PWM Hesaplama
- Periyot
- —
- Açık süre
- —
- Kapalı süre
- —
- Ortalama gerilim
- —
- RMS gerilim
- —
- Çözünürlük
- —
- Filtre kesim frekansı
- —
- Filtre dalgalanması
- —
Kullanılan formüller
T = 1/f · ton = D·T · Vort = D·Vyüksek · Çözünürlük = fclk / fPWM
Kısa cevap PWM ortalama gerilimi nasıl hesaplanır?
PWM sinyalinin ortalama gerilimi V_ort = D × V_yüksek formülüyle bulunur; D görev oranıdır. Periyot T = 1/f, açık kalma süresi t_on = D × T'dir. RMS değer ise V_yüksek × √D'dir. Örneğin 5 V'luk, %25 görev oranlı PWM'nin ortalaması 1,25 V, RMS değeri 2,5 V'tur.
PWM (darbe genişlik modülasyonu), bir sinyali sabit frekansta açıp kapatarak ortalama gücü ayarlamanın yoludur. LED parlaklığı, motor hızı, servo konumu ve anahtarlamalı güç kaynaklarının hepsi PWM ile kontrol edilir. Araç frekans ve görev oranından periyodu, açık ve kapalı süreleri, ortalama ve RMS gerilimi hesaplar; zamanlayıcı saat frekansını girerseniz ulaşılabilecek çözünürlüğü (adım ve bit) verir. RC filtre değerleri girildiğinde PWM'den analog gerilim elde ederken kalan dalgalanmayı tahmin eder.
Temel ilişkiler
Periyot T = 1/f, açık kalma süresi ton = D × T. Ortalama gerilim Vort = D × Vyüksek'tir; bir motorun hızı ve süzülmüş bir PWM'nin gerilimi bu değere göre şekillenir. Bir direncin ısınması ise RMS değerle orantılıdır: Vrms = Vyüksek × √D.
Frekans ve çözünürlük dengesi
Bir mikrodenetleyici zamanlayıcısında çözünürlük = saat frekansı / PWM frekansıdır. 16 MHz saatle 1 kHz PWM 16.000 adım (≈ 14 bit) verirken, 62,5 kHz PWM yalnızca 256 adım (8 bit) verir. Yüksek frekans daha az dalgalanma ve duyulmayan bir motor sesi sağlar; düşük frekans ise daha ince ayar imkânı verir. LED'ler için titreme algılanmaması adına en az birkaç yüz Hz, kamerada şerit görmemek için birkaç kHz önerilir; motorlarda 20 kHz üstü, sesin duyulmaması için tercih edilir.
PWM'den analog gerilim (PWM-DAC)
Bir RC alçak geçiren filtre, PWM'yi ortalama değerine yakın bir DC gerilime çevirir. Dalgalanma yaklaşık V × D × (1 − D) × T / (R·C)'dir ve %50 görev oranında en büyüktür. Kesim frekansı PWM frekansından en az 100 kat küçük seçilirse dalgalanma çoğu uygulama için yeterince düşük olur; bunun bedeli çıkışın yeni değere oturma süresinin uzamasıdır. Kesim frekansı ve Bode grafiği için RC filtre hesaplama aracına bakabilirsiniz.
Sıkça sorulan sorular
Arduino'nun PWM frekansı nedir?
Arduino Uno'da pinlere göre 490 Hz veya 980 Hz'dir ve 8 bit (256 adım) çözünürlüktedir. Zamanlayıcı kayıtları değiştirilerek frekans artırılabilir.
Servo motor için PWM nasıl olmalı?
Standart servolar 50 Hz (20 ms periyot) ister; konum 1 – 2 ms arasındaki darbe genişliğiyle belirlenir. Görev oranı olarak %5 – %10'a karşılık gelir.
PWM ile LED sürerken direnç yine gerekli mi?
Evet. PWM ortalama akımı düşürür ama her darbe sırasında LED'den geçen tepe akım yine seri dirençle sınırlanmalıdır.
Direnç, kondansatör ve diğer komponentler için ürünlerimize göz atın.
Mikrodenetleyici ve Modüller