Tin tức

Điều chế độ rộng xung (PWM) là một thuật ngữ mỹ miều để chỉ một loại tín hiệu số. PWM được sử dụng trong nhiều ứng dụng, bao gồm cả các mạch điều khiển phức tạp. Một cách phổ biến mà chúng tôi sử dụng tại SparkFun là làm mờ đèn LED RGB hoặc điều khiển hướng của servo. Chúng tôi có thể đạt được nhiều kết quả trong cả hai ứng dụng này vì PWM cho phép chúng tôi thay đổi thời gian tín hiệu ở mức cao theo cách tương tự. Mặc dù tín hiệu chỉ có thể ở mức cao (thường là 5V) hoặc mức thấp (mặt đất) tại một thời điểm nhất định, chúng tôi có thể thay đổi tỷ lệ thời gian tín hiệu ở mức cao so với mức thấp trong một khoảng thời gian nhất định.

Chu kỳ nhiệm vụ

Khi tín hiệu ở mức cao, ta gọi là "đúng giờ". Để mô tả mức độ "đúng giờ", ta sử dụng khái niệm chu kỳ làm việc. Chu kỳ làm việc được đo bằng phần trăm. Phần trăm chu kỳ làm việc mô tả cụ thể phần trăm thời gian tín hiệu số được bật trong một khoảng thời gian hoặc chu kỳ. Chu kỳ là nghịch đảo của tần số dạng sóng. Nếu tín hiệu số được bật một nửa thời gian và tắt nửa thời gian còn lại, ta nói tín hiệu số có chu kỳ làm việc là 50%, tương tự như sóng vuông lý tưởng. Nếu phần trăm cao hơn 50%, tín hiệu số dành nhiều thời gian hơn ở trạng thái cao so với trạng thái thấp, và ngược lại nếu chu kỳ làm việc nhỏ hơn 50%. Sơ đồ sau minh họa ba trường hợp này:

Chu kỳ hoạt động 100% tương đương với việc đặt điện áp ở mức 5 vôn (cao). Chu kỳ hoạt động 0% tương đương với việc kết nối tín hiệu với đất.

ví dụ

Bạn có thể kiểm soát độ sáng của đèn LED bằng cách điều chỉnh chu kỳ hoạt động.

Với đèn LED RGB (đỏ, xanh lá cây và xanh lam), bạn có thể kiểm soát lượng pha trộn của từng màu bằng cách làm mờ chúng theo các mức độ khác nhau.

Nếu cả ba đèn được bật với lượng bằng nhau, kết quả sẽ là các sắc thái khác nhau của ánh sáng trắng. Việc pha trộn màu xanh lam và xanh lục sẽ tạo ra màu xanh lục pha xanh lam. Để có một ví dụ phức tạp hơn một chút, hãy thử bật màu đỏ hoàn toàn, bật màu xanh lục hoàn toàn ở chu kỳ hoạt động 50% và tắt màu xanh lam hoàn toàn để tạo ra màu cam.

Khi điều khiển đèn LED, tần số sóng vuông cần phải đủ cao để đạt được hiệu ứng làm mờ thích hợp. Sóng có chu kỳ làm việc 20% ở tần số 1 Hz sẽ hiển thị rõ ràng trạng thái bật và tắt của đèn, trong khi chu kỳ làm việc 100% ở tần số 20 Hz hoặc cao hơn sẽ mờ hơn so với khi đèn bật hoàn toàn. Về cơ bản, nếu mục tiêu của bạn là đạt được hiệu ứng làm mờ với đèn LED, chu kỳ không được quá lớn. Bạn cũng có thể sử dụng điều chế độ rộng xung để điều khiển góc của động cơ servo được kết nối với một thiết bị cơ học như cánh tay robot. Servo có một trục quay đến một vị trí cụ thể dựa trên đường dây điều khiển của nó. Động cơ servo của chúng tôi có phạm vi hoạt động khoảng 180 độ.

Tần số/chu kỳ này đặc trưng cho việc điều khiển một servo cụ thể. Một động cơ servo thông thường cần cập nhật sau mỗi 20 ms, với xung từ 1 ms đến 2 ms—nói cách khác, chu kỳ làm việc từ 5% đến 10% trên dạng sóng 50 Hz. Với xung 1,5 ms, động cơ servo sẽ ở vị trí 90 độ tự nhiên. Với xung 1 ms, servo sẽ ở 0 độ, và với xung 2 ms, servo sẽ ở 180 độ. Bạn có thể đạt được toàn bộ phạm vi chuyển động bằng cách cập nhật servo lên các giá trị nằm trong khoảng này.

Điều chế độ rộng xung được sử dụng trong nhiều ứng dụng, đặc biệt là điều khiển. Giờ đây, khi đã biết nó có thể được sử dụng để làm mờ đèn LED và điều khiển góc của động cơ servo, bạn có thể bắt đầu khám phá các ứng dụng khả thi khác. Nếu bạn còn băn khoăn, hãy tham khảo Bộ công cụ SparkFun Inventor, bao gồm các ví dụ sử dụng điều chế độ rộng xung. Nếu bạn đã sẵn sàng bắt đầu lập trình ngay và có Arduino, hãy xem các ví dụ lập trình PWM tại đây.