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[導讀]為增進大家對pwm技術的瞭解程度,本文將闡述如何測量pwm波佔空比。

pwm是脈衝帶寬調製技術,採用pwm技術,可以對脈衝帶寬加以調節。在往期文章中,小編對pwm佔空比有所介紹。為增進大家對pwm技術的瞭解程度,本文將闡述如何測量pwm波佔空比。如果你對pwm技術具有興趣,不妨繼續往下閲讀哦。

一、pwm控制技術介紹

PWM(Pulse Width ModulaTIon)控制技術就是對脈衝的寬度進行調製的技術,即通過對一系列脈衝的寬度進行調製,來等效的獲得所需要的波形(含形狀和幅值)。面積等效原理是PWM技術的重要基礎理論。一種典型的PWM控制波形SPWM:脈衝的寬度按正弦規律變化。而和正弦波等效的PWM波形稱為SPWM波。

脈寬調製(PWM,Pulse Width ModulaTIon)是利用微處理器的數字輸出來對模擬電路進行控制的一種非常有效的技術,廣泛應用在從測量、通信到功率控制與變換的許多領域中。PWM是一種對模擬信號電平進行數字編碼的方法。通過高分辨率計數器的使用,方波的佔空比被調製用來對一個具體模擬信號的電平進行編碼。

二、如何測量PWM波佔空比

pwm佔空比就是一個脈衝週期內高電平的所整個週期佔的比例。例如1秒高電平1秒低電平的PWM波佔空比是50%。pwm就是脈衝寬度調製。

PWM波是佔空比可調的週期性數字脈衝,廣泛應用於電機控制、温度控制等領域。PWM波的關鍵參數是佔空比,那麼有哪些方式可以測量PWM波的佔空比呢?

NI的數據採集板卡提供了模擬採集、數字IO、計數器等豐富測量資源,不同資源下都能完成PWM波的測量,同時R系列的FPGA板卡和cRIO也可以測量,測量pwm波的佔空比有以下幾種方法,一起來了解一下。

1、利用計數器測量佔空比

最簡單的方案是採用計數器半週期測量,支持的計數器需要有雙邊沿分離檢測的特性,支持的板卡包括 M系列(STC2核心)、X系列(STC3核心)數據採集卡、定時器/計數器板卡(NI-TIO核心)和部分C模塊(DIO數目≤8)等,通常32位寬的計數器都支持該測量。該方案通過預設半週期時間可以得到非常高精度的測量結果。

圖1 一個計數器測量佔空比

對於帶2個24位計數器的板卡,不具有雙邊沿分離檢測,如PXI-6133,可以採用脈衝寬度測量,分別測量高脈寬時間和低脈寬時間,從而計算佔空比。

圖2 兩個計數器測量佔空比

2、利用模擬採集測量佔空比

該方案主要使用波形測量選板中的脈衝測量VI,可以根據週期性的採集數據計算佔空比。要求模擬採集有足夠高的採樣率(5~10倍以上脈衝頻率,根據佔空比而定)才能獲取足夠的波形信息,來提高佔空比測量精度。這種通過軟件來計算佔空比的方式,處理速度一般。

圖3 模擬採集測量佔空比

3、cRIO上如何實現佔空比測量

CompactRIO平台上,針對數字IO位寬小於等於8位的C模塊,選擇Scan Interface模式,項目中選擇數字輸入模塊(如9401),右鍵打開屬性配置界面,選擇專用數字配置中的‘計數器’,可以配置每個計數器的測量模式,例如CTR0測量高脈衝,CTR1測量低脈衝,硬件連線上將信號同時連至DIO0和DIO1,即可實現佔空比測量。

圖4 C模塊配置方式

圖5 cRIO佔空比測量程序

4、利用FPGA測量佔空比

FPGA上有精確的40MHz時鐘驅動的計數器資源,通過記錄信號沿變化時刻的計數器值可以計算得到PWM波的脈寬和週期,從而計算出佔空比。由於LabVIEW2012之前的FPGA程序不支持浮點運算,所以佔空比計算需要放在RT程序或者上位機程序中。圖6所示的程序即為FPGA佔空比測量程序,實際調用時可將Digital In換成模塊IO。

圖6 FPGA佔空比測量程序

以上便是此次小編帶來的“pwm”相關內容,通過本文,希望大家對如何測量pwm波佔空比具備一定的瞭解。如果你喜歡本文,不妨持續關注我們網站哦,小編將於後期帶來更多精彩內容。最後,十分感謝大家的閲讀,have a nice day!

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