PWM脉宽调制(PWM )是英文的“Pulse Width Modulation”,缩写为脉宽调制,是一种利用微处理器的数字输出控制模拟电路的非常有效的技术
pwm的频率
是指1秒钟内信号从高电平到低电平再回到高电平的次数(一个周期);
也就是说一秒钟PWM有多少个周期
单位:Hz
显示方式: 50Hz 100Hz
pwm的周期:
T=1/f
周期=1/频率
50hz=http://www.Sina.com/http://www.Sina.com /
如果频率为50Hz,则如果1个周期为20ms,则1秒钟有50次PWM周期
20ms
一个周期
单位: http://www.Sina.com/(0%-100% )。
显示方式: 20%
占空比1s内测量周期次数等于频率
是一个脉冲周期内,高电平的时间与整个周期时间的比例
上图脉宽时间占总循环时间的比例是占空比
%
这就是占空比为80%的脉冲信号
另一方面,已知PWM可以通过调节周期: 一个脉冲信号的时间占空比来调节脉冲宽度(脉冲宽度时间),频率是单位时间内的脉冲信号的次数,频率越大
脉宽时间: 高电平时间
换成更详细的图吧
在上图中,周期为t
T1为高电平时间
T2为低电平时间
比方说周期的时间是10ms,脉宽时间是8ms 那么低电平时间就是2ms 总的占空比 8/8+2= 80%
PWM原理以单片机为例,通过单片机的IO端口输入脉冲宽度调制,以20Hz 占空比为80% 举例 就是1秒钟之内输出了20次脉冲信号 每次的高电平时间为40ms
假设高电平为5V,低电平为0V,我们求出假设周期T为 1s 那么频率就是 1Hz 那么高电平时间0.5s ,低电平时间0.5s 总的占空比就是 0.5 /1 =50%,使用PWM,改变从IO端口输出的3358www.Sina.com/,由此使用数字信号进行模拟化
已知电压在连接1或断路0的重复脉冲序列中夹在模拟负载之间。 例如,LED灯、直流电机等。 连接为直流供电输出,切断为直流供电切断。 通过控制连接和断开的时间,理论上可以输出最大电压值,即0~5V之间的任意大小以下的模拟电压
例如,如果占空比为50%,则为高电平时间一半、低电平时间的一半,在一定的频率下,得到模拟2.5V输出电压的75%的占空比的电压为3.75V
pwm的调节作用来源于"工作周期"的宽度控制,当"工作周期"变宽时,输出的能量变高,由阻抗变换电路得到的平均电压值也上升,当"工作周期"变窄时,输出的电压信号的电压平均值下降
即数字信号
pwm用这个原理实现了D/A转换。
总结:
PWM是指在适当的信号频率下,通过以一个周期改变占空比来改变输出的有效电压
PWM频率越大,相应地越快,
在PWM输出呼吸灯中,PWM信号的实际作用是什么?
以常用的呼吸灯为例:
IO口只能输出高电平和低电平
输出不同的模拟电压
那么,我们平时看到的LED灯,当频率超过50Hz时,人眼就会产生视觉上的暂停效果,几乎看不到闪烁,变成常时点亮的LED灯。
如果你在1秒内重复高电平0.5秒、低电平0.5秒、(个性的钢笔的占空比),你看到的电灯就会闪烁。
但是,如果是10毫秒以内,则5毫秒接通,5毫秒断开,(在一定的频率下,通过不同的占空比 即可得到不同的输出模拟电压
trong>) 这时候灯光的亮灭速度赶不上开关速度(LED灯还没完全亮就又熄灭了),由于视觉暂留作用 人眼不感觉电灯在闪烁,而是感觉灯的亮度少了 因为高电平时间(占空比)为50% 亮度也就为之前的50% ,频率很高时,看不到闪烁,占空比越大,LED越亮;
频率很低时,可看到闪烁,占空比越大,LED越亮。
所以,在频率一定下,可以用不同占空比改变LED灯的亮度。 使其达到一个呼吸灯的效果
占空比可以实现对电机转速的调节,我们知道,占空比是高电平在一个周期之中的比值,高电平的所占的比值越大,占空比就越大,对于直流电机来讲,电机输出端引脚是高电平电机就可以转动,当输出端高电平时,电机会转动,但是是一点一点的提速,在高电平突然转向低电平时,电机由于电感有防止电流突变的作用是不会停止的,会保持这原有的转速,以此往复,电机的转速就是周期内输出的平均电压值,所以实质上我们调速是将电机处于一种,似停非停,似全速转动又非全速转动的状态,那么在一个周期的平均速度就是我们占空比调出来的速度了,
在电机控制中,电压越大,电机转速越快,而通过PWM输出不同的模拟电压,便可以使电机达到不同的输出转速
当然,在电机控制中,不同的电机都有其适应的频率 频率太低会导致运动不稳定,如果频率刚好在人耳听觉范围,有时还会听到呼啸声。频率太高的电机可能反应不过来
正常的电机频率在 6-16kHZ之间为好
PWM对舵机的控制舵机的控制就是通过一个固定的频率,给其不同的占空比的,来控制舵机不同的转角
舵机的频率一般为频率为50HZ,也就是一个20ms左右的时基脉冲,而脉冲的高电平部分一般为0.5ms-2.5ms范围。来控制舵机不同的转角
500-2500us的PWM高电平部分对应控制180度舵机的0-180度
以180度角度伺服为例,那么对应的控制关系是这样的:
0.5ms--------------0度;
1.0ms------------45度;
1.5ms------------90度;
2.0ms-----------135度;
2.5ms-----------180度;