PWMとは
PWM の正式名称はパルス幅変調 (Pulse-width modulation) であり、有効な電気信号を離散的な形に分散させることにより、電気信号によって送信される平均電力を減少させる方法であるため、面積等価の法則によれば、これ
は、パルスの時間幅を変更して、合成が必要な対応する振幅と周波数の波形を同等に取得することによって達成できます; pwm の特定の周波数は
、下の図に示されています。
信号が 1 秒間 (1 サイクル) 内にハイレベルからローレベルになり、ハイレベルに戻る回数を指します。
つまり、1 秒間に PWM が何周期あるか
単位: Hz
表記: 50Hz 100Hz
PWM 周期:
T=1/f
周期=1/周波数
50Hz = 20ms 周期
周波数が 50Hz、つまり 1 サイクルが 20ms の場合、1 秒間に 50 回の PWM サイクルがあります。
デューティ サイクル:
パルス サイクルの全サイクル時間に対するハイ レベル時間の比率 単位
: % (0%-100%)
表現: 20%
サイクル: パルス信号の時間は 1 秒です。内部テストサイクルは周波数に等しい
パルス幅時間: ハイレベル時間
上図の総サイクル時間に対するパルス幅時間の比率がデューティ サイクルです。
たとえば、サイクル時間は 10ms、パルス幅時間は 8ms、ロー レベル時間は 2ms、合計デューティ サイクルは 8/(8+2)= 80% です。
これは、デューティ サイクルが 80% のパルス信号です。
そして、PWMはパルス幅変調であることがわかります.デューティサイクルを調整することにより、パルス幅（パルス幅時間）を調整することができ、周波数は単位時間あたりのパルス信号の数です.周波数が高いほど
例えば 20Hz のデューティを 80%とすると、1 秒間に 20 個のパルス信号が出力され、1 回あたりのハイレベル時間は 40ms と
なり
ます
。 T2 はローレベル時間
周期 T を 1 秒、周波数を 1Hz、ハイ レベル時間を 0.5 秒、ロー レベル時間を 0.5 秒とすると、合計デューティ サイクルは 0.5 /1 = 50% となります。
PWMの原理
シングルチップ マイコンを例にとると、シングルチップ マイコンの IO ポートはデジタル信号を出力し、IO ポートはハイ レベルとロー レベルしか出力できないことがわかっています。
ハイレベルを5V、ローレベルを0Vと仮定すると、PWMを使用して異なるアナログ電圧を出力し、IOポートによって出力される方形波のデューティサイクルを変更することにより、デジタル信号によってシミュレートされたアナログ電圧信号を取得する必要があります
電圧は、1 を接続するか 0 を切断する反復パルス シーケンスでアナログ負荷 (LED ライト、DC モーターなど) にクランプされることがわかっています。接続は DC 電源の出力であり、切断は次のとおりです。 DC電源の断線。。接続と切断の時間を制御することで、理論的には最大電圧値以下の任意のアナログ電圧 (つまり、0 ～ 5V の間の任意のサイズ) を出力できます。
例えば、デューティ比が50%の場合、ハイレベルの時間が半分、ローレベルの時間が半分ということになり、ある周波数で2.5Vのアナログ出力電圧が得られます。 75% デューティ サイクルは 3.75V.
pwm の調整機能は、「占有期間」の幅制御に由来します. 「占有期間」が広くなると、出力エネルギーが増加し、抵抗を通じて得られる平均電圧値-容量変換回路も増加し、「占有期間」が狭くなり、出力電圧信号の平均電圧が低下し、抵抗-容量変換回路で得られる平均電圧値も低下します。
つまり、特定の周波数で、異なるデューティ比によって異なる出力アナログ電圧を得ることができます。
PWM はこの原理で D/A 変換を実現します。
要約：
PWMは、適切な信号周波数の下で1サイクルのデューティサイクルを変更することにより、出力の実効電圧を変更することです
PWM周波数が高いほど応答が速くなります
PWM出力呼吸灯
モーター速度のPWM制御
デューティ サイクルは、モーター速度の調整を実現できます. デューティ サイクルは、1 サイクルのハイ レベルの比率であることがわかっています. ハイ レベルの比率が大きいほど、デューティ サイクルも大きくなります. DC モーターの場合、一般的に言えば,モーター出力端子がハイレベルでモーターが回転可能 出力端子がハイレベルの時モーターは回転しますが、少しずつスピードアップ モーターの急変防止機能があれば止まらない電流、それは元の速度を維持し、このように往復します。モーターの速度は、サイクルで出力される平均電圧値であるため、本質的に、速度調整はモーターを非停止のような状態にすることです。全速回転ではなく全速回転状態のように停止すると、1 サイクルの平均速度は、デューティ サイクルによって調整された速度になります。
モーター制御では、電圧が大きいほどモーター速度が速くなり、PWMを介した異なるアナログ電圧の出力により、モーターが異なる出力速度に達することができます
もちろん、モーター制御においてもモーターにはそれぞれ周波数があり、周波数が低すぎると動きが不安定になり、人間の可聴範囲の周波数だと口笛が聞こえることもあります。周波数が高すぎるモーターは応答できない場合があります
通常のモーター周波数は 6 ～ 16kHZ で、 PWM がステアリング ギアを制御するのに適しています
. ステアリング ギアの制御は、固定周波数と異なるデューティ比によってステアリング ギアのさまざまな回転角度を制御することです.
ステアリング ギアの周波数は一般に 50 Hz、つまり約 20 ms のタイム ベース パルスであり、パルスの高レベル部分は一般に 0.5 ms ～ 2.5 ms の範囲にあります。ステアリングギアのさまざまなコーナーを制御するために、
500-2500us の PWM 高レベル部分は、180 度ステアリングギアの 0-180 度制御に対応します。
180 度の角度サーボを例にとると、対応する制御関係は次のようになります:
0.5ms------------0 度;
1.0ms------------ 45 度;
1.5ms------------90 度;
2.0ms-----------135 度;
2.5ms-----------180払う;
