Biến đổi năng lượng điện qua Raspberry
Đại lý web » Tin tức kỹ thuật số » Biến đổi năng lượng điện qua Raspberry

Biến đổi năng lượng điện qua Raspberry

Trong bài viết này, chúng tôi sẽ thay đổi công suất điện của một cái thông qua Raspberry. Nguyên tắc hoạt động có thể giúp bạn có thể kiểm soát, chẳng hạn như cường độ của đèn hoặc tốc độ của động cơ.

Thông thường để thực hiện tác vụ này, chúng ta sẽ phải thay đổi dòng điện hoặc cường độ trên tải. Chỉ thì đấy, với một Rpi chỉ có khả năng gửi một tín hiệu tất cả hoặc không có gì, chúng ta làm điều đó như thế nào? Câu trả lời là: sử dụng xen kẽ và lặp đi lặp lại hai trạng thái. Kỹ thuật này được gọi là PWM cho Điều chế độ rộng xung, cho phép điều chế độ rộng xung bằng tiếng Pháp.

Nguyên lý hoạt động

Điều chế độ rộng xung là một kỹ thuật thường được sử dụng để tổng hợp các tín hiệu liên tục bằng cách sử dụng mạch bật / tắt. Nguyên tắc chung là bằng cách áp dụng liên tiếp các xung (thay đổi từ trạng thái 0 sang 1) cho các khoảng thời gian đã chọn tốt, trung bình có thể thu được bất kỳ giá trị trung gian nào trong một khoảng thời gian nhất định.

Nguyên tắc này dựa trên hai tham số:

  • Tần suất (kỳ)

  • Chu kỳ nhiệm vụ

PWM_parameters

Tần suất (hoặc chu kỳ) là số lần xung được tạo ra trong một giây. Điều này được tính giữa thời điểm bắt đầu của một xung và bắt đầu của xung tiếp theo. Đơn vị của tần số là Hertz (Hz). Hertz là một nhịp tim mỗi giây. Ví dụ 50 Hz tương ứng với 50 xung trong một giây, xung này tạo ra một xung sau mỗi 0.02 giây.

Chu kỳ nhiệm vụ là phần trăm thời gian tín hiệu ở vị trí 1 trong chu kỳ.

Ví dụ: tần số 50 Hz và chu kỳ nhiệm vụ là 50% có nghĩa là cứ sau 0.02 giây, tín hiệu sẽ ở mức 1 (cao) trong một nửa thời gian và ở mức 0 (THẤP) cho nửa thời gian còn lại.

fivety_percent

50 Hertz và 50% chu kỳ

Đối với tần số 50 Hz và chu kỳ hoạt động là 80%, tín hiệu sẽ ở mức 1 (CAO) trong 80% thời gian chu kỳ là 0.02 giây.

 tám mươi_percent

50 Hertz và 80% chu kỳ

Kiểm tra bằng đèn LED

Chà, lý thuyết thì hay ho nhưng vui nhất là thực hành! Đối với thử nghiệm đầu tiên, bạn sẽ cần một đèn LED và một điện trở 10 Ohm để bảo vệ phần sau. Dòng điện tối đa của chân GPIO của Raspberry không vượt quá 16 mA. Trên phần lớn các đèn LED, dòng điện được hỗ trợ là 20 mA. Do đó, sức đề kháng không cần thiết nhưng nó bảo vệ tất cả như nhau. Tùy thuộc vào bạn. Công thức tính toán như sau (nếu bạn có tài liệu cho đèn LED của mình).

Điện trở = (Điện áp cung cấp - Điện áp LED) / Dòng điện LED tối đa

Mạch như sau:

schema_test_rpi_del

Đối với phần còn lại, tôi cho rằng bạn đã cài đặt thư viện python cho phép kiểm soát các cổng GPIO. Nếu đây không phải là trường hợp, tôi giới thiệu bạn đến bài viết này.

Đèn LED nhấp nháy

Chúng tôi sẽ bắt đầu với một đèn flash đơn giản của đèn LED. Đoạn mã sau cho phép đèn LED nhấp nháy trong 50% thời gian của mỗi khoảng thời gian. Các chu kỳ kéo dài 0.5 Hz, tức là một chu kỳ cứ sau 2 giây. Các nhận xét phải đủ để hiểu mã.

Nhấp nháy của đèn LED với cường độ thay đổi

Trong ví dụ sau, chúng tôi sẽ làm cho đèn LED nhấp nháy, nhưng lần này bằng cách kiểm soát mức cường độ của nó nhờ vào báo cáo chu kỳ.

Biến đổi tốc độ của động cơ thông qua Raspberry

Các cổng GPIO của Rapsberry chỉ gửi tín hiệu 3,3V. Vậy làm cách nào để thay đổi công suất của tải yêu cầu nhiều hơn 3,3V chẳng hạn như động cơ? Để làm được điều đó, chúng ta sẽ sử dụng một thành phần có chức năng giống như một interuptor mà người ta gọi là MOSFET. MOSFET là một thành phần điện tử được sử dụng để thực hiện điều khiển công suất. Nguyên lý hoạt động của loại tranzito này là khi điện áp của Cổng đạt giá trị đủ thì dòng điện chạy giữa Xả và Nguồn. Một số bóng bán dẫn được điều khiển hiện tại, Mosfet được điều khiển điện áp.

schema_MOSFET

  • 1 = G = GATE: chân điều khiển. Lệnh ở đây sẽ là cổng GPIO.

  • 2 = D = DRAIN: chân thoát dòng điện (tải cái gì ... đây là nơi chúng ta sẽ kết nối động cơ của mình)

  • 3 = S = SOURCE: chân nguồn hiện tại (nơi dòng điện được thu thập để gửi đến tải ... trong trường hợp của chúng tôi, nó là nối đất)

Vì vậy, MOSFET có thể tách mạch nơi tải của chúng ta được tìm thấy khỏi mạch điều khiển, trong trường hợp này là Rpi.

Dưới đây là sơ đồ với một động cơ chiết trung và nguồn cung cấp pin 12V.

engine_raspberry

Mã sử ​​dụng hoàn toàn giống với mã nhấp nháy của đèn LED với cường độ thay đổi.

Không có động cơ hoặc nguồn điện trong tay? Bạn có thể thử mạch với Rpi. Để làm được điều đó, bạn cần một đèn LED và một điện trở lần này là 100 Ohm vì chúng ta sẽ sử dụng nguồn Vcc 5v Rpi cứng cho mạch thử nghiệm.

Vật liệu cần thiết để kiểm tra:

  • LED
  • 100 Ohm kháng
  • MOSFE

Trên mạch dưới đây, nguồn Vcc 5v của Rpi đi qua điện trở 100 Ohm để hạn chế dòng điện, sau đó vào LED và cuối cùng kết nối với cống của MOSFET. Cổng GPIO 4 cho phép, như đối với mạch trước, điều khiển MOSFET trên cổng.

raspberry_pwm

Ở đây một lần nữa, mã để sử dụng hoàn toàn giống với mã nhấp nháy của đèn LED với sự thay đổi của cường độ.

★ ★ ★ ★ ★