خانه / دانش و مهارت / الکترونیک / مدولاسیون پهنای پالس (PWM) چیست ؟

مدولاسیون پهنای پالس (PWM) چیست ؟

بهترین تعریف مدولاسیون پهنای پالس داخل نام خودش است . یعنی مدولاسیون (تغییر) عرض پالس (نه فرکانس). برای درک بهتر اینکه PWM چیست ، اجازه دهید ابتدا بعضی از اصطلاحات پایه را ببینیم .میکروکنترلرها قطعات دیجیتال هوشمندی هستند که با سیگنال باینری کار می کنند. بهترین نماینده سیگنال باینری موج مربعی است . نمودار زیر اصطلاحات پایه مرتبط با سیگنال موج مربعی را توضیح می دهد .

بازه یا پریود زمانی پالس و زمان روشن و خاموش آن
بازه یا پریود زمانی پالس و زمان روشن و خاموش آن

در نمودار نشان داده شده در بالا ، نکته مهم که در سیگنال PWM باید توجه داشته باشید زمان – دوره است و از این رو فرکانس همیشه ثابت است .  فقط زمان یک و صفر بودن پالس (دیوتی سایکل یا DutyCycle ) متغیر است . در این روش ، ولتاژ داده شده را می توانیم مدوله کنیم . یک تفاوت بین سیگنال موج مربعی و سیگنال PWM این است که سیگنال موج مربعی دارای زمان یکسان یک و صفر است (دیوتی سایکل ۵۰%) ، درصورتی که سیگنال PWM دارای دیوتی سایکل متغییر است . موج مربعی به عنوان یک مورد خاص سیگنال PWM است که دیوتی سایکل آن ۵۰% است  (زمان یک بودن = زمان صفر بودن ).

به طور مثال اگر منبع ولتاژ ۵۰ ولت و بار ۴۰ ولت نیاز داشته باشد ، راه خوب تولید ۴۰ ولت از ۵۰ ولت از طریق مدار استپ داون (step-down chopper) است. چاپر نیاز به یک سیگنال آتش یا تریگر دارد که باید سیگنال PWM باشد تا منجر به روشن و خاموش کردن تریستورشود . این سیگنال PWM می تواند توسط میکروکنترلر که واحد تایمر دارد تولید شود . شرط مورد نیاز سیگنال PWM ،برای تولید ۴۰ ولت با استفاده از یک تریستور از منبع ۵۰ ولت این است که  ، زمان یک بودن ۴۰۰ میلی ثانیه و زمان صفر بودن ۱۰۰ میلی ثانیه (دوره سیگنال PWM، ۵۰۰ میلی ثانیه است )  . به عبارتی می توان به صورت زیر توضیح داد : اساسا یک تریستور به عنوان سوئیچ عمل می کند . در یک مدار استپ داون چاپر ، بار جریان را از منبع به وسیله تریستور می گیرد . زمانی که تریستور خاموش است ، بار به منبع وصل نیست و زمانی که تریستور روشن است ، بار به منبع وصل است. این عمل سوئیچینگ روشن و خاموش بودن تریستور، به وسیله سیگنال PWM انجام می شود . درصد دوره زمان یک بودن سیگنال PWM ، دیوتی سایکل سیگنال نامیده می شود . اگر دیوتی سایکل ۱۰۰% باشد ، موج تبدیل به یک DC ثابت می شود . بنابراین دیویتی سایکل با استفاده از فرمول زیر محاسبه می شود :

در ساختنی بخوانید :  آمپلی فایر رومیزی با ساعت باینری، چراغ LED و گیرنده FM بسازید

 

ton : زمان روشن بودن (یک بودن )

toff: زمان خاموش بودن (صفر بودن )

ton+toff: دوره زمانی

 

با استفاده از فرمول بالا ، می توانیم زمان روشن بودن (ton ) ولتاژ مورد نظر که از ولتاژ منبع کل می خواهیم را محاسبه کنیم . با ضرب دیوتی سایکل در ۱۰۰ ، میتوانیم آن را به صورت درصد نشان دهیم . بنابراین درصد دیوتی سایکل به طور مستقیم با مقدار ولتاژ گرفته شده از منبع متناسب است . در مثال بالا ، اگر ۴۰ ولتاژ  ولت از منبع ۵۰ ولت می خواهیم ، توسط یک مدار step down chopper  با دیوتی سایکل ۸۰% انجام می شود چون ۴۰ ،۸۰%از۵۰ است .

مساله نمونه :

در فرکانس ۵۰Hz طراحی موجPWM  با دیوتی سایکل ۶۰% می توانیم بنویسیم

معادله Duty Cycle در مدولاسیون پهنای پالس
معادله Duty Cycle در مدولاسیون پهنای پالس

موج PWM نتیجه شده :

موج مدولاسیون پهنای پالس
موج مدولاسیون پهنای پالس

یکی از بهترین نمونه کاربرد مدولاسیون پهنای پالس ، استفاده PWM برای کنترل سرعت موتور است . این روش تغییر دادن پهنای پالس ، برای به دست آوردن دیوتی سایکل مورد نظر ” مدولاسیون پهنای پالس یا PWM” نامیده می شود .در ساختنی می توانید پروژه های زیادی را مشاهده کنید که از مدولاسیون پهنای پالس در طراحی خود استفاده می کنند.

منبع

خلاصه مطلب
مدولاسیون پهنای پالس یا PWM به چه معناست ؟
عنوان مطلب
مدولاسیون پهنای پالس یا PWM به چه معناست ؟
توضیح کوتاه
توضیح مدولاسیون پهنای پالس
نویسنده
ساختنی
ساختنی

بیشتر بخوانید:

معرفی تخته مدار چاپی (PCB) به زبان ساده هر دستکاه الکترونیکی از چندین قطعه الکترونیکی مختلف مانند آی سی ، ترانزیستور ، دیود ، خازن ، مقاومت ، نمایشگر ، نشانگر ، دکمه ، درگاه اتصال و ... تشکی...
چطور مدار الکترونیکی را از برد بورد به بورد اصلی منتقل کنیم؟... اگر ساختنی های الکترونیکی سایت را دنبال کرده باشید، حتماً می دانید بهتر است ابتدا مدار را روی برد بورد بسازید و سپس آن را به بورد اصلی منتقل کنید. با ...
آمپلی فایر کلاس D چیست و چه ویژگی هایی دارد؟... قبلاً در ساختنی آموزش ساخت مدار آمپلی فایر کلاس D را یاد گرفته اید. اگر می خواهید بدانید این آمپلی فایر با آمپلی فایرهای دیگر چه تفاوتی دارد و از چه ا...

درباره سید علی طلاکش

سید علی طلاکش
سید علی طلاکش ، مهندس الکترونیک و نویسنده وبسایت ساختنی است .

پیشنهاد می کنیم

دستگاه موج دلتا ساز الکتروتراپی جمجمه

ساخت دستگاه تولید کننده موج دلتا برای الکتروتراپی جمجمه

یک موج دلتا، به عنوان ریتم دلتا شناخته می شود، امواج مغزی طبیعی ست که …

پاسخ دهید