Spis treści:
Co je to PWM a jak ji lze číst?
PWM je zkratka pro pulzně šířkovou modulaci. Nejedná se o nic jiného než o metodu řízení elektronických obvodů pomocí manipulace se samotným řídicím signálem, přesněji řečeno s jeho technickými parametry. To je dáno fyzikálními vlastnostmi samotného signálu PWM, který se skládá z již zmíněných impulzů. Jejich základní parametry se týkají doby, po kterou zůstávají ve vysokém stavu (logická hodnota impulzu) 1) a spínací frekvence signálu PWM. Co to přesně znamená?
Šířka je poměr doby, po kterou byl elektrický náboj dodáván do připojeného přijímače během jednoho impulsu PWM. Například pokud měření signálu PWM ukazuje frekvenci 300 Hz, doba jednotlivého plného impulsu by byla 1/300 sekundy [3,(3) milisekundy]. Podobně lze vypočítat i dobu, po kterou bude na jeden puls PWM působit proud – stačí vynásobit dříve získaný výsledek náplní.
Jak se tedy měří signál PWM? Nejjednodušší způsob, jak to udělat, je prozkoumat jej laboratorním osciloskopem. Pak získáte i jeho přímou grafickou interpretaci.
Proud bude daným obvodem protékat v dávkách a šířka každého impulsu bude určena faktorem naplnění, který znázorňuje dobu, za kterou bylo do přijímače přivedeno napájení. Čím širší jsou jednotlivé “kopce”, tím déle bude výkon aplikován.
Na druhou stranu, pokud měření signálu PWM na laboratorním osciloskopu ukazuje spojitou čáru (za předpokladu hodnoty větší než 0), znamená to, že do připojené zátěže teče spojitý proud, a proto bude činitel plnění 100 %.
Kde se PWM uplatňuje?
Signály PWM se používají mimo jiné ve spínaných napájecích zdrojích, které jsou schopny řídit zařízení, jež jsou k nim připojena. Nejčastěji je však tento typ signálu zodpovědný za přesnou regulaci otáček elektromotoru, i když může fungovat také jako regulátor osvětlení. Použitím signálu PWM s nízkým činitelem plnění pro řízení získáme zpomalovací efekt pro motor nebo stmívací efekt pro světelné zdroje. Zvýšením jeho hodnoty se motor otáčí rychleji a LED dioda vyzařuje více světla.
Stejně často se PWM impuls používá u ventilátorů. To umožňuje regulovat průtok vzduchu, který je jimi čerpán, a zároveň minimalizovat hluk, který jednotlivé lopatky ventilátoru vydávají.
S PWM se setkáte také v pulzních zesilovačích a v řídicích obvodech, jejichž hlavním úkolem je řídit provoz servomotorů. Proto je přesné měření signálu PWM tak důležité v projektech založených na mikropočítačích z rodiny Arduino a Raspberry Pi.
Jak se používá modulace signálu PWM?
Již víte, kde se používá signál PWM. Ale co to všechno znamená v praxi? Týká se to nejrůznějších zařízení odebírajících proud, jako jsou elektromotory, žárovky, LED diody a mimo jiné také servomotory. Všechna tato zařízení lze řídit pomocí jevu šířkově pulzní modulace.
Signál PWM je proto základem mnoha projektů založených na vývojových deskách z rodiny Arduino. S tímto typem minipočítače je možné nejen měřit samotný signál PWM, ale také jej prakticky libovolně generovat . Stačí k tomu použít funkce “pwmCounter” a “pwmValue”, napsát relativně jednoduchý kód ,jehož účelem je spravovat externí moduly a zařízení připojená k systému. Minipočítač Arduino. Zjednodušeně řečeno, určitý výstupní pin desky bude střídavě přivádět a odpojovat napětí v přesně definovaném malém časovém intervalu. V praxi to znamená, že průměrná hodnota napětí na daném pinu bude klesat v závislosti na parametrech použitého PWM signálu.
Jak se tedy signál PWM používá v praxi? Lze jej snadno použít k nastavení jasu LED diody. který se používá například k osvětlení okolí v záběru kamery připojené k mikropočítači. V tomto případě je však důležité zajistit, aby se frekvence generovaného signálu PWM shodovala s parametrem clony kamery – jinak bude obraz vystaven charakteristickým artefaktům zhoršujícím kvalitu zaznamenaného filmu.
