Навіны

Імпульсна-шырынна-мадуляцыйная мадуляцыя (ШІМ) — гэта мудрагелісты тэрмін для абазначэння тыпу лічбавага сігналу. ШІМ выкарыстоўваюцца ў розных сферах прымянення, у тым ліку ў складаных схемах кіравання. У SparkFun мы звычайна выкарыстоўваем іх для рэгулявання яркасці RGB-святлодыёда або кіравання кірункам сервапрывада. У абодвух гэтых сферах прымянення мы можам дасягнуць розных вынікаў, бо ШІМ дазваляе нам змяняць час, на працягу якога сігнал знаходзіцца ў высокім узроўні аналагавым спосабам. Хоць сігнал можа быць толькі высокім (звычайна 5 В) або нізкім (зямля) у любы момант часу, мы можам змяняць прапорцыю часу, на працягу якога сігнал знаходзіцца ў высокім узроўні ў параўнанні з нізкім на працягу пастаяннага прамежку часу.

Працоўны цыкл

Калі сігнал высокі, мы называем яго «ўключаным своечасова». Каб апісаць працягласць «ўключанага» часу, мы выкарыстоўваем паняцце каэфіцыента запаўнення. Каэфіцыент запаўнення вымяраецца ў працэнтах. Працэнт каэфіцыента запаўнення канкрэтна апісвае працэнт часу, на працягу якога лічбавы сігнал уключаны на працягу інтэрвалу або перыяду. Перыяд з'яўляецца адваротнай велічынёй частаты формы сігналу. Калі лічбавы сігнал уключаны палову часу і выключаны другую палову, мы кажам, што лічбавы сігнал мае каэфіцыент запаўнення 50%, падобны да ідэальнай прастакутнай хвалі. Калі працэнт вышэй за 50%, лічбавы сігнал праводзіць больш часу ў высокім стане, чым у нізкім, і наадварот, калі каэфіцыент запаўнення менш за 50%. Наступная дыяграма ілюструе гэтыя тры выпадкі:

100% каэфіцыент запаўнення адпавядае ўстаноўцы напружання на 5 вольт (высокае напружанне). 0% каэфіцыент запаўнення адпавядае падключэнню сігналу да зямлі.

прыклад

Вы можаце рэгуляваць яркасць святлодыёда, рэгулюючы каэфіцыент запаўнення.

З дапамогай святлодыёдаў RGB (чырвоны, зялёны і сіні) вы можаце кантраляваць колькасць кожнага з трох колераў, якія змешваюцца, змяншаючы іх яркасць на розную велічыню.

Калі ўсе тры колеры ўключыць у роўнай колькасці, атрымаюцца розныя адценні белага святла. Такое ж змешванне сіняга і зялёнага створыць блакітнавата-зялёны колер. Для крыху больш складанага прыкладу паспрабуйце цалкам уключыць чырвоны, цалкам уключыць зялёны пры 50% каэфіцыенце запаўнення і цалкам выключыць сіні, каб стварыць аранжавы колер.

Пры кіраванні святлодыёдамі частата прастакутнай хвалі павінна быць дастаткова высокай для дасягнення належнага эфекту зацямнення. Хваля з каэфіцыентам запаўнення 20% і частатой 1 Гц выразна пакажа вашаму воку, як яна ўключаецца і выключаецца, у той час як каэфіцыент запаўнення 100% і частатой 20 Гц або вышэй будзе выглядаць больш цьмяным, чым пры поўным уключэнні. Па сутнасці, калі ваша мэта — дасягнуць эфекту зацямнення з дапамогай святлодыёдаў, перыяд не можа быць занадта вялікім. Вы таксама можаце выкарыстоўваць шырынённа-імпульсную мадуляцыю для кіравання вуглом серварухавіка, падлучанага да механічнай прылады, напрыклад, рабатызаванай рукі. Серварамухавік мае вал, які паварочваецца ў пэўнае становішча ў залежнасці ад яго лініі кіравання. Нашы серварухавікі маюць дыяпазон прыблізна 180 градусаў.

Частата/перыяд залежыць ад кіравання канкрэтным сервапрывадам. Тыповы сервапрывад чакае абнаўлення кожныя 20 мс, з імпульсам ад 1 мс да 2 мс, іншымі словамі, каэфіцыент запаўнення ад 5% да 10% на частаце хвалі 50 Гц. Пры імпульсе 1,5 мс сервапрывад будзе знаходзіцца ў сваім натуральным становішчы пад вуглом 90 градусаў. Пры імпульсе 1 мс сервапрывад будзе знаходзіцца пад вуглом 0 градусаў, а пры імпульсе 2 мс — пад вуглом 180 градусаў. Вы можаце атрымаць поўны дыяпазон руху, абнаўляючы сервапрывад да значэнняў паміж гэтымі значэннямі.

Імпульсна-шыротная мадуляцыя выкарыстоўваецца ў розных сферах прымянення, асабліва ў кіраванні. Цяпер, калі вы ведаеце, што яе можна выкарыстоўваць для рэгулявання яркасці святлодыёдаў і кіравання вуглом нахілу серварухавікоў, вы можаце пачаць вывучаць іншыя магчымыя спосабы выкарыстання. Калі вы адчуваеце сябе разгубленымі, не саромейцеся азнаёміцца ​​з наборам вынаходніка SparkFun, які ўключае прыклады выкарыстання імпульсна-шыротнай мадуляцыі. Калі вы гатовыя адразу пачаць кадаваць і маеце Arduino, азнаёмцеся з прыкладамі кадавання ШІМ тут.