PWM NEDİR?

 Yıllar içinde elektronik cihazların kullanımı hayatamızın bir parçası haline gelmiştir. Bu cihazların kontrol edilmesi ve bu doğrultuda kullanılması önemli bir konu olmuştur. Bu yazımda manuel olmasa da dijital cihazlarda bulunan PWM (Pulse Width Modulation) yani Darbe Genişlik Modülasyonundan bahsedeceğim.

Kaynak: https://www.thomsonlinear.com/tr/destek/ipuclari/pwm-nedir

Modülasyon nedir?

İlk olarak modülasyondan bahsetmek istiyorum. Modülasyon haberleşme sistemlerinde sıklıkla kullanılan bir yöntemdir. Bu yöntemde bir girdi sinyali (input) bir taşıyıcı (carrier) sinyal ile taşınır. Yazının devamında modülasyonu daha iyi anlayacaksınız.

Frekans Modülasyonu

Doğadaki sinyallerin çoğu analog sinyaldir. Elektronik cihazlar ise dijital sinyaller ile işlemleri yapmaktadır ( Analog sinyale ve dijital sinyale hakim değilseniz bu yazımı okumanızı tavsiye ederim). Çıktı olarakta tekrar analog çıktılar üretilmektedir.

PWM nedir?

PWM hızlı bir şekilde analog çıkış üretmeye yarıyor. Anahtarlama mantığı ile çalışarak çıkış sinyalini üretiyor.

PWM sinyalinin bir periyodu vardır. Bu periyodun bir süresinde ON yani HIGH periyodun kalan süresinde ise OFF yani LOW olur. Burası PWM konusunun en önemli noktası: Duty Cycle.

Çıkış sinyalimizin bir periyodunun ON olan kısmının bir periyoda olan yüzdesi Duty Cycle diye bilinir. Eğer sinyal hep ON ise %100 Duty Cycle, eğer sinyalin hepsi OFF ise %0 Duty Cycle olur. Hesaplanması ise aşağıdaki formül ile yapılır.

Duty Cycle = ON Time / (ON Time + OFF Time)

Duty Cycle değerini hesapladık. Peki bunu nasıl kullanacağız?

Giriş voltaj değeri ile Duty cycle değerini çarparak Ortalama Çıkış Gerilimini (Average Output Voltage) hesaplıyoruz. Bu değer çıkışta elde ettiğimi değerdir. Duty Cycle’ın çok hızlı değişmesi, ON-OFF durumlarına geçmesi çıkış sinyalinde değişimlere sebep olur. PWM sinyali osiloskopta incelendiğinde kare dalga gözlemlenir. Analog sinyale benzemez. Fakat değişimin çok hızlı olması çıkışta analog sinyal üretilmesini sağlar.

Ortalama Çıkış Gerilimi

Şimdi öğrendiklerimizi örnekler üzerinde inceleyelim.

Bir DC motorumuz var. Bizde bu motorun hızını kontrol etmek istiyoruz. Bunun için de motora uygulanan DC gerilimi kontrol etmemiz gerekiyor. PWM sinyalinin ON olduğu süre artarsa yani Duty Cycle büyükse motor daha hızlı döner. Duty Cycle azalır ise motor daha yavaş döner. Sürekli olarak anahtarlama yaparak, ON-OFF durumuna getirerek çıkış gerilimini ayarlarız.

Modülasyonu bu noktada daha iyi anlayabiliriz. Bir input değerimiz var ve bu değer çıkışa etki ediyor. Duty cycle’ın genişliği taşıyıcı görevi görüyor ve girdinin ne kadarının çıkışa etki edeceğini belirliyor. Modülasyonu anlayarak PWM’i daha kolayca kavrayabiliriz.

Nerelerde kullanılır?

PWM, motorların hız kontrolünde, LED’lerin parlaklık kontrolünde, haberleşme teknolojilerinde, güç kontrolünde ve voltaj regülatörlerinde kullanılabilir.

Özet olarak,

PWM sinyali anahtarlama ile elde edilir. Sinyalin bir periyodunun ON olduğu kısmın, bir periyoda oranına Duty Cycle denir. Giriş gerilimi ile Duty Cycle’ı çarparak Ortalama Çıkış Gerilimi’ni (Average Output Voltage) buluruz. Duty Cycle büyükse çıkış değeri girişe yakın olur, küçükse de tam tersi gerçekleşir. Sonuç olarak Duty Cycle değerini ayarlayarak istediğimiz çıkış değerini elde ederiz.

Diğer yazılarda görüşmek üzere.

Kaynakça:

• Electronics Tutorial
• Circuit Digest
• Lezzetli Robot Tarifleri Youtube Kanalı
• Elektrikport