स्पंद कालावधि माड्यूलेशन: Difference between revisions

Revision as of 21:21, 19 January 2023

संचालित आदर्श प्रेरक में पीडब्ल्यूएम का उदाहरण ■ वोल्टेज स्रोत दालों की श्रृंखला के रूप में संशोधित होता है, जिसके परिणामस्वरूप ए ■ प्रारंभ करनेवाला में साइन की तरह का धारा। आयताकार वोल्टेज दालों का परिणाम अधिक से अधिक चिकनी धारा तरंग में होता है, क्योंकि स्विचिंग आवृत्ति बढ़ जाती है। ध्यान दें कि धारा तरंग वोल्टेज तरंग का अभिन्न अंग है।

पल्स-चौड़ाई मॉडुलन (पीडब्लूएम), या पल्स-अवधि मॉडुलन (पीडीएम), विद्युत संकेत द्वारा वितरित औसत शक्ति को कम करने की विधि है, इसे असतत भागों में प्रभावी रूप से काटकर किया जाता हैं। विद्युत भार को दिए गए वाल्ट ेज (और विद्युत प्रवाह ) का औसत मान आपूर्ति और लोड के बीच स्विच को तेज गति से चालू और बंद करके नियंत्रित किया जाता है। ऑफ पीरियड्स की तुलना में स्विच जितना लंबा होता है, लोड को आपूर्ति की जाने वाली कुल विद्युत उतनी ही अधिक होती है। अधिकतम शक्ति प्वाइंट ट्रैकिंग (एमपीपीटी) के साथ, यह सौर पैनलों के आउटपुट को बैटरी द्वारा उपयोग किए जा सकने वाले आउटपुट को कम करने के प्राथमिक विधियों में से है।^[1] पीडब्ल्यूएम मोटर जैसे जड़त्वीय भार चलाने के लिए विशेष रूप से अनुकूल है, जो इस असतत स्विचिंग से सरलता से प्रभावित नहीं होते हैं, क्योंकि उनकी जड़त्व को धीरे-धीरे प्रतिक्रिया करने का कारण बनती है। पीडब्लूएम स्विचिंग फ्रीक्वेंसी लोड को प्रभावित न करने के लिए पर्याप्त उच्च होनी चाहिए, जिसका अर्थ है कि लोड द्वारा माना जाने वाला परिणामी तरंग जितना संभव हो उतना सरल होना चाहिए।

दर (या आवृत्ति) जिस पर विद्युत की आपूर्ति को स्विच करना चाहिए, लोड और एप्लिकेशन के आधार पर अधिक भिन्न हो सकता है। उदाहरण के लिए, विद्युत स्टोव में मिनट में कई बार स्विचिंग करनी पड़ती है, मद्धम में 100 या 120 हेटर्स ( उपयोगिता आवृत्ति का दोगुना), मोटर ड्राइव के लिए कुछ किलोहर्ट्ज़ (kHz) और दसियों kHz के बीच, और अच्छी तरह से ऑडियो परिवर्धकों और कंप्यूटर विद्युत की आपूर्ति में दसियों या सैकड़ों kHz में। पीडब्ल्यूएम का मुख्य लाभ यह है कि स्विचिंग उपकरणों में विद्युत की हानि बहुत कम होती है। जब स्विच बंद होता है तो व्यावहारिक रूप से कोई धारा नहीं होता है, और जब यह चालू होता है और विद्युत को लोड में स्थानांतरित किया जा रहा होता है, तो स्विच में लगभग कोई वोल्टेज ड्रॉप नहीं होता है। विद्युत की हानि, वोल्टेज और धारा का उत्पाद होने के कारण, दोनों स्थितियों में शून्य के करीब है। पीडब्ल्यूएम डिजिटल नियंत्रणों के साथ भी अच्छी तरह से कार्य करता है, जो उनके चालू/बंद स्वभाव के कारण, आवश्यक कर्तव्य चक्र को सरलता से निर्धारित कर सकता है। पीडब्ल्यूएम का उपयोग कुछ संकेतिंग (दूरसंचार) में भी किया गया है, जहां संचार चैनल पर सूचना देने के लिए इसके कर्तव्य चक्र का उपयोग किया गया है।

इलेक्ट्रॉनिक्स में, कई आधुनिक माइक्रो नियंत्रक (MCUs) आंतरिक प्रोग्रामिंग इंटरफेस के माध्यम से फर्मवेयर नियंत्रण के तहत परिधीय उपकरणों के रूप में बाहरी पिनों के संपर्क में आने वाले पीडब्ल्यूएम नियंत्रकों को एकीकृत करते हैं। ये सामान्यतः रोबोटिक, स्विच्ड-मोड विद्युत आपूर्ति विनियमन और अन्य अनुप्रयोगों में प्रत्यक्ष धारा (डीसी) मोटर नियंत्रक के लिए उपयोग किए जाते हैं।

कर्तव्य चक्र

कर्तव्य चक्र शब्द नियमित अंतराल या समय की 'अवधि' के 'ऑन' समय के अनुपात का वर्णन करता है, कम कर्तव्य चक्र कम शक्ति से मेल खाता है, क्योंकि अधिकांश समय विद्युत बंद रहती है। कर्तव्य चक्र प्रतिशत में व्यक्त किया गया है, 100% पूरी तरह चालू है। जब डिजिटल संकेत आधे समय पर और दूसरे आधे समय पर बंद होता है, तो डिजिटल संकेत का कर्तव्य चक्र 50% होता है और वर्ग तरंग जैसा दिखता है। जब डिजिटल संकेत ऑफ स्टेट की तुलना में ऑन स्टेट में अधिक समय बिताता है, तो इसका कर्तव्य चक्र> 50% होता है। जब डिजिटल संकेत ऑन स्टेट की तुलना में ऑफ स्टेट में अधिक समय बिताता है, तो इसका कर्तव्य चक्र <50% होता है। यहाँ चित्र है जो इन तीन परिदृश्यों को दिखाता है:

इतिहास

कुछ मशीनों (जैसे सिलाई मशीन मोटर) को आंशिक या परिवर्तनशील शक्ति की आवश्यकता होती है। अतीत में, नियंत्रण (जैसे सिलाई मशीन के फुट पेडल में) मोटर के साथ श्रृंखला में जुड़े रिओस्टेट के उपयोग से मोटर के माध्यम से प्रवाहित धारा की मात्रा को समायोजित करने के लिए लागू किया गया था। यह अकुशल योजना थी, क्योंकि इसने रिओस्टेट के प्रतिरोधी तत्व में गर्मी के रूप में विद्युत बर्बाद की, लेकिन सहनीय थी क्योंकि कुल शक्ति कम थी। जबकि रिओस्तात शक्ति को नियंत्रित करने के कई विधियों में से था (अधिक जानकारी के लिए स्वचालित प्रर्वधक और वैरिएक देखें), कम लागत और कुशल विद्युत स्विचिंग/समायोजन विधि अभी तक नहीं मिली थी। इस तंत्र को पंखे, पंप और रोबोटिक्स सर्वोमैकेनिज्म के लिए मोटर चलाने में सक्षम होने की भी आवश्यकता है, और लैंप डिमर्स के साथ इंटरफेस करने के लिए पर्याप्त कॉम्पैक्ट होने की आवश्यकता है। पीडब्ल्यूएम इस जटिल समस्या के समाधान के रूप में उभरा।

फिलिप्स एन.वी. कंपनी ने ऑप्टिकल स्कैनिंग प्रणाली को डिजाइन किया (प्रकाशित 1946 में) ऑप्टिकल ध्वनि फिल्म गीत संगीत के लिए जिसने पीडब्ल्यूएम का निर्माण किया था। इसका उद्देश्य फिल्म साउंडट्रैक को वापस चलाते समय ध्वनि को कम करना था। प्रस्तावित प्रणाली में साउंडट्रैक के सफेद और काले भागों के बीच सीमा थी।^[2] पीडब्ल्यूएम का प्रारंभिक अनुप्रयोग सिंक्लेयर रेडियोनिक्स X10 में था, जो 1960 के दशक में किट के रूप में उपलब्ध 10 W ऑडियो परिवर्धक था। लगभग उसी समय एसी मोटर नियंत्रण में पीडब्लूएम का उपयोग किया जाने लगा।^[3] ध्यान दें, लगभग सदी के लिए, कुछ चर-गति विद्युत मोटर्स में अच्छी दक्षता थी, लेकिन वे स्थिर-गति मोटर्स की तुलना में कुछ अधिक जटिल थे, और कभी-कभी भारी बाहरी विद्युत उपकरण की आवश्यकता होती थी, जैसे चर शक्ति प्रतिरोधों या घूर्णन परिवर्तक का बैंक जैसे वार्ड लियोनार्ड नियंत्रण इत्यादि।

सिद्धांत

चित्र 1: पल्स वेव , की परिभाषाएँ दिखा रहा है

y_{\text{min}}

,

y_{\text{max}}

और डी।

पल्स-चौड़ाई मॉडुलन आयताकार तरंग का उपयोग करता है जिसकी पल्स चौड़ाई संशोधित होती है जिसके परिणामस्वरूप तरंग के औसत मान में भिन्नता होती है। यदि हम पल्स वेवफॉर्म पर विचार करें $f(t)$ , अवधि के साथ $T$ , कम मान $y_{\text{min}}$ , उच्च मान $y_{\text{max}}$ और कर्तव्य चक्र D (चित्र 1 देखें), तरंग का औसत मान निम्न द्वारा दिया गया है:

{\bar {y}}={\frac {1}{T}}\int _{0}^{T}f(t)\,dt

जैसा $f(t)$ पल्स वेव है, इसका मान है $y_{\text{max}}$ के लिए $0<t<D\cdot T$ और $y_{\text{min}}$ के लिए $D\cdot T<t<T$ . उपरोक्त अभिव्यक्ति तब बन जाती है:

{\begin{aligned}{\bar {y}}&={\frac {1}{T}}\left(\int _{0}^{DT}y_{\text{max}}\,dt+\int _{DT}^{T}y_{\text{min}}\,dt\right)\\&={\frac {1}{T}}\left(D\cdot T\cdot y_{\text{max}}+T\left(1-D\right)y_{\text{min}}\right)\\&=D\cdot y_{\text{max}}+\left(1-D\right)y_{\text{min}}\end{aligned}}

इस बाद की अभिव्यक्ति को कई स्थितियों में अधिक सरल बनाया जा सकता है $y_{\text{min}}=0$ जैसा ${\bar {y}}=D\cdot y_{\text{max}}$ . इससे, संकेत का औसत मान ( ${\bar {y}}$ ) सीधे कर्तव्य चक्र D पर निर्भर है।

चित्र 2: किसी दिए गए संकेत के अनुरूप पीडब्लूएम पल्स ट्रेन उत्पन्न करने के लिए सरल विधि इंटरसेक्टिव पीडब्लूएम है: संकेत (यहां लाल साइन तरंग) की तुलना सॉटूथ वेवफॉर्म (नीला) से की जाती है। जब बाद वाला पूर्व से कम होता है, तो पीडब्ल्यूएम संकेत (मैजेंटा) उच्च अवस्था (1) में होता है। अन्यथा यह निम्न अवस्था (0) में है।

पीडब्लूएम संकेत उत्पन्न करने का सबसे सरल तरीका इंटरसेक्टिव विधि है, जिसके लिए केवल सॉटूथ तरंग या त्रिभुज तरंग तरंग (सरलता से साधारण इलेक्ट्रॉनिक ऑसिलेटर का उपयोग करके उत्पन्न) और तुलनित्र की आवश्यकता होती है। जब संदर्भ संकेत (चित्र 2 में लाल साइन तरंग) का मान मॉडुलन तरंग (नीला) से अधिक होता है, तो पीडब्ल्यूएम संकेत (मैजेंटा) उच्च अवस्था में होता है, अन्यथा यह निम्न अवस्था में होता है।

डेल्टा

पीडब्ल्यूएम नियंत्रण के लिए डेल्टा मॉडुलन के उपयोग में, आउटपुट संकेत को एकीकृत किया जाता है, और परिणाम की तुलना सीमा के साथ की जाती है, जो संदर्भ संकेत ऑफ़सेट के अनुरूप होता है। हर बार जब आउटपुट संकेत का इंटीग्रल सीमा तक पहुंचता है, तो पीडब्ल्यूएम संकेत की स्थिति बदल जाती है।^[4] जिसे चित्र तीन में प्रदर्शित किया गया हैं।

चित्र 3 : डेल्टा पीडब्ल्यूएम का सिद्धांत। आउटपुट संकेत (नीला) की तुलना सीमा (हरा) से की जाती है। ये सीमाएँ संदर्भ संकेत (लाल) के अनुरूप हैं, जो किसी दिए गए मान से ऑफसेट होती हैं। हर बार आउटपुट संकेत (नीला) सीमा तक पहुँच जाता है, पीडब्ल्यूएम संकेत स्थिति बदल देता है।

डेल्टा-सिग्मा

पीडब्ल्यूएम नियंत्रण विधि के रूप में डेल्टा-सिग्मा मॉडुलन में, त्रुटि संकेत बनाने के लिए आउटपुट संकेत को संदर्भ संकेत से घटाया जाता है। यह त्रुटि एकीकृत है, और जब त्रुटि का अभिन्न अंग सीमा से अधिक हो जाता है, तो आउटपुट स्थिति बदल जाती है। चित्रा 4

चित्र 4: सिग्मा-डेल्टा पीडब्ल्यूएम का सिद्धांत। शीर्ष हरा तरंग संदर्भ संकेत है, जिस पर त्रुटि संकेत (नीला, शीर्ष भूखंड में) बनाने के लिए आउटपुट संकेत (पीडब्लूएम, नीचे की साजिश में) घटाया जाता है। यह त्रुटि एकीकृत (मध्य भूखंड) है, और जब त्रुटि का अभिन्न अंग सीमा (लाल रेखाओं) से अधिक हो जाता है, तो आउटपुट स्थिति बदल जाती है।

स्पेस वेक्टर मॉड्यूलेशन

स्पेस वेक्टर मॉड्यूलेशन बहु-चरण एसी पीढ़ी के लिए पीडब्ल्यूएम नियंत्रण एल्गोरिथ्म है, जिसमें संदर्भ संकेत नियमित रूप से नमूना लिया जाता है, प्रत्येक नमूने के बाद, उपयोग किए गए वैक्टर के औसत के रूप में संदर्भ संकेत को संश्लेषित करने के लिए नमूना अवधि के उचित अंश के लिए संदर्भ वेक्टर के निकट गैर-शून्य सक्रिय स्विचिंग वैक्टर और या अधिक शून्य स्विचिंग वैक्टर का चयन किया जाता है।

डायरेक्ट टॉर्क कंट्रोल (डीटीसी)

डायरेक्ट टॉर्क कंट्रोल एसी मोटर्स को नियंत्रित करने के लिए उपयोग की जाने वाली विधि है। यह डेल्टा मॉडुलन (ऊपर देखें) से निकटता से संबंधित है। मोटर टॉर्क और मैग्नेटिक फ्लक्स का अनुमान लगाया जाता है और हर बार जब कोई संकेत अपने बैंड से बाहर निकलने की प्रयास करता है तो उपकरण के अर्धचालक स्विच के नए संयोजन को चालू करके उन्हें अपने हिस्टैरिसीस बैंड के भीतर रहने के लिए नियंत्रित किया जाता है।

समय अनुपात

कई डिजिटल परिपथ पीडब्ल्यूएम संकेत उत्पन्न कर सकते हैं (उदाहरण के लिए, कई माइक्रोकंट्रोलर्स में पीडब्ल्यूएम आउटपुट होते हैं)। वे सामान्यतः काउंटर (डिजिटल) का उपयोग करते हैं जो समय-समय पर बढ़ता है (यह प्रत्यक्ष या अप्रत्यक्ष रूप से परिपथ के घड़ी का संकेत से जुड़ा होता है) और पीडब्ल्यूएम की प्रत्येक अवधि के अंत में रीसेट हो जाता है। जब काउंटर मान संदर्भ मान से अधिक होता है, तो पीडब्ल्यूएम आउटपुट स्थिति को उच्च से निम्न (या निम्न से उच्च) में बदल देता है।^[5] इस तकनीक को समय के अनुपात के रूप में संदर्भित किया जाता है, विशेष रूप से समय-अनुपात नियंत्रण के रूप में^[6] - निश्चित चक्र समय का कितना अनुपात उच्च अवस्था में व्यतीत होता है।

बढ़ा हुआ और समय-समय पर रीसेट काउंटर इंटरसेक्टिंग विधि के सॉटूथ का असतत संस्करण है। इंटरसेक्टिंग विधि का एनालॉग तुलनित्र धारा काउंटर वैल्यू और डिजिटल (संभवतः डिजीटल) संदर्भ मान के बीच साधारण पूर्णांक तुलना बन जाता है। काउंटर रेज़ोल्यूशन के समारोह के रूप में कर्तव्य चक्र केवल असतत चरणों में भिन्न हो सकता है। चूंकि, उच्च-रिज़ॉल्यूशन काउंटर अधिक संतोषजनक प्रदर्शन प्रदान कर सकता है।

प्रकार

चित्र 5: तीन प्रकार के पीडब्ल्यूएम संकेत (नीला): लीडिंग एज मॉड्यूलेशन (टॉप), ट्रेलिंग एज मॉड्यूलेशन (मध्य) और सेंटर्ड पल्स (दोनों किनारे मॉड्यूलेटेड, बॉटम हैं)। हरे रंग की रेखाएँ सॉटूथ वेवफॉर्म (पहले और दूसरे स्थिति) और त्रिकोण तरंग (तीसरा स्थिति) हैं, जिनका उपयोग पीडब्लूएम वेवफॉर्म को इंटरसेक्टिव विधि का उपयोग करके उत्पन्न करने के लिए किया जाता है।

तीन प्रकार के पल्स-चौड़ाई मॉड्यूलेशन (पीडब्ल्यूएम) संभव हैं:

पल्स केंद्र को समय खिड़की के केंद्र में तय किया जा सकता है और पल्स के दोनों संकेत किनारे चौड़ाई को कम करने या विस्तारित करने के लिए चले गए।
लीड एज को विंडो के लीड एज पर रखा जा सकता है और टेल एज को मॉड्यूलेट किया जा सकता है।
टेल एज को फिक्स किया जा सकता है और लीड एज को मॉड्यूलेट किया जा सकता है।

स्पेक्ट्रम

परिणामी स्पेक्ट्रम (तीन स्थितियों में) समान हैं, और प्रत्येक में डायरेक्ट धारा घटक होता है - बेस साइडबैंड जिसमें पल्स की आवृत्ति के प्रत्येक लयबद्ध पर मॉड्यूलेटिंग संकेत और चरण मॉडुलेटेड वाहक संकेत होता है। हार्मोनिक समूहों के आयाम a द्वारा प्रतिबंधित हैं $\sin x/x$ लिफाफा (सिन फ़ंक्शन ) और अनंत तक विस्तार करें। अनंत बैंडविड्थ पल्स-चौड़ाई न्यूनाधिक के अरैखिक संचालन के कारण होता है। परिणामस्वरूप, डिजिटल पीडब्ल्यूएम अलियासिंग विकृति से ग्रस्त है जो आधुनिक संचार प्रणालियों के लिए इसकी प्रयोज्यता को अधिक कम कर देता है। पीडब्ल्यूएम कर्नेल की बैंडविड्थ को सीमित करके, अलियासिंग प्रभाव से बचा जा सकता है।^[7] इसके विपरीत, डेल्टा मॉडुलन यादृच्छिक प्रक्रिया है जो विशिष्ट हार्मोनिक्स के बिना निरंतर स्पेक्ट्रम का उत्पादन करती है।

पीडब्ल्यूएम रूपांतरण प्रमेय

पीडब्लूएम रूपांतरण की प्रक्रिया गैर-रैखिक है और सामान्यतः यह माना जाता है कि पीडब्लूएम के लिए कम पास फिल्टर संकेत रिकवरी अपूर्ण है। पीडब्ल्यूएम रूपांतरण प्रमेय^[8] दिखाता है कि पीडब्ल्यूएम रूपांतरण सही हो सकता है। प्रमेय कहता है कि ± 0.637 के भीतर किसी भी बैंडलिमिटेड बेसबैंड संकेत को यूनिट आयाम के साथ पल्सविड्थ मॉड्यूलेशन (पीडब्लूएम) तरंग द्वारा दर्शाया जा सकता है। तरंग में दालों की संख्या एनवाईक्विस्ट नमूनों की संख्या के बराबर है और शिखर बाधा इस बात से स्वतंत्र है कि तरंग दो-स्तर या तीन-स्तर है या नहीं।

एनवाईक्विस्ट-शैनान सैम्पलिंग प्रमेय: यदि आपके पास संकेत है जो f₀ की बैंडविड्थ तक पूरी तरह से बैंड-सीमित है तब आप उस संकेत में सम्मलित सभी सूचनाओं को असतत समय पर नमूना करके एकत्र कर सकते हैं, जब तक कि आपकी नमूना दर 2f₀ से अधिक न हो।^[9]

अनुप्रयोग

सर्वोस

पीडब्ल्यूएम का उपयोग सर्वोमैकेनिज्म को नियंत्रित करने के लिए किया जाता है, सर्वो नियंत्रण देखें।

दूरसंचार

दूरसंचार में, पीडब्लूएम संकेत मॉड्यूलेशन पल्स मॉड्यूलेशन विधियों का रूप है जहां दालों की चौड़ाई विशिष्ट डेटा मानों के अनुरूप होती है जो छोर पर एन्कोडेड होती है और दूसरे पर डिकोड होती है।

विभिन्न लंबाई के स्पंदन (सूचना स्वयं) नियमित अंतराल (मॉड्यूलेशन की वाहक आवृत्ति) पर भेजे जाएंगे।

          _      _      _      _      _      _      _      _     
         | |    | |    | |    | |    | |    | |    | |    | |    
घड़ी      | |    | |    | |    | |    | |    | |    | |    | |    
       __| |____| |____| |____| |____| |____| |____| |____| |____

                 _      __     ____          ____   _
PWM संकेत        | |    |  |   |    |        |    | | |
                | |    |  |   |    |        |    | | |
       _________| |____|  |___|    |________|    |_| |___________

डेटी        0     1       2      4      0      4     1      0

क्लॉक संकेत को सम्मलित करना आवश्यक नहीं है, क्योंकि डेटा संकेत के अग्रणी किनारे को घड़ी के रूप में उपयोग किया जा सकता है यदि प्रत्येक डेटा मान में छोटा ऑफसेट जोड़ा जाता है जिससे कि शून्य लंबाई पल्स के साथ डेटा मान से बचा जा सके।

                _      __     ___    _____   _      _____   __     _   
               | |    |  |   |   |  |     | | |    |     | |  |   | | 
PWM संकेत       | |    |  |   |   |  |     | | |    |     | |  |   | |  
             __| |____|  |___|   |__|     |_| |____|     |_|  |___| |_____

डेटा             0       1      2       4     0        4      1     0

विद्युत वितरण

पीडब्लूएम का उपयोग प्रतिरोधक माध्यमों द्वारा रैखिक विद्युत वितरण से होने वाले हानि के बिना भार को वितरित विद्युत की मात्रा को नियंत्रित करने के लिए किया जा सकता है। इस तकनीक की कमियां यह हैं कि लोड द्वारा खींची गई शक्ति स्थिर नहीं है, बल्कि असंतत है ( बक कन्वर्टर देखें), और लोड को दी गई ऊर्जा भी निरंतर नहीं है। चूंकि, लोड आगमनात्मक हो सकता है, और पर्याप्त उच्च आवृत्ति के साथ और जब आवश्यक हो तो अतिरिक्त निष्क्रिय इलेक्ट्रॉनिक फिल्टर का उपयोग करके, पल्स ट्रेन को सुचारू किया जा सकता है और औसत एनालॉग वेवफॉर्म को पुनर्प्राप्त किया जा सकता है। भार में विद्युत प्रवाह निरंतर हो सकता है। आपूर्ति से विद्युत प्रवाह स्थिर नहीं है और ज्यादातर स्थितियों में आपूर्ति पक्ष पर ऊर्जा भंडारण की आवश्यकता होगी। (एक विद्युत परिपथ के स्थिति में, (अधिकांशतः परजीवी) आपूर्ति पक्ष अधिष्ठापन में संग्रहीत ऊर्जा को अवशोषित करने के लिए संधारित्र।)

उच्च आवृत्ति पीडब्ल्यूएम शक्ति नियंत्रक प्रणाली अर्धचालक स्विच के साथ सरलता से प्राप्य हैं। जैसा कि ऊपर बताया गया है, चालू या बंद अवस्था में स्विच द्वारा लगभग कोई भी शक्ति का क्षय नहीं होता है। चूंकि, चालू और बंद अवस्थाओं के बीच संक्रमण के समय, वोल्टेज और धारा दोनों गैर-शून्य होते हैं और इस प्रकार स्विच में विद्युत का प्रसार होता है। पूरी तरह से चालू और पूरी तरह से बंद (सामान्यतः 100 नैनोसेकंड से कम) के बीच की स्थिति को जल्दी से बदलकर, स्विच में विद्युत का अपव्यय लोड को दी जा रही शक्ति की तुलना में अधिक कम हो सकता है।

MOSएफईटी s या इन्सुलेटेड गेट बाइपोलर ट्रांसिस्टर (IGBTs) जैसे आधुनिक अर्धचालक स्विच उच्च दक्षता नियंत्रकों के लिए उपयुक्त घटक हैं। एसी मोटर्स को नियंत्रित करने के लिए उपयोग किए जाने वाले फ्रीक्वेंसी परिवर्तक की दक्षता 98% से अधिक हो सकती है। कम आउटपुट वोल्टेज स्तर (अधिकांशतः माइक्रोप्रोसेसरों के लिए 2 वी से भी कम की आवश्यकता होती है) के कारण स्विचिंग विद्युत की आपूर्ति में कम दक्षता होती है, लेकिन फिर भी 70-80% से अधिक दक्षता प्राप्त की जा सकती है।

चर-गति कंप्यूटर प्रशंसक नियंत्रक सामान्यतः पीडब्ल्यूएम का उपयोग करते हैं, क्योंकि यह तनाव नापने का यंत्र या रिओस्टेट की तुलना में कहीं अधिक कुशल है। (बाद में से कोई भी इलेक्ट्रॉनिक रूप से संचालित करने के लिए व्यावहारिक नहीं है, उन्हें छोटी ड्राइव मोटर की आवश्यकता होगी।)

घरेलू उपयोग के लिए लाइट डिमर्स विशिष्ट प्रकार के पीडब्ल्यूएम नियंत्रण को नियोजित करते हैं। होम-यूज लाइट डिमर्स में सामान्यतः इलेक्ट्रॉनिक परिपथरी सम्मलित होती है जो एसी लाइन वोल्टेज के प्रत्येक चक्र के परिभाषित भागों के समय धारा प्रवाह को दबा देती है। प्रकाश स्रोत द्वारा उत्सर्जित प्रकाश की चमक को समायोजित करना तब एसी के आधे चक्र में किस वोल्टेज (या चरण) पर सेट करने की बात है, डिमर प्रकाश स्रोत को विद्युत प्रवाह प्रदान करना प्रारंभ करता है (उदाहरण के लिए इलेक्ट्रॉनिक स्विच का उपयोग करके जैसे कि टीआरआईएसी)। इस स्थिति में पीडब्ल्यूएम कर्तव्य चक्र एसी लाइन वोल्टेज (देश के आधार पर 50 हर्ट्ज या 60 हर्ट्ज) की आवृत्ति द्वारा परिभाषित आधे एसी चक्र की अवधि के लिए चालन समय का अनुपात है।

उदाहरण के लिए, गरमागरम लैंप जैसे इनर्ट (या अपेक्षाकृत धीमी प्रतिक्रिया) प्रकाश स्रोतों के साथ इन सरल प्रकार के डिमर्स का प्रभावी ढंग से उपयोग किया जा सकता है, जिसके लिए डिमर के कारण आपूर्ति की गई विद्युत ऊर्जा में अतिरिक्त मॉड्यूलेशन केवल नगण्य अतिरिक्त मॉडुलन का कारण बनता है। उत्सर्जित प्रकाश। कुछ अन्य प्रकार के प्रकाश स्रोत जैसे प्रकाश उत्सर्जक डायोड (एलईडी), चूंकि, बहुत तेज़ी से चालू और बंद होते हैं और कम आवृत्ति ड्राइव वोल्टेज के साथ आपूर्ति किए जाने पर स्पष्ट रूप से झिलमिलाहट होगी। पीडब्लूएम आवृत्ति को बढ़ाकर इस तरह के तीव्र प्रतिक्रिया वाले प्रकाश स्रोतों से बोधगम्य झिलमिलाहट प्रभाव को कम किया जा सकता है। यदि प्रकाश में मॉडुलन पर्याप्त रूप से तेज़ हैं (झिलमिलाहट संलयन सीमा से तेज़), मानव दृश्य प्रणाली अब उन्हें हल नहीं कर सकती है और आंख झिलमिलाहट के बिना समय की औसत तीव्रता को समझती है।

विद्युत कुकर में, ऊर्जा नियामक के रूप में जाने वाले उपकरण का उपयोग करके हॉब या ग्रिल जैसे ताप तत्वों पर निरंतर परिवर्तनशील शक्ति लागू होती है। इसमें ऊष्मीय ऑसिलेटर होता है जो प्रति मिनट लगभग दो चक्रों पर चलता है और तंत्र नॉब सेटिंग के अनुसार कर्तव्य चक्र को बदलता है। हीटिंग तत्वों का ऊष्मीय समय स्थिरांक कई मिनट होता है, जिससे तापमान में मॉडुलन व्यवहार में बहुत कम होता है।

वोल्टेज विनियमन

पीडब्ल्यूएम का उपयोग कुशल वोल्टेज नियामकों में भी किया जाता है। उचित कर्तव्य चक्र के साथ वोल्टेज को लोड पर स्विच करके, आउटपुट वांछित स्तर पर वोल्टेज का अनुमान लगाएगा। स्विचिंग ध्वनि को सामान्यतः प्रारंभ करनेवाला और संधारित्र के साथ फ़िल्टर किया जाता है।

एक विधि आउटपुट वोल्टेज को मापती है। जब यह वांछित वोल्टेज से कम होता है, तो यह स्विच को चालू करता है। जब आउटपुट वोल्टेज वांछित वोल्टेज से ऊपर होता है, तो यह स्विच को बंद कर देता है।

ऑडियो प्रभाव और प्रवर्धन

एक संश्लेषण उपकरण में पल्स वेवफॉर्म के कर्तव्य चक्र में बदलाव उपयोगी टाइमब्रल विविधताएं बनाता है। कुछ सिंथेसाइज़र के पास उनके स्क्वायर-वेव आउटपुट के लिए कर्तव्य-चक्र ट्रिमर होता है, और उस ट्रिमर को कान से सेट किया जा सकता है, 50% बिंदु (वास्तविक वर्ग तरंग) विशिष्ट था, क्योंकि सम-संख्या वाले हार्मोनिक्स अनिवार्य रूप से 50% पर गायब हो जाते हैं। पल्स तरंगें, सामान्यतः 50%, 25% और 12.5%, वीडियो गेम संगीत बनाती हैं। ध्वनि (संगीत) संश्लेषण में प्रयुक्त पीडब्ल्यूएम शब्द उच्च और निम्न स्तर के बीच अनुपात को निम्न आवृत्ति दोलन के साथ माध्यमिक रूप से संशोधित करता है। यह कोरस के समान ध्वनि प्रभाव देता है या साथ बजाए जाने वाले थोड़े अलग ऑसिलेटर होते हैं। (वास्तव में, पीडब्ल्यूएम दो सॉटूथ तरंगों के योग के बराबर है, जिनमें से उल्टा है।)^[10] पीडब्ल्यूएम सिद्धांत पर आधारित ऑडियो परिवर्धकों का नया वर्ग लोकप्रिय हो रहा है। क्लास-डी परिवर्धक कहा जाता है, वे एनालॉग इनपुट संकेत के पीडब्लूएम समकक्ष का उत्पादन करते हैं जो वाहक को अवरुद्ध करने और मूल ऑडियो को पुनर्प्राप्त करने के लिए उपयुक्त फिल्टर नेटवर्क के माध्यम से ध्वनि-विस्तारक यंत्र को खिलाया जाता है। इन परिवर्धकों को बड़े शक्ति आउटपुट के लिए बहुत अच्छी दक्षता के आंकड़े (≥ 90%) और कॉम्पैक्ट आकार/हल्के वजन की विशेषता है। कुछ दशकों से, औद्योगिक और सैन्य पीडब्ल्यूएम परिवर्धकों का आम उपयोग होता रहा है, अधिकांशतः सर्वो मोटर चलाने के लिए। एमआरआई मशीनों में फील्ड-ग्रेडिएंट कॉइल अपेक्षाकृत उच्च-शक्ति पीडब्लूएम परिवर्धकों द्वारा संचालित होते हैं।

ऐतिहासिक रूप से, पीडब्ल्यूएम के अपरिष्कृत रूप का उपयोग पीसीएम डिजिटल साउंड को PC स्पीकर पर प्लेबैक करने के लिए किया जाता है, जो केवल दो वोल्टेज स्तरों, सामान्यतः 0 V और 5 V द्वारा संचालित होता है। दालों की अवधि को सावधानीपूर्वक समयबद्ध करके, और स्पीकर के भौतिक फ़िल्टरिंग गुण (सीमित आवृत्ति प्रतिक्रिया, स्व-अधिष्ठापन, आदि) मोनो पीसीएम नमूनों का अनुमानित प्लेबैक प्राप्त करना संभव था, चूंकि बहुत कम गुणवत्ता पर, और कार्यान्वयन के बीच बहुत भिन्न परिणाम के साथ किया जाता है।

हाल के दिनों में, डायरेक्ट स्ट्रीम डिजिटल साउंड एन्कोडिंग विधि प्रस्तुत की गई थी, जो पूरे ध्वनिकी को कवर करने के लिए उच्च पर्याप्त रूपांतरण दर (सामान्यतः मेगाहर्ट्ज के क्रम में) पर पल्स-चौड़ाई मॉडुलन के सामान्यीकृत रूप का उपयोग करती है, जिसे पल्स-घनत्व मॉडुलन कहा जाता है। आवृत्तियों की सीमा पर्याप्त निष्ठा के साथ होती है। इस पद्धति का उपयोग सुपर ऑडियो सीडी प्रारूप में किया जाता है, और एन्कोडेड ऑडियो संकेत का पुनरुत्पादन अनिवार्य रूप से कक्षा-डी परिवर्धकों में प्रयुक्त विधि के समान होता है।

विद्युत

Sपीडब्ल्यूएम (साइन-त्रिकोण पल्स चौड़ाई मॉड्यूलेशन) संकेत माइक्रो-इन्वर्टर डिज़ाइन (सौर और पवन ऊर्जा अनुप्रयोगों में प्रयुक्त) में उपयोग किए जाते हैं। ये स्विचिंग संकेत उपकरण में उपयोग किए जाने वाले एफईटी को फीड किए जाते हैं। उपकरण की दक्षता पीडब्लूएम संकेत की हार्मोनिक सामग्री पर निर्भर करती है। अवांछित हार्मोनिक्स को खत्म करने और मौलिक शक्ति में सुधार करने के लिए बहुत शोध किया गया है, जिनमें से कुछ में मौलिक सॉटूथ संकेत के अतिरिक्त संशोधित वाहक संकेत का उपयोग करना सम्मलित है।^[11]^[12]^[13] विद्युत के हानि को कम करने और दक्षता में सुधार करने के लिए किया जाता हैं। अन्य सामान्य अनुप्रयोग रोबोटिक्स में है जहां मोटरों को नियंत्रित करके रोबोट की गति को नियंत्रित करने के लिए पीडब्ल्यूएम संकेतों का उपयोग किया जाता है।

सॉफ्ट-ब्लिंकिंग एलईडी इंडिकेटर

पीडब्ल्यूएम तकनीकों का उपयोग सामान्यतः कुछ संकेतक (जैसे लाइट-एमिटिंग_डायोड) सॉफ्ट ब्लिंक बनाने के लिए किया जाता है। प्रकाश धीरे-धीरे अंधेरे से पूरी तीव्रता में जाएगा, और धीरे-धीरे फिर से अंधेरा हो जाएगा पुनः फिर से यह इस प्रक्रिया को दोहराता है। ब्लिंक के लिए कई सेकंड तक कई सॉफ्ट-ब्लिंक प्रति सेकंड की अवधि होगी। इस प्रकार का संकेतक हार्ड-ब्लिंकिंग ऑन/ऑफ इंडिकेटर जितना परेशान नहीं करेगा। आईबुक या एप्पल आईबुक G4, पावर बुक 6,7 (2005) पर संकेतक लैंप इस प्रकार का था। इस तरह के संकेतक को चमकती रौशनी के विपरीत स्पंदन चमक भी कहा जाता है।

यह भी देखें

असतत समय अंतराल परिवर्तक के लिए एनालॉग संकेत
क्लास-डी परिवर्धक
कंप्यूटर प्रशंसक नियंत्रण
लगातार चर ढलान डेल्टा मॉडुलन
डेल्टा-सिग्मा मॉड्यूलेशन
एच पुल
पल्स-आयाम मॉडुलन
पल्स कोड मॉडुलेशन
पल्स-डेंसिटी मॉड्यूलेशन
पल्स-पोजिशन मॉड्यूलेशन
रेडियो नियंत्रण
रैंडम पल्स चौड़ाई मॉडुलन
सर्वोमैकेनिज्म आरसी सर्वोस
स्लाइडिंग मोड नियंत्रण - सिस्टम में बंद स्विचिंग के माध्यम से सुचारू व्यवहार पैदा करता है
अंतरिक्ष वेक्टर मॉडुलन
साउंड चिप

संदर्भ

↑ "Sizing a Grid-Tied PV System ...with Battery Backup". Home Power Magazine.
↑ Westmijze, W. K. (1946). "A New Method of Counteracting Noise in Sound Film Reproduction". Journal of the Society of Motion Picture Engineers. 47 (5): 426–440. doi:10.5594/J12769. ISSN 0097-5834 – via IEEE.
↑ Schönung, A.; Stemmler, H. (August 1964). "Geregelter Drehstrom-Umkehrantrieb mit gesteuertem Umrichter nach dem Unterschwingungsverfahren". BBC Mitteilungen. 51 (8/9): 555–577.
↑ Du, Ruoyang; Robertson, Paul (2017). "Cost Effective Grid-Connected Inverter for a Micro Combined Heat and Power System" (PDF). IEEE Transactions on Industrial Electronics. 64 (7): 5360–5367. doi:10.1109/TIE.2017.2677340. ISSN 0278-0046. S2CID 1042325.
↑ Barr, Michael (1 September 2001). "Introduction to Pulse Width Modulation (PWM)". Barr Group.
↑ Fundamentals of HVAC Control Systems, by Robert McDowall, p. 21
↑ Hausmair, Katharina; Shuli Chi; Peter Singerl; Christian Vogel (February 2013). "Aliasing-Free Digital Pulse-Width Modulation for Burst-Mode RF Transmitters". IEEE Transactions on Circuits and Systems I: Regular Papers. 60 (2): 415–427. CiteSeerX 10.1.1.454.9157. doi:10.1109/TCSI.2012.2215776. S2CID 21795841.
↑ J. Huang, K. Padmanabhan, and O. M. Collins, “The sampling theorem with constant amplitude variable width pulses”, IEEE transactions on Circuits and Systems, vol. 58, pp. 1178 - 1190, June 2011.
↑ Wescott, Tim (August 14, 2018). "Sampling: What Nyquist Didn't Say, and What to Do About It" (PDF). Wescott Design Services. The Nyquist-Shannon sampling theorem is useful, but often misused when engineers establish sampling rates or design anti-aliasing filters.
↑ Synthesizing Strings: PWM & String Sounds
↑ Hirak Patangia, Sri Nikhil Gupta Gourisetti, "A Harmonically Superior Modulator with Wide Baseband and Real-Time Tunability", IEEE International Symposium on Electronic Design (ISED), India, Dec.11.
↑ Hirak Patangia, Sri Nikhil Gupta Gourisetti, “Real Time Harmonic Elimination Using a Modified Carrier”, CONIELECOMP, Mexico, Feb 2012.
↑ Hirak Patangia, Sri Nikhil Gupta Gourisetti, “A Novel Strategy for Selective Harmonic Elimination Based on a Sine-Sine PWM Model”, MWSCAS, U.S.A, Aug 2012.

बाहरी कड़ियाँ

[1] "Sizing a Grid-Tied PV System ...with Battery Backup". Home Power Magazine.

[2] Westmijze, W. K. (1946). "A New Method of Counteracting Noise in Sound Film Reproduction". Journal of the Society of Motion Picture Engineers. 47 (5): 426–440. doi:10.5594/J12769. ISSN 0097-5834 – via IEEE.

[3] Schönung, A.; Stemmler, H. (August 1964). "Geregelter Drehstrom-Umkehrantrieb mit gesteuertem Umrichter nach dem Unterschwingungsverfahren". BBC Mitteilungen. 51 (8/9): 555–577.

[4] Du, Ruoyang; Robertson, Paul (2017). "Cost Effective Grid-Connected Inverter for a Micro Combined Heat and Power System" (PDF). IEEE Transactions on Industrial Electronics. 64 (7): 5360–5367. doi:10.1109/TIE.2017.2677340. ISSN 0278-0046. S2CID 1042325.

[5] Barr, Michael (1 September 2001). "Introduction to Pulse Width Modulation (PWM)". Barr Group.

[6] Fundamentals of HVAC Control Systems, by Robert McDowall, p. 21

[7] Hausmair, Katharina; Shuli Chi; Peter Singerl; Christian Vogel (February 2013). "Aliasing-Free Digital Pulse-Width Modulation for Burst-Mode RF Transmitters". IEEE Transactions on Circuits and Systems I: Regular Papers. 60 (2): 415–427. CiteSeerX 10.1.1.454.9157. doi:10.1109/TCSI.2012.2215776. S2CID 21795841.

[8] J. Huang, K. Padmanabhan, and O. M. Collins, “The sampling theorem with constant amplitude variable width pulses”, IEEE transactions on Circuits and Systems, vol. 58, pp. 1178 - 1190, June 2011.

[9] Wescott, Tim (August 14, 2018). "Sampling: What Nyquist Didn't Say, and What to Do About It" (PDF). Wescott Design Services. The Nyquist-Shannon sampling theorem is useful, but often misused when engineers establish sampling rates or design anti-aliasing filters.

[10] Synthesizing Strings: PWM & String Sounds

[11] Hirak Patangia, Sri Nikhil Gupta Gourisetti, "A Harmonically Superior Modulator with Wide Baseband and Real-Time Tunability", IEEE International Symposium on Electronic Design (ISED), India, Dec.11.

[12] Hirak Patangia, Sri Nikhil Gupta Gourisetti, “Real Time Harmonic Elimination Using a Modified Carrier”, CONIELECOMP, Mexico, Feb 2012.

[13] Hirak Patangia, Sri Nikhil Gupta Gourisetti, “A Novel Strategy for Selective Harmonic Elimination Based on a Sine-Sine PWM Model”, MWSCAS, U.S.A, Aug 2012.

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]

[7]

[8]

[9]

[10]

[11]

[12]

[13]

Anonymous

Search

स्पंद कालावधि माड्यूलेशन: Difference between revisions

Namespaces

More

Page actions

Revision as of 21:21, 19 January 2023

Contents

कर्तव्य चक्र

इतिहास

सिद्धांत

डेल्टा

डेल्टा-सिग्मा

स्पेस वेक्टर मॉड्यूलेशन

डायरेक्ट टॉर्क कंट्रोल (डीटीसी)

समय अनुपात

प्रकार

स्पेक्ट्रम

पीडब्ल्यूएम रूपांतरण प्रमेय

अनुप्रयोग

सर्वोस

दूरसंचार

विद्युत वितरण

वोल्टेज विनियमन

ऑडियो प्रभाव और प्रवर्धन

विद्युत

सॉफ्ट-ब्लिंकिंग एलईडी इंडिकेटर

यह भी देखें

संदर्भ

बाहरी कड़ियाँ

Navigation

Navigation

Wiki tools

Wiki tools

Anonymous

Search

स्पंद कालावधि माड्यूलेशन: Difference between revisions

Revision as of 21:21, 19 January 2023

कर्तव्य चक्र

इतिहास

सिद्धांत

डेल्टा

डेल्टा-सिग्मा

स्पेस वेक्टर मॉड्यूलेशन

डायरेक्ट टॉर्क कंट्रोल (डीटीसी)

समय अनुपात

प्रकार

स्पेक्ट्रम

पीडब्ल्यूएम रूपांतरण प्रमेय

अनुप्रयोग

सर्वोस

दूरसंचार

विद्युत वितरण

वोल्टेज विनियमन

ऑडियो प्रभाव और प्रवर्धन

विद्युत

सॉफ्ट-ब्लिंकिंग एलईडी इंडिकेटर

यह भी देखें

संदर्भ

बाहरी कड़ियाँ

Navigation

Wiki tools

Page tools

Other projects

Categories