- Απαιτούμενα συστατικά:
- Τι είναι το σήμα PWM;
- 555 Διάγραμμα και επεξήγηση κυκλώματος χρονοδιακόπτη PWM:
- Προσομοίωση παραγωγής PWM με χρήση 555 Timer IC:
Το PWM (Pulse Width Modulation) είναι ένα σημαντικό χαρακτηριστικό του σημερινού κάθε μικροελεγκτή λόγω της απαίτησής του για έλεγχο πολλών συσκευών σε κάθε τομέα της Ηλεκτρονικής σχεδόν. Το PWM χρησιμοποιείται ευρέως για έλεγχο κινητήρα, έλεγχο φωτισμού κ.λπ. Κάποιες φορές δεν χρησιμοποιούμε μικροελεγκτή στις εφαρμογές μας και αν χρειαστεί να δημιουργήσουμε PWM χωρίς μικροελεγκτή τότε προτιμούμε ορισμένα γενικά ICs όπως op-amp, χρονοδιακόπτες, παλμογεννήτριες κλπ. Εδώ χρησιμοποιούν ένα χρονοδιακόπτη 555 για τη δημιουργία PWM. Το 555 Timer IC είναι ένα πολύ χρήσιμο και γενικής χρήσης IC που μπορεί να χρησιμοποιηθεί σε πολλές εφαρμογές.
Απαιτούμενα συστατικά:
- 555 χρονοδιακόπτης IC -1
- 10Κ ποτ -1
- 100ohm αντίσταση -1
- Πυκνωτής 0.1uF -1
- 1k αντίσταση -1 (προαιρετικό)
- Πίνακας ψωμιού -1
- Μπαταρία 9v -1
- LED -1
- πολύμετρο ή CRO -1
- Καλώδιο αλτών -
- Υποδοχή μπαταρίας -1
Τι είναι το σήμα PWM;
Το Pulse Width Modulation (PWM) είναι ένα ψηφιακό σήμα που χρησιμοποιείται συχνότερα στα κυκλώματα ελέγχου. Αυτό το σήμα ρυθμίζεται υψηλό (5v) και χαμηλό (0v) σε προκαθορισμένο χρόνο και ταχύτητα. Ο χρόνος κατά τον οποίο το σήμα παραμένει υψηλό ονομάζεται "on time" και ο χρόνος κατά τον οποίο το σήμα παραμένει χαμηλό ονομάζεται "off time". Υπάρχουν δύο σημαντικές παράμετροι για ένα PWM όπως συζητείται παρακάτω:
Κύκλος λειτουργίας του PWM:
Το ποσοστό χρόνου στο οποίο το σήμα PWM παραμένει ΥΨΗΛΟ (στην ώρα) ονομάζεται κύκλος λειτουργίας. Εάν το σήμα είναι πάντα ΕΝΕΡΓΟ, βρίσκεται σε κύκλο λειτουργίας 100% και εάν είναι πάντα σβηστό, είναι κύκλος λειτουργίας 0%.
Κύκλος λειτουργίας = Χρόνος ενεργοποίησης / (Χρόνος ενεργοποίησης + χρόνος απενεργοποίησης)
Η συχνότητα ενός σήματος PWM καθορίζει πόσο γρήγορα ένα PWM ολοκληρώνει μια περίοδο. Μια περίοδος είναι πλήρης ON και OFF ενός σήματος PWM όπως φαίνεται στο παραπάνω σχήμα. Στο σεμινάριό μας θα ορίσουμε μια συχνότητα 5KHz.
Μπορούμε να παρατηρήσουμε εάν το LED είναι σβηστό για μισό δευτερόλεπτο και το LED είναι αναμμένο για άλλα μισά δευτερόλεπτα. Αλλά αν η συχνότητα των χρόνων ON και OFF αυξάνεται από «1 ανά δευτερόλεπτο» σε «50 ανά δευτερόλεπτο». Το ανθρώπινο μάτι δεν μπορεί να συλλάβει αυτήν τη συχνότητα. Για ένα κανονικό μάτι, το LED θα φαίνεται, ως λαμπερό με το ήμισυ της φωτεινότητας. Έτσι, με περαιτέρω μείωση του χρόνου ON, το LED εμφανίζεται πολύ πιο ελαφρύ.
Έχουμε χρησιμοποιήσει προηγουμένως το PWM σε πολλά από τα έργα μας, ελέγξτε τα παρακάτω:
- Διαμόρφωση πλάτους παλμού με ATmega32
- PWM με Arduino Uno
- Δημιουργία PWM χρησιμοποιώντας PIC Microcontroller
- Εκμάθηση Raspberry Pi PWM
- Έλεγχος κινητήρα DC με Raspberry Pi
- Dimmer LED 1 watt
- Arduino LED Dimmer με χρήση PWM
555 Διάγραμμα και επεξήγηση κυκλώματος χρονοδιακόπτη PWM:
Σε αυτό το κύκλωμα γεννήτριας PWM, όπως αναφέραμε παραπάνω, χρησιμοποιήσαμε το 555 Timer IC για τη δημιουργία σήματος PWM. Εδώ έχουμε ελέγξει τη συχνότητα εξόδου του σήματος PWM επιλέγοντας την αντίσταση RV1 και τον πυκνωτή C1. Χρησιμοποιήσαμε μια μεταβλητή αντίσταση στη θέση της σταθερής αντίστασης για την αλλαγή του κύκλου λειτουργίας του σήματος εξόδου. Η φόρτιση του πυκνωτή μέσω της διόδου D1 και η έξοδος εκφόρτισης μέσω της διόδου D2 θα παράγει σήμα PWM στον πείρο εξόδου του χρονοδιακόπτη 555
Ο παρακάτω τύπος χρησιμοποιείται για την εξαγωγή της συχνότητας του σήματος PWM:
F = 0,669 * RV1 * C1
Το σύνολο της εργασίας και της επίδειξης της παραγωγής PWM δίνεται στο Video στο τέλος, όπου μπορείτε να βρείτε το εφέ PWM στο LED και να το ελέγξετε στο Πολύμετρο
Προσομοίωση παραγωγής PWM με χρήση 555 Timer IC:
Ακολουθούν μερικά στιγμιότυπα:
