Что такое шим в ардуино

Движение прямо. ШИМ

Зелёные штрихи отмеряют период следования импульсов. Благодаря быстрому следованию импульсов (несколько сотен или даже тысяч раз в секунду), они «сливаются» в одно среднее значение. Это позволяет регулировать мощность нагрузки.

Дополнительное задание.
1) Заставьте машинку ехать медленно, а затем быстро.
2) Напишите программу движения машинки по окружности. Как можно изменить её радиус?

3) Напишите программу для движения машинки по квадрату. То есть машинка едет прямо, затем останавливается, поворачивает, снова едет прямо и т.д.

ШИМ Ардуино что такое, изменение частоты pwm

Широтно-импульсная модуляция (ШИМ) на платах Ардуино Уно и Нано работает на цифровых портах 3, 5, 6, 9, 10 и 11 с частотой 488,28 Герц. При использовании функции analogWrite частота ШИМ (PWM) изменяется от 0 до 255 и соответствует коэффициенту заполнения импульса от 0 до 100%. Иногда частота ШИМ Arduino оказывается слишком низкой и ее необходимо увеличить, рассмотрим что такое ШИМ и как ее увеличить.

Необходимые компоненты:

• Arduino Uno / Arduino Nano / Arduino Mega
• светодиод и резистор
• макетная плата
• коннекторы

1. Плавное включение и выключение светодиодов
2. Поочередное включение светодиодов Ардуино
3. Цикл for в языке программирования Ардуино

Широтно-импульсная модуляция (на английском PWM – Pulse-Width Modulation) — это управление подачи питания на цифровом выходе микроконтроллера путем изменения ширины импульса при постоянной частоте и амплитуде исходящего сигнала. Следующий график иллюстрирует изменение ширины импульса при модуляции аналогового сигнала. Уровень PWM (ШИМ) сигнала определяется коэффициентом заполнения импульса.

Что такое широтно-импульсная модуляция Ардуино

ШИМ представляет собой изменение скважности импульсов, т.е. процент времени, когда прямоугольный импульс имеет уровень HIGH (смотри изменение скважности на графике выше). Например, скважность pwm сигнала в диапазоне 50% означает, что половину периода сигнал имеет высокий уровень, а половину периода низкий уровень. Скважность шим — это отношение периода повторения импульсов к его длительности.

Можно выделить два применения широтно-импульсной модуляции:

1. PWM используется в источниках питания, регуляторах мощности и т.д. Использование PWM (Pulse-Width Modulation) на Arduino Nano, Uno значительно упрощает управление яркостью разных источников света (светодиодов или светодиодных лент) и скоростью вращения коллекторных двигателей, подключенных к плате Ардуино.

2. PWM (Pulse-Width Modulation) используется для получения аналогового сигнала разной частоты. Аналогово — цифровой преобразователь (АЦП) на микроконтроллере Arduino довольно прост в реализации, поскольку требует для сборки электрической схемы минимум элементов — достаточно RC-цепочки, состоящей из резистора и конденсатора.

Реализация PWM Arduino (Pulse-Width Modulation)

На следующем примере продемонстрируем использование ШИМ модуляции для управления яркостью светодиода с помощью функции analogWrite . Как показано на первом графике, мы будем задавать скважность сигнала на цифровом выходе 10 с разной интенсивностью — 0%, 25%, 50%, 75% и 100%. Визуально это будет отображаться в яркости светодиода, подключенного к порту 10 микроконтроллера с поддержкой PWM.

Скетч для реализация сигнала PWM Arduino

void setup() < pinMode(10, OUTPUT); >void loop() < analogWrite(10, 0); // скважность 0% delay(500); analogWrite(10, 64); // скважность 25% delay(500); analogWrite(10, 127); // скважность 50% delay(500); analogWrite(10, 191); // скважность 75% delay(500); analogWrite(10, 255); // скважность 100% delay(500); >

Управление ШИМ сигналом на Arduino Uno, Nano

В следующем примере программы используем плавное изменение частоты ШИМ сигнала, как на графике. Для примера потребуется светодиод, подключенный к 10 пину. Можно использовать любой пин на микроконтроллере семейства Ардуино, поддерживающий pwm модуляцию (они обозначены знаком тильда). Частота импульсов будет меняться с помощью цикла for , при этом светодиод будет плавно включаться и плавно погасать.

Скетч для управления ШИМ сигналом на Arduino

void setup() < pinMode(10, OUTPUT); >void loop() < for(int i=0; ifor(int i=255; i>=0; i--) < analogWrite(10, i); delay(10); >>

Заключение. Платы Arduino Uno и Nano имеют 6 аппаратных ШИМ-модуляторов на аналоговых портах с номерами 3, 5, 6, 9, 10, 11. ШИМ-сигнал управляется функцией analogWrite, которая генерирует аналоговый сигнал на выходе и устанавливает коэффициент заполнения импульсов с частотой 488,28 Гц и разрешением 8 байт (от 0 до 255). На плате Arduino Mega порты с PWM модуляцией размещены на других выходах.

Широтно-импульсная модуляция (ШИМ или PWM) в Arduino

Для вывода данных с Arduino традиционно применяется двоичная система с применением логических значений 0 и 1. С этой задачей превосходно справляется управление портами вывода, имеющееся у большинства микроконтроллеров от производителей микросхем. Но не всегда схемотехнику необходимо значение нуля или единицы.

Возможно ли получить промежуточное значение с помощью Arduino?

С помощью широтно-импульсной модуляции, реализованной на некоторых портах микросхемы, это возможно. Так, Arduino Uno поддерживает ШИМ на следующих своих портах: 3,5,6, 9, 10 и 11.

С помощью PWM (ШИМ) позволяет создать сигнал, который имеет определенное напряжение и продолжительность. В зависимости от временного промежутка между импульсами на выходе выдается нужное значение, так называемый параметр скважности импульса. Если верить Википедии, скважность – это один из классификационных признаков импульсных систем, определяющий отношение его периода следования (повторения) к длительности импульса.

Микроконтроллер Arduino поддерживает восьмибитную ШИМ, что позволяет выбрать переменную в широком диапазоне значений от 0 до 256.

В качестве примера использования ШИМ можно использовать плавное включение и выключение светодиода, подключенному к 3 пину. При этом постепенно подается напряжение от 0 до 5В. Как видно на картинке ниже, при разном значении переменной мы получаем разное напряжение для светодиода: 5V, 2.5V, 1,25V, 3.75V.

Так же с помощью пьезоизлучателя и ШИМ можно воспроизводить звуки неплохого качества.

Урок №04. Работа с ШИМ-портами. Циклы.

Теоретическая справка о ШИМ (широтно-импульная модуляция)

ШИМ (широтно-импульсная модуляция) — процесс управления мощностью, подводимой к нагрузке, путём изменения скважности импульсов, при постоянной частоте. Простыми словами — это способ задавать произвольное напряжение на выходе, переключаясь между LOW и HIGH сигналами тысячи раз в секунду.

Под скважностью понимается временной промежуток между LOW и HIGH сигналами.

Для более ясного понимания ШИМ приведем пример. Предположим, что у нас есть светодиод, который соединен с кнопкой таким образом, что когда ее зажимают, светодиод излучает свет, а когда кнопка отпущена, то он гаснет. И так, если мы зажмем кнопку и практически сразу его отпустим, то светодиод погаснет, не успев загореться на полную мощность. Теперь попробуем провести этот опыт несколько раз подряд. Мы увидим, что светодиод как будто бы не успевает получить полное напряжение и работает лишь на 50 %. По такому принципу работает ШИМ. Она подает максимальное напряжение, но благодаря тому как долго держит «нажатой» кнопку, «отпускает», ждет и потом снова «нажимает» кнопку, рождается вот такой сигнал с уменьшенным значением напряжения. Ниже приведено несколько графиков с примерами:

На платах Arduino UNO специальные ШИМ-порты обозначают волнистой чертой «~».

На большинстве плат Arduino Uno, Nano, Micro режим работы с ШИМ поддерживают порты 3, 5, 6, 9, 10 и 11. На плате Arduino Mega порты с 2 по 13.

Теоретическая справка о цикле FOR

Опишем работу цикла FOR:

Оператор for требует на вход 3 параметра for (выражение 1; выражение 2; выражение 3), которые определяют количество раз, которое будет выполнен цикл.

• Сначала определяется переменная счетчик (выражение 1).
• Проверяется условие выполнение цикла (выражение 2)
• Если условие ложно, то программа выходит из цикл for и продолжает свое выполнение. Т.е. если в самом начале условие будет ложно, то тело цикла не выполнится ни одного раза.
• Если условие истинно, то начинает выполняться тело цикла.
• После того как тело цикла выполнится, программа возвращается к заголовку и выполняет изменение значение переменной-счетчика (выражение 3).
• После этого возвращаемся к пункту два, и все действия повторяются до тех пор, пока условие не станет ложным.

Пример формата цикла FOR:

for (int i=0; i 

Написание программного кода

Для того чтобы послать ШИМ-сигнал с цифрового пина нам нужна функция analogWrite(). Эта функция посылает значения от 0 до 255 на заданный ШИМ-пин, где 0 соответствует 0V, а 255 — 5V. Таким образом, организуя цикл, который будет отправлять ШИМ-сигнал, увеличивая его значение на единицу каждые 10 миллисекунд, мы получим плавно загорающийся светодиод.

int PWMpin=10; //объявляем переменную пина void setup() < pinMode(PWMpin, OUTPUT); //выставляем режим работы 10-ого пина как выход. >void loop() < for (int i=0; i>