Tutorial Arduino PWM.
En este tutorial veremos lo que es el PWM y su uso en Arduino y en electrónica en general. PWM significa modulación por ancho de pulso y es una técnica para transferir información o energía a un dispositivo con una señal cuadrada. La señal esta compuesta por un valor alto y un valor bajo, en nuestro caso 5 y 0 voltios respectivamente.
La relación entre el tiempo que la señal esta en alto en comparación con la que esta en bajo se conoce como ciclo de trabajo y normalmente se expressa en un tanto por ciento (%). Una señal como la siguiente esta 1ms arriba y 1 ms a cero, por lo que su ciclo de trabajo es de un 50 %.
Ademas en la señal PWM también puede ser importante la frecuencia en este casi vemos que el periodo es de 2 ms por lo que la frecuencia es de 500 Hz.
Ahora el siguiente paso es generar esta señal con Arduino, hay que tener en cuenta que no todos los pines de Arduino pueden generar PWM solo los que lo indique la placa.Para usar el PWM simplemente usaremos la función analogWrite(pin,valor) donde el valor es un numero entre 0 y 255. Esto es debido a que el generador PWM de Arduino es de 8 bits por lo que tiene 256 valores distintos de codificación de señal. Esto limita nuestra precisión para codificar la señal.
Arduino usa el nombre analogWrite porque se puede considerar el PWM como una salida analogica, dependiendo a que dispositivos estemos controlando. Por ejemplo se puede controlar un LED con PWM haciendo variar su brillo y asi no tener que depender unicamente de encenderlo totalmente o apagarlo. Con el motor pasa algo parecido y podemos controlar su velocidad. Esto se debe a que una señal con el 50% de ciclo de trabajo entrega la misma energia que una señal de 2.5V constante por ese motivo se puede usar como una pseudo salida analogica.
Aunque en estos casos esto sea así no olvidemos que en realidad se trata de una señal de cuadrada entre 5v y 0.
Ahora vamos a modificar el codigo para que vaya aumentando el ancho de pulso con el tiempo y luego vuelva a empezar. Esta salida la conectaremos a un Led para poder ver como cambia su brillo.
Aunque en estos casos esto sea así no olvidemos que en realidad se trata de una señal de cuadrada entre 5v y 0.
Ahora vamos a modificar el codigo para que vaya aumentando el ancho de pulso con el tiempo y luego vuelva a empezar. Esta salida la conectaremos a un Led para poder ver como cambia su brillo.
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| pwm_1.rar |
Filtro paso bajo
En los pasos anteriores hemos visto como crear una señal cuadrada mediante PWM y hemos dicho que esto nos puede simular una señal analógica pero en realidad si que se puede crear una señal analógica de 2.5V mediante el PWM. Para ello vamos a crear un filtro paso bajo con una resistencia y un condensador, de esta manera en la salida obtenemos aproximadamente el valor medio de dicha señal.
Circuito filtro paso-bajo
Dependiendo del valor del condensador y de la resistencia obtendréis un rizado diferente. En la siguiente imagen se muestra el circuito y el resultado en el osciloscopio. La entrada es una señal con un ciclo de trabajo de 50% que corresponde a 128 del valor del analogWrite de Arduino.
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Azul Señal PWM . Rojo salida del filtro.
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Esta señal creada de esta manera no puede ser usada para suministrar corriente, por lo tanto la carga que se le conecte tiene que tener una impedancia alta. Por lo tanto no puede usarse para mover motores u otros usos incluso dependiendo del condensador y la resistencia el simple echo de conectarle un ADC puede modificar la señal. Una manera de poder usar esta señal es conectándole un amplificador operacional o de otro tipo, por ejemplo como seguidor, de esta manera regeneramos la señal, y la corriente vendría del integrado que pongamos.