Претварачи, претварачи, СМПС кола и контролери брзине…. Једна ствар која је уобичајена у свим овим круговима је да се у њој налазе многи електронски прекидачи. Ови прекидачи нису ништа друго до Повер електронски уређаји попут МОСФЕТ-а, ИГБТ-а, ТРИАЦ-а итд. Да бисмо контролисали такве енергетске прекидаче, обично користимо нешто што се назива ПВМ сигнали (Пулсе Видтх Модулатион). Поред овога, ПВМ сигнали се такође користе за погон серво мотора, као и за друге једноставне задатке попут контроле осветљености ЛЕД диоде.
У нашем претходном чланку сазнали смо о АДЦ, док се АДЦ користи за читање аналогних сигнала дигиталним уређајем попут микроконтролера. ПВМ се може сматрати управо његовом супротношћу, ПВМ се користи за производњу аналогних сигнала из дигиталног уређаја попут микроконтролера. У овом чланку ћемо научити шта су ПВМ, ПВМ сигнали и неки параметри повезани с тим, тако да ћемо бити сигурни у њихову употребу у нашим дизајном.
Шта је ПВМ (модулација ширине импулса)?
ПВМ означава модулацију ширине импулса; разлог таквог имена ући ћемо касније. Али, за сада схватите ПВМ као врсту сигнала који се може произвести из дигиталне ИЦ као што је микроконтролер или 555 тајмер. Тако произведени сигнал имаће низ импулса и ти импулси ће бити у облику квадратног таласа. Односно, у било ком тренутку времена талас ће бити или висок или ће бити низак. Ради лакшег разумевања, размотримо 5В ПВМ сигнал, у овом случају ПВМ сигнал ће бити 5В (висок) или на нивоу тла 0В (низак). Трајање у којем сигнали остају високи назива се „ на времену “, а трајање у којем сигнал остаје низак назива се „ време искључења “.
За ПВМ сигнал морамо да погледамо два важна параметра повезана с њим један је радни циклус ПВМ, а други је ПВМ фреквенција.
Радни циклус ПВМ
Као што је раније речено, ПВМ сигнал остаје укључен одређено време, а затим остаје искључен до краја периода. Оно што овај ПВМ сигнал чини посебним и кориснијим је то што можемо подесити колико дуго треба да остане контролишући радни циклус ПВМ сигнала.
Проценат времена у којем ПВМ сигнал остаје ВИСОК (на време) назива се радни циклус. Ако је сигнал увек УКЉУЧЕН, он је у 100% радном циклусу, а ако је увек искључен, то је 0% радног циклуса. Формуле за израчунавање радног циклуса приказане су у наставку.
Радни циклус = Вријеме УКЉУЧЕЊА / (Вријеме УКЉУЧИВАЊА + Вријеме искључивања)
Следећа слика представља ПВМ сигнал са 50% радног циклуса. Као што видите, узимајући у обзир читав временски период (време + искључење), ПВМ сигнал остаје укључен само 50% временског периода.
Фреквенција = 1 / временски период Временски период = време укључивања + време искључења
Обично ће ПВМ сигнали које генерише микроконтролер бити око 500 Хз, тако високе фреквенције ће се користити у брзим комутационим уређајима попут претварача или претварача. Али не захтевају све апликације високе фреквенције. На пример, за управљање серво мотором морамо да производимо ПВМ сигнале са фреквенцијом од 50 Хз, тако да фреквенцију ПВМ сигнала такође може програмом да контролише за све микроконтролере.
Нека често постављана питања о ПВМ-у
Која је разлика између радног циклуса и фреквенције ПВМ сигнала?
Радни циклус и фреквенција ПВМ сигнала често се збуњују. Као што знамо, ПВМ сигнал је квадратни талас са одређеним временом укључивања и искључивања. Збир овог времена и времена искључења назива се једним временским периодом. Инверзна вредност једног временског периода назива се фреквенција. Иако ће временско трајање ПВМ сигнала остати укључено у једном временском периоду, одлучује се дужним циклусом ПВМ-а.
Поједностављено, о томе колико брзо треба да се укључи и искључи ПВМ сигнал, одређује фреквенција ПВМ сигнала и у тој брзини колико дуго треба да остане ПВМ сигнал одређује радни циклус ПВМ сигнала.
Како претворити ПВМ сигнале у аналогни напон?
За једноставне примене попут управљања брзином једносмерног мотора или подешавања осветљености ЛЕД-а морамо претворити ПВМ сигнале у аналогни напон. То се лако може урадити коришћењем РЦ филтера и обично се користи тамо где је потребна ДАЦ карактеристика. Коло за исто је приказано испод
На графикону приказаном горе, онај у жутој боји је ПВМ сигнал, а плави у боји је излазни аналогни напон. Вредност отпорника Р1 и кондензатора Ц1 може се израчунати на основу фреквенције ПВМ сигнала, али обично се користи отпорник од 5.7К или 10К и кондензатор од 0.1у или 1у.
Како израчунати излазни напон ПВМ сигнала?
Излазни напон ПВМ сигнала након конверзије у аналогни биће проценат радног циклуса. На пример, ако је радни напон 5В, тада ће ПВМ сигнал такође имати 5В када је висок. У том случају за 100% радног циклуса излазни напон ће бити 5В, а за 50% радног циклуса 2,5В.
Излазни напон = Радни циклус (%) * 5
Примери:
Раније смо користили ПВМ са различитим микроконтролером у многим нашим пројектима:
- Модулација ширине импулса са АТмега32
- ПВМ са Ардуино Уно-ом
- Генерирање ПВМ-а помоћу ПИЦ микроконтролера
- Водич за ПВМ за Распберри Пи
- Управљање серво мотором са Распберри Пи
- Модулација ширине импулса (ПВМ) помоћу МСП430Г2
- Модулација ширине импулса (ПВМ) у СТМ32Ф103Ц8
- Управљање серво мотором са Распберри Пи
- Управљање једносмерним мотором са Распберри Пи
- ЛЕД затамњење од 1 вати
- Ардуино заснован ЛЕД затамњивач који користи ПВМ
Даље проверите све пројекте повезане са ПВМ овде.