PWM（パルス幅変調）は、エレクトロニクスのあらゆる分野の多くのデバイスをほぼ制御する必要があるため、今日のすべてのマイクロコントローラーの重要な機能です。PWMは、モーター制御、照明制御などに広く使用されています。アプリケーションでマイクロコントローラーを使用しない場合があります。マイクロコントローラーなしでPWMを生成する必要がある場合は、オペアンプ、タイマー、パルスジェネレーターなどの汎用ICを使用します。PWMを生成するために555タイマーICを使用しています。555タイマーICは、多くのアプリケーションで使用できる非常に便利な汎用ICです。
必要なコンポーネント：
- 555タイマーIC-1
- 10Kポット-1
- 100オーム抵抗-1
- 0.1uFコンデンサ-1
- 1k抵抗-1（オプション）
- ブレッドボード-1
- 9V電池-1
- LED -1
- マルチメータまたはCRO-1
- ジャンパー線-
- バッテリーコネクタ-1
PWM信号とは何ですか？
パルス幅変調（PWM）は、制御回路で最も一般的に使用されるデジタル信号です。この信号は、事前定義された時間と速度でハイ（5v）とロー（0v）に設定されます。信号がハイのままである時間は「オン時間」と呼ばれ、信号がローのままである時間は「オフ時間」と呼ばれます。以下で説明するように、PWMには2つの重要なパラメータがあります。
PWMのデューティサイクル：
PWM信号がHIGH（オンタイム）のままである時間のパーセンテージは、デューティサイクルと呼ばれます。信号が常にオンの場合は100％のデューティサイクルであり、常にオフの場合は0％のデューティサイクルです。
デューティサイクル=ターンオン時間/（ターンオン時間+ターンオフ時間）
PWM信号の周波数は、PWMが1周期を完了する速度を決定します。上図に示すように、1周期でPWM信号のON / OFFが完了します。このチュートリアルでは、5KHzの周波数を設定します。
LEDが0.5秒間オフになり、LEDが残りの0.5秒間オンになっていることがわかります。ただし、オン時間とオフ時間の頻度が「1秒あたり1」から「50 /秒」に増加した場合。人間の目はこの周波数を捉えることができません。通常の目では、LEDは半分の明るさで光っているように見えます。したがって、オン時間をさらに短縮すると、LEDははるかに明るく見えます。
以前、多くのプロジェクトでPWMを使用しており、以下で確認してください。
- ATmega32によるパルス幅変調
- ArduinoUnoを使用したPWM
- PICマイクロコントローラーを使用したPWMの生成
- Raspberry PiPWMチュートリアル
- RaspberryPiによるDCモーター制御
- 1ワットのLED調光器
- PWMを使用したArduinoベースのLED調光器
555タイマーPWMジェネレーターの回路図と説明：
このPWMジェネレータ回路では、前述のように、PWM信号の生成に555タイマーICを使用しました。ここでは、抵抗RV1とコンデンサC1を選択して、PWM信号の出力周波数を制御しました。出力信号のデューティサイクルを変更するために、固定抵抗の代わりに可変抵抗を使用しました。D1ダイオードを介したコンデンサの充電とD2ダイオードを介した放電により、555タイマーの出力ピンでPWM信号が生成されます。
以下の式は、PWM信号の周波数を導出するために使用されます。
F = 0.693 * RV1 * C1
PWM生成の全体的な動作とデモンストレーションは、最後のビデオで説明されています。ここでは、LEDのPWM効果を確認し、マルチメーターで確認できます。
555タイマーICを使用したPWM生成のシミュレーション：
以下はいくつかのスナップショットです。
