ما هي تعديل عرض النبضة PWM وكيف تعمل؟

تعديل عرض النبضة PWM

ما هي PWM ؟

” PWM اختصاراً لـ (Pulse Width Modulation) وهي تقنية يتم استخدامها للتحكم في نسب الطاقة الكهربائية التي يُمد بها الأجهزة. وهي عبارة عن إشارة رقمية مكونة من نبضات معدلة تمكنك من الحصول على مقدارًا متوسطًا من الطاقة الكهربائية بين التشغيل الكامل و الإيقاف التام.”

 

كيف تعمل PWM ؟

سأستعين بتجربة لتوضيحها… سوف اقوم بتوصيل ليد (LED) بسيط مع بطارية بإستخدام مفتاح (Switch).

بعد ذلك سوف أقوم بالضغط على المفتاح ليصبح في حالة (ON)..

 لو سألتك هنا.. ماذا سوف يحدث للـ LED ؟..

الرد هيكون أن الليد حصل على جهد البطارية. فبالتالي لو رسمت شكل الموجة الداخلة لليد سوف تكون على شكل خط مستقيم.. و يعبر عن التشغيل الكامل (أي: أعلى قيمة لجهد البطارية).. كما موضح بالصورة التالية:

المفتاح مغلق في الدائرة

 

تمام.. ماذا لو عكست هذه الحالة .. بمعنى ان اني اقوم بجعل المفتاح في حالة (OFF)؛ لن يضىء الليد.. ويصبح في حالة (OFF) وعند رسمه سوف يكون خط مستقيم ولكن هذه المرة يعبر عن الإيقاف التام (0V).

المفتاح مفتوح في الدائرة

 

سوف اقوم بنفس التجربة ولكن هذه المرة هي مزيج من ON و OFF.

سوف اقوم بالضغط على المفتاح ليصبح ON لمدة ثانيتين ثم اقوم برفع اصبعي عنه ليصبح مرة آخرى Off لمدة ثانيتين مع تكرار هذا الأمر بشكل دائم.  الآن أصبح لدي موجة تحتوي على مجموعة من Pulses أو النبضات كما موضح بالشكل التالي:

توليد نبضات بغلق وفتح المفتاح
اكتشف العلماء انه عندما تقوم بعمل نبضات بهذا الشكل (اي تقطيع للجهد) و”بتردد معين” سوف يصبح لديك تغير في الجهد… وهذا التغير هو قيمة متوسطة بين أعلى قيمة للجهد وبين 0V، ويتم تحديده بناءاً على عرض النبضة وهو الـ TON …

لو نظرت إلى الموجة في التجربة الثالثة سوف تجدها مكونة من جزئين: جزء TON ويتم التعبير عنه بـ (HIGH) وهو فترة من الزمن كانت الإشارة فيه اعلى مايمكن، وجزء TOFF ويتم التعبير عنها بـ (LOW) وهو فترة من الزمن التي كانت فيه الاشارة اقل مايمكن أي تساوي 0V. مجموع الفترتين هو Time period.

 

تعديل عرض النبضة PWM

التعرف على Duty Cycle

لو قمت بحساب النسبة المئوية لـ TON إلي Time Period.  سوف تكون هذه هي نسبة الجهد النهائية التي حصل عليها الليد. تسمى هذه النسبة بـ Duty Cycle ويتم حسابها من خلال المعادلة:

Duty Cycle = (TON / TON + TOFF ) × 100

 

دعنا نقوم بتطبيق هذا المثال على إشارة PWM الموجودة بالأعلى،.. TON يساوي ثانيتين و TOFF ايضاً يساوي ثانيتين.. إذاً نسبة TON إلى Time Period وهو (TON + TOFF) سوف تكون كالتالي:

 

Duty Cycle = (TON  / TON + TOFF ) × 100

Duty Cycle = (2 / 2 + 2) x 100 = 50%

 

إذاً لو… جهد البطارية الكلي 3 فولت مثلاً ؛ إذاً الجهد الذي حصل عليه الليد في النهاية هو 1.5 فولت وليس 3 فولت كلهم.

ملحوظة هامة:  لكى يتم ذلك بالشكل الصحيح اي تقليل الجهد إلى النصف؛ بالإضافة إلى أن Duty Cycle = 50% فإنك سوف تحتاج الى تردد Frequency مناسب (قد يكون مثلاً 500Hz).

وكلما قمت بالتعديل على عرض النبضة (TON) فإنك سوف تحصل على قيمة مختلفة للجهد.  لذلك سميت هذه التقنية أو هذه الإشارة بـ “تعديل عرض النبضة” ترجمة لـ Pulse Width Modulation.

 

 شاهد الأمثلة التالية للـ Duty Cycle:

 

الـ Duty Cycle في PWM

التعليقات

أترك تعليق..

اترك تعليقاً

لن يتم نشر عنوان بريدك الإلكتروني.