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umento
Canal PWM do PIC
Introdução
Os controles de potência, inversores de freqüência, conversores para servomotor, fonte chaveadas e muitos outros circuitos utilizam a tecnologia do PWM (Pulse Width Modulation) ou Modulação de Largura de Pulso como base de seu funcionamento.
Fonte Chaveada
ServoMotores Inversores de Freqüência
PWM é a abreviação de Pulse Width Modulation ou Modulação de Largura de Pulso. Para que se entenda como funciona esta tecnologia no controle de potência, partimos de um circuito imaginário formado por um interruptor de ação muito rápida e uma carga que deve ser controlada, conforme a figura abaixo:
Quando o interruptor está aberto não há corrente na lâmpada e a potência aplicada é nula. No instante em que o interruptor é fechado, a carga recebe a tensão total da fonte e a potência aplicada é máxima. Como fazer para obter uma potência intermediária, digamos 50%, aplicada à carga? Uma idéia é fazermos com que a chave seja aberta e fechada rapidamente de modo a ficar 50% do tempo aberta e 50% fechada. Isso significa que, em média, teremos metade do tempo com corrente e metade do tempo sem corrente. A potência média e, portanto, a própria tensão média aplicada à carga é neste caso 50% da tensão de entrada.
Veja que o interruptor fechado pode definir uma largura de pulso pelo tempo em que ele fica nesta condição, e um intervalo entre pulsos pelo tempo em que ele fica aberto. Os dois tempos juntos definem o período e, portanto, uma freqüência de controle. A relação entre o tempo em que temos o pulso e a duração de um ciclo completo de operação do interruptor nos define ainda o ciclo ativo. Variando-se a largura do pulso e também o intervalo de modo a termos ciclos ativos diferentes, podemos controlar a potência média aplicada a uma carga. Assim, quando a largura do pulso varia de zero até o máximo, a potência também varia na mesma proporção ( duty cycle), conforme está indicado na figura abaixo:
Este princípio é usado justamente no controle PWM: modulamos (variamos) a largura do pulso de modo a controlar o ciclo ativo do sinal aplicado a uma carga e, com isso, a potência aplicada a ela.
Trabalhando com PWM no PIC
O microcontrolador PIC18F442 possui internamente 2 módulos CCP (capture/Compare/PWM Module), CCP1 e CCP2. Podemos manipular com grande facilidade as instruções para geração de sinal PWM no mikroC. Acompanhe: Os comandos para manipular o módulo CCP1 são os seguintes:
Pwm_Init Pwm_Change_Duty Pwm_Start Pwm_Stop
Função de Inicialização da geração do sinal PWM: No mikroC utilizamos a função Pwm_Init() para informar a freqüência do sinal PWM:
//Sintaxe Pwm_Init(valor_da_freqüência)
onde: valor_da freqüência : fator da freqüência em Hz do sinal PWM.
PS.: Consultar datasheet do PIC utilizado para saber a freqüência de oscilação.
Exemplo:
Pwm_Init(4000);
// inicia pwm com freqüência de 4khz
Função de duty Cycle: A través da função Pwm_Change_Duty() podemos controlar o duty cycle do sinal PWM. O valor do duty cycle varia de 0 a 255, onde "0" é igual a 0%, "127" igual a 50% e "255" igual a 100%. Sintaxe: Pwm_Change_Duty(valor_duty_cycle)
onde: valor_duty_cycle: valor do tipo char (0 à 255) que determina a porcentagem do duty cycle PWM.
Exemplo: Pwm_Change_Duty(192);
// carrega duty cycle para 75%
Para outros valores de duty cycle calculamos através da formula: (Percentual * 255) /100 No caso de configurarmos o duty conforme a figura acima, devemos carregar o seguinte valor para: Duty de 10%
// carrega valor 26 pois : (10% * 255) / 100 = 25,5 , como somente podemos colocar valores inteiros entre 0 a 255, o valor será arrendondado para 25 Pwm_Change_Duty(25);
Duty de 50% Pwm_Change_Duty(127); // carrega valor 127 pois : (50% * 255) / 100 = 127,50 , como somente podemos colocar valores inteiros entre 0 a 255, o valor será arrendondado para 127
Duty de 90%
Pwm_Change_Duty(229); // carrega valor 229 pois : (90% * 255) / 100 = 229,50 , como somente podemos colocar valores inteiros entre 0 a 255, o valor será arrendondado para 229
Função de Start e Stop: Através da função Pwm_Start(), damos início a geração do sinal PWM no PIC, e através da função Pwm_Stop() finalizamos a geração do sinal Pwm. Sintaxe: Pwm_Start(); Pwm_Stop();
// inicial a geração do sinal PWM no módulo CCP1 do PIC // interrompe a geração do sinal PWM no módulo CCP1 do PIC
Nem todos os PIC possuem um segundo módulo CCP2, para os PIC que possuem este segundo módulo ou mais módulos, basta acrescentar o número 1 ou 2 nas funções para informar o módulo que está sendo programado: Exemplo:
Pwm1_Init Pwm1_Change_Duty Pwm1_Start Pwm1_Stop
As funções acima faz referência ao módulo CCP2 do PIC e possue configuração identica a função do módulo CCP1 estudado acima.
Exemplo de programa: Para entendermos melhor o funcionamento da função Pwm do mikroC, vamos estudar um exemplo de programa simples, acomanhe: Programa:
void
main() {
Pwm_init(5000); Pwm_Change_Duty (127); Pwm_Start(); while(1);
}
No programa acima configuramos o módulo CCP1 do PIC para trabalhar como PWM com freqüência de 5Khz e duty cycle de 50%, conforme gráfico abaixo:
No qual: F r eqüê ncia = 1 / período -- > 5Kh z Du ty = 50%
Segundo Programa
Vamos programar o módulo CCP2 do PIC18F442:
Programa:
void
main() {
Pwm1_init(5000); Pwm1_Change_Duty (127); Pwm1_Start (); while(1);
}
repare que o programa acima tem a mesma função do programa anterior, a única diferença é que colocamos o número 1 nas funções para indicar que estamos trabalhando com o segundo módulo CCP do PIC, ou seja, o módulo CCP2.
Controlando a velocidade de uma ventoinha:
Vamos elaborar um programa em C cuja finalidade é carregar na função Pwm_change_duty() o valor lido do conversor AN0 do PIC, ou seja, iremos ler constantemente o valor do AD AN0 do PI C, tratar o valor númerico da conversão para que fique na escala de 0 a 255, pois esta é a escala de 0% a 100% de duty do PWM. A saída PWM do PIC controlará a velocidade de rotação de uma ventoinha. Esquema:
Programa:
/********************************************************************* ******* Centro de Tecnologia Microgenios Programa: Leitura_AD_e_PWM Placa: KIT PICGENIOS Objetivo: Controlar uma ventoinha via PWM através da entrada AD0. */
//**************** definição de variáveis ********************************
void int
main() {
a = 0;
ADCON1 = 0b00001001;
//define variável //reconfigura e define pinos de A/D
trisa = 255;
//define os pinos como saida
Pwm_Init(5000); Pwm_Start();
// Inicializa módulo PWM com 5Khz // Start PWM
do
// rotina de loop
{ a = Adc_Read(0); a = (a * 0.24); Pwm_Change_Duty (a); módulo CCP1 pwm Delay_10us ; } while (1);
//lê canal ad0 e salva em temp_res //converte valor para o duty cycle //envia o valor lido de "a" para o //aguarda 10us
}
Termos como resultado o valor a seguinte forma de onda:
O programa exemplo foi compilado no mikroC e simulado no programa de simulação PROTEUS (www.labcenter.co.uk).
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