สัญญาณ pwm คืออะไร ? 

สวัสดีครับยินดีต้อนรับทุกท่านเข้าสู่ช่อง ZimZim DIY
สำหรับวันนี้ ผมจะมาอธิบาย เกี่ยวกับ เรื่องสัญญาณ PWM หรือ ชื่อเต็มๆ ที่เขาเรียกก็คือ พัลส์ วิด มอส อธิบายแบบง่ายสไตล์ช่อง Zimzim ละกันนะครับ
ปกติสัญญาณ Analog จะเป็นรูปแบบลักษณะประมาณนี้ ใช่ไหมครับ มีการเปลี่ยนแปลง สัญญาณขึ้นลง อยู่ตลอดเวลา
ส่วนสัญญาณ Digital อย่างที่เพื่อนๆทราบดี มันจะมีเพียง แค่เปิดการทำงาน และก็ปิดการทำงาน มีแค่ 2 สถานะเพียงเท่านั้น
ซึ่งช่วงที่มันเปิดการทำงาน ก็คือจะมีสถานะไฟเลี้ยง หรือเรียกว่าช่วง Hight และช่วงปิดการทำงานไม่มีไฟเลี้ยง ก็คือช่วง Low หรือจะเรียกว่า 1 กับ 0 ก็ได้่ เหมือนกัน นะครับ
เมื่อเทคโนโลยี ปัจจุบัน พัฒนาขึ้น เขาก็นิยมใช้ อุปกรณ์ที่เป็น พวก Digital กันมากขึ้น
พวก CPU ที่ประมวลผล หรือว่า ชิบ IC ต่างๆ ก็สามารถสร้าง สัญญาณ Digital output ออกมาได้
แล้วเราจะ สามารถนำ สัญญาณดิจิตอลพวกนี้ มาควบคุมกำลังของโหลดที่เป็น Analog ได้อย่างไรกัน ในเมื่อเรามีสถานะแค่สถานะแค่ เปิดกับปิด
เดี๋ยว ผมจะสาธิต ตัวอย่างให้เพื่อนๆได้ดูนะครับ โดยผมจะใช้ เครื่อง Mokugo ตัวนี้
ซึ่งเครื่องนี้ ถือว่าเป็นอุปกรณ์เครื่องมือ อิเล็กทรอกนิกส์ สารพัดประโยช์น เลยก็ว่าได้นะครับ ซึ่งเขามีหลายฟังกส์ชั่น ให้เราได้เลือกใช้งาน
เช่น พื้นฐานเบสิกเลย เป็น Osiloscope 2input วัดได้ถึง 15 ค่า
และยังสามารถ วัดสเป๊กตรัมได้ด้วย
ทำเป็นเครื่องเจน สัญญาณต่างๆออกมาได้
วิเคาะห์ความถี่
สร้างคลื่นมาใช้เอง โดยใช้สูตรทางคณิตศาสตร์
P I D คอลโทรล
หรือว่า Logic analyzer มี io input output มากถึง 16 ช่อง
เดี่ยวฟังก์ชั่น อื่นๆผมจะมาทำคลิปให้เพื่อนๆได้ดู อีกที วันหลังนะ ครับ
โดยผมจะเข้าไปที่ function wave from gennerator gennerate สัญญาณ Square wave ออกมา แทนสัญญาณ PWM นะครับ
ที่นี้ผมจะกำหนด ความถี่ที่ 1 hz แล้วก็ นำหลอด LED สีแดง มาต่อที่ Output 1 ของเครื่องกันครับ
สังเกตุว่าหลอด LED สีแดง จะเริ่ม ติดๆดับๆ เพราะว่าความถี่ 1hz ที่ผม keyเข้าไป ทีนี้ ถ้าผมเพิ่มความถี่เพิ่มขึ้น เป็น 10hz สังเกตุว่าหลอด LED มันก็จะเริ่ม กระพริบถี่ขึ้น
ถ้าผมเพิ่มความถี่เป็น 20hz ไฟมันก็จะพริบถี่ขึ้นไปอีก และสุดท้าย ผมเพิ่มความถี่ เป็น 50hz สังเกตุว่า ตอนนี้ผมเห็นมันสว่างค้าง แทบที่จะไม่มีการกระพริบเลย
แต่ในความเป็นจริง หลอด LED ตัวนี้ มันมีการกระพริบอยู่ ที่ความเร็ว 50 hz แต่ก็มันไวพอ ที่จะสามารถหลอกสายตา มนุษย์ อย่างเราได้
แล้วทีนี้สมุมติ มีโจทย์อยู่ว่า ผมต้องการที่จะหรี่ไฟให้มันสว่าง น้อยลง ผมจะต้องทำยังไงครับ ?
การลดความถี่คง คงไม่ดีแน่ เพราะเรารู้ดีว่ามันจะเกิดการกระพริบ ?
หรือ ผมจะลอง ลด amplitude ของแรงดัน Vpeak ลง สังเกตุว่ามันได้ผลจริงครับ
แต่ สัญญาณ ดิจิตอล ในความเป็นจริงแล้ว อย่างที่ผมบอกไป เราจะลดแรงดัน มันตรงๆแบบนี้ ไม่ได้ มันจะทำงานที่แรงดันคงที่ และก็ทำหน้าที่ได้เพียงแค่ เปิดกับปิด เพียงเท่านั้น ?
แล้วจะทำยังไง ? ให้หลอดไฟมันหรี่ลงได้
มันจะมีค่าๆหนึ่งที่ผมสามารถปรับได้ มันมีชื่อ ชื่อว่าค่า Duty cycle
ซึ่งโดยปกติแล้ว คลื่นดิจิตอลทั่วไป มันจะทำงานประมาณ 50% อยู่แล้ว ถ้าผมเพิ่มค่า Duty เป็น 80% สังเกตุว่าหลอดไฟมันจะสว่างขึ้น
และถ้าผมปรับลดลงให้เหลือ 20% สังเกตุว่ามันจะสว่างน้อยลง
และถ้าผมปรับไปที่ 0% หลอดไฟ LED มันก็จะดับลง หรือ อยู่ในสถานะ 0 ไม่มีไฟเลี้ยง
แล้วค่า Duty cycle มันคืออะไร ?
ค่า Duty cycle จริงๆแล้วมันก็คือ ช่วงการทำงานใน 1คาบ มีการ on off คิดเป็น กี่เปอร์ เซ็นต์
สมมุติว่า 1คาบ มีการ On 50% และก็มีการ Off 50% ก็หมายความว่าค่า Duty cycle = 50%
แต่ถ้าหาก 1 คาบมีการ On 80% ก็หมายความว่ามีค่า Duty cycle = 80%
และถ้าหาก 1 คาบมีการ On ตลอด 100% ไม่มีการ off เลย ก็หมายความว่า มีค่า Dutycycle อยู่ที่ 100%
มันก็คือไฟฟ้ากระแสตรงดีๆนี้้เองครับ
สรุปก็คือ สัญญาณ PWM มันก็คือสัญญาณ ดิจิตอล สัญญาหนึ่ง โดยเป็นการ ปรับแต่งปรับความกว้างของพัลส์ เพิ่มขึ้นหรือลดลง โดยให้ความถี่คงเดิม
ถ้า ปรับกว้างมาก ก็จะได้ แรงดัน เฉลี่ย มาก ถ้า ปรับความกว้างให้แคบลง ก็จะได้แรงดันเฉลี่ยน้อย ลง
มันก็เลยสามารถ ควบคุมกำลังของโหลดได้ดี ครับ
และในแต่ละงานเขาก็ใช้ความถี่ ของสัญญาณ ที่แตกต่างกันออกไป แล้วก็ก็ปรับค่า duty แล้วแต่ความเหมาะสม
อย่างเช่น หลอด LED ดวงเล็กๆตัวนี้ ผมใช้ความถี่สัก 50hz ก็ยังพอไหวอยู่
หรือ พวกงาน swicthing ก็จะสวิตความถี่ค่อนข้างสูง ให้กับหม้อแปลง ในระดับ khz ขึ้นไป
และ ปกติ สัญญาณที่ถูกผลิตออกมาจาก IC หรือว่าบอร์ด arduino มันก็จะเป็นสัญญาณ เล็กๆ
ในระดับแรงดันไฟน้อยๆ กระแสก็ไม่มากอยู่ในช่วง มิลิแอมป์
ถ้าหากอยากที่จะควบคุม โหลด ที่ แรงดันสูง กระแสสูง ก็สามารถเพิ่มมอสเฟตเข้าไป หรือ ว่าพวก ทรานซิสเตอร์ กำลัง
โดยโหลด ที่เราจะนำมาต่อ ส่วนใหญ่ก็จะเป็นโหลด DC เป็นโหลดที่กินไฟ ไม่ได้เสถียร์อะไรมากนัก อย่างเช่นเป็นพวก มอเตอร์ หรือ ว่าหลอดไฟ ก็จะทำงานได้ค่อนข้างดีครับ
สำหรับ สัญญาณ PWM ก็มีรายละเอียดต่างๆปลีกย่อย ที่เราสามารถ สร้างมันขึ้นมาได้เอง ยังไงเพื่อนๆ ก็สามารถศึกษาต่อยอดเพิ่มเติมได้เลยนะครับ
ในคลิปนี้ผมก็ขอพูดคร่าวๆ ไว้เพียงเท่านี้ก่อน ขอบคุณเพื่อนๆทุกท่านที่ติดตามรับชมครับ

Развлечения