enescsr
Üye
- Katılım
- 12 Nis 2021
- Mesajlar
- 4
- Puanları
- 1
- Yaş
- 27
Öncelikle herkese merhaba, uzun süredir üniversite bitirme projemizdeki elektronik devre kısmı için uğraşıyorum. Ancak sinüs sinyali üretme konusunda problemler yaşıyorum. Birçok yöntem denedim, makale okudum ve deneyler izledim. Arduino ile denedim, entegre kartlar ile denedim ancak H Bridge fikrini bulduktan sonra diğer yöntemlerin neden işe yaramadığını anlamış oldum. Benim 50-100-1000 Hz değerlerinde bir sinüs sinyalini bobine uygulamam gerekiyor ve 20Amper'lik bir akım değeri görmeliyim.
Öncelikle bobinim toplamda 210 sarım, 14 kat ve her katta 15 sarım var. 1.5mm'lik bir tel saracağım. Bu durumda bobinin R= 0.15 ohm, L= 77mikroH oluyor.
İlk olarak MATLAB Simulink ortamında ihtiyacım olan devreyi oluşturdum ve simüle ettim. Devreyi ve sonuçları aşağıda paylaşıyorum:
Bu kısımda kontrolcüm bir referans sinyali belirliyor. Bu akımı ayarlamamızı sağlayacak. Şu anda sol üstteki sinüs fonksiyonunun frekansı 100Hz ve genliğide 20. Genlik değeri akım değerimi 20 ampere sınırlamama yarıyor. Karşılaştırmaya giren diğer OUT girişi ise bobinin üzerindeki akımı ölçen akım sensörüne ait. İkisinin karşılaştırılması sonucunda büyüklük küçüklüğe göre iki farklı PWM sinyali üretiliyor. iki PWM sinyali A ve B olarak isimlendirildi ve aralarında 180 derecelik bir farz farkı bulunuyor. Onlarında grafiklerini aşağıya koyuyorum:
Şimdi de devrenin diğer kısmı H Bridge bölümünü aşağıda veriyorum:
Bu kısımda da A ve B PWM sinyallerini IGBT'lerin gatelerine uyguluyorum. 24 V DC besleme kullanıyoruz. R-L değerleri sırasıyla 0.2ohm ve 77mikroH. Akım ölçerden alınan veriyi de yukarıdaki devrede kullanıyorduk.
Şimdi de sistemin çalıştığına dair iki akım grafiğini yüklüyorum. Biri yukarıdaki 100Hz-20V sinyal için, diğeri de 100Hz-10V için olacak sırasıyla:
Buraya kadar bir sorun yaşamadım. Ancak bu devreyi elektronik olarak kurma konusunda bir noktada hata yapıyorum ya da yanlış düşünüyorum ancak sorunu bir türlü bulamıyorum.
Devreyi elektronik olarak nasıl oluşturduğumu adım adım anlatmak istiyorum ki hangi noktada hata yaptığım daha net gözükebilsin.
İlk olarak iki sinyali karşılaştırmam ve bu karşılaştırma sonucunda birbiriyle 180 derece faz farkı bulunan iki PWM sinyali üretmem gerekiyor. Bu PWM sinyalleriyle H Bridge devremi anahtarlamalıyım.
Bunun için iki tane OPAMP kullandım. OPAMP olarak LM741'i tercih ettim daha önce de üniversite derslerinde kullandığım için. Devrenin başında bir karşılaştırıcı opamp devresi kurdum ve girişlerine referans sinyalim ile akım ölçerin çıkışını bağladım. Beslemelerini de +5V -5V olarak yaptım. Devreyi bireysel olarak denediğimde +giriş > -giriş durumunda +5V, -giriş>+giriş durumunda da -5V çıkış alıyorum.
Sonrasında bir sıfır karşılaştırıcı devre kurdum ve karşılaştırıcı çıkışını bu devrenin + girişine bağladım. - girişi ve -Vcc beslemesini ise toprakladım. +Vcc'yi ise +5V ile besledim. Bu devreyi bireysel analiz ettiğimde +giriş>0 durumunda çıkışta +5V aldım. +giriş<0 durumunda ise 0-1V aralığında çıkışlar aldım. Teorik olarak 0 almalıydım ancak simülasyonlarda 0-1V aralığında değerler aldım.
Sonrasında bir Ve Entegresi(7408) kullandım. Bu entegre 2V ve altındaki değerleri lojik 0 olarak kabul eden bir entegre. Sıfır karşılaştırıcı çıkışındaki 0-1V'luk değeri de burada 0'lamayı amaçladım. Entegrenin bir girişi beslemeyle aynı 5V ile besleniyor ve diğer girişi de Sıfır karşılaştırıcı devrenin çıkışındaki sinyal bağlanıyor. Buranın çıkışında ilk PWM sinyalimi elde etmiş oluyorum.
Bu sinyalin tersini elde etmek için de bir Değil Entegresi(7404) kullandım ve onun çıkışını da aynı şekilde Ve Entegresine götürerek bu kısımdan da ikinci PWM sinyalimi elde etmiş oldum. Yani MATLAB'de kurmuş olduğum Faz Kontrol devresi kısmını bu şekilde tasarladım.
Ancak daha önceden bir tecrübem bulunmadığı için tamamen teorik olarak çalıştım ve atladığım ya da basit yanlışlar yaptığım bir çok konu olabilir. Bu tasarladığım devreyi hocalarıma sunduğumda da negatif bir geri dönüş almadım.
MATLAB'de referans sinyalim 20V 100Hz idi. Burada 1.32V olarak referans vermemin sebebi kullanmış olduğum akım sensörünün her bir Akım değeri için 0.066V'luk bir sinyal çıkışı vermesi. Bu bilgiyi datasheet'ten elde ettim ve bireysel olarak basit bir düzenekte denediğimde bu şekilde çalıştığını da onayladım.
H Bridge kısmını kurarken bir çok hata yapmış olma ihtimalim olası. Öncelikle kullanmak istediğim IGBT'yi proteus library'de bulamayınca ve muadillerinin de modellerinin çalışmamasından dolayı biraz rastgele bir IGBT kullanmak zorunda kaldım. Görüştüğüm bir hocam IGBT'lerin response time'ı en az 100kHz olmalı ki sistem akımı sınırlayabilsin demişti. Bunu da MATLAB ortamında örnekleme zamanını düşürerek denediğimde referans sinyalimden bağımsız şekilde akım değerlerinin oluştuğunu görmüştüm. Bu sebeple örnekleme zamanı 50-70nano saniye olan IGBT'leri tercih ediyoruz. Proteusta kullandığım modelin dahasheetini kontrol ettiğimde buna uygun olduğunu da buldum.
Bu kısımda da devreyi bu şekilde oluşturdum. 24 V ile DC besliyorum. Gate girişlerine PWM'lerim geliyor. Sensör çıkışı da karşılaştırıcı opampa gidiyor. Proteus modeline göre her şey uygun ancak hiç bir şekilde sonuç alamıyorum. Simülasyon sürekli çalışmayı durduruyor.
Akım sensörünü devreden çıkartıyorum. Bu sefer karşılaştırıcı girişine elimle bir değer giriyorum ancak bu sefer de bobin üzerinden geçen akım mikroamper seviyelerinde kalıyor. Karşılaştırıcı girişine 100kHzlik bir sinyal girmeye çalıştığımda da simülasyon hata veriyor.
Eğer gördüğünüz bir hata ya da tavsiye edebileceğiniz bir şeyler varsa çok memnun olurum. Bu benim şimdiye kadar yapmaya çalıştığım en ciddi iş ve bu noktada ilerleme kaydedemiyorum.
Devrenin tamamı da bu şekilde.
Öncelikle bobinim toplamda 210 sarım, 14 kat ve her katta 15 sarım var. 1.5mm'lik bir tel saracağım. Bu durumda bobinin R= 0.15 ohm, L= 77mikroH oluyor.
İlk olarak MATLAB Simulink ortamında ihtiyacım olan devreyi oluşturdum ve simüle ettim. Devreyi ve sonuçları aşağıda paylaşıyorum:
Bu kısımda kontrolcüm bir referans sinyali belirliyor. Bu akımı ayarlamamızı sağlayacak. Şu anda sol üstteki sinüs fonksiyonunun frekansı 100Hz ve genliğide 20. Genlik değeri akım değerimi 20 ampere sınırlamama yarıyor. Karşılaştırmaya giren diğer OUT girişi ise bobinin üzerindeki akımı ölçen akım sensörüne ait. İkisinin karşılaştırılması sonucunda büyüklük küçüklüğe göre iki farklı PWM sinyali üretiliyor. iki PWM sinyali A ve B olarak isimlendirildi ve aralarında 180 derecelik bir farz farkı bulunuyor. Onlarında grafiklerini aşağıya koyuyorum:
Şimdi de devrenin diğer kısmı H Bridge bölümünü aşağıda veriyorum:
Bu kısımda da A ve B PWM sinyallerini IGBT'lerin gatelerine uyguluyorum. 24 V DC besleme kullanıyoruz. R-L değerleri sırasıyla 0.2ohm ve 77mikroH. Akım ölçerden alınan veriyi de yukarıdaki devrede kullanıyorduk.
Şimdi de sistemin çalıştığına dair iki akım grafiğini yüklüyorum. Biri yukarıdaki 100Hz-20V sinyal için, diğeri de 100Hz-10V için olacak sırasıyla:
Buraya kadar bir sorun yaşamadım. Ancak bu devreyi elektronik olarak kurma konusunda bir noktada hata yapıyorum ya da yanlış düşünüyorum ancak sorunu bir türlü bulamıyorum.
Devreyi elektronik olarak nasıl oluşturduğumu adım adım anlatmak istiyorum ki hangi noktada hata yaptığım daha net gözükebilsin.
İlk olarak iki sinyali karşılaştırmam ve bu karşılaştırma sonucunda birbiriyle 180 derece faz farkı bulunan iki PWM sinyali üretmem gerekiyor. Bu PWM sinyalleriyle H Bridge devremi anahtarlamalıyım.
Bunun için iki tane OPAMP kullandım. OPAMP olarak LM741'i tercih ettim daha önce de üniversite derslerinde kullandığım için. Devrenin başında bir karşılaştırıcı opamp devresi kurdum ve girişlerine referans sinyalim ile akım ölçerin çıkışını bağladım. Beslemelerini de +5V -5V olarak yaptım. Devreyi bireysel olarak denediğimde +giriş > -giriş durumunda +5V, -giriş>+giriş durumunda da -5V çıkış alıyorum.
Sonrasında bir sıfır karşılaştırıcı devre kurdum ve karşılaştırıcı çıkışını bu devrenin + girişine bağladım. - girişi ve -Vcc beslemesini ise toprakladım. +Vcc'yi ise +5V ile besledim. Bu devreyi bireysel analiz ettiğimde +giriş>0 durumunda çıkışta +5V aldım. +giriş<0 durumunda ise 0-1V aralığında çıkışlar aldım. Teorik olarak 0 almalıydım ancak simülasyonlarda 0-1V aralığında değerler aldım.
Sonrasında bir Ve Entegresi(7408) kullandım. Bu entegre 2V ve altındaki değerleri lojik 0 olarak kabul eden bir entegre. Sıfır karşılaştırıcı çıkışındaki 0-1V'luk değeri de burada 0'lamayı amaçladım. Entegrenin bir girişi beslemeyle aynı 5V ile besleniyor ve diğer girişi de Sıfır karşılaştırıcı devrenin çıkışındaki sinyal bağlanıyor. Buranın çıkışında ilk PWM sinyalimi elde etmiş oluyorum.
Bu sinyalin tersini elde etmek için de bir Değil Entegresi(7404) kullandım ve onun çıkışını da aynı şekilde Ve Entegresine götürerek bu kısımdan da ikinci PWM sinyalimi elde etmiş oldum. Yani MATLAB'de kurmuş olduğum Faz Kontrol devresi kısmını bu şekilde tasarladım.
Ancak daha önceden bir tecrübem bulunmadığı için tamamen teorik olarak çalıştım ve atladığım ya da basit yanlışlar yaptığım bir çok konu olabilir. Bu tasarladığım devreyi hocalarıma sunduğumda da negatif bir geri dönüş almadım.
MATLAB'de referans sinyalim 20V 100Hz idi. Burada 1.32V olarak referans vermemin sebebi kullanmış olduğum akım sensörünün her bir Akım değeri için 0.066V'luk bir sinyal çıkışı vermesi. Bu bilgiyi datasheet'ten elde ettim ve bireysel olarak basit bir düzenekte denediğimde bu şekilde çalıştığını da onayladım.
H Bridge kısmını kurarken bir çok hata yapmış olma ihtimalim olası. Öncelikle kullanmak istediğim IGBT'yi proteus library'de bulamayınca ve muadillerinin de modellerinin çalışmamasından dolayı biraz rastgele bir IGBT kullanmak zorunda kaldım. Görüştüğüm bir hocam IGBT'lerin response time'ı en az 100kHz olmalı ki sistem akımı sınırlayabilsin demişti. Bunu da MATLAB ortamında örnekleme zamanını düşürerek denediğimde referans sinyalimden bağımsız şekilde akım değerlerinin oluştuğunu görmüştüm. Bu sebeple örnekleme zamanı 50-70nano saniye olan IGBT'leri tercih ediyoruz. Proteusta kullandığım modelin dahasheetini kontrol ettiğimde buna uygun olduğunu da buldum.
Bu kısımda da devreyi bu şekilde oluşturdum. 24 V ile DC besliyorum. Gate girişlerine PWM'lerim geliyor. Sensör çıkışı da karşılaştırıcı opampa gidiyor. Proteus modeline göre her şey uygun ancak hiç bir şekilde sonuç alamıyorum. Simülasyon sürekli çalışmayı durduruyor.
Akım sensörünü devreden çıkartıyorum. Bu sefer karşılaştırıcı girişine elimle bir değer giriyorum ancak bu sefer de bobin üzerinden geçen akım mikroamper seviyelerinde kalıyor. Karşılaştırıcı girişine 100kHzlik bir sinyal girmeye çalıştığımda da simülasyon hata veriyor.
Eğer gördüğünüz bir hata ya da tavsiye edebileceğiniz bir şeyler varsa çok memnun olurum. Bu benim şimdiye kadar yapmaya çalıştığım en ciddi iş ve bu noktada ilerleme kaydedemiyorum.
Devrenin tamamı da bu şekilde.