Site ng sasakyan - Sa likod ng gulong

Site ng sasakyan - Sa likod ng gulong

» Pulse width modulator, operating prinsipyo at circuit. PWM - pulse-width modulation Circuit pulse-width DC regulator

Pulse width modulator, operating prinsipyo at circuit. PWM - pulse-width modulation Circuit pulse-width DC regulator

Maaari mong ayusin ang bilis ng pag-ikot ng shaft ng isang low-power commutator motor sa pamamagitan ng pagkonekta nito nang sunud-sunod sa power supply circuit nito. Ngunit ang pagpipiliang ito ay lumilikha ng isang napakababang kahusayan, at bilang karagdagan ay walang posibilidad na maayos na baguhin ang bilis ng pag-ikot.

Ang pangunahing bagay ay ang pamamaraang ito kung minsan ay humahantong sa isang kumpletong paghinto ng de-koryenteng motor sa mababang boltahe ng supply. Controller ng bilis ng de-kuryenteng motor Ang mga DC circuit na inilarawan sa artikulong ito ay walang mga disadvantages na ito. Ang mga circuit na ito ay maaari ding matagumpay na magamit upang baguhin ang liwanag ng 12-volt na incandescent lamp.

Paglalarawan ng 4 electric motor speed controller circuits

Unang scheme

Ang bilis ng pag-ikot ay binago ng variable na risistor R5, na nagbabago sa tagal ng mga pulso. Dahil ang amplitude ng mga pulso ng PWM ay pare-pareho at katumbas ng boltahe ng supply ng de-koryenteng motor, hindi ito tumitigil kahit na sa napakababang bilis ng pag-ikot.

Pangalawang scheme

Ito ay katulad ng nauna, ngunit ang operational amplifier DA1 (K140UD7) ay ginagamit bilang master oscillator.

Gumagana ang op-amp na ito bilang generator ng boltahe na gumagawa ng mga hugis tatsulok na pulso at may dalas na 500 Hz. Ang variable na risistor R7 ay nagtatakda ng bilis ng pag-ikot ng de-koryenteng motor.

Pangatlong iskema

Ito ay natatangi, binuo sa ibabaw nito. Gumagana ang master oscillator na may dalas na 500 Hz. Ang lapad ng pulso, at samakatuwid ang bilis ng makina, ay maaaring baguhin mula 2% hanggang 98%.

Ang mahinang punto sa lahat ng mga scheme sa itaas ay wala silang elemento para sa pag-stabilize ng bilis ng pag-ikot kapag ang pagkarga sa DC motor shaft ay tumataas o bumababa. Maaari mong lutasin ang problemang ito gamit ang sumusunod na diagram:

Tulad ng karamihan sa mga katulad na regulator, ang circuit ng regulator na ito ay may master voltage generator na gumagawa ng mga triangular pulse na may dalas na 2 kHz. Ang buong pagtitiyak ng circuit ay ang pagkakaroon ng positibong feedback (POS) sa pamamagitan ng mga elementong R12, R11, VD1, C2, DA1.4, na nagpapatatag sa bilis ng pag-ikot ng electric motor shaft kapag tumataas o bumababa ang load.

Kapag nagse-set up ng isang circuit na may partikular na motor, resistance R12, pumili ng lalim ng PIC kung saan ang mga self-oscillations ng bilis ng pag-ikot ay hindi nangyayari kapag nagbago ang load.

Mga bahagi ng electric motor rotation controllers

Sa mga circuit na ito, posibleng gamitin ang mga sumusunod na kapalit ng mga bahagi ng radyo: transistor KT817B - KT815, KT805; Ang KT117A ay maaaring mapalitan ng KT117B-G o 2N2646; Operational amplifier K140UD7 sa ​​K140UD6, KR544UD1, TL071, TL081; timer NE555 - S555, KR1006VI1; microcircuit TL074 - TL064, TL084, LM324.

Kapag gumagamit ng mas malakas na load, ang KT817 key transistor ay maaaring palitan ng isang malakas na field-effect transistor, halimbawa, IRF3905 o katulad nito.

Nagpapakita kami ng isang simpleng disenyo ng isang power regulator, ang circuit na kung saan ay binuo sa isang 555 timer na tumatakbo sa PWM mode. Ang mga transistor ng IRF3205 ay mga kinokontrol na elemento, na ang mga transistor ay konektado nang magkatulad upang mabawasan ang resistensya at mapabuti ang pagwawaldas ng init.

12V PWM circuit para sa mga lamp

Ang boltahe mula sa transpormer ay itinutuwid ng isang 50 A na tulay na naka-mount sa radiator. Ito ay pinakain pa sa 8 V stabilizer, at pagkatapos ay sa control circuit. Ang aparato ay kailangang gumana sa ilang 12V 50W halogen.

Sa pamamagitan ng paraan, maaari mong epektibong bawasan ang pag-init ng mga transistor sa pamamagitan ng pagbawas ng dalas ng paglipat - ito ay nagkakahalaga ng pagbibigay pansin.

Sa buong liwanag ay magkakaroon ng kasalukuyang load na humigit-kumulang 25A Kaya bigyang-pansin ang mga konektor ng tornilyo. Ang mga cable na may cross-section na 1.5 mm2 ay hindi rin sapat para sa isang malaking kasalukuyang.

Siyempre, mas mahusay na lumipat ng mga gate na may boltahe na humigit-kumulang 10 - 12 V (hindi hihigit sa 15 V para sa kaligtasan ng mga MOS transistors) kaysa sa 6 V, hindi bababa sa upang matiyak ang kanilang saturation sa on state. At ang mas mataas na boltahe ay nangangahulugan din na ang mga gate ay nagre-recycle nang mas mabilis, na nagreresulta sa mas maikling mga lumilipas na oras, na binabawasan ang pagkawala ng kuryente sa mga ito. Kung hindi sila puspos, kung gayon ang init na nabuo sa kanila sa mataas na kapangyarihan ng pagpapatakbo ay magiging sanhi ng sobrang init ng mga transistor.

Upang itaas ang boltahe ng kontrol, sapat na upang ikonekta ang R3 nang direkta sa pinagmumulan ng kapangyarihan, at hindi sa stabilizer. Upang mapabilis ang paglipat, iminumungkahi namin ang paglalagay ng 0.1 µF capacitor na kahanay ng R2 at, kung kinakailangan, isang karagdagang risistor sa isang hilera sa harap ng parallel na koneksyon na ito upang mabawasan ang mga alon kapag ang kapasitor ay pinalabas.

Sa halip na risistor R3, mas mahusay na mag-install ng 5-10 Ohm resistors sa mga mosfet gate at gumamit ng mas malakas na bipolar transistors, halimbawa, ang BD136 - BD140 na pamilya ng mga kaukulang uri ng conductivity.

Pinasimpleng PWM 12V DC Regulator

Para sa DC motor speed controllers, maaari mong gamitin ang circuit na ito na ipinapakita sa itaas. Hindi na kailangang gumamit ng mga control transistor dito. Ang Mosfet ay maaaring konektado sa parallel sa pamamagitan ng pagdaragdag ng isang 30 ohm risistor sa gate ng bawat transistor. Maaari mong bayaran.

Pulse-width modulation (PWM, English abbreviation PWM - Pulse-Width Modulation) ay isang paraan ng pag-encode ng analog signal sa pamamagitan ng pagbabago ng lapad (tagal) ng rectangular pulses ng carrier frequency. Ipinapakita ng Figure 1 ang mga tipikal na graph ng isang PWM signal.

Dahil sa PWM ang dalas ng pulso, at samakatuwid ang panahon (T), ay nananatiling hindi nagbabago, kapag ang lapad ng pulso (t) ay bumababa, ang pag-pause sa pagitan ng mga pulso ay tumataas (Larawan 16) at kabaligtaran, kapag ang pulso ay lumalawak, ang paghinto ay lumiliit ( Larawan 1c).

Kung ang signal ng PWM ay dumaan sa isang low-pass na filter (LPF), kung gayon ang antas ng boltahe ng DC sa output ng filter ay matutukoy ng duty cycle ng mga PWM pulse. Ang duty cycle Q ay ang ratio ng pulse period T sa kanilang tagal t, i.e. Formula:

Ang reciprocal ng duty cycle, na matatagpuan din sa panitikan, ay tinatawag na "fill factor" (K3). Ang layunin ng low-pass na filter ay hindi ipasa ang PWM carrier frequency sa output.

Ang filter mismo ay maaaring binubuo ng isang simpleng pagsasama ng RC circuit o wala nang buo, halimbawa, kung ang load ay may sapat na pagkawalang-galaw.

kanin. 1. Mga iskedyul ng pagpapatakbo ng PWM.

Kaya, gamit ang dalawang antas ng lohika na "1" at "0" maaari kang makakuha ng anumang intermediate na halaga ng analog signal. Ang pulse width modulation ay malawakang ginagamit sa modernong electronics, halimbawa, sa pagpapalit ng mga power supply o sa digital audio signal processing device. Ang isang pulse-width modulator sa isang CMOS chip ay inilarawan.

Ito ay ginawa batay sa dalawang lohikal na elemento (Larawan 2) ng K176LP1 microcircuit (Larawan 3), na tinatawag na unibersal na lohikal na elemento (foreign analogue - CD4007).

Ang versatility ng IC ay nakasalalay sa katotohanan na maaari itong magamit bilang tatlong independiyenteng elemento ng NOT, at bilang isang elemento ng ZIL-NOT (Larawan 3b), at bilang isang elementong HINDI na may malaking koepisyent ng sumasanga (Fig. 3b).

kanin. 2. Pulse width modulator sa isang CMOS chip.

kanin. 3. Istraktura ng K176LP1 microcircuit.

Ang microcircuit ay naglalaman ng anim na MOS transistors, tatlo sa mga ito (VT1...VT3) ay may p-channel, ang tatlo pang (VT4...VT6) ay may p-channel. Ang supply boltahe ay ibinibigay sa mga pin 14 (+9 V) at 7 (karaniwan), ang mga pin 6, 3 at 10 ay mga input, ang natitira ay mga output.

Ang mga lohikal na elemento na may iba't ibang mga layunin sa pag-andar ay nakuha sa pamamagitan ng kaukulang mga koneksyon ng input at output pin. Binabago ng modulator (Larawan 2) ang duty cycle ng mga oscillator pulses alinsunod sa control boltahe.

Ang regulasyon ng duty cycle ay sinisiguro sa pamamagitan ng pag-shunting ng timing resistor R2 na may paglaban ng mga channel ng field-effect transistors VT1 at VT2 na kasama sa microcircuit.

Ang ikot ng tungkulin ay nag-iiba mula 1 hanggang 99% ng panahon ng dalas ng pagpapatakbo. Ang kawalan ng generator na ito ay hindi maaasahan simula kapag bumababa ang kapasidad ng timing capacitor C1 (na may pagtaas sa dalas ng henerasyon).

Upang maalis ang disbentaha na ito, ipinapanukala kong ipatupad ang isang pulse-width modulator gamit ang tatlong lohikal na elemento (Larawan 4). Ang generator ng tatlong elemento ay nagsisimula sa anumang kaso, at binabawasan lamang ng kapasitor ang dalas nito. Ang pulse width modulator ay binuo sa DD2 microcircuit at ang DD1 inverter.

Ang mga field-effect transistors na VT1 at VT2 mula sa microcircuit ay konektado sa pamamagitan ng mga diode na VD1 at VD2 na kahanay sa risistor R2.

kanin. 4. Pulse width modulator gamit ang tatlong elemento ng logic.

Sa isang mataas na antas sa output ng generator, bubukas ang diode VD2, i.e. n-channel resistance VT2 ay konektado sa parallel sa R2. Katulad nito, ang p-channel resistance na VT1 ay inililipat sa pamamagitan ng VD1 na kahanay ng R2 sa mababang antas sa output ng generator.

Binabago ng pulse width modulator ang duty cycle ng generator pulses alinsunod sa control voltage. Ang pagbabago sa dalas ng oscillation mismo ay minimally depende sa duty cycle, dahil Ang paglaban ng channel ng isang transistor ay tumataas, at ang iba ay bumababa sa anumang halaga ng boltahe ng kontrol. Kaya, ang average na halaga ng shunt resistor R2 resistance sa panahon ay nananatiling pare-pareho.

Ang isang pagtaas sa control boltahe na ibinibigay sa modulator ay humahantong sa isang pagtaas sa tagal ng output pulses, isang pagbaba - vice versa. Ang dalas ng oscillation ay nananatiling hindi nagbabago. Ang generator na ito ay maaaring makabuo ng signal na may dalas na hanggang 10 MHz.

V. Kalashnik, Voronezh. E-mail: kalaviv[a]mail.ru. RM-07-12.

Panitikan:

  1. Pulse width modulator sa isang CMOS chip. - Electronics, 1977, No. 13, P.55.
  2. Mga Generator batay sa mga elemento ng CMOS. - Circuitry, 2007, No. 6, P.37.
  • 1.3.4. Tinitiyak ang ligtas na operasyon ng mga transistor
  • 1.4. Mga thyristor
  • 1.4.1. Ang prinsipyo ng pagpapatakbo ng isang thyristor
  • 1.4.2. Mga katangian ng static na kasalukuyang boltahe ng isang thyristor
  • 1.4.3. Mga dinamikong katangian ng thyristor
  • 1.4.4. Mga uri ng thyristors
  • 1.4.5. Nakakandadong thyristors
  • 2. Electronic key management scheme
  • 2.1. Pangkalahatang impormasyon tungkol sa mga control scheme
  • 2.2. Kontrolin ang mga bumubuo ng pulso
  • 2.3. Mga driver para sa pagkontrol ng mga makapangyarihang transistor
  • 3. Mga passive na bahagi at cooler para sa mga power electronic device
  • 3.1. Mga bahagi ng electromagnetic
  • 3.1.1. Hysteresis
  • 3.1.2. Pagkalugi sa magnetic circuit
  • 3.1.3. Magnetic flux resistance
  • 3.1.4. Mga modernong magnetic na materyales
  • 3.1.5. Paikot-ikot na pagkalugi
  • 3.2. Mga capacitor para sa power electronics
  • 3.2.1. Mga kapasitor ng pamilyang MKU
  • 3.2.2. Aluminum Electrolytic Capacitors
  • 3.2.3. Tantalum capacitors
  • 3.2.4. Mga capacitor ng pelikula
  • 3.2.5. Mga ceramic capacitor
  • 3.3. Pagwawaldas ng init sa mga power electronic device
  • 3.3.1. Thermal operating mode ng power electronic keys
  • 3.3.2. Paglamig ng mga power electronic key
  • 4. Mga prinsipyo ng pamamahala ng mga power electronic key
  • 4.1. Pangkalahatang Impormasyon
  • 4.2. Phase control
  • 4.3. Pulse modulasyon
  • 4.4. Mga sistema ng kontrol ng microprocessor
  • 5. Mga converter at regulator ng boltahe
  • 5.1. Mga pangunahing uri ng mga aparatong teknolohiya ng converter. Ang mga pangunahing uri ng mga power electronics device ay simbolikong inilalarawan sa Fig. 5.1.
  • 5.2. Mga three-phase rectifier
  • 5.3. Katumbas na polyphase circuit
  • 5.4. Mga kinokontrol na rectifier
  • 5.5. Mga tampok ng semi-controlled na rectifier
  • 5.6. Mga proseso ng paglipat sa mga rectifier
  • 6. Pulse converter at voltage regulator
  • 6.1. Pagpapalit ng boltahe regulator
  • 6.1.1. Pagpapalit ng regulator na may PWM
  • 6.1.2. Pulse key regulator
  • 6.2. Pagpapalit ng mga regulator batay sa choke
  • 6.2.2. Boost Converter
  • 6.2.3. Inverting converter
  • 6.3. Iba pang mga uri ng mga converter
  • 7. Frequency converter inverters
  • 7.1. Pangkalahatang Impormasyon
  • 7.2. Mga inverter ng boltahe
  • 7.2.1. Autonomous na single-phase inverters
  • 7.2.2. Single-phase half-bridge boltahe inverters
  • 7.3. Three-phase autonomous inverters
  • 8. Pulse width modulation sa mga converter
  • 8.1. Pangkalahatang Impormasyon
  • 8.2. Mga tradisyonal na pamamaraan ng PWM sa mga stand-alone na inverters
  • 8.2.1. Mga inverter ng boltahe
  • 8.2.2. Tatlong phase boltahe inverter
  • 8.3. Mga kasalukuyang inverter
  • 8.4. Modulasyon ng space vector
  • 8.5. Modulasyon sa mga AC at DC converter
  • 8.5.1. Baliktarin
  • 8.5.2. Pagtuwid
  • 9. Network switched converter
  • 10. Mga converter ng dalas
  • 10.1. Direktang Coupled Converter
  • 10.2. Mga Converter na may intermediate na link
  • 10.3.1. Dalawang-transpormer na circuit
  • 10.3.3. Cascade converter circuit
  • 11. Mga resonant converter
  • 11.2. Mga Converter na may resonant circuit
  • 11.2.1. Mga converter na may serye na koneksyon ng mga resonant circuit elements at load
  • 11.2.2. Mga Converter na may parallel load connection
  • 11.3. Mga inverters na may parallel-series resonant circuit
  • 11.4. Mga converter ng Class E
  • 11.5. Zero Voltage Switched Inverters
  • 12. Mga pamantayan para sa mga tagapagpahiwatig ng kalidad ng elektrikal na enerhiya
  • 12.1. Pangkalahatang Impormasyon
  • 12.2. Power factor at kahusayan ng mga rectifier
  • 12.3. Pagpapabuti ng power factor ng mga kinokontrol na rectifier
  • 12.4. Power factor corrector
  • 13. Mga regulator ng boltahe ng AC
  • 13.1. Mga regulator ng boltahe ng AC batay sa mga thyristor
  • 13.2. Transistor AC Voltage Regulator
  • Mga tanong para sa pagpipigil sa sarili
  • 14. Mga bagong paraan ng pagkontrol sa mga fluorescent lamp
  • Mga tanong para sa pagpipigil sa sarili
  • Konklusyon
  • Bibliograpiya
  • 620144, Ekaterinburg, Kuibysheva, 30
  • 8. Pulse width modulation sa mga converter

    8.1. Pangkalahatang Impormasyon

    Ang mga prinsipyo ng kontrol sa pulso at modulasyon ay tinalakay sa Kabanata. 4 gamit ang halimbawa ng isang simpleng DC regulator circuit. Kasabay nito, ang mga kahulugan ay ibinibigay sa mga pangunahing uri ng pulse modulation na ginagamit sa teorya ng mga linear pulse system, na tumutugma sa kasanayan ng pagkontrol ng pulsed DC converters.

    Gayunpaman, ang modulasyon ng pulse-width ng mga boltahe o alon sa mga AC converter ay may bahagyang naiibang kahulugan sa power electronics, na isinasaalang-alang ang mga tampok ng PWM kapag nilulutas ang mga problema ng pag-convert ng kuryente gamit ang alternating current. Tulad ng tinukoy sa IEC 551-16-30, ang pulse width modulation ay isang pulse control kung saan ang lapad o dalas ng mga pulso, o pareho, ay binago sa loob ng isang panahon ng pangunahing frequency upang makabuo ng isang tiyak na output voltage waveform. Sa karamihan ng mga kaso, ang PWM ay isinasagawa upang matiyak ang sinusoidality ng boltahe o kasalukuyang, i.e., binabawasan ang antas ng mas mataas na mga harmonika na nauugnay sa pangunahing (unang) harmonic, at tinatawag na sinusoidal. Mayroong mga sumusunod na pangunahing pamamaraan para sa pagtiyak ng sinusoidality: analog PWM at mga pagbabago nito; pumipili (selective) pagsugpo ng mas mataas na harmonika; hysteresis o delta modulation;

    modulasyon ng space vector.

    Ang klasikong bersyon ng pag-aayos ng isang analog sinusoidal PWM ay upang baguhin ang lapad ng mga pulso na bumubuo sa output boltahe (kasalukuyan) sa pamamagitan ng paghahambing ng isang boltahe na signal ng isang partikular na hugis, na tinatawag na isang reference o reference, na may isang tatsulok na boltahe signal na may mas mataas na frequency at tinawag na signal ng carrier. Ang reference signal ay modulate at tinutukoy ang kinakailangang hugis ng output boltahe (kasalukuyan). Mayroong maraming mga pagbabago sa pamamaraang ito kung saan ang mga modulating signal ay kinakatawan ng mga espesyal na function maliban sa isang sine wave. Ang mga tala sa panayam ay tatalakay sa ilang mga pangunahing circuit na nagpapaliwanag sa mga pamamaraang ito ng PWM.

    Ang paraan ng pumipili na pagsugpo sa mas matataas na harmonika ay kasalukuyang matagumpay na ipinatupad gamit ang software-based na microprocessor controllers. Ang hysteresis modulation ay batay sa mga prinsipyo ng relay na "pagsubaybay" ng isang reference signal, halimbawa, isang sinusoidal waveform. Sa pinakasimpleng teknikal na disenyo nito, pinagsasama ng pamamaraang ito ang mga prinsipyo ng PWM at PFM (pulse frequency modulation). Gayunpaman, sa pamamagitan ng mga espesyal na hakbang sa circuit posible na patatagin ang dalas ng modulasyon o limitahan ang saklaw ng pagbabago nito.

    Ang paraan ng modulasyon ng space vector ay nakabatay sa pag-convert ng three-phase voltage system sa isang two-phase one at pagkuha ng isang generalized space vector. Ang magnitude ng vector na ito ay kinakalkula sa mga sandali na tinutukoy ng mga pangunahing at modulating frequency. Ito ay itinuturing na napaka-promising para sa pagkontrol ng mga three-phase inverters, sa partikular, kapag ginamit sa mga electric drive. Kasabay nito, ito ay sa maraming paraan na katulad ng tradisyonal na sinusoidal PWM.

    Ang mga sistema ng kontrol batay sa PWM ay nagbibigay-daan hindi lamang upang magbigay ng sinusoidal na hugis ng mga average na halaga ng pangunahing harmonic ng boltahe o kasalukuyang, ngunit din upang makontrol ang mga halaga ng amplitude, dalas at yugto nito. Dahil sa mga kasong ito ang converter ay gumagamit ng ganap na kinokontrol na mga switch, nagiging posible na ipatupad ang pagpapatakbo ng AC (DC) converters kasama ang AC network sa lahat ng apat na quadrant sa parehong rectifying at inverting mode na may anumang ibinigay na halaga ng fundamental harmonic power factor cosφ sa saklaw mula -1 hanggang 1. Bukod dito, sa pagtaas ng dalas ng carrier, ang mga posibilidad ng pagpaparami ng kasalukuyang at boltahe ng isang naibigay na hugis sa output ng mga inverters ay lumalawak. Nagbibigay-daan ito sa iyo na lumikha ng mga aktibong filter upang sugpuin ang mas matataas na harmonika.

    Isasaalang-alang namin ang mga pangunahing kahulugan na ginamit sa karagdagang pagtatanghal gamit ang halimbawa ng aplikasyon ng unang pamamaraan sa isang single-phase half-bridge circuit ng isang boltahe inverter (Larawan 8.1, A). Sa conditional diagram na ito ang mga susi S1 At S2 ay kinakatawan ng ganap na kinokontrol na mga elemento ng paglipat, na pupunan ng mga diode na konektado sa serye at kahanay sa kanila. Ang mga diode ng serye ay sumasalamin sa unidirectional conductivity ng mga switch (halimbawa, transistors o thyristors), at ang mga parallel na diode ay nagbibigay ng conduction ng reverse currents na may active-inductive load.

    Diagram ng sanggunian, modulating u M(θ) at carrier u Ang mga signal ng H (θ) ay ipinapakita sa Fig. 8.1, b. Pagbuo ng key control pulses S 1 at S 2 ay isinasagawa ayon sa sumusunod na prinsipyo. Sa u M (θ) > u H(θ) na susi S 1 ay sa, a S 2 naka-off. Sa u M(θ)< u Ang mga pangunahing estado ng H (θ) ay binaligtad: S 2 - sa, a S 1 - off. Kaya, ang isang boltahe ay nabuo sa output ng inverter sa anyo ng dalawang polar pulses. Sa totoong mga circuit upang maalis ang sabay-sabay na pagpapadaloy ng mga switch S 1 at S 2, ang isang tiyak na pagkaantala ay dapat ibigay sa pagitan ng mga sandali ng pagbuo ng mga signal upang i-on ang mga key na ito. Malinaw, ang lapad ng pulso ay nakasalalay sa ratio ng mga amplitude ng signal u M(θ) at u H(θ). Ang parameter na nagpapakilala sa relasyong ito ay tinatawag na amplitude modulation index at tinutukoy ng formula (8.1):

    , (8.1.)

    saan U M m at U H m - maximum na mga halaga ng modulating signal u M(θ) at signal ng carrier u H(θ) ayon sa pagkakabanggit.

    kanin. 8.1. Single phase semi bridge boltahe inverter: A- scheme; b– mga diagram ng boltahe para sa modulasyon ng pulso

    dalas ng carrier u Ang H(θ) ay katumbas ng dalas ng paglipat f H key S 1 at S 2 at kadalasang higit na lumalampas sa dalas ng modulating signal f M. Ratio ng dalas f H at f Ang M ay isang mahalagang tagapagpahiwatig ng kahusayan ng proseso ng modulasyon at tinatawag na frequency modulation index, na tinutukoy ng formula (8.2):

    Sa maliliit na halaga M f mga senyales u M(θ) at u Dapat i-synchronize ang H(θ) upang maiwasan ang mga hindi gustong subharmonics. B bilang pinakamataas na halaga Aking, na tumutukoy sa pangangailangan para sa pag-synchronize, ay nakatakda M f = 21. Malinaw, na may mga naka-synchronize na signal ang koepisyent M f ay isang pare-parehong halaga.

    Mula sa diagram sa Fig. 8.1 makikita na ang amplitude ng unang harmonic ng output boltahe U am 1 ay maaaring iharap, isinasaalang-alang ang (8.1), sa sumusunod na anyo (8.3):

    (8.3)

    Ayon sa (8.3) sa M a = 1 amplitude ng unang harmonic ng output boltahe ay katumbas ng taas ng half-wave rectangle U d/2. Ang katangian ng pag-asa ng kamag-anak na halaga ng unang harmonic ng output boltahe sa halaga ng M a ay ipinapakita sa Fig. 8.2, kung saan malinaw na ang pagbabago M a mula 0 hanggang 1 linearly at depende sa amplitude U am 1. Limitahan ang halaga M a ay tinutukoy ng prinsipyo ng uri ng modulasyon na isinasaalang-alang, ayon sa kung saan ang pinakamataas na halaga U Ang am 1 ay nalilimitahan ng taas ng kalahating alon ng isang hugis-parihaba na hugis, katumbas ng U d/2. Sa karagdagang pagtaas sa koepisyent M ang isang modulasyon ay humahantong sa isang nonlinear na pagtaas sa amplitude U am 1 hanggang sa pinakamataas na halaga na tinutukoy ng pagbuo ng isang hugis-parihaba na boltahe sa output ng inverter, na sa dakong huli ay nananatiling hindi nagbabago.

    Ang pagpapalawak ng rectangular function sa isang Fourier series ay nagbibigay ng pinakamataas na halaga (8.4):

    (8.4)

    Ang halagang ito ay nililimitahan ng halaga ng index M a, nag-iiba-iba sa hanay mula 0 hanggang humigit-kumulang 3. Malinaw, ang function sa pagitan ng mga halaga ng a-b mula 1 hanggang 3.2 ay nonlinear (Fig. 8.2). Ang operating mode sa seksyong ito ay tinatawag na over modulation.

    Ibig sabihin M f tinutukoy ng pagpili ng dalas ng signal ng carrier u H (θ) at makabuluhang nakakaapekto sa mga teknikal na katangian ng converter. Habang tumataas ang dalas, ang mga pagkalugi sa paglipat sa mga switch ng kapangyarihan ng mga converter ay tumataas, ngunit sa parehong oras ang parang multo na komposisyon ng boltahe ng output ay nagpapabuti at ang solusyon sa problema ng pag-filter ng mas mataas na mga harmonika na dulot ng proseso ng modulasyon ay pinasimple. Isang mahalagang salik sa pagpili ng halaga f H sa maraming mga kaso ay ang pangangailangan upang matiyak ang halaga nito sa hanay ng dalas ng audio na higit sa 20 kHz. Kapag pumipili f H dapat mo ring isaalang-alang ang antas ng operating voltages ng converter, kapangyarihan nito at iba pang mga parameter.

    kanin. 8.2. Depende sa kamag-anak na halaga ng amplitude ng pangunahing harmonic ng output boltahe sa amplitude modulation index para sa isang single-phase half-bridge circuit

    Ang pangkalahatang kalakaran dito ay isang pagtaas sa mga halaga ng M f mababang kapangyarihan at mababang boltahe converter at vice versa. Kaya ang pagpili M f ay isang multicriteria optimization na problema.

    Pulse modulation na may stochastic na proseso. Ang paggamit ng PWM sa mga converter ay nauugnay sa hitsura ng mas mataas na mga harmonika sa mga modulated na boltahe at alon. Bukod dito, sa spectral na komposisyon ng mga parameter na ito, ang pinakamahalagang harmonika ay nangyayari sa mga frequency na multiple ng frequency modulation index. M f at mga harmonika na may bumababa na mga amplitude na nakapangkat sa kanilang paligid sa mga side frequency. Ang mas mataas na harmonic ay maaaring maging sanhi ng mga sumusunod na pangunahing problema:

      ang paglitaw ng acoustic noise;

      pagkasira ng electromagnetic compatibility (EMC) sa iba pang mga electrical device o system.

    Ang mga pangunahing pinagmumulan ng acoustic noise ay mga electromagnetic na bahagi (chokes at mga transformer), na nakalantad sa kasalukuyang at boltahe na naglalaman ng mas mataas na harmonic na may mga frequency sa hanay ng audio. Dapat pansinin na ang ingay ay maaaring mangyari sa ilang mga frequency kung saan ang mas mataas na harmonics ay pinakamalaki. Ang mga salik na nagdudulot ng ingay, tulad ng magnetostriction, ay nagpapahirap sa mga problema sa EMC na lutasin. Maaaring mangyari ang mga problema sa EMC sa isang malawak na hanay ng frequency, depende sa sensitivity ng EMI ng mga de-koryenteng device. Ayon sa kaugalian, ang mga solusyon sa disenyo at teknolohiya ay ginagamit upang mabawasan ang mga antas ng ingay, at ang mga passive na filter ay ginamit upang matiyak ang EMC.

    Bilang isang promising direksyon para sa paglutas ng mga problemang ito, ang mga pamamaraan na nauugnay sa pagbabago ng likas na katangian ng parang multo na komposisyon ng mga modulated na boltahe at alon ay isinasaalang-alang. Ang kakanyahan ng mga pamamaraang ito ay upang i-level ang frequency spectrum at bawasan ang amplitude ng binibigkas na mga harmonika dahil sa kanilang stochastic distribution sa isang malawak na hanay ng frequency. Ang pamamaraan na ito ay tinatawag minsan na "pagpapahid" ng frequency spectrum. Ang konsentrasyon ng enerhiya ng interference ay bumababa sa mga frequency kung saan ang mga harmonika ay maaaring magkaroon ng pinakamataas na halaga. Ang pagpapatupad ng mga pamamaraang ito ay hindi nauugnay sa anumang epekto sa mga bahagi ng bahagi ng kapangyarihan ng mga converter at sa karamihan ng mga kaso ay nililimitahan ng software na may maliliit na pagbabago sa control system.

    Isaalang-alang natin sa madaling sabi ang mga prinsipyo ng pagpapatupad ng mga pamamaraang ito. Ang PWM ay batay sa pagbabago sa duty cycle γ= t At / T n, Saan t at - tagal ng pulso; T n- ang panahon ng pagbuo nito. Karaniwan ang mga dami na ito, pati na rin ang posisyon ng pulso sa pagitan ng panahon T n ay pare-pareho sa steady state na mga kondisyon. Ang mga resulta ng PWM ay tinukoy bilang integral average na mga halaga. Sa kasong ito, ang mga deterministikong halaga ng t at at, kabilang ang posisyon ng pulso, ay tinutukoy ang hindi kanais-nais na spectral na komposisyon ng mga modulated na parameter. Kung ang mga dami na ito ay binibigyan ng random na karakter habang pinapanatili ang isang ibinigay na halaga ng γ, kung gayon ang mga proseso ay nagiging stochastic at ang spectral na komposisyon ng mga modulated na parameter ay nagbabago. Halimbawa, ang gayong random na karakter ay maaaring ibigay sa posisyon ng salpok t at sa pagitan ng panahon T n o magbigay ng stochastic na pagbabago sa huli. Para sa layuning ito, maaaring gumamit ng random number generator, na nakakaimpluwensya sa modulation frequency master generator f

    Panimula

    Ang mga liquid crystal display (LCD) ay ginagamit sa iba't ibang uri ng kapaligiran, kaya kanais-nais na gumawa ng mga display na maaaring i-adjust sa liwanag at angkop para sa paggamit sa parehong maliwanag at madilim na mga kondisyon. Pagkatapos ay magagawa ng user na ayusin ang screen sa isang komportableng antas ng liwanag depende sa mga kondisyon ng operating nito at pangkalahatang pag-iilaw.

    Karaniwang inililista ng mga tagagawa ang pinakamataas na liwanag ng display sa mga detalye ng isang display, ngunit mahalagang isaalang-alang ang mas mababang antas ng liwanag kung saan ang screen ay may kakayahang gumana - dahil malamang na hindi mo gustong gamitin ito sa maximum na liwanag. Bagama't kadalasang kasama sa mga detalye ang mga value na hanggang 500 cd/m², malamang na gusto mong gamitin ang screen sa liwanag na medyo mas komportable para sa iyong mga mata.

    Bilang paalala, sa bawat isa sa aming mga review sa tftcentral.co.uk sinusubok namin ang buong hanay ng backlight dimming at nauugnay na mga halaga ng liwanag. Sa panahon ng pag-calibrate, sinusubukan din naming itakda ang liwanag ng screen sa 120 cd/m², na siyang inirerekomendang antas para sa isang LCD monitor sa ilalim ng normal na kondisyon ng pag-iilaw. Tinutulungan ka nitong makakuha ng ideya kung paano itakda ang antas ng liwanag kung saan malamang na gusto mong gamitin ito araw-araw.

    Parehong sa kaso ng fluorescent lamp (CCFL) at light-emitting diode (LED) backlighting, ang pagpapalit ng liwanag ng display ay nakakamit sa pamamagitan ng pagbabawas sa pangkalahatang maliwanag na output ng backlight. Sa kasalukuyan, ang pinakakaraniwang ginagamit na paraan para i-dim ang backlight ay pulse width modulation (PWM), na ginagamit sa mga desktop at laptop display sa loob ng maraming taon. Gayunpaman, ang pamamaraang ito ay hindi walang mga problema nito, at sa pagdating ng mga high-brightness display at ang paglaganap ng LED backlighting, ang mga side effect ng PWM ay naging mas kapansin-pansin kaysa dati, at sa ilang mga kaso, ang PWM ay maaaring magdulot ng mabilis na visual fatigue sa mga taong sensitibo dito.

    Ang layunin ng artikulong ito ay hindi para maalarma ka, ngunit upang sabihin sa iyo kung paano gumagana ang PWM, bakit ito ginagamit, at kung paano subukan ang iyong display upang makita ang mga epektong ito nang mas malinaw.

    Ano ang PWM?

    Ang pulse width modulation (PWM) ay isang paraan ng pagbabawas ng nakikitang liwanag sa mga display, na gumagana sa pamamagitan ng mabilis na pagbibisikleta sa backlight on at off. Ang panaka-nakang supply na ito ng mga pulso ay karaniwang nangyayari sa pare-pareho ang dalas, at ang ratio ng tagal ng bahagi ng bawat cycle kung saan naka-on ang backlight sa kabuuang tagal ng cycle ay tinatawag na duty cycle (ang kapalit ng duty cycle) . Sa pamamagitan ng pagpapalit ng duty cycle, makakamit ang pagbabago sa kabuuang liwanag na output ng backlight. Sa visual na antas, gumagana ang mekanismong ito dahil ang backlight ay nagpapalit-palit sa pagitan ng on at off na estado nang sapat na sapat upang hindi mapansin ng user ang flicker dahil ito ay lampas sa flicker fusion threshold (higit pa tungkol dito sa ibaba).

    Sa ibaba makikita mo ang mga graph ng light output ng backlight sa ilang mga cycle gamit ang "ideal" na PWM. Ang maximum na luminous na output ng backlight sa halimbawang ito ay 100 cd/m², at ang nakikitang liwanag para sa mga fill factor na 90%, 50% at 10% ay 90, 50 at 10 cd/m², ayon sa pagkakabanggit. Ang ratio sa pagitan ng minimum at maximum na antas ng liwanag sa isang cycle ay tinatawag na modulation depth at sa kasong ito ay 100%. Pakitandaan na sa panahon ng cycle sa halimbawang ibinigay, ang liwanag ng backlight ay nasa maximum nito.

    Coeff. 90% pagpuno Coeff. pagpuno ng 50% Coeff. pagpuno ng 10%

    Ang mga analog (hindi PWM) na graph na tumutugma sa mga nakikitang antas ng liwanag ay ipinakita sa ibaba. Walang modulasyon dito.

    Patuloy na ningning 90% Patuloy na ningning 50% Patuloy na ningning 10%

    Bakit ginagamit ang PWM?

    Ang mga pangunahing dahilan para sa paggamit ng PWM ay ang kadalian ng pagpapatupad nito, na nangangailangan lamang ng kakayahan ng backlight na i-on at off nang madalas, pati na rin ang malawak na hanay ng mga posibleng halaga ng liwanag na ibinibigay nito.

    Posibleng bawasan ang liwanag ng mga backlight ng CCFL sa pamamagitan ng pagbabawas ng kasalukuyang dumadaloy sa lampara, ngunit halos kalahati lamang dahil sa kanilang mahigpit na kinakailangan sa kasalukuyang at boltahe. Ginagawa nitong ang PWM ang tanging simpleng paraan upang makamit ang isang malawak na hanay ng dimming. Ang lampara ng CCFL ay karaniwang kinokontrol ng isang inverter, na nag-o-on at nag-o-off sa dalas ng sampu-sampung kilohertz, na lampas sa kisap na nakikita ng mga tao. Gayunpaman, karaniwang gumagana ang PWM sa mas mababang frequency, sa paligid ng 175 Hz, na maaaring magdulot ng mga kapansin-pansing artifact ng imahe.

    Ang liwanag ng mga LED backlight ay maaaring iakma sa isang malawak na hanay sa pamamagitan ng pagbabago ng kasalukuyang dumadaan sa kanila, bagaman bilang isang resulta ang temperatura ng kulay ay bahagyang nagbabago. Ang analogue na diskarte na ito sa pagbabago ng liwanag ng mga LED ay hindi rin kanais-nais dahil sa ang katunayan na ang mga auxiliary circuit ay dapat isaalang-alang ang init na nabuo ng mga LED. Kapag naka-on, umiinit ang mga LED, na nagpapababa sa kanilang resistensya at lalong nagpapataas ng kasalukuyang dumadaloy sa kanila. Ito ay maaaring humantong sa isang mabilis na pagtaas ng kasalukuyang sa mga ultra-maliwanag na LED at maging sanhi ng mga ito upang mabigo. Sa pamamagitan ng paggamit ng PWM, ang kasalukuyang ay maaaring pilitin na gaganapin sa isang pare-parehong antas sa panahon ng operating cycle, na nagreresulta sa ang temperatura ng kulay ay palaging pareho at walang overcurrent na nagaganap.

    Mga side effect ng PWM

    Habang ang PWM ay kaakit-akit sa mga tagagawa para sa mga kadahilanang nakabalangkas sa itaas, maaari rin itong makagawa ng hindi kasiya-siyang mga visual effect kung ginamit nang walang ingat. Upang maunawaan kung ano ang nakikita natin, kailangan nating tingnan ang kisap-mata ng mga totoong display. Nasa ibaba ang isang video ng CCFL backlight na bumagal nang 40 beses, na ginagawang mas nakikita ang flicker. Ang mga graph ng mga pagbabago sa liwanag ng mga bahagi ng RGB sa isang cycle ay direktang ipinapakita sa ibaba nito. Ang partikular na display na ito ay nakatakda sa pinakamababang liwanag nito, kung saan ang pagkutitap ay dapat na pinakamatingkad.

    Tulad ng makikita mula sa video at sa kaukulang mga graph, sa isang ikot ay nagbabago ang kabuuang liwanag ng halos 4 na beses. Kapansin-pansin, ang kulay ng backlight ay nagbabago rin nang malaki sa bawat cycle. Ito ay malamang dahil sa ang katunayan na ang mga phosphor sa CCFL ay may iba't ibang oras ng pagtugon, kung saan maaari nating tapusin na ang pospor na kasangkot sa paggawa ng asul na ilaw ay maaaring mag-on at mag-off nang mas mabilis kaysa sa iba pang mga kulay. Ang paggamit ng mga phosphor ay nangangahulugan din na ang backlight ay patuloy na maglalabas ng liwanag sa loob ng ilang millisecond pagkatapos mag-off ang backlight sa dulo ng operating cycle at magbigay ng mas pare-parehong antas ng liwanag (mas mababa ang modulasyon) kaysa sa mangyayari. Tandaan na ang kulay na na-average ng oras ay nananatiling hindi nagbabago.

    Ang LED backlight flicker ay kadalasang mas kapansin-pansin kaysa sa CCFL backlight flicker sa parehong duty cycle dahil ang mga LED ay nakakapag-on at naka-off nang mas mabilis at hindi patuloy na kumikinang pagkatapos na patayin ang power. Nangangahulugan ito na kung saan ang CCFL backlight ay nagpakita ng medyo maayos na pagbabagu-bago sa liwanag, ang LED na bersyon ay nagpapakita ng mas matalas na mga transition sa pagitan ng on at off na mga estado. Iyon ang dahilan kung bakit, kamakailan lamang, ang paksa ng PWM ay nagsimulang itaas sa Internet at sa mga pagsusuri laban sa backdrop ng paglitaw ng higit at higit pang mga LED-backlit na display batay sa mga puting LED (W-LED). Tulad ng makikita mo sa ibaba, walang makabuluhang pagbabago sa kulay ng backlight sa panahon ng operating cycle.

    Ang pagkutitap na epekto ay lalong kapansin-pansin kapag gumagalaw ang mga mata ng gumagamit. Sa pare-pareho, walang flicker-free na pag-iilaw (tulad ng sikat ng araw), ang imahe ay lumalabo nang maayos, na kung saan ay kung paano namin karaniwang nakikita ang paggalaw. Gayunpaman, kapag pinagsama sa isang PWM light source, ang isang tao ay maaaring makakita ng maraming magkakahiwalay na screen afterimages sa parehong oras, na maaaring magresulta sa pagbawas sa pagiging madaling mabasa at ang kakayahang mag-fix sa mga bagay. Mula sa nakaraang pagsusuri ng CCFL backlighting, alam namin na ang pagbaluktot ng kulay ay maaari ding mangyari, kahit na ang orihinal na imahe ay itim at puti. Nasa ibaba ang mga halimbawa ng kung ano ang maaaring hitsura ng teksto habang ang iyong mga mata ay gumagalaw nang pahalang gamit ang iba't ibang uri ng backlighting.

    Orihinal na larawan Nang walang PWM PWM na may CCFL backlight PWM na may LED backlight

    Mahalagang tandaan na ito ay dahil lamang sa backlight, at dahil dito ang display ay nagpapakita ng isang static na imahe. Madalas na sinasabi na ang mga tao ay hindi maaaring makakita ng higit sa 24 na mga frame sa bawat segundo (fps), na hindi totoo at sa katunayan ay tumutugma lamang sa tinatayang frame rate na kinakailangan upang makita ang tuluy-tuloy na paggalaw. Sa katunayan, kapag gumagalaw ang mga mata (halimbawa, kapag nagbabasa), posibleng makakita ng mga flicker effect sa ilang daang hertz. Ang kakayahang makapansin ng flicker ay malaki ang pagkakaiba-iba sa pagitan ng mga indibidwal at depende pa sa posisyon ng user na nauugnay sa display, dahil ang peripheral vision ang pinakasensitibo.

    Kaya gaano kadalas nag-on at off ang backlight kapag gumagamit ng PWM? Tila depende ito sa uri ng backlight na ginamit. Ang fluorescent-based na backlight ay halos palaging lumilipat sa dalas na 175 Hz, o 175 beses bawat segundo. Ang flickering frequency ng LED backlight, ayon sa iba't ibang source, ay umaabot mula 90 Hz hanggang 420 Hz, at sa mas mababang frequency ay mas kapansin-pansin ang pagkutitap. Maaaring mukhang masyadong mataas ang frequency para mapansin, ngunit tandaan na ang 175 Hz ay ​​hindi mas madalas kaysa sa 100-120 Hz flicker na karaniwan para sa mga bombilya na direktang konektado sa mga mains.

    Sa katunayan, ang 100-120 Hz flickering frequency ng fluorescent lamp ay nauugnay sa mga sintomas tulad ng eye strain at pananakit ng ulo sa ilang tao. Ito ang dahilan kung bakit ang mga high-frequency stabilizing circuit ay binuo upang magbigay ng halos tuloy-tuloy na light output. Ang paggamit ng PWM sa mababang frequency ay nagpapawalang-bisa sa mga benepisyo ng paggamit ng mga pinahusay na stabilizing circuit na ito sa backlight, dahil ang halos tuloy-tuloy na pinagmumulan ng liwanag ay muling kumukutitap. Bilang karagdagan, dapat itong isaalang-alang na ang mababang kalidad o may sira na mga stabilizer sa pag-iilaw batay sa mga fluorescent lamp ay maaaring makagawa ng naririnig na ingay. Madalas itong nangyayari kapag gumagamit ng PWM, dahil nakikitungo na ngayon ang electronics sa karagdagang dalas kung saan nag-iiba ang pagkonsumo ng kuryente.

    Mahalaga rin na maunawaan ang pagkakaiba sa pagitan ng flicker sa mga display ng cathode ray tube (CRT) at mga TFT na display na may CCFL at LED backlighting. Habang ang isang CRT ay maaaring kumikislap sa mababang frequency na 60 Hz, isang makitid na banda lamang ang iluminado sa anumang oras habang ang electron gun beam ay gumagalaw mula sa itaas hanggang sa ibaba. Sa mga CCFL- at LED-backlit na TFT na mga display, ang buong ibabaw ng screen ay umiilaw nang sabay-sabay, na nangangahulugang mas malaking dami ng liwanag ang nailalabas sa maikling panahon. Sa ilang mga kaso, maaari itong maging mas nakakainis kaysa sa CRT flicker, lalo na sa mga high duty cycle.

    Para sa ilang mga tao, ang pag-flicker ng ganoon sa mga display backlight ay maaaring banayad at hindi napapansin, ngunit para sa iba ito ay medyo kapansin-pansin dahil sa natural na pagkakaiba sa paningin ng tao. Sa dumaraming paggamit ng mga high-brightness na LED, ang mga high PWM duty cycle ay kailangang higit na magamit upang kontrolin ang liwanag, na ginagawang mas pinipindot ang problema sa flicker. Isinasaalang-alang na ang mga user ay gumugugol ng maraming oras araw-araw sa pagtingin sa kanilang mga monitor, hindi ba natin dapat isaalang-alang ang pangmatagalang epekto ng parehong napapansin at hindi napapansing pagkislap?

    Pagbabawas ng mga Side Effects ng PWM

    Kung nakikita mong nakakainis ang PWM backlight flicker o gusto mo lang makita kung ang pagbabawas ng flicker ay ginagawang mas madaling basahin, inirerekumenda kong subukan mo ang sumusunod. Itakda ang liwanag ng iyong monitor sa maximum at i-disable ang lahat ng awtomatikong mekanismo ng pagsasaayos ng liwanag. Ngayon bawasan ang liwanag sa isang normal na antas (karaniwan ay gamit ang contrast slider) gamit ang color correction na available sa iyong mga graphics card driver o gamit ang isang calibration device. Babawasan nito ang liwanag at contrast ng iyong monitor, na pinananatiling naka-on ang backlight hangga't maaari sa buong PWM cycle. Bagama't ang pinababang contrast ay maaaring hindi isang pangmatagalang solusyon para sa marami, makakatulong ang diskarteng ito na matukoy ang lawak ng positibong epekto ng pagbabawas ng paggamit ng PWM.

    Ang isang mas mahusay na paraan, siyempre, ay ang pagbili ng isang display na hindi gumagamit ng PWM upang kontrolin ang liwanag, o hindi bababa sa gumagamit ng mas mataas na PWM frequency. Sa kasamaang-palad, lumilitaw na wala pang tagagawa ang nagpatupad ng PWM na gumagana sa mga frequency na lampas sa mga limitasyon ng mga nakikitang visual artifact (malamang na higit sa 500 Hz para sa CCFL at higit sa 2 KHz para sa mga LED). Bukod pa rito, ang ilang mga display na gumagamit ng PWM ay walang 100% fill factor kahit na sa ganap na liwanag, na nagiging sanhi ng pagkutitap ng mga ito. Posible na ang ilan sa mga kasalukuyang available na LED backlit display ay hindi gumagamit ng PWM, ngunit hanggang sa ang dalas ng backlight at modulasyon ay tinukoy sa mga teknikal na detalye, ang bawat indibidwal na display ay dapat na masuri nang personal.

    Pagpapatunay at pagsusuri

    Magiging mahusay kung mayroong isang madaling paraan upang sukatin ang dalas ng PWM ng backlight, at sa kabutihang palad, isang camera na may manu-manong mga setting ng bilis ng shutter ang kailangan mo para dito. Eksakto kung paano gamitin ang paraang ito ay inilarawan sa ibaba.

    Pagbaril:

    1. Itakda ang monitor sa mga setting na gusto mong subukan.
    2. (Opsyonal) Itakda ang white balance sa camera kapag puti lang ang ipinapakita sa screen. Kung hindi ito posible, manu-manong itakda ang white balance sa humigit-kumulang 6000K.
    3. Ipakita sa monitor ang isang makitid na puting patayong guhit sa isang itim na background (sapat na ang kapal ng 1-3 tuldok). Ang larawang ito lamang ang dapat makita.
    4. Itakda ang bilis ng shutter sa iyong camera sa isang halaga sa pagitan ng 1/2 at 1/25 segundo. Para makakuha ng sapat na liwanag para mag-shoot, maaaring kailanganin mong isaayos ang iyong ISO sensitivity at aperture. Tiyaking nakaposisyon ang strip sa focal length (ayusin ito kung kinakailangan).
    5. Hawakan ang camera na humigit-kumulang 60 cm ang layo mula sa monitor at patayo dito. Pindutin ang shutter button habang dahan-dahang ginagalaw ang camera nang pahalang na may kaugnayan sa screen (panatilihin silang patayo sa isa't isa habang gumagalaw ka). Maaaring kailanganin mong mag-eksperimento sa paggalaw ng camera sa iba't ibang bilis.
    Paggamot:
    1. Ayusin ang liwanag ng nagresultang imahe upang malinaw na makita ang pattern.
    2. Bilangin ang bilang ng mga cycle na nakuha sa larawan.
    3. Hatiin ang numerong ito sa bilis ng shutter. Halimbawa, kung gumamit ka ng shutter speed na 1/25 segundo at bumibilang ng 7 cycle, ang bilang ng mga cycle bawat segundo ay 25 * 7 = 175 Hz. Ito ang dalas ng pagkutitap ng backlight.
    Subukan ang larawan Larawan Gupitin ang kapaki-pakinabang na fragment

    Ang punto ng diskarteng ito ay na sa pamamagitan ng paggalaw ng camera habang nagsu-shoot, ginagawa natin ang temporal na epekto sa isang spatial. Ang tanging makabuluhang pinagmumulan ng liwanag kapag nag-shoot ay isang makitid na strip sa screen, na nahuhulog sa light-sensitive na matrix sa anyo ng mga sunud-sunod na column. Kung kumikislap ang backlight, magkakaroon ng magkakaibang liwanag o mga halaga ng kulay ang iba't ibang column batay sa backlight sa partikular na sandali sa larawan.

    Ang isang karaniwang problema kapag unang sinubukang gamitin ang diskarteng ito ay ang imahe ay masyadong madilim. Ang paggamit ng mas malaking aperture ng camera (mas mababang f/number) o pagtaas ng ISO sensitivity ay maaaring mapabuti ang sitwasyon sa bagay na ito. Ang bilis ng shutter ay walang epekto sa pagkakalantad, dahil ginagamit lang namin ito upang kontrolin ang kabuuang tagal ng pagbaril. Ang liwanag ng larawan ay maaari ding iakma sa pamamagitan ng pagpapalit ng bilis ng camera: ang mas mataas na bilis ay magbubunga ng mas madilim na larawan sa mas mataas na resolution ng oras, at ang mas mababang bilis ay magreresulta sa isang mas maliwanag na larawan sa mas mababang resolution.

    Ang isa pang karaniwang problema ay ang hindi pantay na mga distansya sa pagitan ng mga indibidwal na guhit sa nagreresultang imahe dahil sa mga pagbabago sa bilis ng camera sa panahon ng pagbaril. Upang makamit ang pare-pareho ang bilis, simulan ang paggalaw ng camera ilang oras bago magsimula ang pagbaril, at tapusin ilang oras pagkatapos nito.

    Ang isang imahe na mukhang masyadong flat ay maaaring dahil sa out of focus. Sa ilang mga kaso, maaari itong harapin sa pamamagitan ng pagpindot sa shutter button sa kalahati upang tumutok at pagkatapos ay magpatuloy bilang normal.

    Maaaring mangyari ang mga karagdagang epekto depende sa iyong monitor. Ang mga backlight na nakabase sa CCFL ay madalas na nagpapakita ng iba't ibang kulay sa simula at dulo ng bawat cycle, ibig sabihin, ang mga phosphor na ginamit ay tumutugon sa iba't ibang mga rate. Ang mga LED backlight ay kadalasang gumagamit ng mas mataas na frequency kaysa sa CCFL backlights at maaaring mangailangan kang ilipat ang camera nang mas mabilis para makita ang mga cycle. Ang mga madilim na bar sa pagitan ng mga cycle ay nangangahulugan na ang PWM duty cycle ay nadagdagan sa isang lawak na walang ilaw na ibinubuga sa bahaging iyon ng cycle.

    Dell 2007WFP (CCFL)

    Liwanag = 100 Liwanag = 50 Liwanag = 0

    Gamit ang shutter speed na 1/25 segundo, malinaw nating nakikita ang 7 cycle, na nangangahulugang ang backlight ay kumikislap sa 175Hz. Kahit na sa buong liwanag ay may ilang flicker, bagama't malamang na ito ay sapat na maliit upang hindi mahahalata. Sa kalahating liwanag ay may bahagyang pagkutitap, at kapag naabot ang pinakamababang liwanag ay may mas kapansin-pansing pagkutitap kasama ng pagbabago ng kulay.

    NEC EA231WMi (CCFL)

    Liwanag = 100 Liwanag = 50 Liwanag = 0

    Sa buong liwanag ay walang nakikitang flicker. Sa kalahating liwanag, makikita ang pagkutitap at pagbabago ng kulay. Sa pinakamababang liwanag, mayroong higit na pagkutitap at makabuluhang pagbabago ng kulay. Sa bilis ng shutter na 1/25 segundo, humigit-kumulang 8 cycle ang makikita, na tumutugma sa frequency na humigit-kumulang 200 Hz. Sa mas mahabang bilis ng shutter, nakuha ang isang mas tumpak na halaga ng dalas - 210 Hz.

    Samsung LN40B550 Television (CCFL)

    Liwanag = Max Liwanag = Min

    Walang opsyon na huwag paganahin ang awtomatikong pagsasaayos ng liwanag, kaya ipinapakita ang pinakamataas at pinakamababang antas ng liwanag na madaling maabot. Sa buong liwanag ay walang nakikitang flicker. Sa pinakamababang liwanag ay mayroong malakas na flicker at pagbabago ng kulay, dahil sa kung saan makikita ang paghihiwalay sa dilaw at asul na mga bahagi. Sa bilis ng shutter na 1/25 segundo, 6 na cycle lang ang nakikita, ibig sabihin, kumikislap ang backlight sa frequency na 150 Hz.

    2009 Apple MacBook (LED)

    Liwanag = 100 Liwanag = 50 Liwanag = 0

    Kapag gumagamit ng shutter speed na 1/25 segundo, walang nakikitang flicker o pagbabago ng kulay anuman ang liwanag. Ang display na ito ay hindi gumagamit ng PWM. Ang sanhi ng mga striations ay ang imahe ay maingay.

    2008 Apple MacBook Pro (LED)

    Liwanag = 100 Liwanag = 50 Liwanag = 0

    Sa 1/25 segundo mayroong ilang pagkutitap sa buong liwanag. Sa brightness 50 at 0, ginagamit ang napakataas na duty cycle, na nagreresulta sa malakas na pagkutitap. Gumagamit ang LED backlight na ito ng mas mataas na frequency na 420Hz, ngunit napakababa pa rin nito para maalis ang flicker. Walang nakikitang pagbabago ng kulay sa mga cycle.

    Konklusyon

    Tulad ng nabanggit namin sa simula, ang artikulong ito ay hindi isinulat upang takutin ang mga tao mula sa mga modernong LCD display, ngunit upang matulungan ang mga tao na magkaroon ng kamalayan sa potensyal na problema na nauugnay sa PWM. Sa lumalagong katanyagan ng white-light-emitting diode (W-LED) backlit monitor, malamang na magkakaroon ng mas maraming reklamo ng user kaysa sa mga lumang display batay sa PWM method na ginamit at sa huli ang uri ng backlight na napili. Siyempre, ang mga problema na maaaring idulot ng paggamit ng PWM ay hindi napapansin ng lahat, at sa katunayan ay inaasahan ko na marami pang mga tao na hindi kailanman makakaranas ng mga sintomas na inilarawan kaysa sa mga makakaranas. Para sa mga dumaranas ng mga side effect kabilang ang pananakit ng ulo at pagkapagod ng mata, mayroon na ngayong hindi bababa sa isang paliwanag.

    Isinasaalang-alang na ang PWM ay may mahabang kasaysayan ng tagumpay, at maraming taon ng paggamit sa mga display ng CCFL, tapat kong duda na ito ay magbabago anumang oras sa lalong madaling panahon, kahit na sa pagtaas ng paglilipat sa LED. Ang PWM ay isa pa ring maaasahang paraan upang makontrol ang intensity ng backlight at samakatuwid ay nag-aalok ng mga kakayahan sa dimming na kailangan ng bawat user.

    Ang mga nag-aalala tungkol sa mga side effect o nagkaroon ng mga problema sa mga nakaraang display ay dapat subukang tukuyin ang PWM frequency ng kanilang bagong display at marahil ay subukang maghanap ng screen na hindi gumagamit ng PWM upang kontrolin ang liwanag ng backlight. Sa kasamaang palad, hindi pa namin nakikita ang mga tagagawa na tumutukoy ng anumang mga detalye tungkol sa paggamit ng PWM, o ang dalas nito sa ilang partikular na antas ng liwanag, kaya mahirap husgahan ito ngayon.

    Ang pagtatakda ng liwanag ng screen sa maximum ay isa sa mga posibleng paraan upang makatulong na mabawasan ang mga side effect dahil sa mas mababang duty cycle. Siyempre, hindi perpekto ang solusyong ito dahil maraming display ang may napakataas na factory o pinakamataas na antas ng liwanag, ngunit ito ay isang bagay na maaaring makatulong. Ang pagkontrol sa liwanag sa software o sa pamamagitan ng driver ng video card ay maaaring makatulong sa pagpapanumbalik ng mas kumportableng liwanag, ngunit maaaring humantong sa pagbaba ng contrast.