أخبار

تعديل عرض النبضة (PWM) هو مصطلح مُنمّق لنوع من الإشارات الرقمية. تُستخدم تعديلات عرض النبضة في تطبيقات مُتنوعة، بما في ذلك دوائر التحكم المُعقدة. ومن الطرق الشائعة التي نستخدمها بها في SparkFun تعتيم مصباح LED RGB أو التحكم في اتجاه مُحرك مؤازر. يُمكننا تحقيق مجموعة مُتنوعة من النتائج في كلا التطبيقين لأن تعديل عرض النبضة يُتيح لنا تغيير مُدة ارتفاع الإشارة بطريقة تناظرية. فبينما لا يُمكن أن تكون الإشارة عالية (عادةً 5 فولت) أو منخفضة (أرضية) إلا في أي وقت مُحدد، يُمكننا تغيير نسبة ارتفاع الإشارة مُقارنةً بانخفاضها على مدى فترة زمنية مُستمرة.

دورة العمل

عندما تكون الإشارة عالية، نُطلق عليها "وقت التشغيل". ولوصف هذا "الوقت"، نستخدم مفهوم دورة العمل. تُقاس دورة العمل بالنسبة المئوية. تُعرّف نسبة دورة العمل تحديدًا النسبة المئوية للوقت الذي تكون فيه الإشارة الرقمية قيد التشغيل خلال فترة زمنية أو فترة زمنية. الفترة الزمنية هي معكوس تردد الموجة. إذا كانت الإشارة الرقمية قيد التشغيل لنصف الوقت ومتوقفة للنصف الآخر، نقول إن دورة عمل الإشارة الرقمية 50%، وهي مشابهة للموجة المربعة المثالية. إذا كانت النسبة المئوية أعلى من 50%، فإن الإشارة الرقمية تقضي وقتًا أطول في الحالة العالية مقارنةً بالحالة المنخفضة، والعكس صحيح إذا كانت دورة العمل أقل من 50%. يوضح الرسم البياني التالي هذه الحالات الثلاث:

دورة عمل ١٠٠٪ هي نفسها ضبط الجهد على ٥ فولت (عالي). دورة عمل ٠٪ هي نفسها توصيل الإشارة بالأرض.

مثال

يمكنك التحكم في سطوع LED عن طريق ضبط دورة العمل.

باستخدام مصابيح LED RGB (الأحمر والأخضر والأزرق)، يمكنك التحكم في كمية كل من الألوان الثلاثة المختلطة عن طريق خفض إضاءتها بكميات مختلفة.

إذا شُغِّلت الثلاثة بنسب متساوية، فستكون النتيجة درجات متفاوتة من الضوء الأبيض. يُنتج مزج اللونين الأزرق والأخضر لونًا أخضر مزرقًا. لمثال أكثر تعقيدًا، جرِّب تشغيل اللون الأحمر بالكامل، ثم تشغيل اللون الأخضر بالكامل عند ٥٠٪ من دورة التشغيل، ثم إيقاف تشغيل اللون الأزرق بالكامل للحصول على لون برتقالي.

عند التحكم في مصابيح LED، يجب أن يكون تردد الموجة المربعة مرتفعًا بما يكفي لتحقيق تأثير تعتيم مناسب. ستُظهر موجة دورة عمل بنسبة 20% عند تردد 1 هرتز بوضوح تشغيلها وإيقافها، بينما ستبدو دورة عمل بنسبة 100% عند تردد 20 هرتز أو أعلى أضعف مما هي عليه عند التشغيل الكامل. باختصار، إذا كان هدفك هو تحقيق تأثير تعتيم باستخدام مصابيح LED، فلا يجب أن تكون الفترة طويلة جدًا. يمكنك أيضًا استخدام تعديل عرض النبضة للتحكم في زاوية محرك سيرفو متصل بجهاز ميكانيكي مثل ذراع روبوتية. يحتوي محرك السيرفو على عمود يدور إلى موضع محدد بناءً على خط التحكم الخاص به. يبلغ مدى دوران محركات السيرفو لدينا حوالي 180 درجة.

التردد/الفترة مخصصان للتحكم في سيرفو معين. يتوقع محرك سيرفو نموذجي تحديثًا كل ٢٠ مللي ثانية، بنبضة تتراوح بين ١ مللي ثانية و٢ مللي ثانية - أي دورة عمل تتراوح بين ٥٪ و١٠٪ على موجة ٥٠ هرتز. مع نبضة ١.٥ مللي ثانية، يكون محرك السيرفو في موضعه الطبيعي بزاوية ٩٠ درجة. عند نبضة ١ مللي ثانية، يكون السيرفو عند ٠ درجة، وعند نبضة ٢ مللي ثانية، يكون السيرفو عند ١٨٠ درجة. يمكنك الحصول على نطاق الحركة الكامل بتحديث السيرفو إلى قيم تقع بينهما.

يُستخدم تعديل عرض النبضة في تطبيقات متنوعة، وخاصةً في مجال التحكم. الآن وقد عرفتَ إمكانية استخدامه لخفض إضاءة مصابيح LED والتحكم في زاوية محركات السيرفو، يمكنك البدء في استكشاف استخدامات أخرى ممكنة. إذا كنتَ تشعر بالحيرة، فلا تتردد في الاطلاع على مجموعة SparkFun Inventor's Kit، التي تتضمن أمثلةً لاستخدام تعديل عرض النبضة. إذا كنتَ مستعدًا لبدء البرمجة فورًا ولديك لوحة Arduino، فاطلع على أمثلة برمجة تعديل عرض النبضة هنا.