AULA 6 - Microcontroladores - Técnico

Sinal PWM – Pulse Width Modulation

(Modulação por Largura de Pulso)

PWM (Pulse Width Modulation – Modulação por Largura de Pulso) é uma técnica para obter resultados analógicos por meios digitais.

Essa técnica consiste na geração de uma onda quadrada em uma frequência muito alta em que pode ser controlada a porcentagem do tempo em que a onda permanece em nível lógico alto.

Esse tempo é chamado de Duty Cycle (Ciclo de trabalho) e sua alteração provoca mudança no valor médio da onda, indo desde 0V (0% de Duty Cycle) a 5V (100% de Duty Cycle) no caso do Arduino.

O Arduino UNO possui 6 (seis) portas PWM, 3, 5, 6, 9, 10 e 11.

O sinal PWM pode variar de 0 a 255 e para ativá-lo basta usar a seguinte instrução em uma das portas PWM:

  analogWrite(pin, sinal_pwm);

Note que as portas PWM são todas digitais, porém o sinal é modulado “como se fosse” um sinal analógico.

Ciclo de Trabalho – Duty-Cicle

O sinal PWM possui um ciclo de trabalho que determina com que frequência o sinal muda do nível lógico HIGH para o nível lógico LOW e vice versa.

No Arduino a frequência do PWM pode ser definida entre 32Hz até 62kHz.

Duty cicle = (100% * largura do pulso) / período

O valor do Duty Cycle usado pelo Arduino é um inteiro armazenado em 8 bits, de forma que seu valor vai de 0 (0%) a 255 (100%).

Exemplo:

Para um sinal PWM de valor 200 temos:

Se 255 é 100%, 200 é aproximadamente 78,4%.
Como a tensão máx de saída do Arduino é 5V a tensão média do sinal PWM será:

Vmédio = Vmax*Duty Cycle(%)
Vmédio=5*78,4%
Vmédio=3,92V

Exemplo 2:

mudando a intensidade de um led de alto brilho com sinal PWM

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Exemplo 3:

Regulador de velocidade simples para motores CC de 5V:

Componentes:

• Arduino
• protoboard e fios
• 1 resistência de 2,2 K
• 1 transistor TIP120
• 1 diodo 1N4148
• 1 potenciômetro de 10 K
• 1 motor de 5V

link para o vídeo: Acionando motor 5V com Arduino

Código:

int potPin = 0;                           // Analog pin 0 connected to the potentiometer
int transistorPin = 9;                  // connected from digital pin 9 to the base of the transistor
int potValue = 0;                       // value returned from the potentiometer
/*** FUNÇÃO setup() ***/
void setup() {                          // set  the transistor pin as an output
  pinMode(transistorPin, OUTPUT);
}
/*** FUNÇÃO loop() ***/
void loop() {                           // read the potentiometer, convert it to between 0 - 255 for the value accepted by the digital pin.
 potValue = analogRead(potPin) / 4;    // potValue alters the supply from pin 9 which in turn controls the power running through the transistor
 analogWrite(9, potValue);
}

Exemplo 4:

Regulador de velocidade simples para motores CC de 12V:

Componentes:

• Arduino
• protoboard e fios
• 4 leds
• 4 resistências de 220ohm
• 1 resistência de 1 K
• 1 transistor TIP122
• 1 diodo 1N4001
• 1 capacitor de 1 microF
• 1 potenciômetro de 10 K
• 1 motor de 12v
• 1 fonte de 12v

link para o vídeo: Acionando motores de 12V com arduino

Código:

/*variáveis globais */
int led1=6; 
int led2=9; 
int led3=10; 
int led4=11; 
int trimpot=5; 
int motor=3; 
/* Função setup() de inicialização */
void setup(){ 
 pinMode(led1,OUTPUT); 
 pinMode(led2,OUTPUT); 
 pinMode(led3,OUTPUT); 
 pinMode(led4,OUTPUT); 
 pinMode(trimpot,INPUT); 
} 
/* Função loop() */
void loop(){ 
  int value = analogRead(trimpot); //lê valor de velocidade no potenciômetro
  analogWrite(motor,value/4); //envia sinal PWM para motor pelo pino 3
  if(value<254){ //acende só o primeiro led do bargraph
    analogWrite(led1,value); 
    analogWrite(led2,0); 
    analogWrite(led3,0); 
    analogWrite(led4,0); 
  } 
  if(value>254 and value<511){ //acende dois leds do bargraph
   analogWrite(led2,254); 
   analogWrite(led3,0); 
   analogWrite(led4,0); 
 } 
 if(value>511 and value<765){ //acende três leds do bargraph
   analogWrite(led3,254); 
   analogWrite(led4,0); 
 } 
 if(value>765){ //acende todos os leds do bargraph
   analogWrite(led4,254); 
 } 
}