Широтно-импульсная модуляция (ШИМ,PWM)

Автор: | 18.02.2018

ШИМ(PWM) — Широтно-импульсная модуляция (Pulse-width modulation). ШИМ это один из способов управления передаваемой мощностью, путем изменения скважности импульсов сигнала. Пусть данное определение не пугает Вас, сейчас разберемся!
Обратим особое внимание понятию сигнала — изменения параметра во времени. Этим параметром может быть напряжение, сила тока, сопротивление или частота. Представим сигнал в виде выходного напряжения вывода микроконтроллера на графике:

На данном графике сигнал постоянен во времени.
Теперь представим что мы изменяем состояние вывода микроконтроллера с 0 на 1 и обратно,с частотой 50 герц. Получим следующий график:

Как видно из пояснений к графику, скважность прямоугольного импульса равна отношению периода сигнала к длительности импульса. Изменяя скважность импульсов, мы добиваемся изменения эффективного значения сигнала. Тем самым мы соответственно меняем и эффективное значение напряжения.

Микроконтроллер является цифровым устройством, которое оперирует цифровыми сигналами. Изменяя соответствующие регистры, мы можем изменять логическое состояние вывода микросхемы. Логическое состояние кодируется 2 значениями, 0(0 Вольт относительно земли) и 1(Напряжение питания микроконтроллера). Что же произойдет, когда мы подключим светодиод к выводу микроконтроллера и установим его состояние в ‘1’? На выводе микроконтроллера установится значение напряжения равное напряжению питания, и через светодиод потечет ток, ограничиваемый лишь соответствующим резистором. Установив состояние ножки в ‘0’ на выводе микроконтроллера установится напряжение равно напряжению земли схемы. Ток прекратится, светодиод погаснет. Изменять яркость светодиода мы можем либо меняя резистор подключенный к нему, либо изменяя напряжение. Но микроконтроллер выдает лишь 2 состояния напряжения. Поэтому для изменения тока через светодиод, необходимо применить ШИМ. Переключая состояние вывода ножки контроллера с определенной частотой, мы изменим эффективное значение напряжения, как видно из графиков изображенных выше.

Благодаря ШИМ мы можем регулировать ток нагрузки в диапазоне от 0, до U_vcc/R. Где UVCC это напряжение вывода контроллера, в состоянии логической единицы, а R сопротивление нагрузки. При помощи ШИМ можно не только управлять яркостью горения светодиода, но и например управлять скоростью вращения электродвигателя, мощностью нагревателя и многим другим.

Читайте также  AVR для начинающих. Урок 12.SPI.Регистры.

В одном из следующих уроков, настроим микроконтроллер AVR или STM32 на генерацию ШИМ. Следите за обновлениями.

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *