Современная электроника №3/2025

ИНЖЕНЕРНЫЕ РЕШЕНИЯ 22 WWW.CTA.RU СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА • № 3 / 2025 Рис. 2. График напряжения промышленной сети Рис. 3. Результат работы программы частотно-импульсной модуляции цикла каналов регулирования { if(pwm_r[i] > pwm_c) pwm_ do[i]=1; else pwm_do[i]=0; // Модуляция выходных сигналов } pwm_c++; // Увеличение счетчика импульсов if(pwm_c > 100) pwm_c=0; // Циклическое ограничение счётчика импульсов return 0; } // Главная функция программы int main() { // Код основной программы for(k=0;k<=7;k++) pwm_r[k]=k; // Задать значения регуляторов ШИМ для всех каналов от 0 до 7 % std::cout << "pwm_do: 01234567" << '\n'; for(n=0;n<=9;n++) // Организовать цикл для отображения ШИМ выходов { std::cout << "pwm_c=" << pwm_c << ' '; irq_tim(); // Эмуляция прерывания таймера for(k=0;k<=7;k++) std::cout << pwm_do[k]; // Вывод каналов регулирования std::cout << '\n'; } return 0; } Для проверки работы программы и её редактирования можно исполь­ зовать онлайнредактор с транслято­ ром языка С, например, C++Shell [1]. Окно этого транслятора показано на рис. 1. В первое поле редактирования необходимо скопировать приве­ дённую программу и нажать про­ граммную кнопку «Run». Програм­ ма автоматически транслируется, и результат её работы отобразится в окне вывода. Из результата вид­ но значение всех восьми выходных сигналов для десяти значений вну­ треннего счётчика импульсов про­ граммы. Как и следовало ожидать, произошло заполнение сигналов регулирования единичными значе­ ниями в соответствии с их предва­ рительно заданными значениями от 0 до 7 процентов. Параметры таймера в приведён­ ной программе должны определять­ ся характером регулируемого устрой­ ства. Например, для систем нагрева от промышленной сети переменно­ го тока с синусоидальной частотой 50 Гц длительность активной фазы нагрева составляет 10 мс, как пока­ зано на рис. 2. Не рекомендуется задавать пери­ од таймера меньше 10 мс, поскольку при этом будет происходить комму­ тация нагрузки на активном участ­ ке напряжения, а не при переходе через ноль. Это приводит к форми­ рованию мощных высоковольтных импульсных выбросов напряжения в питающую сеть и электромагнит­ ных импульсов, способных нару­ шить работу приборов, находящихся рядом. К таким приборам относятся радио и телевизионные приёмни­ ки, процессорные системы и меди­ цинское оборудование, сбой которого опасен для жизни пациентов. Большинство твердотельных реле для переключения больших токов имеют в своём составе схему ком­ мутации при переходе через ноль, которая исключает формирование вредных и мощных импульсов пере­ напряжения. Частотно-импульсная модуляция Для формирования регулирующе­ го ШИМсигнала в диапазоне от 0 до 100% минимальный период таймера составит: Т = 10 мс × 100 = 1 с. Полу­ чается, что для 50% сигнала ШИМ в течение половины секунды нагрева­ тель будет включён на полную мощ­ ность, а вторую половину секунды полностью отключён. Такой режим нагрузки промышленной сети не всегда допустим. Например, для маломощных генераторов питаю­ щей сети это приводит либо к выхо­ ду этих генераторов из строя, либо к их нестабильной работе. В таком случае рекомендуется при­ менять частотноимпульсную моду­ ляцию (ЧИМ) регулирующего сигна­ ла. Основное отличие данного вида модуляции состоит в том, что запол­ нение всего периода регулирующе­ го сигнала происходит равномерно. Поэтому для 50% сигнала ЧИМ вре­ мя включения и отключения нагре­ вателя будет чередоваться каждые 10 мс. Таким образом, нагрузка на питающую сеть будет более сбалан­ сированной. Для формирования ЧИМсигнала удобно использовать функцию сину­ са, задавая её период в соответствии с процентным значением и форми­ руя импульсный выходной сигнал длительностью 10 мс при переходе функции через ноль.