PWM কি - পালস-প্রস্থ মড্যুলেশন

মডুলেশন হল একটি অ-রৈখিক বৈদ্যুতিক প্রক্রিয়া যেখানে একটি সংকেতের (ক্যারিয়ার) পরামিতি অন্য সংকেত (মডুলেটিং, তথ্য) দ্বারা পরিবর্তিত হয়। ফ্রিকোয়েন্সি, প্রশস্ততা, এবং ফেজ মড্যুলেশন ব্যাপকভাবে যোগাযোগ প্রকৌশলে ব্যবহৃত হয়। পাওয়ার ইলেকট্রনিক্স এবং মাইক্রোপ্রসেসর প্রযুক্তিতে পালস-প্রস্থ মড্যুলেশন ব্যাপক।

PWM কি (পালস-প্রস্থ মড্যুলেশন)

পালস-প্রস্থ মড্যুলেশনে মূল সংকেতের প্রশস্ততা, ফ্রিকোয়েন্সি এবং ফেজ অপরিবর্তিত থাকে। তথ্য সংকেতের প্রভাব অধীনে আয়তক্ষেত্রাকার নাড়ি সময়কাল (প্রস্থ) পরিবর্তন সাপেক্ষে. ইংরেজি প্রযুক্তিগত সাহিত্যে এটি সংক্ষিপ্ত রূপ PWM - পালস-প্রস্থ মড্যুলেশন দ্বারা চিহ্নিত করা হয়।

PWM এর কাজের নীতি

একটি পালস-প্রস্থ-মডুলেটেড সংকেত দুটি উপায়ে গঠিত হয়:

• এনালগ
• ডিজিটাল

এনালগ পিডব্লিউএম সিগন্যাল জেনারেশন পদ্ধতি ইনভার্টিং এ একটি করাত টুথ বা ত্রিভুজাকার ক্যারিয়ার সিগন্যাল ব্যবহার করে তুলনাকারীর ইনপুটএবং তথ্য সংকেত তুলনাকারীর নন-ইনভার্টিং ইনপুটে পাঠানো হয়। যদি ক্যারিয়ারের তাত্ক্ষণিক স্তর মড্যুলেটিং সিগন্যালের চেয়ে বেশি হয়, তুলনাকারী আউটপুট শূন্য, যদি কম হয় - এক।আউটপুট হল একটি পৃথক সংকেত যার ফ্রিকোয়েন্সি বাহক ত্রিভুজ বা করাত টুথের ফ্রিকোয়েন্সি এবং মড্যুলেটিং ভোল্টেজ স্তরের সমানুপাতিক একটি পালস দৈর্ঘ্য।

একটি উদাহরণ হিসাবে, একটি রৈখিক-ক্রমবর্ধমান সংকেত দ্বারা একটি ত্রিভুজাকার সংকেতের পালস প্রস্থ মড্যুলেশন দেখানো হয়েছে। আউটপুট ডালের সময়কাল আউটপুট সিগন্যালের স্তরের সমানুপাতিক।

অ্যানালগ পিডব্লিউএম কন্ট্রোলারগুলি অফ-দ্য-শেল্ফ ইন্টিগ্রেটেড সার্কিট হিসাবেও পাওয়া যায় যাতে একটি তুলনাকারী এবং ক্যারিয়ার প্রজন্মের সার্কিট থাকে। বাহ্যিক ফ্রিকোয়েন্সি এনকোডার উপাদানগুলিকে সংযুক্ত করার এবং একটি তথ্য সংকেত সরবরাহ করার জন্য ইনপুট রয়েছে৷ আউটপুট থেকে, একটি সংকেত নেওয়া হয় যা শক্তিশালী বাহ্যিক সুইচগুলিকে নিয়ন্ত্রণ করে। প্রতিক্রিয়ার জন্য ইনপুটগুলিও রয়েছে - সেগুলি সেট রেগুলেশন প্যারামিটারগুলি বজায় রাখার জন্য প্রয়োজন৷ এটি, উদাহরণস্বরূপ, TL494 চিপ। যেসব ক্ষেত্রে ভোক্তার শক্তি তুলনামূলকভাবে কম, সেখানে বিল্ট-ইন কী সহ PWM কন্ট্রোলার পাওয়া যায়। 3 amps পর্যন্ত কারেন্টের জন্য LM2596 চিপের অভ্যন্তরীণ সুইচ ডিজাইন করা হয়েছে।

ডিজিটাল পদ্ধতি বিশেষ চিপ বা মাইক্রোপ্রসেসর ব্যবহার করে সঞ্চালিত হয়. নাড়ির দৈর্ঘ্য একটি অভ্যন্তরীণ প্রোগ্রাম দ্বারা নিয়ন্ত্রিত হয়। জনপ্রিয় PIC এবং AVR সহ অনেক মাইক্রোকন্ট্রোলারের হার্ডওয়্যার PWM বাস্তবায়নের জন্য একটি মডিউল অনবোর্ড রয়েছে। PWM সংকেত পেতে মডিউল সক্রিয় করা এবং এর অপারেটিং পরামিতি সেট করা প্রয়োজন। যদি এমন কোনও মডিউল না থাকে তবে আপনি একটি সম্পূর্ণ সফ্টওয়্যার পদ্ধতি দ্বারা PWM সংগঠিত করতে পারেন, এটি কঠিন নয়। এই পদ্ধতিটি আরও সম্ভাবনা দেয় এবং আউটপুটগুলির নমনীয় ব্যবহারের কারণে আরও স্বাধীনতা দেয়, তবে নিয়ামকের আরও সংস্থান জড়িত।

PWM সংকেত বৈশিষ্ট্য

PWM সংকেতের গুরুত্বপূর্ণ বৈশিষ্ট্য হল:

• প্রশস্ততা (ইউ);
• ফ্রিকোয়েন্সি (চ);
• ডিউটি ​​সাইকেল (এস) বা ফিল ফ্যাক্টর ডি।

ভোল্টের প্রশস্ততা লোডের উপর নির্ভর করে সেট করা হয়। এটি অবশ্যই ভোক্তার নামমাত্র সরবরাহ ভোল্টেজ প্রদান করবে।

পালস-প্রস্থ মড্যুলেটেড সিগন্যালের ফ্রিকোয়েন্সি নিম্নলিখিত বিবেচনা থেকে বেছে নেওয়া হয়েছে:

1. উচ্চতর ফ্রিকোয়েন্সি, বৃহত্তর নিয়ন্ত্রণ নির্ভুলতা।
2. ফ্রিকোয়েন্সি ডিভাইসের প্রতিক্রিয়া সময়ের চেয়ে কম হওয়া উচিত নয়, যা PWM দ্বারা নিয়ন্ত্রিত হয়, অন্যথায় নিয়ন্ত্রিত প্যারামিটারের লক্ষণীয় স্পন্দন থাকবে।
3. উচ্চতর ফ্রিকোয়েন্সি, উচ্চতর সুইচিং ক্ষতি। এটি এই কারণে যে কীটির স্যুইচিং সময় সীমাবদ্ধ। ল্যাচড অবস্থায়, পুরো সরবরাহ ভোল্টেজ মূল উপাদানের উপর পড়ে, তবে প্রায় কোনও কারেন্ট নেই। খোলা অবস্থায়, পূর্ণ লোড কারেন্ট কী দিয়ে প্রবাহিত হয়, কিন্তু ভোল্টেজ ড্রপ ছোট কারণ পাস-থ্রু রেজিস্ট্যান্স কয়েক ওহম। উভয় ক্ষেত্রেই, শক্তি অপচয় নগণ্য। এক রাজ্য থেকে অন্য রাজ্যে রূপান্তর দ্রুত, কিন্তু তাত্ক্ষণিক নয়। খোলা-বন্ধ প্রক্রিয়া চলাকালীন আংশিকভাবে খোলা উপাদানের উপর একটি বড় ভোল্টেজ নেমে যায় এবং একই সময়ে এটির মধ্য দিয়ে একটি উল্লেখযোগ্য কারেন্ট প্রবাহিত হয়। এই সময়ে শক্তি অপচয় উচ্চ মান পৌঁছেছে. এই সময়কাল সংক্ষিপ্ত, কীটির যথেষ্ট গরম হওয়ার সময় নেই। কিন্তু ফ্রিকোয়েন্সি বাড়ার সাথে সাথে প্রতি একক সময়ের মধ্যে এই ধরনের আরও বেশি সময়ের ব্যবধান থাকে এবং তাপের ক্ষতি বৃদ্ধি পায়। অতএব, কীগুলির নির্মাণের জন্য দ্রুত-অভিনয় উপাদানগুলি ব্যবহার করা গুরুত্বপূর্ণ।
4. নিয়ন্ত্রণ করার সময় একটি মোটর এর ফ্রিকোয়েন্সি মানুষের কাছে শ্রবণযোগ্য সীমার বাইরে যেতে হবে - 25 kHz এবং তার উপরে। কারণ নিম্ন PWM ফ্রিকোয়েন্সিতে, অপ্রীতিকর শিস বাজায়।

এই প্রয়োজনীয়তাগুলি প্রায়শই একে অপরের সাথে দ্বন্দ্বে থাকে, তাই কিছু ক্ষেত্রে ফ্রিকোয়েন্সি পছন্দ একটি আপসের জন্য একটি অনুসন্ধান।

মডুলেশনের মাত্রা কর্তব্য চক্র দ্বারা চিহ্নিত করা হয়। যেহেতু নাড়ির পুনরাবৃত্তির হার স্থির, তাই সময়কালও স্থির (T=1/f)। একটি সময়কাল একটি নাড়ি এবং একটি বিরতি নিয়ে গঠিত, যার একটি সময়কাল আছে, যথাক্রমে, টি_imp এবং টি_{বিরতি}, যেখানে টি_imp+t_{বিরতি}=টি। অনুপাত হল নাড়ির সময়কাল থেকে পিরিয়ডের অনুপাত - S=t_imp/টি।কিন্তু বাস্তবে এটি বিপরীত মান ব্যবহার করা আরও সুবিধাজনক হয়ে উঠেছে - ফিল ফ্যাক্টর: D=1/S=T/t_imp. ফিল ফ্যাক্টরটিকে শতাংশ হিসাবে প্রকাশ করা আরও বেশি সুবিধাজনক।

PWM এবং PWM এর মধ্যে পার্থক্য কি?

বিদেশী প্রযুক্তিগত সাহিত্যে, পালস-প্রস্থ মডুলেশন এবং পালস-প্রস্থ নিয়ন্ত্রণ (PWM) এর মধ্যে কোন পার্থক্য নেই। রাশিয়ান বিশেষজ্ঞরা এই ধারণাগুলির মধ্যে পার্থক্য করার চেষ্টা করছেন। প্রকৃতপক্ষে, PWM হল এক ধরনের মড্যুলেশন, অর্থাৎ, অন্যের কর্মের অধীনে ক্যারিয়ার সংকেতের পরিবর্তন, মড্যুলেটিং সংকেত। ক্যারিয়ার সিগন্যাল তথ্যের বাহক হিসেবে কাজ করে এবং মডিউলেটিং সিগন্যাল এই তথ্য সেট করে। এবং পালস প্রস্থ নিয়ন্ত্রণ হল PWM এর মাধ্যমে লোড মোডের নিয়ন্ত্রণ।

কারণ এবং PWM জন্য অ্যাপ্লিকেশন

নাড়ি-প্রস্থ মড্যুলেশন নীতি ব্যবহার করা হয় শক্তিশালী আনয়ন মোটর জন্য গতি নিয়ন্ত্রক. এই ক্ষেত্রে, একটি কম-পাওয়ার সাইন ওয়েভ জেনারেটর দ্বারা সামঞ্জস্যযোগ্য ফ্রিকোয়েন্সি (একক-ফেজ বা তিন-ফেজ) এর একটি মড্যুলেটিং সংকেত গঠিত হয় এবং একটি অ্যানালগ উপায়ে ক্যারিয়ারের উপর চাপানো হয়। আউটপুট একটি PWM সংকেত, যা পাওয়ার চাহিদা কীগুলিতে দেওয়া হয়। তারপরে আপনি একটি লো-পাস ফিল্টার, যেমন একটি সাধারণ RC-চেইনের মাধ্যমে ডালের ফলের ক্রমটি পাস করতে পারেন এবং আসল সাইনুসয়েডকে বিচ্ছিন্ন করতে পারেন। অথবা আপনি এটি ছাড়া করতে পারেন - মোটরের জড়তার কারণে ফিল্টারিং স্বাভাবিকভাবেই ঘটবে। স্পষ্টতই, ক্যারিয়ার ফ্রিকোয়েন্সি যত বেশি হবে, আউটপুট সিগন্যালের আকৃতি তত বেশি আসল সাইনোসয়েডের কাছাকাছি।

একটি স্বাভাবিক প্রশ্ন জাগে - কেন আপনি একবারে অসিলেটর সিগন্যালকে প্রসারিত করতে পারবেন না, উদাহরণস্বরূপ, উচ্চ ক্ষমতার ট্রানজিস্টর ব্যবহার করে? কারণ নিয়ন্ত্রণকারী উপাদান, রৈখিক মোডে কাজ করে, লোড এবং সুইচের মধ্যে শক্তি পুনরায় বিতরণ করবে। এর অর্থ হল মূল উপাদানটিতে প্রচুর শক্তি নষ্ট হয়। অন্যদিকে, যদি একটি শক্তিশালী নিয়ন্ত্রক উপাদান কী মোডে কাজ করে (ট্রিনিস্টর, ট্রায়াকস, আরজিবিটি ট্রানজিস্টর), শক্তি সময়ের সাথে বিতরণ করা হয়।ক্ষতি অনেক কম হবে এবং দক্ষতা অনেক বেশি হবে।

ডিজিটাল প্রযুক্তিতে, পালস প্রস্থ নিয়ন্ত্রণের কোন বিশেষ বিকল্প নেই। সেখানে সিগন্যালের প্রশস্ততা স্থির থাকে এবং ভোল্টেজ এবং কারেন্ট পরিবর্তন করার একমাত্র উপায় হল পালস প্রস্থ বাহককে মডিউল করা এবং তারপরে গড় করা। অতএব, PWM সেই বস্তুগুলিতে ভোল্টেজ এবং কারেন্ট নিয়ন্ত্রণ করতে ব্যবহৃত হয় যা পালস সংকেত গড় করতে পারে। গড় বিভিন্ন উপায়ে ঘটে:

1. লোড জড়তা দ্বারা. এইভাবে, থার্মোইলেকট্রিক হিটার এবং ভাস্বর আলোর তাপীয় জড়তা ডালের মধ্যে বিরতিতে নিয়ন্ত্রণ বস্তুগুলিকে লক্ষণীয়ভাবে শীতল হতে দেয় না।
2. উপলব্ধির জড়তার কারণে। LED এর নাড়ি থেকে নাড়িতে বিবর্ণ হওয়ার সময় আছে, কিন্তু মানুষের চোখ এটি লক্ষ্য করে না এবং এটিকে বিভিন্ন তীব্রতার সাথে একটি ধ্রুবক আভা হিসাবে উপলব্ধি করে। LED মনিটরের উজ্জ্বলতা নিয়ন্ত্রণ এই নীতির উপর ভিত্তি করে। কিন্তু কয়েকশ হার্টজ ফ্রিকোয়েন্সি সহ অদৃশ্য জ্বলজ্বল এখনও বিদ্যমান এবং চোখের ক্লান্তি সৃষ্টি করে।
3. যান্ত্রিক জড়তার কারণে। এই সম্পত্তি ডিসি সংগ্রাহক মোটর নিয়ন্ত্রণ করতে ব্যবহৃত হয়. কন্ট্রোল ফ্রিকোয়েন্সি সঠিকভাবে নির্বাচন করা হলে, মোটর ডেড টাইম পজগুলিতে স্টল করার সময় নেই।

অতএব, PWM ব্যবহার করা হয় যেখানে ভোল্টেজ বা বর্তমানের গড় মান একটি নির্ধারক ভূমিকা পালন করে। উল্লিখিত সাধারণ ক্ষেত্রে ছাড়াও, PWM পদ্ধতিটি ওয়েল্ডিং মেশিন এবং ব্যাটারি চার্জার ইত্যাদিতে গড় প্রবাহ নিয়ন্ত্রণ করে।

যদি প্রাকৃতিক গড় সম্ভব না হয়, অনেক ক্ষেত্রে এই ভূমিকাটি ইতিমধ্যে উল্লিখিত লো-পাস ফিল্টার দ্বারা অনুমান করা যেতে পারে (এলপিএফ) আরসি-চেইন আকারে। ব্যবহারিক উদ্দেশ্যে এটি যথেষ্ট, তবে এটি বোঝা উচিত যে বিকৃতি ছাড়াই একটি এলপিএফ দিয়ে পিডব্লিউএম থেকে মূল সংকেতকে বিচ্ছিন্ন করা অসম্ভব। সর্বোপরি, PWM বর্ণালীতে অসীম সংখ্যক হারমোনিক্স রয়েছে, যা অনিবার্যভাবে ফিল্টার ব্যান্ডউইথের মধ্যে প্রবেশ করবে।অতএব, পুনরুদ্ধার করা সাইনুসয়েডের আকৃতি সম্পর্কে কোনও বিভ্রম করবেন না।

একটি RGB LED এর PWM নিয়ন্ত্রণ খুবই কার্যকর এবং দক্ষ। এই ডিভাইসটিতে তিনটি পি-এন জংশন রয়েছে - লাল, নীল, সবুজ। প্রতিটি চ্যানেলের উজ্জ্বলতা আলাদাভাবে পরিবর্তন করে, আপনি প্রায় যেকোনো রঙের LED গ্লো পেতে পারেন (বিশুদ্ধ সাদা ছাড়া)। PWM এর সাথে হালকা প্রভাব তৈরি করার সম্ভাবনা অন্তহীন।

ডিজিটাল পালস প্রস্থ মডিউলেটেড সিগন্যালের সবচেয়ে সাধারণ প্রয়োগ হল লোডের মধ্য দিয়ে প্রবাহিত গড় বর্তমান বা ভোল্টেজ নিয়ন্ত্রণ করা। কিন্তু এই ধরনের মডুলেশনের অ-মানক ব্যবহারও সম্ভব। এটা সব ডিজাইনার এর কল্পনা উপর নির্ভর করে।

সম্পরকিত প্রবন্ধ: