11 апр 2022 · 16:47
{"document":[{"text":[{"type":"string","attributes":{"bold":true},"string":"Что такое Широтно-Импульсная Модуляция (ШИМ), как она работает на Ардуино и как с ее помощью управлять аналоговыми устройствами."},{"type":"string","attributes":{"blockBreak":true},"string":"\n"}],"attributes":[]},{"text":[{"type":"string","attributes":{},"string":"ШИМ - это способ управления устройствами за счет изменения длительности импульса при постоянной частоте повторения. Немного сложно для начала но давайте разбираться."},{"type":"string","attributes":{"blockBreak":true},"string":"\n"}],"attributes":[]},{"text":[{"type":"string","attributes":{},"string":"Возьмет симметричный мультивибратор - генератор импульсов прямоугольной формы. Выход генератора находится во включенном (лог. 1) и в выключенном (лог 0) состоянии одинаковое время. То есть он генерирует \"симметричные\" импульсы."},{"type":"string","attributes":{"blockBreak":true},"string":"\n"}],"attributes":[]},{"text":[{"type":"string","attributes":{},"string":"Это достигается тем, что номиналы резисторов и конденсаторов в обоих плечах одинаковы. Но что будет если их сделать неодинаковыми? Мультивибратор станет \"несимметричным\" ! Во включенном состоянии он будет находиться больше (или меньше) чем в выключенном."},{"type":"string","attributes":{"blockBreak":true},"string":"\n"}],"attributes":[]},{"text":[{"type":"string","attributes":{},"string":"На этом принципе и основана Широтно-Импульсная Модуляция или ШИМ. ШИМ очень часто используется в импульсных стабилизаторах, преобразователях напряжения, компьютерных блоках питания и т.д. В свое время была даже пропорциональная система радиоуправления на ШИМ а не серводвигателях!"},{"type":"string","attributes":{"blockBreak":true},"string":"\n"}],"attributes":[]},{"text":[{"type":"attachment","attributes":{"caption":"Как работает ШИМ и Интегрирующая RC цепь","presentation":"gallery"},"attachment":{"caption":"","contentType":"image/png","filename":"Паблико1 (10).png","filesize":563522,"height":1080,"pic_id":37740,"url":"/files/article_image/2022/04/11/%D0%9F%D0%B0%D0%B1%D0%BB%D0%B8%D0%BA%D0%BE1_10.jpeg","width":1920}},{"type":"string","attributes":{"blockBreak":true},"string":"\n"}],"attributes":[]},{"text":[{"type":"string","attributes":{},"string":"ШИМ удобна для управления электронными ключами. Все знают схему управления мощностью электропаяльника или нагревателя на симисторе, двух динисторах, переменном резисторе и конденсаторе. Это тоже ШИМ."},{"type":"string","attributes":{"blockBreak":true},"string":"\n"}],"attributes":[]},{"text":[{"type":"string","attributes":{},"string":"Но что делать если нужно управлять аналоговыми устройствами: громкостью или тембром звука, частотой настройки контура радиоприемника и т.д. Здесь нужно чтобы напряжение было постоянным а не скакало вверх и вниз!"},{"type":"string","attributes":{"blockBreak":true},"string":"\n"}],"attributes":[]},{"text":[{"type":"string","attributes":{},"string":"Самый простой выход - интегрирующая (сглаживающая) RC - цепочка. В этой цепочке конденсатор включен параллельно а резистор - последовательно с входом."},{"type":"string","attributes":{"blockBreak":true},"string":"\n"}],"attributes":[]},{"text":[{"type":"string","attributes":{},"string":"Если параметры этой цепочки выбрать такими, что за время одного импульса конденсатор не будет успевать полностью зарядиться и разрядиться, напряжение на нем будет колебаться не относительно ноля а некоторого постоянного уровня. И это постоянное напряжение будет напрямую зависеть от длительности импульса."},{"type":"string","attributes":{"blockBreak":true},"string":"\n"}],"attributes":[]},{"text":[{"type":"string","attributes":{},"string":"Давайте это проверим на примере ШИМ контроллера Ардуино. В Ардуино некоторые цифровые порты (в зависимости от модели) могут работать как ШИМ - выходы. Классический пример - управление яркостью светодиода.\n"},{"type":"attachment","attributes":{"caption":"Проект","presentation":"gallery"},"attachment":{"caption":"","contentType":"image/png","filename":"Паблико1 (11).png","filesize":3096785,"height":1080,"pic_id":37741,"url":"/files/article_image/2022/04/11/%D0%9F%D0%B0%D0%B1%D0%BB%D0%B8%D0%BA%D0%BE1_11.jpeg","width":1920}},{"type":"string","attributes":{},"string":"\nИтак, давайте соберем проект на макетной плате. Ко входу А0 подключим движок переменного резистора. Им будем управлять скважностью импульсов. А на выходе GP3 будем наблюдать сигнал с помощью осциллографа и мультиметров включенных на измерение постоянного напряжения. Кстати, а что будет если на выходе измерять AC вольтметром? Напишите в комментариях.\n"},{"type":"attachment","attributes":{"caption":"Схема подключения","presentation":"gallery"},"attachment":{"caption":"","contentType":"image/png","filename":"Паблико1 (12).png","filesize":1107339,"height":1080,"pic_id":37742,"url":"/files/article_image/2022/04/11/%D0%9F%D0%B0%D0%B1%D0%BB%D0%B8%D0%BA%D0%BE1_12.jpeg","width":1920}},{"type":"string","attributes":{},"string":"\nСкетч проекта очень простой и думаю будет понятен без комментариев. Функцией "},{"type":"string","attributes":{"bold":true},"string":"analogRead(PIN)"},{"type":"string","attributes":{},"string":" мы получаем положение движка потенциометра. А функцией "},{"type":"string","attributes":{"bold":true},"string":"analogWrite(PIN, Value)"},{"type":"string","attributes":{},"string":" записываем его как значение ШИМ в порт. Кстати, а зачем значение делить на 4?\n"},{"type":"attachment","attributes":{"caption":"Скетч проекта","presentation":"gallery"},"attachment":{"caption":"","contentType":"image/png","filename":"Паблико1 (13).png","filesize":758060,"height":1080,"pic_id":37743,"url":"/files/article_image/2022/04/11/%D0%9F%D0%B0%D0%B1%D0%BB%D0%B8%D0%BA%D0%BE1_13.jpeg","width":1920}},{"type":"string","attributes":{},"string":"\nИтак, посмотрим что у нас будет без конденсатора. Все правильно! Ширина импульса плавно увеличивается при повороте движка и при напряжении около 2.5 В сигнал становится симметричным! Но почему при этом увеличиваются показания вольтметра на выходе? Подумайте!\n"},{"type":"attachment","attributes":{"caption":"Схема без конденсатора","presentation":"gallery"},"attachment":{"caption":"","contentType":"image/png","filename":"Паблико1 (14).png","filesize":2929914,"height":1080,"pic_id":37744,"url":"/files/article_image/2022/04/11/%D0%9F%D0%B0%D0%B1%D0%BB%D0%B8%D0%BA%D0%BE1_14.jpeg","width":1920}},{"type":"string","attributes":{},"string":"\nДавайте теперь параллельно выходу подключим конденсатор емкостью 4.7 мкФ. Форма импульсов немного изменилась, они стали более плавными. Значит наш конденсатор работает!"},{"type":"string","attributes":{"blockBreak":true},"string":"\n"}],"attributes":[]},{"text":[{"type":"string","attributes":{},"string":"Но его емкость явно мала для нашего случая. При вращении движка практически ничего не происходит. Напряжение колеблется окого нулевого положения. Но вольтметр показывает увеличение напряжения! Почему?\n"},{"type":"attachment","attributes":{"caption":"Конденсатор 4,7 мкФ","presentation":"gallery"},"attachment":{"caption":"","contentType":"image/png","filename":"Паблико1 (15).png","filesize":3068271,"height":1080,"pic_id":37745,"url":"/files/article_image/2022/04/11/%D0%9F%D0%B0%D0%B1%D0%BB%D0%B8%D0%BA%D0%BE1_15.jpeg","width":1920}},{"type":"string","attributes":{},"string":"\nДавайте возьмем конденсатор емкостью 47 мкФ. Теперь сигнал стал пилообразным а не прямоугольным. А значит мы на верном пути! И теперь при вращении движка не только увеличивается размах импульсов, но и сигнал \"отрывается\" от нуля! Есть постоянная составляющая!\n"},{"type":"attachment","attributes":{"caption":"Конденсатор 47 мкФ","presentation":"gallery"},"attachment":{"caption":"","contentType":"image/png","filename":"Паблико1 (16).png","filesize":3417775,"height":1080,"pic_id":37746,"url":"/files/article_image/2022/04/11/%D0%9F%D0%B0%D0%B1%D0%BB%D0%B8%D0%BA%D0%BE1_16.jpeg","width":1920}},{"type":"string","attributes":{},"string":"\n"},{"type":"attachment","attributes":{"caption":"Показания вольтметров","presentation":"gallery"},"attachment":{"caption":"","contentType":"image/png","filename":"Паблико1 (17).png","filesize":3216847,"height":1080,"pic_id":37747,"url":"/files/article_image/2022/04/11/%D0%9F%D0%B0%D0%B1%D0%BB%D0%B8%D0%BA%D0%BE1_17.jpeg","width":1920}},{"type":"string","attributes":{"blockBreak":true},"string":"\n"}],"attributes":[]},{"text":[{"type":"string","attributes":{},"string":"А что будет если взять конденсатор емкостью 470 мкФ? Подумайте! И, кстати, напишите что нужно еще изменить в схеме чтобы получить сигнал, действительно пригодный для управления аналоговыми устройствами.\nНу и посмотрите видео, как это работает на реальном проекте."},{"type":"string","attributes":{"blockBreak":true},"string":"\n"}],"attributes":[]},{"text":[{"type":"string","attributes":{"bold":true},"string":"Поставьте ЛАЙК если моя статья была вам полезна!"},{"type":"string","attributes":{"blockBreak":true,"bold":true},"string":"\n"}],"attributes":[]},{"text":[{"type":"string","attributes":{"bold":true},"string":"Напишите ответы на мои вопросы в комментариях!"},{"type":"string","attributes":{"blockBreak":true,"bold":true},"string":"\n"}],"attributes":[]},{"text":[{"type":"string","attributes":{"bold":true,"href":"https://pabliko.ru/@shulp/"},"string":"Подпишитесь на канал!"},{"type":"string","attributes":{"blockBreak":true},"string":"\n"}],"attributes":[]}],"selectedRange":[4018,4018]}
Комментарии 0