Pwm nedir: darbe genişlik modülasyonu

İnvertörler, Dönüştürücüler, SMPS devreleri ve Hız kontrolörleri…. Tüm bu devrelerde ortak olan bir şey, içinde birçok elektronik anahtar içermesidir. Bu anahtarlar, MOSFET, IGBT, TRIAC vb. Gibi Güç elektronik cihazlarından başka bir şey değildir. Bu tür güç elektroniği anahtarlarını kontrol etmek için, genellikle PWM sinyalleri (Darbe Genişliği Modülasyonu) adı verilen bir şey kullanırız. Bunun dışında PWM sinyalleri, Servo motorları sürmek ve ayrıca bir LED'in parlaklığını kontrol etmek gibi diğer basit görevler için de kullanılır.

Bir önceki yazımızda ADC'yi, analog sinyalleri mikrodenetleyici gibi dijital bir cihazla okumak için kullanılırken ADC'yi öğrenmiştik. Bir PWM tam tersi olarak düşünülebilir, PWM mikrodenetleyici gibi dijital bir cihazdan Analog sinyaller üretmek için kullanılır. Bu yazıda , PWM'nin, PWM sinyallerinin ve onunla ilişkili bazı parametrelerin ne olduğunu öğreneceğiz, böylece bunları tasarımlarımızda kullanacağımızdan emin olacağız.

PWM (Darbe Genişlik Modülasyonu) nedir?

PWM, Darbe Genişlik Modülasyonu anlamına gelir; Böyle bir ismin nedenine daha sonra gireceğiz. Ancak şimdilik PWM'yi mikro denetleyici veya 555 zamanlayıcı gibi dijital bir IC'den üretilebilen bir sinyal türü olarak anlayın. Bu şekilde üretilen sinyal bir darbe dizisine sahip olacak ve bu darbeler bir kare dalga biçiminde olacaktır. Yani, herhangi bir zamanda, dalga ya yüksek ya da düşük olacaktır. Anlama kolaylığı için 5V PWM sinyalini düşünelim, bu durumda PWM sinyali ya 5V (yüksek) ya da zemin seviyesinde 0V (düşük) olacaktır. Sinyallerin yüksek kaldığı süre " açık kalma süresi ", sinyalin düşük kaldığı süre ise " kapalı kalma süresi " olarak adlandırılır.

Bir PWM sinyali için, onunla ilişkili iki önemli parametreye bakmamız gerekir, biri PWM görev döngüsü ve diğeri PWM frekansıdır.

PWM'nin görev döngüsü

Daha önce de belirtildiği gibi, bir PWM sinyali belirli bir süre açık kalır ve ardından dönemin geri kalanında kapalı kalır. Bu PWM sinyalini özel ve daha kullanışlı kılan şey, PWM sinyalinin görev döngüsünü kontrol ederek ne kadar süreyle açık kalacağını ayarlayabilmemizdir.

PWM sinyalinin YÜKSEK (açık kalma süresi) kaldığı sürenin yüzdesi görev döngüsü olarak adlandırılır. Sinyal her zaman AÇIK ise% 100 görev döngüsündedir ve her zaman kapalıysa% 0 görev çevrimidir. Görev döngüsünü hesaplamak için formüller aşağıda gösterilmiştir.

Görev Döngüsü = Açma süresi / (Açma süresi + Kapatma süresi)

Aşağıdaki görüntü% 50 görev döngüsüne sahip bir PWM sinyalini temsil etmektedir. Gördüğünüz gibi, tüm bir zaman periyodu (açık kalma süresi + kapalı kalma süresi) göz önüne alındığında, PWM sinyali sürenin yalnızca% 50'si boyunca açık kalır.

Frekans = 1 / Zaman Dönemi Zaman Periyodu = Açma zamanı + Kapama zamanı

Normalde mikrodenetleyici tarafından üretilen PWM sinyalleri yaklaşık 500 Hz olacaktır, bu tür yüksek frekanslar, invertörler veya dönüştürücüler gibi yüksek hızlı anahtarlama cihazlarında kullanılacaktır. Ancak tüm uygulamalar yüksek frekans gerektirmez. Örneğin, bir servo motoru kontrol etmek için 50 Hz frekanslı PWM sinyalleri üretmemiz gerekir, böylece bir PWM sinyalinin frekansı da tüm mikro denetleyiciler için program tarafından kontrol edilebilir.

PWM hakkında yaygın olarak ortaya çıkan bazı sorular

Bir PWM sinyalinin Görev döngüsü ile Frekansı arasındaki fark nedir?

Bir PWM sinyalinin görev döngüsü ve frekansı genellikle karıştırılır. Bildiğimiz gibi, bir PWM sinyali belirli bir açma ve kapama süresine sahip bir kare dalgadır. Bu toplamı zamanında ve zaman kapalı bir dönemle olarak adlandırılır. Bir zaman periyodunun tersine frekans denir. PWM sinyalinin bir süre içinde açık kalması gereken süre, PWM'nin Görev döngüsü tarafından belirlenir.

Basitçe söylemek gerekirse, PWM sinyalinin ne kadar hızlı açılıp kapanacağına PWM sinyalinin frekansı tarafından karar verilir ve bu hızda PWM sinyalinin ne kadar açık kalacağına PWM sinyalinin görev döngüsü tarafından karar verilir.

PWM sinyalleri Analog Voltaja nasıl dönüştürülür?

Bir DC motorun hızını kontrol etmek veya bir LED'in parlaklığını ayarlamak gibi basit uygulamalar için PWM sinyallerini analog voltaja dönüştürmemiz gerekir. Bu, bir RC filtresi kullanılarak kolayca yapılabilir ve genellikle bir DAC özelliğinin gerekli olduğu yerlerde kullanılır. Aynı devre aşağıda gösterilmiştir

Yukarıda gösterilen grafikte, Sarı renkli olan PWM sinyalidir ve mavi renkli olan analog çıkış voltajıdır. Direnç R1 ve kapasitör C1 değeri, PWM sinyalinin frekansına göre hesaplanabilir, ancak normalde bir 5.7K veya 10K direnç ve 0.1u veya 1u Kapasitör kullanılır.

PWM sinyalinin çıkış voltajı nasıl hesaplanır?

Bir PWM sinyalinin analoğa dönüştürüldükten sonraki çıkış voltajı, Görev döngüsünün yüzdesi olacaktır. Örneğin, çalışma voltajı 5V ise, o zaman PWM sinyali de yüksek olduğunda 5V olacaktır. Bu durumda% 100 görev döngüsü için çıkış voltajı% 50 görev döngüsü için 5V olacak ve 2.5V olacaktır.

Çıkış Voltajı = Görev döngüsü (%) * 5

Örnekler:

Daha önce birçok projemizde çeşitli mikrodenetleyici ile PWM kullandık:

• ATmega32 ile Darbe Genişliği Modülasyonu
• Arduino Uno ile PWM
• PIC Mikrodenetleyiciyi kullanarak PWM oluşturma
• Raspberry Pi PWM Eğitimi
• Raspberry Pi ile Servo Motor Kontrolü
• MSP430G2 kullanarak Darbe Genişliği Modülasyonu (PWM)
• STM32F103C8'de Darbe Genişliği Modülasyonu (PWM)
• Raspberry Pi ile Servo Motor Kontrolü
• Raspberry Pi ile DC Motor Kontrolü
• 1 watt LED Dimmer
• PWM kullanarak Arduino Tabanlı LED Dimmer

PWM ile ilgili tüm projeleri buradan daha fazla kontrol edin.