[F.Abdelaziz]

التعديل فى عرض النبضات PWM



مقدمة :
الكثير من دوائر التحكم فى القدرة الكهربائية تستخدم تقنية "التعديل فى عرض النبضات" PWM كأساس لعملها .
لفهم كيف تقوم هذه التقنية بالتحكم فى القدرة الكهربائية ، تخيل جزء من دائرة على شكل مفتاح "سريع الفعل" والحمل المراد التحكم فيه (مصباح على سبيل المثال) كما فى الشكل التالى :



عندما يكون المفتاح مفتوح open لا يمر تيار فى المصباح وتكون القدرة المغذاة بصفر . فى لحظة غلق close المفتاح يستقبل الحمل الجهد الكامل للمصدر ويتم الإمداد بأقصى قدرة .
كيف نمد الحمل بقدرة متوسطة ؟ ولتكن 50% على سبيل المثال . أحد الأفكار هى جعل المفتاح يفتح ويغلق بسرعة للحصول على زمن فتح 50% وزمن غلق 50% . هذا يعنى أن ، فى المتوسط ، نصف الزمن يوجد به تيار (قدرة) ونصف الزمن لا يوجد به تيار (قدرة) .
يمكن القول أن القدرة المتوسطة كما لو كنا طبقنا جهد متوسط بقيمة 50% من جهد الدخل .



لاحظ أن غلق المفتاح يمكن أن يحدد عرض (زمن تواجد ) النبضة طالما أنه ظل فى هذه الحالة ، وأن الفترة الزمنية بين النبضات تستمر طالما أنه مفتوح . ويعرف مجموع الإثنين معا "بالزمن الدورى " للدورة والذى يتحكم فى التردد . العلاقة بين زمن تواجد النبضة والزمن الكلى (الزمن الدورى) تعرف"بدورة الخدمة أو العمل " duty cycle .
بتغيير عرض النبضة يمكننا التحكم فى القدرة المتوسطة المغذاة للحمل . وبالتالى عندما يتغير عرض النبضة من الصفر إلى أقصى قدرة تتغير أيضا دورة الخدمة كما هو مبين بالشكل التالى :



هذا المبدأ يستخدم للتحكم الدقيق باستخدام PWM عن طريق تعديل (تغيير) عرض النبضة للتحكم فى دورة الخدمة للإشارة المطبقة على الحمل وبالتالى القدرة المغذاة إليه .



مما سبق نستنج أن إشارة PWM تتحدد عن طريق :
• تردد الإشارة .
• دورة خدمة الإشارة .
العمل بتعديل عرض النبضات PWM والميكروكونترولر PIC :
الميكركونترولر PIC16F877A ، على سبيل المثال ، فى بناءه الداخلى 2 موديول CCP "إلتقاط – مقارنة - تعديل بعرض النبضة) هما CCP1 و CCP2 .
يمكننا التعامل بسهولة مع الدوال الخاصة بتوليد أشارة ذات تعديل عرض النبضة PWM بالميكروسى .
الدوال التى تتناول الموديول CCP1 هى :

• Pwm1_Init
• Pwm1_ Set _Duty
• Pwm1_Start
• Pwm1_Stop

1- دالة تهيئة تردد إشارة تعديل عرض النبضة PWM :
فى الميكروسى تستخدم الدالة Pwm_Init() فى تحديد تردد إشارة PWM :

الصيغة :

 Pwm1_Init (freq);

حيث :
freq : هو التردد المطلوب لإشارة PWM .
مثال:

Pwm1_Init (4000) // بدء توليد إشارة بتعديل عرض النبضة بتردد 4 كيلوهرتز

2- دالة "دورة الخدمة" Duty Cycle
من خلال هذه الدالة يمكن التحكم فى دورة الخدمة لأشارة PWM . قيمة دورة الخدمة تتغير من الصفر إلى 255 ، الصفر يساوى 0% والقيمة 127 تساوى 50% والقيمة 255 تساوى 100% .

الصيغة :

PWM1_Set_Duty (duty_ratio);

حيث :
duty_ratio : قيمة من نوع الحرف char (0 to 255) تحدد النسبة المئوية لدورة خدمة PWM .

مثال :

PWM1_Set_ Duty (192); // تحديد دورة الخدمة بالقيمة 75 بالمئة

ونظرا لأن الميكروكونترولر يتعامل مع الأرقام ، ينبغى تحويل النسبة المئوية لدورة الخدمة إلى رقم .
يتم حساب قيمة دورة الخدمة من العلاقة :

 (Percent * 255) / 100

• لحساب القيمة المناظرة لدورة خدمة 10 % :

 (10 * 255) / 100 = 25.5

ولأن القيمة يجب أن تكون من نوع الحرف char فيجب أن تكون عدد صحيح بين الصفر و 255 , بالتالى نأخد القيمة 25 أى :

 PWM1_Set_Duty(25);

• Duty of 50%

 (50 * 255) / 100 = 127.50

PWM1_Set_Duty(127);

• Duty of 90%

 (90 * 255) / 100 = 229.50

PWM1_Set_Duty(229);

3- دالة البدء Start ودالة الانتهاء Stop :
من خلال دالة البدء PWM1_Start(); نقوم ببدء توليد إشارة PWM بالميكروكونترولر PIC ومن خلال دالة النهاية PWM1_Stop(); يتم إنهاء توليد إشارة PWM .

الصيغة :

 Pwm1_Start (); // initial signal generation module CCP1 PWM PIC
Pwm1_Stop (); / / stops the PWM signal generation module CCP1 PIC

مثال بسيط :

void main () {
  
     Pwm1_init (5000);
     Pwm1_ Set_Duty (127);
     Pwm1_Start ();

     while (1);
}

فى هذا البرنامج يتم تهيئة الموديول CCP1 بالميكروكونترولر PIC ليعمل بنظام PWM بتردد 5Khz ودورة خدمة 50% كما هو مبين فى الشكل التالى :



مثال آخر :
استخدام الموديول CCP2 بالميكروكونترولر PIC16F877A :

void main() {
  
    Pwm2_init(5000);
    Pwm2_Set_Duty(127);
    Pwm2_Start();

    while(1);.
}

[F.Abdelaziz]

تدريب : تعديل عرض النبضات PWM باستخدام موديول المقارنة CCP بالميكروكونترولر PIC16F628A
الدائرة الكهربية :
يتم توصيل 2 مفتاح ضاغط إلى الأطراف RB0 , RB1 كمداخل . ويتم تشغيل ليد بواسطة الخرج المعدل PWM من الطرف RB3/CCP1 خلال مقاومة لتحديد التيار330R.يتم تزايد أو تناقص دورة الخدمة لإشارة الخرج PWM باستخدام المفاتيح الموجودة كمداخل وهذا يؤدى إلى التغيير فى شدة إضاءة الليد .



البرنامج :
البرنامج يعطى عشر مستويات مختلفة للتحكم فى شدة إضاءة الليد بتغيير دورة الخدمة من 0 إلى 250 بخطوة 25 فى كل مستوى . يتم تغيير دورة الخدمة عن طريق الضغط على المفاتيح الضاغطة UP , DOWN .

/*
Description: CCP module generating PWM
 MCU: PIC16F628A
 Oscillator: XT, 4.0 MHz
*/
 sbit UP at RB0_bit;
 sbit DOWN at RB1_bit;
 unsigned short new_DC, current_DC;

 void debounce(){
  Delay_ms(300);
 }

 void main() {
 CMCON = 0x07; // Disable comparators
 PORTB = 0x00; 
 TRISB = 0b00000011; // RB0, RB1 input, RB3 (PWM1) output
 PWM1_Init(5000);    // PWM module initialization (5KHz)
 new_DC = 0;         // Initial value of variable Duty Cycle
 current_DC = 0;
 PWM1_Start();       // Start PWM1 module with Zero DC
 PWM1_Set_Duty(current_DC);
 do {
  if (!UP){      // If the button connected to RB0 is pressed
   debounce();
   if (new_DC < 250)      // Don't go above 250
   new_DC = new_DC + 25 ; // increment Duty Cycle by 25
  }
  if (!DOWN) {   // If the button connected to RB1 is pressed
   debounce();
   if (new_DC !=0)        // Don't go below 0
   new_DC= new_DC - 25 ; // Decrement Duty Cycle by 25
  }
  if (current_DC != new_DC) {
   current_DC = new_DC ;
   PWM1_Set_Duty(current_DC); // Change the current DC to new value
  }
 } while(1);
}  // END main()

النتائج :
عند توصيل القدرة للدائرة تبدأ الإضاءة بمستوى الصفر (الدورة كلها OFF مستمر ) أى دورة الخدمة بصفر . بالضغط على المفتاح الضاغط UP تتزايد دورة الخدمة (يتزايد الجزء الموجب من الدورة ON) وتتزايد شدة إضاءة الليد حتى تصل دورة الخدمة إلى الواحد الصحيح (الدورة كلها ON مستمر) .

[F.Abdelaziz]

تدريب : التحكم فى سرعة محرك بنظام PWM بالتعديل فى دورة الخدمة عن طريق مقاومة متغيرة متصلة بمدخل تناظرى
سوف نقوم بإنشاء برنامج بلغة السى الغرض منه تحميل دالة دورة الخدمة Pwm_set_duty() بقيمة ناتجة عن قراءة جهد تناظرى على المدخل AN0 أى أن دورة الخدمة تتغير من 0% إلى 100% ( من 0 إلى 255 ) تبعا لتغير جهد الدخل التناظرى والمناظر للقيمة من0 إلى 1023 وبالتالى يقوم الخرج PWM بالتحكم فى سرعة محرك المروحة .

الدائرة الكهربية :



البرنامج :

/*
************************************************ 
البرنامج : دخل تناظرى و تعديل فى عرض النبضة
الغرض : التحكم فى محرك مروحة عن طريق تعديل عرض النبضات من خلال دخل تناظرى
*/

void main () {

unsigned int a = 0; // تعريف متغير نوع عدد صحيح لحفظ نتيجة التحويل من تناظرى لرقمى  

ADCON1 = 0b00001001; // تهيئة طرف الدخل التناظرى  
TRISA = 255; // تهيئة أطراف المنفذ كمداخل 

Pwm_Init (5000); // تهيئة موديول تعديل عرض النبضة بتردد 5 كيلوهرتز 
Pwm_Start (); //بدء عمل موديول تعديل عرض النبضة  

do // حلقة غير منتهية 
 {
 a=Adc_Read(0); // قراءة القناة التناظرية صفر وحفظ قيمة نتيجة التحويل فى سجل مؤقت   
 a = (a / 4); // تحويل القيمة السابقة إلى نسبة مئوية لدورة الخدمة  
 Pwm_Set_Duty (a); //إرسال دورة الخدمة إلى موديول التحكم فى عرض النبضات لتظهر على طرف الخرج الخاص به  Delay_10us; // الانتظار لمدة 10 ميكروثانية 
}
   while (1); // التكرار بصفة مستمرة 

}

الشكل الموجى الناتج كما فى الشكل التالى :

[younescdse]

بارك الله فيك
هل تم تنظيم جميع دروسك الجيدة في ملف واحد؟
لديا جزاين فقط الان

[MJELEC]

هنا تجدون مثال تطبيقي مرفق بالكود الخاص به

https://youtu.be/ot6RENhu758