A modulação por largura de pulso (PWM) é um termo sofisticado para descrever um tipo de sinal digital. A modulação da largura de pulso é usada em uma variedade de aplicações, incluindo circuitos de controle sofisticados. Uma maneira comum de usá-los é controlar o escurecimento dos LEDs RGB ou controlar a direção de um servo motor. Podemos obter vários resultados em ambas as aplicações, porque a modulação da largura de pulso nos permite variar quanto tempo o sinal é alto de maneira analógica.
Embora o sinal possa ser alto, normalmente 5V ou baixo (terra), a qualquer momento, podemos alterar a proporção de tempo em que o sinal está alto em comparação com quando está baixo durante um intervalo de tempo consistente.
Ciclo de trabalho
Quando o sinal está alto, chamamos isso de “pontualidade”. Para descrever a quantidade de “pontualidade”, usamos o conceito de ciclo de trabalho. Além disso, o ciclo de trabalho é medido em porcentagem. Ou seja, o ciclo de trabalho percentual descreve especificamente a porcentagem de tempo em que um sinal digital está ligado durante um intervalo ou período de tempo. Ademais, este período é o inverso da frequência da forma de onda.
Se um sinal digital passa metade do tempo ligado e a outra metade desligada, diríamos que o sinal digital tem um ciclo de trabalho de 50% e se assemelha a uma onda quadrada ideal. Se a porcentagem for maior que 50%, o sinal digital passará mais tempo no estado alto que no estado baixo e vice-versa se o ciclo de trabalho for menor que 50%. Abaixo está um gráfico que ilustra esses três cenários.
O ciclo de trabalho de 100% seria o mesmo que definir a tensão para 5 Volts (alta). 0% do ciclo de trabalho seria o mesmo que aterrar o sinal.
Exemplos
Você pode controlar o brilho de um LED ajustando o ciclo de trabalho.
Com um LED RGB (vermelho, verde e azul), você pode controlar quanto de cada uma das três cores deseja na mistura de cores, além disso, é possível escurecê-las com várias quantidades.
Se os três estiverem ligados em quantidades iguais, o resultado será uma luz branca com brilho variável. Azul igualmente misturado com verde ficará verde-azulado. Como exemplo um pouco mais complexo, tente ligar totalmente o vermelho e o ciclo de trabalho verde de 50% e o azul totalmente desligado para obter uma cor laranja.
A frequência da onda quadrada
Você precisa ajustar a frequência da onda quadrada para ser suficientemente alta ao controlar os LEDs, a fim de obter o efeito de escurecimento adequado. Uma onda de ciclo de trabalho de 20% a 1 Hz será óbvia, ao mesmo tempo que pisca os olhos, um ciclo de trabalho de 20% a 100 Hz ou mais parecerá mais escuro do que totalmente. Essencialmente, o período não pode ser muito grande se você estiver buscando um efeito de escurecimento com os LEDs.
Você também pode usar a modulação de largura de pulso para controlar o ângulo de um servo motor conectado a algo mecânico, como um braço robótico. Os servos têm um eixo que gira para uma posição específica com base em sua linha de controle. Frequência/período são específicos para controlar um servo específico. Um servo motor típico espera que você o atualize a cada 20 ms com um pulso entre 1 ms e 2 ms, ou seja, entre um ciclo de trabalho de 5% e 10% em uma forma de onda de 50 Hz. Com um pulso de 1,5ms, o servo motor estará na posição natural de 90 graus. Com um pulso de 1ms, o servo estará na posição 0 grau e, com um pulso de 2ms, o servo estará em 180 graus. Você pode obter toda a amplitude de movimento atualizando o servo com um valor intermediário.
Conclusão
Em resumo, aplicamos a modulação da largura de pulso em uma variedade de situações, particularmente para controle. Você já sabe que pode usá-la para escurecer LEDs e controlar o ângulo dos servomotores, e agora pode começar a explorar outros usos possíveis. Caso possua alguma dúvida ou sugestão quanto a este tutorial, não hesite em deixar um comentário abaixo.
