TEHOHAKKURI

Ohjaamalla virtaa kelan läpi, syntyy siihen magneettikenttä. Kun virta katkaistaan, on sillä hetkellä magneettikenttä vielä olemassa ja se pyrkii purkautumaan heti virran katkettua. Jos sillä ei ole galvaanista yhteyttä muualle kytkentään, nousee jännite hyvin suureksi. Tällä periaatteella toimii esimerkiksi bensiinikäyttöisen moottorin sytytys. Jännite nousee, kunnes se on niin korkea, että tulpassa tapahtuu läpilyönti ja magneettikenttä pääsee purkautumaan tätä kautta.

Jännitteen alentamista varten kytkentä olikin jo edellisessä blogissa, missä hakkurilla (pulssinleveysmodulaatiolla, PWM) jännitettä nostettiin nollasta (0) sinimuotoisen jännitteen huippuarvoon, ja seuraavalla neljänneksellä päin vastoin. Tällöin kytkintransistori on kelan (L) etu, eli syöttöpuolella ja diodi poikittain samassa pisteessä. Kun kytkin aukeaa, pääsee magneettikentän luoma virta purkautumaan diodin kautta. Lähdön jännite voi täten muuttua nollasta (0) tulojännitteeseen.

Tämän kertaisessa jaksossa jännitettä nostetaan syöttöjännitteestä ylöspäin. Nyt kytkintransistori sijaitsee kelan jälkeen, ja sitä seuraa diodi. Kun kytkin aukeaa, purkautuu magneettikentän luoma virta diodin kautta kuormaan. Muuttamalla pulssisuhdetta, voidaan lähtöjännitettä säätää.

Tässä ohjelmassa trimmeripotikan jännite johdetaan analogiatuloon, jaetaan luvulla sata (100), jolloin säätöön saadaan kymmenen (19) porrasta. Tässä tapauksessa kytkentätaajuus on noin 83 kHz. Lähtöä ei voida säätää 100 prosenttiin, vaan ohjauksessa on minimissään 2 us tauko. Aliohjelmassa (void Fun_PWM(int pulssi){) on 100 kierroksen looppi. Kun nämä ”pumppaukset” on suoritettu, palataan pääohjelmaan, missä luetaan trimmeripotikan arvo ja kutsutaan aliohjelmaa uudestaan. Säätöä luetaan siis noin 1,2 – 2 ms välin, mikä on niin nopea, että ihminen kokee sen olevan jatkuva säätö.

 

Tuo kuormana oleva lamppu on 12 V, 7W. Tuo 470 uF:in elektrolyyttikondensaattori jaksaa syöttää lamppua myös tauon (OFF) aikana. Lampulle siirtyy siis tasavirtaa, mutta el-konkka ei ole enää näillä taajuuksilla oikein toimiva. Se näkyy siinä, että transistorin kytkentähetkillä jännitteessä näkyy suurtaajuista värähtelyä. Jos käyttöön tarvitaan puhtaampaa tasajännitettä, on lähtöön syytä sijoittaa kelalla (L) ja kondensaattorilla (C) toteutettu alipäästösuodin. Kuvista voi huomata, että ohjauksen ollessa minimissään, lamppu edelleen hehkuu. Sinne johtuu virtalähteen jännite. Tässä tapauksessa 7 V. Kasvattamalla potikalla ON-tilan pituutta, jännite lampun navoissa nousi hiukan yli 15 V:iin.

 

OHJELMA 51

/*******************************

* Ohjelma TehoHakkuri_51

* 10.11.2017

* DC-jännitteen korotus

* pulssinleveysmodulaatiolla (PWM)

*/

// Määrittelyt

    const int Con_AnaTulo = 0;

    int Int_AnaTulo = 0;

    const int Con_Pulssit = 3;

// FUNKTIOT

// Pulssien muodostus (PWM)

    void Fun_PWM(int pulssi){

        const int jakso = 12; // = 12 us ON + OFF

        int ON = pulssi;

        int OFF = jakso - pulssi;

            for(int i = 0; i < 100; i++){

                bitSet(PORTD,Con_Pulssit);

                delayMicroseconds(ON);

                bitClear(PORTD,Con_Pulssit);

              delayMicroseconds(OFF);

            } // for-loopin loppu

    }// pulssien muodostus loppu

void setup() {

    pinMode(Con_Pulssit, OUTPUT);

    Serial.begin(9600);

} // Asetusten loppu

// Pääohjelma, missä luetaan potentiometri

    void loop() {

        Int_AnaTulo = analogRead(Con_AnaTulo);

        Fun_PWM(Int_AnaTulo / 100);

    } // Pääohjelma loppu