Xung PWM là gì?
PWM là viết tắt của Pulse Width Modulation, có nghĩa là điều chế độ rộng xung. Đây là kỹ thuật điều chỉnh điện áp ra tải bằng cách thay đổi độ rộng của các xung vuông lặp đi lặp lại.
Xem thêm:Sự khác biệt giữa PAM, PWM và PPM
 |
| Hình dáng xung PWM |
Đặc trưng:
Khi nói về PWM ta có 2 đại lượng đặc trưng cần phải nhớ:
- Tần số (frequency): là số dao động được thực hiện trong 1s, hay còn có thể hiểu là số lần bật tắt trong 1s. Tần số có đơn vị là Hz và được tính bằng công thức f = 1 / T. Với f là tần số (Hz), T là chu kỳ (s). Ví dụ: 1Hz có nghĩa là 1 dao động trong 1s, hoặc trong 1s có 1 lần bật tắt. Tương tự với tần số 8MHz tức 8 triệu dao động trong 1s, hoặc trong 1s có 8 triệu lần bật tắt.
- Chu kỳ xung (Duty Cycle): là thời gian xung điện áp ở trạng thái HIGH trong một chu kỳ. Duty Cycle tính bằng phần trăm (%). Ví dụ: Duty Cycle = 50%, tức 50% thời gian trong chu kỳ xung điện áp ở giá trị HIGH. Duty Cycle = 100%, tức 100% thời gian trong chu kỳ xung điện áp ở giá trị HIGH.
 |
| Các trường hợp Duty Cycle |
Tại sao nên dùng PWM?
Dùng PWM để điều chỉnh cường độ dòng điện sẽ hiệu quả hơn và cũng tiết kiệm hơn. Các phương pháp điều chỉnh dòng điện khác rất tốn kém và phức tạp.
Cách thức hoạt động:
- PWM tạo ra các xung vuông với tần số cố định và chu kỳ nhiệm vụ thay đổi.
- Chu kỳ nhiệm vụ cao hơn tương đương với điện áp trung bình cao hơn.
- Ví dụ: chu kỳ nhiệm vụ 50% tương đương với điện áp trung bình bằng 50% điện áp nguồn.
Ứng dụng:
- Điều khiển động cơ định hướng (DC): PWM được sử dụng để điều khiển tốc độ của động cơ DC bằng cách điều chỉnh năng lượng điện được cung cấp đến động cơ thông qua việc thay đổi tỉ lệ giữa thời gian "ON" và thời gian "OFF" của tín hiệu PWM.
- Điều khiển đèn LED: PWM được sử dụng rộng rãi trong các ứng dụng chiếu sáng để điều chỉnh độ sáng của đèn LED. Bằng cách thay đổi tỉ lệ giữa thời gian sáng và thời gian tắt, bạn có thể kiểm soát độ sáng của đèn một cách linh hoạt.
- Hệ thống điều hòa không khí (HVAC): PWM có thể được sử dụng để điều khiển van hoặc quạt trong hệ thống HVAC, giúp duy trì nhiệt độ hoặc lưu lượng không khí mong muốn một cách hiệu quả.
- Tản nhiệt: Trong các ứng dụng tản nhiệt, PWM được sử dụng để kiểm soát tốc độ của quạt làm mát hoặc bơm nước, giúp duy trì nhiệt độ ổn định trong các thiết bị điện tử hoặc các hệ thống làm mát.
- Hệ thống điều khiển robot và xe tự lái: PWM được sử dụng để điều khiển các bộ điều khiển động cơ trong robot và xe tự lái, cho phép họ di chuyển một cách mạnh mẽ và linh hoạt.
- Điều khiển mô-đun nguồn: Trong các ứng dụng điện tử, PWM có thể được sử dụng để điều khiển mô-đun nguồn, giúp điều chỉnh điện áp đầu ra một cách chính xác.
- ...
Cách để tạo ra PWM như thế nào?
Các bạn có thể tạo ra PWM bằng phần cứng hoặc bằng phần mềm.
- Bằng phần cứng: khiến IC dao động để tạo thành các xung vuông. Các xung này sẽ tạo ra PWM
- Bằng phần mềm: lập trình các chip, dựa vào xung của CPU để tạo PWM. Cách này thường được dùng hơn vì độ chính xác cao hơn và cũng đơn giản hơn.
Cách sử dụng PWM trong Arduino
Trong Arduino có rất nhiều cách sử dụng PWM, ví dụ như: Timer/Counter, hàm delay, hàm analogWrite,… Nhưng trong bài viết này chúng ta chỉ đi tìm hiểu 1 trong các cách phổ biến hiện này đó là dùng hàm analogWrite.
Hàm analogWrite cho phép truyền vào tham số để thay đối chu kỳ xung, tối đa 255 cho Duty Cycle = 100% (cụ thể hàm analogWrite sẽ được đề cập ở một bài viết khác).
Ví dụ:
|
analogWrite
|
Tỉ lệ
|
Duty Cycle
|
|
analogWrite(64)
|
64/255
|
25%
|
|
analogWrite(127)
|
127/255
|
50%
|
|
analogWrite(255)
|
255/255
|
100%
|
Ứng với mỗi giá trị điện áp cực đại thì mức điện áp trung bình ứng với mỗi Duty Cycle được tính như sau:
- Điện áp trung bình = (Duty Cycle / 100 ) * Điện áp cực đại
Ví dụ: điện áp cực đại là 5V, thì mức điện áp trung bình ứng với mỗi Duty Cycle được tính như sau:
- Duty Cycle = 25%, Điện áp trung bình = (25 / 100) * 5 = 1.25V
- Duty Cycle = 50%, Điện áp trung bình = (50 / 100) * 5 = 2.5V
- Duty Cycle = 100%, Điện áp trung bình = (100 / 100) * 5 = 5V
 |
| Sử dụng hàm analogWrite thiết lập Duty CycleSử dụng hàm analogWrite thiết lập Duty Cycle |
Lưu ý rằng trong board mạch Arduino có những chân hỗ trợ PWM riêng biệt, bạn cần đấu nối đúng những chân đấy để sử dụng PWM.
Nhận xét