maximálny prúd GPIO pinu Raspberry nepresahuje 16 mA. Na veľkej väčšine LED diód je podporovaný prúd 20 mA. Odpor by teda nemal byť nutný, no zároveň chráni všetkých. Je to na vás. Vzorec výpočtu je nasledovný (ak máte dokumentáciu k vašej LED).

Odpor = (Napájacie napätie - napätie LED) / Max prúd LED

Obvod je nasledovný:

schema_test_rpi_del

Pokiaľ ide o zvyšok, predpokladám, že ste nainštalovali knižnicu python umožňujúcu ovládanie portov GPIO. Ak to tak nie je, odkazujem vás na tento článok.

Blikanie LED

Začneme jednoduchým bliknutím LED diódy. Nasledujúci kód umožňuje, aby LED kontrolka blikala 50 % času každého obdobia. Periódy trvajú 0.5 Hz, tj jedna perióda každé 2 sekundy. Komentáre by mali byť dostatočné na pochopenie kódu.

Blikanie LED so zmenou intenzity

V nasledujúcom príklade prinútime LED blikať, ale tentoraz riadením úrovne intenzity vďaka správe cyklu.

Variácia rýchlosti motora cez Raspberry

Porty GPIO Rapsberry vysielajú iba signál 3,3 V. Ako teda zmeníte výkon záťaže vyžadujúcej oveľa viac ako 3,3 V, ako je napríklad motor? Na to použijeme komponent, ktorý funguje ako prerušovač, ktorý sa nazýva MOSFET. MOSFET je elektronická súčiastka používaná na riadenie výkonu. Princíp činnosti tohto typu tranzistora spočíva v tom, že keď napätie Gate dosiahne dostatočnú hodnotu, prúd tečie medzi Drain a Source. Niektoré tranzistory sú riadené prúdom, Mosfet je riadený napätím.

schéma_MOSFET

  • 1 = G = BRÁNA: ovládací kolík. Príkaz tu bude port GPIO.

  • 2 = D = DRAIN: kolík, ktorý odvádza prúd (záťaž, čo ... to je miesto, kde pripojíme náš motor)

  • 3 = S = ZDROJ: kolík zdroja prúdu (kde sa prúd zhromažďuje, aby bol odoslaný do záťaže ... v našom prípade je to zem)

Takže MOSFET umožňuje oddeliť obvod, kde sa nachádza naša záťaž, od riadiaceho obvodu, v tomto prípade Rpi.

Tu je schéma s eklektickým motorom a 12V batériovým napájaním.

motor_malina

Kód, ktorý sa má použiť, je úplne rovnaký ako pri blikaní LED s premenlivou intenzitou.

Nemáte po ruke motor alebo napájací zdroj? Môžete vyskúšať okruh s Rpi. Na to potrebujete LED a rezistor tentokrát 100 Ohm, pretože na testovací obvod použijeme zdroj Vcc 5v hard Rpi.

Materiály potrebné na testovanie:

  • LED
  • Odpor 100 ohmov
  • MOSFET

V nižšie uvedenom obvode prechádza Vcc 5v zdroj Rpi cez 100 Ohmový odpor, aby obmedzil prúd, potom do LED a nakoniec sa pripája k odtoku MOSFET. GPIO port 4 umožňuje rovnako ako predchádzajúci obvod ovládať MOSFET na bráne.

malina_pwm

Aj tu platí, že kód, ktorý sa má použiť, je úplne rovnaký ako pri blikaní LED s premenlivou intenzitou.

★ ★ ★ ★ ★