17 Giới Thiệu Nguyên Lý PWM

PWM là gì?

PWM (Pulse Width Modulation - Điều chế độ rộng xung) là kỹ thuật điều khiển mạch tương tự thông qua tín hiệu số. Mặc dù chỉ có hai mức (cao/thấp), bằng cách điều chỉnh tỷ lệ thời gian ở mức cao (Duty Cycle) trong mỗi chu kỳ, ta có thể mô phỏng tín hiệu tương tự như 3.3V hoặc 1.3V từ nguồn 5V.

PWM trong STM32

STM32F407VET6 có 14 bộ định thời, gồm: Timer nâng cao, Timer thông dụng và Timer cơ bản. Chỉ Timer nâng cao và thông dụng hỗ trợ PWM, mỗi Timer có thể có 4 kênh PWM. Mỗi kênh được ánh xạ ra chân MCU và có thể cấu hình qua nhiều chân khác nhau.

Tham số cơ bản của PWM

Tần số (Frequency): là nghịch đảo của chu kỳ PWM
Duty Cycle: tỷ lệ thời gian mức cao trong một chu kỳ (VD: 50%)

Nguyên lý điều khiển

Theo lý thuyết điều khiển lấy mẫu, những xung hẹp có xung lượng (diện tích) bằng nhau sẽ cho kết quả gần giống nhau trên đối tượng có quán tính. PWM sử dụng các xung có cùng biên độ nhưng độ rộng khác nhau để mô phỏng tín hiệu mong muốn (như hình sin), giúp điều chỉnh điện áp và tần số đầu ra.

Ưu điểm của PWM

Dễ xử lý bằng số: Không cần DAC
Chống nhiễu tốt: Vì tín hiệu chỉ là 0 và 1 nên ít bị ảnh hưởng
Ứng dụng được trong truyền thông

Ứng dụng PWM

Điều khiển tốc độ động cơ
Điều chỉnh độ sáng LED
Điều khiển còi/buzzer
Tiết kiệm điện cho rơ-le

Mô phỏng hít thở (Breathing Light)

PWM có thể dùng để tạo hiệu ứng "thở" bằng cách thay đổi dần Duty Cycle. Với tần số >80Hz, mắt người sẽ không thấy nhấp nháy, chỉ thấy sáng mờ dần rồi sáng lại.