Pwm అంటే ఏమిటి: పల్స్ వెడల్పు మాడ్యులేషన్

ఇన్వర్టర్లు, కన్వర్టర్లు, SMPS సర్క్యూట్లు మరియు స్పీడ్ కంట్రోలర్లు…. ఈ సర్క్యూట్లలో సర్వసాధారణమైన విషయం ఏమిటంటే, దాని లోపల అనేక ఎలక్ట్రానిక్ స్విచ్‌లు ఉంటాయి. ఈ స్విచ్‌లు MOSFET, IGBT, TRIAC వంటి పవర్ ఎలక్ట్రానిక్ పరికరాలు తప్ప మరేమీ కాదు. అటువంటి పవర్ ఎలక్ట్రానిక్ స్విచ్‌లను నియంత్రించడానికి మేము సాధారణంగా PWM సిగ్నల్స్ (పల్స్ వెడల్పు మాడ్యులేషన్) అని పిలుస్తాము. ఇది కాకుండా, పిడబ్ల్యుఎం సిగ్నల్స్ సర్వో మోటార్లు నడపడానికి మరియు LED యొక్క ప్రకాశాన్ని నియంత్రించడం వంటి ఇతర సాధారణ పనులకు కూడా ఉపయోగిస్తారు.

మా మునుపటి వ్యాసంలో మేము ADC గురించి నేర్చుకున్నాము, అయితే మైక్రోకంట్రోలర్ వంటి డిజిటల్ పరికరం ద్వారా అనలాగ్ సిగ్నల్స్ చదవడానికి ADC ఉపయోగించబడుతుంది. ఒక PWM ను దీనికి ఖచ్చితమైన విరుద్ధంగా పరిగణించవచ్చు, మైక్రోకంట్రోలర్ వంటి డిజిటల్ పరికరం నుండి అనలాగ్ సంకేతాలను ఉత్పత్తి చేయడానికి PWM ఉపయోగించబడుతుంది. ఈ వ్యాసంలో పిడబ్ల్యుఎం, పిడబ్ల్యుఎం సిగ్నల్స్ మరియు దానితో సంబంధం ఉన్న కొన్ని పారామితుల గురించి తెలుసుకుంటాము, తద్వారా వాటిని మా డిజైన్లలో ఉపయోగించడంలో మాకు నమ్మకం ఉంటుంది.

పిడబ్ల్యుఎం (పల్స్ వెడల్పు మాడ్యులేషన్) అంటే ఏమిటి?

PWM అంటే పల్స్ వెడల్పు మాడ్యులేషన్; అటువంటి పేరు యొక్క కారణాన్ని మేము తరువాత పొందుతాము. కానీ, ఇప్పుడు PWM ను మైక్రోకంట్రోలర్ లేదా 555 టైమర్ వంటి డిజిటల్ IC నుండి ఉత్పత్తి చేయగల సిగ్నల్ రకంగా అర్థం చేసుకోండి. ఈ విధంగా ఉత్పత్తి చేయబడిన సిగ్నల్ పప్పుల రైలును కలిగి ఉంటుంది మరియు ఈ పప్పులు చదరపు తరంగ రూపంలో ఉంటాయి. అంటే, ఏ సమయంలోనైనా వేవ్ ఎక్కువగా ఉంటుంది లేదా తక్కువగా ఉంటుంది. అవగాహన సౌలభ్యం కోసం 5V పిడబ్ల్యుఎం సిగ్నల్‌ని పరిశీలిద్దాం, ఈ సందర్భంలో పిడబ్ల్యుఎం సిగ్నల్ 5 వి (అధిక) లేదా గ్రౌండ్ లెవల్ 0 వి (తక్కువ) వద్ద ఉంటుంది. సిగ్నల్స్ ఎక్కువగా ఉండే వ్యవధిని “ సమయానికి ” అంటారు మరియు సిగ్నల్ తక్కువగా ఉండే వ్యవధిని “ ఆఫ్ టైమ్ ” అంటారు.

పిడబ్ల్యుఎం సిగ్నల్ కోసం మనం దానితో సంబంధం ఉన్న రెండు ముఖ్యమైన పారామితులను చూడాలి, ఒకటి పిడబ్ల్యుఎం డ్యూటీ చక్రం మరియు మరొకటి పిడబ్ల్యుఎం ఫ్రీక్వెన్సీ.

PWM యొక్క విధి చక్రం

ఇంతకు ముందే చెప్పినట్లుగా, ఒక పిడబ్ల్యుఎం సిగ్నల్ ఒక నిర్దిష్ట సమయం వరకు ఉండి, ఆపై మిగిలిన కాలానికి దూరంగా ఉంటుంది. ఈ పిడబ్ల్యుఎం సిగ్నల్ ప్రత్యేకమైనది మరియు మరింత ఉపయోగకరంగా ఉంటుంది ఏమిటంటే, పిడబ్ల్యుఎం సిగ్నల్ యొక్క విధి చక్రాన్ని నియంత్రించడం ద్వారా ఎంతసేపు ఉండాలో మనం సెట్ చేయవచ్చు.

PWM సిగ్నల్ HIGH (సమయానికి) గా మిగిలి ఉన్న సమయాన్ని డ్యూటీ సైకిల్ అంటారు. సిగ్నల్ ఎల్లప్పుడూ ఆన్‌లో ఉంటే అది 100% డ్యూటీ సైకిల్‌లో ఉంటుంది మరియు ఇది ఎల్లప్పుడూ ఆఫ్‌లో ఉంటే అది 0% డ్యూటీ సైకిల్. విధి చక్రం లెక్కించడానికి సూత్రాలు క్రింద చూపించబడ్డాయి.

డ్యూటీ సైకిల్ = సమయం ఆన్ చేయండి / (సమయం ఆన్ చేయండి + సమయం ఆఫ్ చేయండి)

కింది చిత్రం 50% విధి చక్రంతో PWM సిగ్నల్‌ను సూచిస్తుంది. మీరు చూడగలిగినట్లుగా, మొత్తం కాల వ్యవధిని పరిగణనలోకి తీసుకుంటే (సమయం + ఆఫ్ సమయం) PWM సిగ్నల్ 50% కాల వ్యవధిలో మాత్రమే ఉంటుంది.

ఫ్రీక్వెన్సీ = 1 / టైమ్ పీరియడ్ టైమ్ పీరియడ్ = ఆన్ టైమ్ + ఆఫ్ టైమ్

సాధారణంగా మైక్రోకంట్రోలర్ ద్వారా ఉత్పత్తి చేయబడిన పిడబ్ల్యుఎం సిగ్నల్స్ 500 హెర్ట్జ్ చుట్టూ ఉంటాయి, ఇన్వర్టర్లు లేదా కన్వర్టర్లు వంటి హై స్పీడ్ స్విచింగ్ పరికరాల్లో ఇటువంటి అధిక పౌన encies పున్యాలు ఉపయోగించబడతాయి. కానీ అన్ని అనువర్తనాలకు అధిక పౌన.పున్యం అవసరం లేదు. ఒక సర్వో మోటారును నియంత్రించడానికి మేము 50Hz ఫ్రీక్వెన్సీతో PWM సిగ్నల్స్ ఉత్పత్తి చేయాలి, కాబట్టి PWM సిగ్నల్ యొక్క ఫ్రీక్వెన్సీ అన్ని మైక్రోకంట్రోలర్ల కోసం ప్రోగ్రామ్ ద్వారా నియంత్రించబడుతుంది.

PWM పై కొన్ని సాధారణంగా తలెత్తే ప్రశ్నలు

పిడబ్ల్యుఎం సిగ్నల్ యొక్క డ్యూటీ చక్రం మరియు ఫ్రీక్వెన్సీ మధ్య తేడా ఏమిటి?

PWM సిగ్నల్స్ యొక్క విధి చక్రం మరియు పౌన frequency పున్యం తరచుగా గందరగోళం చెందుతాయి. మనకు తెలిసినట్లుగా, పిడబ్ల్యుఎం సిగ్నల్ అనేది చదరపు తరంగం, ఇది సమయం మరియు ఆఫ్ టైమ్‌తో ప్రత్యేకంగా ఉంటుంది. సమయం మరియు ఆఫ్ టైమ్‌లో దీని మొత్తాన్ని ఒక కాల వ్యవధి అంటారు. ఒక కాల వ్యవధి యొక్క విలోమాన్ని ఫ్రీక్వెన్సీ అంటారు. పిడబ్ల్యుఎం సిగ్నల్ ఒక సమయ వ్యవధిలో ఉండాల్సిన సమయం పిడబ్ల్యుఎం యొక్క విధి చక్రం ద్వారా నిర్ణయించబడుతుంది.

సరళంగా చెప్పాలంటే, పిడబ్ల్యుఎం సిగ్నల్ ఎంత వేగంగా ఆన్ చేయాలి మరియు ఆపివేయాలి అనేది పిడబ్ల్యుఎం సిగ్నల్ యొక్క ఫ్రీక్వెన్సీ ద్వారా నిర్ణయించబడుతుంది మరియు ఆ వేగంతో పిడబ్ల్యుఎం సిగ్నల్ ఎంతసేపు ఆన్ చేయాలో పిడబ్ల్యుఎం సిగ్నల్ యొక్క విధి చక్రం ద్వారా నిర్ణయించబడుతుంది.

పిడబ్ల్యుఎం సిగ్నల్‌లను అనలాగ్ వోల్టేజ్‌గా మార్చడం ఎలా?

DC మోటారు వేగాన్ని నియంత్రించడం లేదా LED యొక్క ప్రకాశాన్ని సర్దుబాటు చేయడం వంటి సాధారణ అనువర్తనాల కోసం మేము PWM సిగ్నల్‌లను అనలాగ్ వోల్టేజ్‌గా మార్చాలి. RC ఫిల్టర్‌ను ఉపయోగించడం ద్వారా దీన్ని సులభంగా చేయవచ్చు మరియు సాధారణంగా DAC ఫీచర్ అవసరమైన చోట ఉపయోగించబడుతుంది. దాని కోసం సర్క్యూట్ క్రింద చూపబడింది

పైన చూపిన గ్రాఫ్‌లో, పసుపు రంగు ఒకటి పిడబ్ల్యుఎం సిగ్నల్ మరియు నీలం రంగు ఒకటి అవుట్పుట్ అనలాగ్ వోల్టేజ్. PWM సిగ్నల్ యొక్క ఫ్రీక్వెన్సీ ఆధారంగా రెసిస్టర్ R1 మరియు కెపాసిటర్ C1 యొక్క విలువను లెక్కించవచ్చు కాని సాధారణంగా 5.7K లేదా 10K రెసిస్టర్ మరియు 0.1u లేదా 1u కెపాసిటర్ ఉపయోగించబడుతుంది.

పిడబ్ల్యుఎం సిగ్నల్ యొక్క అవుట్పుట్ వోల్టేజ్ను ఎలా లెక్కించాలి?

పిడబ్ల్యుఎం సిగ్నల్‌ను అనలాగ్‌గా మార్చిన తర్వాత అవుట్పుట్ వోల్టేజ్ డ్యూటీ చక్రం శాతం అవుతుంది. ఉదాహరణకు ఆపరేటింగ్ వోల్టేజ్ 5 వి అయితే పిడబ్ల్యుఎం సిగ్నల్ అధికంగా ఉన్నప్పుడు 5 వి కూడా ఉంటుంది. అటువంటి సందర్భంలో 100% విధి చక్రం కోసం అవుట్పుట్ వోల్టేజ్ 50% విధి చక్రానికి 5 వి అవుతుంది, ఇది 2.5 వి అవుతుంది.

అవుట్పుట్ వోల్టేజ్ = విధి చక్రం (%) * 5

ఉదాహరణలు:

మేము ఇంతకుముందు మా అనేక ప్రాజెక్టులలో వివిధ మైక్రోకంట్రోలర్‌తో PWM ను ఉపయోగించాము:

• ATmega32 తో పల్స్ వెడల్పు మాడ్యులేషన్
• ఆర్డునో యునోతో పిడబ్ల్యుఎం
• PIC మైక్రోకంట్రోలర్ ఉపయోగించి PWM ను ఉత్పత్తి చేస్తుంది
• రాస్ప్బెర్రీ పై పిడబ్ల్యుఎం ట్యుటోరియల్
• రాస్ప్బెర్రీ పైతో సర్వో మోటార్ కంట్రోల్
• MSP430G2 ఉపయోగించి పల్స్ వెడల్పు మాడ్యులేషన్ (PWM)
• STM32F103C8 లో పల్స్ వెడల్పు మాడ్యులేషన్ (PWM)
• రాస్ప్బెర్రీ పైతో సర్వో మోటార్ కంట్రోల్
• రాస్ప్బెర్రీ పైతో DC మోటార్ కంట్రోల్
• 1 వాట్ LED డిమ్మర్
• పిడబ్ల్యుఎం ఉపయోగించి ఆర్డునో బేస్డ్ ఎల్ఈడి డిమ్మర్

పిడబ్ల్యుఎం సంబంధిత ప్రాజెక్టులన్నింటినీ ఇక్కడ తనిఖీ చేయండి.