अच्छा सवाल है, लेकिन आपने विभिन्न चीजों पर छुआ है, जिन्हें कुछ स्पष्टीकरण की आवश्यकता है। उत्तर उतना सरल नहीं है जितना कि आप आशा करते हैं कि यदि आप यह अधिकार करना चाहते हैं। कई मुद्दे हैं।
आम तौर पर पीडब्लूएम द्वारा आजकल बिजली को संशोधित किया जाता है। पीडब्लूएम पल्स चौड़ाई मॉड्यूलेशन के लिए खड़ा है , और इसका मतलब है कि आप जल्दी से और फुल ऑफ स्लैमिंग के बीच वैकल्पिक रूप से पूर्ण। यदि आप इस उपवास को पर्याप्त करते हैं, तो शक्ति प्राप्त करने वाला उपकरण केवल औसत देखता है। यह इतना सामान्य है कि अधिकांश माइक्रोकंट्रोलर में PWM जनरेटर बनाया गया है। आपने हार्डवेयर को एक विशिष्ट अवधि के साथ सेट किया है, फिर आपको बस कुछ रजिस्टर के लिए एक नया मान लिखना होगा और हार्डवेयर स्वचालित रूप से कर्तव्य चक्र को बदल देगा।, जो उस समय का अंश है, जब आउटपुट चालू होता है। आप Hz PWM के कुछ 10 के दशक में DC ब्रश्ड मोटर चला सकते हैं, और यह उस और औसत DC के बीच अंतर नहीं बता सकता है। इसे श्रव्य बनाने से रखने के लिए, आप इसे 24 kHz PWM पर चला सकते हैं। स्विचिंग बिजली की आपूर्ति इस सिद्धांत पर काफी हद तक काम करती है, और प्रोसेसर नियंत्रण के तहत हाईजेन 10 kHz से 100 kHz तक या समर्पित चिप से MHz पर चलती है।
दालों को चालू / बंद करने के साथ ड्राइविंग का एक बड़ा फायदा यह है कि स्विच में कोई शक्ति नहीं खोती है। स्विच चालू होने के बाद से किसी भी शक्ति को विघटित नहीं कर सकता है क्योंकि यह 0 है, या जब वोल्टेज वोल्टेज के बाद से यह 0. है। ट्रांजिस्टर इस के लिए बहुत अच्छे स्विच बनाते हैं, और वे केवल शक्ति को अलग कर देंगे क्योंकि वे बीच में संक्रमण कर रहे हैं। ऑफ स्टेट्स। पीडब्लूएम आवृत्ति पर ऊपरी सीमा में से एक यह सुनिश्चित करना है कि स्विच अपना अधिकांश समय पूर्ण या पूर्ण रूप से खर्च करता है और बीच-बीच में ज्यादा समय नहीं देता है।
आप सोच सकते हैं कि यह आसान लगता है। पेल्टियर की शक्ति को पल्स करने के लिए एक स्विच के रूप में सही प्रकार के ट्रांजिस्टर को हुक करें, और इसे अनिवार्य पीडब्लूएम आउटपुट से ड्राइव करें जो आपके माइक्रोकंट्रोलर के पास है। दुर्भाग्य से, यह आसान नहीं है कि पेल्टियर्स कैसे काम करते हैं।
एक पेल्टियर की शीतलन शक्ति वर्तमान के लिए आनुपातिक है। हालांकि, पेल्टियर में कुछ आंतरिक प्रतिरोध भी हैं जो करंट के कारण गर्म होते हैं। एक रोकनेवाला द्वारा फैलने वाली गर्मी वर्तमान के वर्ग के समानुपाती होती है। ये दोनों प्रभाव एक पेल्टियर कूलर में प्रतिस्पर्धा करते हैं। चूँकि आंतरिक ताप धारा के वर्ग के साथ जाता है, लेकिन शीतलन शक्ति केवल धारा के समानुपाती होती है, अंततः एक बिंदु होता है जिस पर अतिरिक्त विद्युत प्रवाह से अतिरिक्त ताप उत्पन्न होता है जिससे छुटकारा मिल सकता है। यह अधिकतम कूलिंग करंट है, जो कि कुछ ऐसा है जो निर्माता को आपको बताना चाहिए।
अब आप शायद सोच रहे हैं, ठीक है, मैं 0 और उस अधिकतम कूलिंग करंट (या वोल्टेज) के बीच पीडब्लूएम हूँ। लेकिन, यह अभी भी दो कारणों से सरल नहीं है। पहला अधिकतम कूलिंग पॉइंट भी कम से कम कुशल बिंदु है (यह मानते हुए कि आप काफी स्मार्ट हैं इसे अधिकतम कूलिंग पॉइंट से अधिक नहीं चलाना चाहिए)। उस बिंदु पर पुलिंग से कूलिंग की मात्रा के लिए सबसे अधिक बिजली की खपत होती है, जिसका अर्थ है कि कूलिंग की मात्रा से छुटकारा पाने के लिए सबसे अधिक गर्मी। दूसरा, बड़े थर्मल साइकिल पेल्टियर्स के लिए खराब हैं। सभी कि अंतर संकुचन और विस्तार अंततः कुछ तोड़ता है।
तो, आप कुछ अच्छी चिकनी वोल्टेज या करंट पर एक पेल्टियर चलाना चाहते हैं, तापमान की माँगों पर प्रतिक्रिया करने के लिए केवल धीरे-धीरे अलग-अलग। यह पेल्टियर के लिए ठीक काम करता है, लेकिन अब आपको ड्राइविंग इलेक्ट्रॉनिक्स में समस्या है। फुल-ऑन या फुल-ऑफ स्विच का अच्छा विचार किसी भी शक्ति को भंग नहीं करता है जो अब लागू नहीं होता है।
लेकिन रुकिए, यह अभी भी हो सकता है। आपको बस कुछ ऐसा डालना है जो पेल्टियर को देखने से पहले दालों को चालू / बंद करता है। वास्तव में, यह मूल रूप से स्विचिंग बिजली की आपूर्ति है। उपरोक्त सभी समाधान पेश करने का एक तरीका था, जो मुझे लगा कि पृष्ठभूमि के बिना कोई मतलब नहीं होगा। यहाँ एक संभावित सर्किट है:
यह इसके मुकाबले अधिक जटिल लगता है क्योंकि इसमें दो पीडब्लूएम-चालित स्विच हैं। मैं जल्द ही समझाता हूँ, लेकिन अभी के लिए केवल D2, L2 और Q2 का दिखावा करना मौजूद नहीं है।
इस विशेष प्रकार के एन-चैनल एफईटी को सीधे माइक्रोकंट्रोलर पिन से चलाया जा सकता है, जो ड्राइविंग इलेक्ट्रॉनिक्स को बहुत सरल बनाता है। जब भी गेट ऊंचा होता है, तो एफईटी चालू होता है, जो एल 1 के निचले सिरे को जमीन से जोड़ता है। यह कुछ मौजूदा थ्रू L1 बनाता है। जब FET को फिर से बंद कर दिया जाता है, तो यह धारा प्रवाहित होती रहती है (हालाँकि यह समय के साथ घट जाएगी) D1 के माध्यम से। चूंकि डी 1 आपूर्ति से बंधा है, इसलिए एल 1 का निचला छोर उस समय आपूर्ति वोल्टेज से थोड़ा अधिक होगा। समग्र प्रभाव यह है कि L1 के निचले सिरे को 0V और आपूर्ति वोल्टेज के बीच स्विच किया जाता है। Q1 के गेट पर PWM सिग्नल का कर्तव्य चक्र कम और उच्च खर्च किए गए सापेक्ष समय को निर्धारित करता है। ड्यूटी चक्र जितना अधिक होता है, एल 1 उतने समय का अंश जमीन पर संचालित होता है।
ठीक है, यह सिर्फ एक बिजली स्विच के माध्यम से बुनियादी PWM है। हालांकि, ध्यान दें कि यह सीधे पेल्टियर से बंधा नहीं है। L1 और C1 एक कम पास फ़िल्टर बनाते हैं। यदि पीडब्लूएम की आवृत्ति काफी तेज है, तो एल 1 के तल पर 0-12 वी चोटी-शिखर संकेत से बहुत कम यह एल 1 के शीर्ष पर बनाता है। और, पीडब्लूएम आवृत्ति को पर्याप्त तेज करना ठीक वही है जो हम करने की योजना बना रहे हैं। मैं शायद इसे कम से कम 100 kHz पर चलाता हूं, शायद थोड़ा अधिक। सौभाग्य से, यह वास्तव में कई आधुनिक माइक्रोकंट्रोलर के लिए उनके अंतर्निहित PWM हार्डवेयर के साथ करना मुश्किल नहीं है।
अब यह समझाने का समय है कि क्यू 1, एल 1 और डी 1 की नकल क्यों की जाती है। विभिन्न प्रकार के भागों को प्राप्त किए बिना कारण अधिक वर्तमान क्षमता है। इसमें एक साइड बेनिफिट यह भी है कि पीडब्लूएम फ्रिक्वेंसी L1 और L2 को C1 के साथ मिलकर फ़िल्टर करना पड़ता है जो प्रत्येक स्विच से संचालित होता है। उच्च आवृत्ति, फ़िल्टर करना जितना आसान है और केवल औसत छोड़ना है।
आप वर्तमान के लगभग 6A चाहते हैं। वहाँ निश्चित रूप से FET और इंडिकेटर्स उपलब्ध हैं जो इसे संभाल सकते हैं। हालांकि, FET के प्रकार जो आसानी से एक प्रोसेसर पिन से सीधे संचालित होते हैं, में कुछ ट्रेडऑफ आंतरिक रूप से होते हैं जो आमतौर पर इस तरह के उच्च वर्तमान के लिए अनुमति नहीं देते हैं। इस मामले में मुझे लगा कि प्रोसेसर के पिंस से दो एफईटी को सीधे चलाने में सक्षम होने की सादगी के लायक था, पूर्ण भागों की गणना को कम करने के लिए। एक गेट ड्राइवर चिप के साथ एक बड़ा एफईटी शायद आपके द्वारा दिखाए गए दो एफईटी की तुलना में आपको कोई पैसा नहीं बचाएगा, और इंडिकेटर्स को भी ढूंढना आसान होगा। उदाहरण के लिए, Coilcraft RFS1317-104KL एक अच्छा उम्मीदवार है।
ध्यान दें कि दो द्वार PWM संकेतों के साथ एक दूसरे के साथ 180 ° चरण से बाहर हैं। हार्डवेयर में आसानी से करने की क्षमता पीडब्लूएम जनरेटर के समान सामान्य नहीं है, लेकिन अभी भी कई माइक्रोकंट्रोलर हैं जो ऐसा कर सकते हैं। एक चुटकी में आप उन दोनों को एक ही पीडब्लूएम सिग्नल से चला सकते हैं, लेकिन फिर आप पीडब्लूएम आवृत्ति का लाभ खो देते हैं, कम पास फिल्टर को अलग-अलग पीडब्लूएम संकेतों में से प्रत्येक के दो बार होने से छुटकारा पाने की आवश्यकता होती है। सर्किट के दोनों हिस्सों में एक ही समय में बिजली की आपूर्ति से करंट की मांग की जाएगी।
आपको इस बात की चिंता करने की ज़रूरत नहीं है कि किसी भी पीडब्लूएम शुल्क चक्र से पेल्टियर को क्या वोल्टेज या वर्तमान परिणाम मिलता है, हालांकि मैं यह बताता हूं कि अधिकतम शीतलन बिंदु में क्या परिणाम होता है और फ़र्मवेयर की तुलना में कर्तव्य चक्र को कभी भी सेट नहीं किया जाता है। यदि आपूर्ति वोल्टेज अधिकतम शीतलन बिंदु है, तो आपको इसके बारे में चिंता करने की ज़रूरत नहीं है और आप सभी तरह से 100% शुल्क चक्र पर जा सकते हैं।
फर्मवेयर में PWM कर्तव्य चक्र के ऊपर अगले स्तर पर आपको नियंत्रण लूप की आवश्यकता होगी। यदि सही किया जाता है, तो यह स्वचालित रूप से कूलर को मुश्किल से शुरू में चलाएगा, फिर सेटप के पास तापमान बढ़ जाता है। बहुत सारी नियंत्रण योजनाएं हैं। आपको शायद पीआईडी (आनुपातिक, अभिन्न, व्युत्पन्न) में देखना चाहिए, क्योंकि यह सबसे अच्छा या सबसे इष्टतम है, लेकिन क्योंकि यह पर्याप्त रूप से अच्छी तरह से काम करना चाहिए और इस पर बहुत अधिक जानकारी है।
यहाँ आने के लिए और भी बहुत कुछ है, और PID के मापदंडों को मोड़ना अपने आप में एक पूरी पुस्तक हो सकती है, लेकिन यह पहले से ही एक उत्तर के लिए बहुत लंबा हो रहा है इसलिए मैं रुक जाऊंगा। अधिक विवरण में आने के लिए अधिक प्रश्न पूछें।
भाग मान फ़िल्टर करें
ज्यादातर मैंने हवा में से प्रारंभ करनेवाला और संधारित्र मूल्यों को खींच लिया, लेकिन अंतर्ज्ञान और अनुभव के आधार पर कि ये मूल्य काफी अच्छे होंगे। जो लोग इन चीजों के लिए उपयोग नहीं किए जाते हैं, उनके लिए यहां एक विस्तृत एनालिसिस है जो दिखाता है कि पीडब्लूएम लहर वास्तव में गुमनामी में बदल जाती है। वास्तव में सिर्फ डीसी औसत के कुछ प्रतिशत तक इसे प्राप्त करना काफी अच्छा होगा, लेकिन इस मामले में वे स्पष्ट रूप से उन स्तरों से नीचे तक कम हो जाएंगे जो मायने रखेंगे।
एलसी फिल्टर को देखने के कई तरीके हैं। एक तरीका वोल्टेज डिवाइडर के रूप में दो भागों के बारे में सोचना है, प्रत्येक भाग की आवृत्ति-निर्भरता के साथ। एक और तरीका है कि कम पास फिल्टर की रोलऑफ़ आवृत्ति को ढूंढें, और देखें कि हम कितनी बार फ्रीकंसी से अधिक ऊंचा कर रहे हैं। इन दोनों विधियों का परिणाम एक ही निष्कर्ष पर होना चाहिए।
संधारित्र और प्रारंभ करनेवाला की बाधा परिमाण हैं:
Z कैप = 1 / ωC
Z ind = ωL
जहां C फारेड्स में कैपेसिटेंस है, एल हेनस में it इंडक्शन, / रेडियंस / सेकंड में फ्रिक्वेंसी, और ओ में परिणामी जटिल प्रतिबाधा का परिमाण Z है। ध्यान दें कि π 2πf तक विस्तारित किया जा सकता है, जहां हर्ट्ज में आवृत्ति होती है।
ध्यान दें कि टोपी प्रतिबाधा आवृत्ति के साथ घटती है क्योंकि प्रारंभ करनेवाला प्रतिबाधा बढ़ती है।
कम पास फिल्टर रोलऑफ़ आवृत्ति तब होती है जब दो प्रतिबाधा परिमाण समान होते हैं। उपरोक्त समीकरणों से, जो बाहर आता है
f = 1 / (2π sqrt (LC))
जो कि ऊपर दिखाए गए भाग मूल्य के साथ 734 हर्ट्ज है। इसलिए 100 kHz PWM की आवृत्ति इस रोलऑफ़ आवृत्ति के लगभग 136 गुना है। चूंकि यह फिल्टर के "घुटने" क्षेत्र से अच्छी तरह से अतीत में है, इसलिए यह उस वर्ग के द्वारा एक वोल्टेज संकेत प्राप्त करेगा, जो इस मामले में लगभग 19k बार है। 12 Vpp वर्ग की लहर के मूल के बाद 19,000 बार देखा जाता है, इस आवेदन के लिए किसी भी परिणाम के कुछ भी नहीं छोड़ा जाएगा। शेष हार्मोनिक्स को और भी अधिक बढ़ाया जाएगा। एक वर्ग तरंग में अगला हार्मोनिक तीसरा है, जिसे मौलिक की तुलना में 9 गुना अधिक देखा जाएगा।
इंडिकेटर्स के लिए वर्तमान मूल्य वह है जो चोटी के वर्तमान को ले जाने में सक्षम होना चाहिए। मुझे लगता है कि मैंने वहाँ एक गलती की, अब मैं इसे और अधिक बारीकी से देख रहा हूँ। एक टाइपिएबल हिरन कनवर्टर में, पीक प्रारंभ करनेवाला वर्तमान हमेशा औसत से थोड़ा अधिक होता है। निरंतर मोड में भी, प्रारंभ करनेवाला आदर्श आदर्श रूप से एक त्रिकोण तरंग है। चूंकि औसत समग्र उत्पादन चालू है, इसलिए चोटियां स्पष्ट रूप से अधिक हैं।
हालाँकि, यह तर्क इस विशेष मामले पर लागू नहीं होता है। अधिकतम वर्तमान 100% पीडब्लूएम शुल्क चक्र पर है, जिसका अर्थ है कि 12 वी लगातार पेल्टियर पर सीधे लागू होता है। उस बिंदु पर, कुल औसत और शिखर प्रारंभ करनेवाला धाराएं समान हैं। कम धाराओं पर, प्रारंभ करनेवाला धाराएं एक त्रिकोण हैं, लेकिन औसत भी कम है। अंत में, आपको अधिकतम निरंतर आउटपुट चालू को संभालने के लिए केवल इंडिकेटर्स की आवश्यकता होती है। चूँकि Peltier के कुल अधिकतम करंट लगभग 6 A हैं, प्रत्येक प्रारंभकर्ता को केवल 3.5 A को संभालने में सक्षम होने की आवश्यकता है। 3.5 A रेटिंग वाले इंडेक्टर्स अभी भी ठीक काम करेंगे, लेकिन 3 A इंडिकेटर्स भी काफी अच्छे होंगे