الکترونیک

موج PWM چیست؟ و چه کاربردی دارد؟

موج PWM چیست؟

موج pwm یا مدوله سازی پهنای پالس (یا PWM) یک روش برای کنترل توان خروجی می باشد. ما می خواهیم از این تکنیک در اینجا برای کنترل روشنایی هر یک از LED ها استفاده کنیم.

دیاگرام شکل زیر یک شکل موج PWM تولیدی توسط یکی از پایه های آردوینو را نشان می دهد.

طول موج pwm
طول موج pwm

تولید موج PWM در آردوینو

در آردوینو با استفاده از کد دستوری analogWrite(); می توان PWM ساخت.

تقریبا در هر  1/500ثانیه ، خروجی PWM یک پالس تولید می کند. طول این پالس توسط تابع ‘analogWrite’ کنترل می شود. بنابر این دستور ”analogWrite(0)’ هیچ موجی تولید نمی کند و دستور ‘analogWrite(255)’ موجی با پهنای باندی حداکثر تولید می کند که طول آن تا موج بعدی ادامه خواهد داشته و تقریبا خروجی در زمان این پالس دارای ماکسیمم توان می باشد.

اگر ما مقادیری در دستور ‘analogWrite’ وارد کنیم که بین ۰ تا ۲۵۵ باشد، موجی به همین نسبت شکل می گیرد. به این صورت که اگر فرضا طول موج ما ۵% از زمان کل دوره پالس باشد، آنگاه خروجی فقط توانی برابر ۵% توان کل را دریافت می کند.

اگر چنانچه خروجی به اندازه ۹۰% با توان ۵ ولت باشد ، آنگاه LED ما تنها ۹۰% از انرژی تحویلی به آنرا دریافت خواهد کرد و مابقی زمان را تا پایان زمان طول موج به صورت خاموش خواهد بود. چشم انسان این خاموش و روشن شدن سریع LED را قادر نیست تشخیص دهد بنابراین به نظر می رسد که روشنایی LED تغییر پیدا کرده است.

نحوه کار PWM چگونه است؟

مدولاسیون پهنای باند یا موج PWM، روشی است که در آن اطلاعات آنالوگ را به صورت دیجیتال ، شبیه سازی می کند. همانطور که می دانید ، اطلاعات دیجیتال تنها می توانند دو حالت روشن و یا خاموش داشته باشند. یعنی یا صفر و یا یک می باشند. به طور مثال در مدارات آردوینو که خروجی های دیجیتال دارای حداکثر ولتاژ ۵ ولت می باشند ، مقدار روشن یک سیگنال دیجیتال برابر ۵ ولت و مقدار خاموش آن برابر صفر می باشد. اما از آن طرف اطلاعات آنالوگ مقداری شناور دارند. یعنی در همان مدارات آردوینو ، یک سیگنال آنالوگ می تواند مقداری بین صفر تا ۵ ولت داشته باشد.

حال می توان به وسیله روش PWM ، یک سیگنال دیجیتال رو طوری کنترل کنیم که خروجی شبیه یک سیگنال آنالوگ داشته باشد.

طول موج با استفاده از pwm
طول موج با استفاده از pwm

طول موج PWM

این شبیه سازی با تنظیم نسبت مدت زمان روشن بودن سیگنال دیجیتال (۵ ولت) به مدت زمان خاموش بودن آن (صفر ولت) انجام می شود. به مدت زمانی که سیگنال در حالت روشن است ، طول موج سیگنال می گویند. اگر به طور متوالی و به یک نسبت مشخص ، یک سیگنال دیجیتال را روشن و خاموش نمایید، نتیجه آن یک سیگنال با مقداری ثابت بین مقادیر صفر و ۵ ولت می باشد. به این سیگنال شبیه سازی شده ، موج PWM گویند


توابع ورودی و خروجی آنالوگ در آردوینو


اگر بخواهیم به طور درصدی بیان کنیم ، درصد زمانی که یک سیگنال روشن است ، به کل زمان یک دوره تناوب از سیگنال ، اصطلاحا دیوتی سایکل ( Duty cycle ) گویند.

در شکل زیرخط های سبز رنگ نمایانگر یک دوره تناوب می باشند. مقدار این دوره تناوب برابر است با عکس مقدار فرکانس سیگنال دیجیتال. به طور مثال برد های آردوینو سیگنال هایی با فرکانس ۵۰۰ هرتز را تولید می کنند. عکس این مقدار برابر ۰.۰۰۲ ثانیه و یا ۲ میلی ثانیه می شود که دوره تناوب سیگنال می باشد.

 طول موج pwm
طول موج pwm

کاربردهای موج PWM

PWM کاربرد های زیادی دارد. می توان با استفاده از PWM و کنترل مقدار Duty Cycle روشنایی LED و یا سرعت گردش موتور dc را کنترل کرده. در کارد برد های ارتباطی برای اینکه سرعت انتقال دیتا بیشتر باشد و دیتا از بین نرود همراه دیتا موج PWM میفرستند تا گیرنده نیز با توجه به این موج دیتا را دریافت کند. البته استفاده از آردوینو محدودیت های خودش را هم دارد به عنوان مثال شما نمی توانید موتور dc را مستقیما به پایه های آردوینو متصل کنید چون این موتور جریان زیادی از مدار می کشد و باعث آسیب به برد یا هسته برد می شود.

سخن پایانی

ما در جهانی زندگی می کنیم که سیستم های دیجیتال عضوی غیر قابل حذف از زندگی ما شده اند. از گوشی موبایل گرفته تا تلویزیون، یخچال، لامپ بالای سرمان و… . اگر بتوانیم درکی از کارکرد این سیستم ها داشته باشیم، در مواجهه با سیستم های جدید تر و بروز تری که در آینده رو نمایی می شود کمتر دچار سردرگمی می شویم. من مثال موتور dc را برای شما زدم و گفتم نمی توان آن را مستقیما به آردوینو متصل کرد. به نظر شما آیا راهی هست که بتوان با آردوینو موتور dc را کنترل کرد؟ لطفا در بخش نظرات به این سوال پاسخ دهید.

ویکی پدیا

موج PWM چیست؟

موج PWM یا مدوله سازی پهنای باند یک روش برای کنترل توان خروجی میباشد. بعنوان مثال: ما میخواهیم از این تکنیک در این مقاله برای کنترل روشنایی هر یک از LED ها استفاده کنیم

کاربرد های موج PWM چیست؟

۱. میتوان با استفاده از موج PWM و DUTY CYCLE روشنایی LED را کنترل کرد.
۲. میتوان از طریق استفاده از موج PWM دور موتور های DC را کنترل کرد.
۳. در کاربردهای ارتباطی برای اینکه سرعت انتقال دیتا زیاد تر باشد و دیتا از بین نرود همراه دیتا موج PWM میفرستند تا گیرنده نیز با توجه به این موج دیتا را دریافت کند.

نحوه کار موج PWM چگونه است؟

مدولاسیون پهنای باند یا PWM روشی است که در آن اطلاعات آنالوگ را به صورت دیجیتال شبیه سازی میکند. به روش PWM میتوان یک سینگال دیجیتال را طوری کنترل کرد که خروجی شبیه یک سیگنال آنالوگ داشته باشیم

موج PWM مخفف چیست؟

PWM مخفف PLUSE WIDTH MODULATION است که در فارسی به معنای مدولاسیون پهنای باند نیز هست.

نمایش بیشتر

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *

دکمه بازگشت به بالا