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Pulse Width Modulation (PWM) è una tecnica di commutazione di potenza relativamente recente per fornire quantità intermedie di energia elettrica tra i livelli completamente acceso e completamente spento. Di solito, gli impulsi digitali hanno lo stesso periodo di tempo on e off, ma in alcune situazioni abbiamo bisogno che l’impulso digitale abbia più/meno tempo on/offtime. Nella tecnica PWM, creiamo impulsi digitali con quantità disuguale di stato on e off per ottenere valori di tensione intermedi richiesti.
Che cosa è ciclo di lavoro? Il ciclo di lavoro è definito dalla percentuale di durata ad alta tensione in un impulso digitale completo. Può essere calcolato da:
% del ciclo di lavoro = T on / T (tempo totale) x 100
Se il ciclo di lavoro è del 50%, rimarrà acceso per la metà esatta della durata del periodo di tempo totale dell’impulso digitale.
Si noti che duty cycle, duty factor e frequenza di ripetizione degli impulsi sono parametri di tutte le onde rettangolari e sono molto importanti nei circuiti digitali. Il ciclo di lavoro è il rapporto tra la larghezza dell’impulso e il periodo del segnale espresso in percentuale. Il fattore di dovere è la stessa cosa del duty cycle tranne che è espresso come decimale e non come percentuale. Se il ciclo di lavoro è del 50%, il fattore di lavoro è 0,5. Una frequenza di ripetizione descrive quanto spesso un treno di impulsi si verifica in un secondo, ed è spesso usato per descrivere alcune forme d’onda.
Per capire il principio PWM, guardare l’esempio. Qui un’onda quadra di uguale rapporto spazio segno è disponibile come uscita. Se questa onda quadra viene alimentata al terminale di base di un transistor in configurazione emettitore comune, il transistor è in saturazione o tagliato per periodi uguali, quindi la tensione media al collettore sarà metà della tensione di alimentazione. Se il rapporto tra segno e spazio viene aumentato, la tensione media aumenterà. E la tensione di uscita cadrà quando il rapporto tra segno e spazio è diminuito.
Per ricapitolare, un modulatore di larghezza di impulso è fondamentalmente un oscillatore ad onda quadra il cui rapporto mark/spazio di uscita può essere modificato da una tensione esterna. Per implementare la tecnica PWM, è necessaria un’onda quadra con un rapporto di spazio del segno facilmente regolabile.
PWM & AVR
Per fare PWM, AVR contiene hardware separato! Utilizzando questo, la CPU istruisce l’hardware per produrre PWM di un particolare ciclo di lavoro. Il ATmega8 ha 3 uscite PWM, 2 si trovano sul timer/counter1 (16bit) e 1 si trova sul timer/counter2 (8bit). Timer / Counter2 è il dispositivo PWM più semplice sul ATmega8. Timer / Counter2 è in grado di funzionare su 2 modalità la modalità PWM veloce e la fase corretta modalità PWM; ognuna di queste modalità può essere invertita o non invertita. Si noti inoltre che ci sono tre metodi con cui è possibile effettuare PWM da AVR TIMER 1.
- Veloce PWM
- Fase e frequenza corretto PWM
- Fase corretto PWM
Ecco un esempio di codice ATmega8 per impostare il TIMER 1 per un PWM a 4 kHz, 10 bit, corretto in fase a 16 MHz: