توليد إشارات تعديل عرض النبض متعددة الترددات باستخدام مصفوفات البوابة القابلة للبرمجة

المؤلفون

الكلمات المفتاحية:

محول رقمي تناظري، تحكم بالمحرك، دورة العمل، مرشح تمرير ترددات منخفضة، توليد موجة جيبية.

الملخص

تعتبر أجهزة التحكم الدقيقة، مثل تلك المستخدمة في متحكمات Arduino، منخفضة التكلفة وبسيطة، ومناسبة لتطبيقات السرعة والتردد المنخفض. ولكن، المعالجة المتزامنة والتوليد المتزامن لعدة إشارات ضروري في كثير من التطبيقات مثل قطاع السيارات، البثّ، إلكترونيات المستهلك، والتطبيقات الصناعية. يمكن لمصفوفات البوابة الميدانية القابلة للبرمجة (FPGAs) أن تنتج إشارات أكثر دقة من الإشارات التي يتم إنشاؤها بوساطة المتحكم الدقيق. علاوة على ذلك، تتمتع FPGAs بأداء أعلى من المتحكمات الدقيقة بشكل أساسي في التطبيقات عالية التردد. في هذا البحث، يتم إنشاء إشارات تعديل عرض النبضة متعددة الترددات (PWM) بشكل متزامن من اللوحة الأساسية FPGA Cyclone IV. تردد إشارات PWM المتولدة، ودورة العمل، ودقة البت هي جميعها متغيرات يمكن إعادة ضبطها من خلال متغيرات بسيطة في قسم الكيان entity. يتكون الحل من ست إشارات PWM. تم توظيف الإشارات التي أنتجت في ثلاثة سيناريوهات عملية. في السيناريو الأول، تم استخدام ثلاثة من إشارات PWM الناتجة للتحكم في الصمامات الثنائية الباعثة للضوء (LED)، وتوليد نغمات موسيقية وأصوات تحذيرية. في السيناريو الثاني، تم استخدام واحدة من الإشارات الناتجة لتوليد موجة جيبية، ثم فُلترت باستخدام مرشح مضاف إلى التصميم، مما يجعل النظام يعمل كمولّد إشارات. في السيناريو الثالث، تم استخدام إحدى إشارات PWM الناتجة للتحكم بسرعة محرك من خلال تغيير النسبة المئوية لدورة العمل. في هذا السياق، يعمل النظام المطور كمحول تناظري-رقمي DAC قادر على التحكم بالنظم التناظرية من بيئة رقمية. النظام المقترح صغير الحجم، ومنخفض التكلفة، وقابل للتوسعة، ويولد إشارات دقيقة.

السيرة الشخصية للمؤلف

سامر جالودي | Samer Jaloudi، Al-Quds Open University

Assistant Professor

المراجع

Abdelmessih, G. Z., Alonso, J. M., & Perdigão, M. S. (2016, September). Hybrid series-parallel PWM dimming technique for integrated-converter-based HPF LED drivers. In 2016 51st International Universities Power Engineering Conference (UPEC) (pp. 1-6). IEEE. https://doi.org/10.1109/upec.2016.8113996.

Amorndechaphon, D. (2016, September). High-efficiency PWM DC-AC inverter for small PV power generation system. In 2016 International Conference on Cogeneration, Small Power Plants and District Energy (ICUE) (pp. 1-6). IEEE. https://doi.org/10.1109/cogen.2016.7728941.

Barua, J., & Abedin, Md. A. (2018, November). Design and Implementation of a FPGA Based Closed Loop Speed Controller for DC Motor using PWM Technique. In 2018 International Conference on Advancement in Electrical and Electronic Engineering (ICAEEE) (pp. 1-4). IEEE. https://doi.org/10.1109/icaeee.2018.8642965.

de Castro, A., Sutter, G., Huerta, S. C., & Cobos, J. A. (2007, February). High Resolution Pulse Width Modulators in FPGA. In 2007 3rd Southern Conference on Programmable Logic (pp. 137-142). IEEE. https://doi.org/10.1109/spl.2007.371737.

Estes, F., Lentijo, S., & Monti, A. (2005, June). A FPGA-based approach to the digital control of a class-D amplifier for sound applications. In 2005 IEEE 36th Power Electronics Specialists Conference (pp. 122-126). IEEE. https://doi.org/10.1109/pesc.2005.1581612.

Guo, X. Y., Wan, G. C., & Tong, M. S. (2019, December). An Intelligent Control System of Music Rhythms by RGB-LED Lamp. In 2019 Photonics & Electromagnetics Research Symposium-Fall (PIERS-Fall) (pp. 1622-1627). IEEE. https://doi.org/10.1109/piers-fall48861.2019.9021892.

Intel FPGAs, C. (2021). Cyclone® IV FPGAs Devices - Intel® FPGA. Retrieved 14 March 2021, from https://www.intel.com/content/www/us/en/products/programmable/fpga/cyclone-iv.html

Jung, H. M., Kim, J. H., Lee, B. K., & Yoo, D. W. (2010, June). A new PWM dimmer using two active switches for AC LED lamp. In The 2010 International Power Electronics Conference-ECCE ASIA- (pp. 1547-1551). IEEE. https://doi.org/10.1109/ipec.2010.5544536.

Karthikeyan, K., Jaisheela, J., Kumar, M. D., & Kumar, K. S. (2011, July). Sinusoidal PWM signal generation using TMS320C6711 DSP for power control in mobile phones. In 2011 International Conference on Process Automation, Control and Computing (pp. 1-4). IEEE. https://doi.org/10.1109/pacc.2011.5979019.

Kodama, K., & Koutaki, G. (2019, October). Development of guitar playing robot by PWM control of solenoid. In 2019 IEEE 8th Global Conference on Consumer Electronics (GCCE) (pp. 291-293). IEEE. https://doi.org/10.1109/gcce46687.2019.9015587.

Liang, J., Gao, S., & Li, Y. (2011, December). Design of audio directional system based on FPGA. In Proceedings 2011 International Conference on Transportation, Mechanical, and Electrical Engineering (TMEE) (pp. 613-616). IEEE. https://doi.org/10.1109/tmee.2011.6199278.

Lu, J., & Wu, X. (2009, May). A novel multiple modes PWM controller for LEDs. In 2009 IEEE International Symposium on Circuits and Systems (ISCAS) (pp. 1767-1770). IEEE. https://doi.org/10.1109/iscas.2009.5118118.

Martins, D. S., Tozetto, E. H., Iano, Y., & Swart, J. W. (2017, November). PWM algorithm for real-time power monitoring and brightness control of large scale matrix leds. In 2017 Brazilian Power Electronics Conference (COBEP) (pp. 1-6). IEEE. https://doi.org/10.1109/cobep.2017.8257350.

Mondal, S., & Sharma, R. K. (2019, July). Low Power Hardware Based Real Time Music System and Digital Data Transmission Using FPGA. In 2019 International Conference on Communication and Electronics Systems (ICCES) (pp. 21-23). IEEE. https://doi.org/10.1109/icces45898.2019.9002227.

Park, C., Kong, T. H., & Cho, G. H. (2014, September). Low drain voltage S/H type PWM LED current driver for BLU in mobile LCD. In Proceedings of the IEEE 2014 Custom Integrated Circuits Conference (pp. 1-4). IEEE. https://doi.org/10.1109/cicc.2014.6946086.

Payak, M., & Kumbhar, S. R. (2015, October). FPGA based PWM control of lnduction motor drive and its parameter estimation. In 2015 International Conference on Applied and Theoretical Computing and Communication Technology (iCATccT) (pp. 631-635). IEEE. https://doi.org/10.1109/icatcct.2015.7456961.

Saragih, Y., Dermawan, R. D., Latifa, U., & Ming, C. C. (2020, June). Smart Angklung 2 Octave. In 2020 3rd International Conference on Mechanical, Electronics, Computer, and Industrial Technology (MECnIT) (pp. 276-281). IEEE. https://doi.org/10.1109/mecnit48290.2020.9166645.

Singh, P. D., Sharma, A., & Gao, S. (2018, June). PWM based AC-DC-AC converter for an Isolated hydro power generation with variable turbine input. In 2018 2nd International Conference on Power, Energy and Environment: Towards Smart Technology (ICEPE) (pp. 1-6). IEEE. https://doi.org/10.1109/epetsg.2018.8659179.

Sreekanth, C., & Moni, R. S. (2013, April). Fpga implementation of simplified amtc-pwm algorithm for a single phase voltage source inverter. In 2013 IEEE Conference on Information & Communication Technologies (pp. 1282-1287). IEEE. https://doi.org/10.1109/cict.2013.6558299.

Svilainis, L. (2012). Comparison of the EMI performance of LED PWM dimming techniques for LED video display application. Journal of display technology, 8(3), 162-165. https://doi.org/10.1109/jdt.2011.2175362.

Wojtkowski, W. (2018, September). Automotive LED Lighting with Software PWM Generators. In 2018 VII Lighting Conference of the Visegrad Countries (Lumen V4) (pp. 1-4). IEEE. https://doi.org/10.1109/lumenv.2018.8521129.

Yoo, H., Kim, J. H., & Sul, S. K. (2007). Sensorless operation of a PWM rectifier for a distributed generation. IEEE Transactions on Power Electronics, 22(3), 1014-1018. https://doi.org/10.1109/tpel.2007.897094.

التنزيلات

منشور

2021-04-05

إصدار

القسم

الأبحاث

الأعمال الأكثر قراءة لنفس المؤلف/المؤلفين

عذراً: هذه الإضافة تتطلب تمكين إضافة إحصائيات/تقارير واحدة على الأقل حتى تتمكن من العمل. إن كانت إضافات الإحصائيات لديك تقدم أكثر من مقياس واحد، فعليك أيضاً اختيار مقياس رئيسي منها عند صفحة إعدادات الموقع و/أو عند صفحات الإدارة الخاصة برئيس تحرير المجلة.