Modulo PWM
Il nodo Pulse Width Modulator converte un ingresso analogico in un segnale impulsivo in cui il rapporto ON/OFF dipende dal valore modulato del connettore Input.
Il nodo calcola il rapporto tra il valore di Input, la proprietà Input Min. e la proprietà Input Max., quindi lo applica al Period dell'impulso di uscita per determinare il tempo di ON.
Il rapporto viene calcolato ad ogni scadenza del Period e quindi considera il valore effettivo del connettore Input in quel momento.
Behaviour of PWM
Connettori
| Connettore | Tipo | Descrizione |
|---|---|---|
| Input | Ingresso | Valore analogico utilizzato per calcolare il duty cycle PWM. |
| Output | Uscita | Impulso digitale generato dal nodo. Il rapporto ON/OFF dipende dal valore corrente di Input. |
Proprietà principali
| Proprietà | Descrizione |
|---|---|
| Input Min. | Valore minimo dell'intervallo analogico di ingresso. |
| Input Max. | Valore massimo dell'intervallo analogico di ingresso. |
| Period | Durata di un ciclo PWM completo. |
Funzionamento
Il nodo PWM converte un valore analogico continuo in un segnale digitale proporzionale nel tempo.
Il valore corrente di Input viene valutato all'interno dell'intervallo di ingresso configurato:
Duty Cycle = (Input - Input Min.) / (Input Max. - Input Min.)
Il rapporto risultante viene quindi applicato al Period configurato per calcolare il tempo di ON dell'impulso di uscita.
Concettualmente:
Tempo ON = Period × Duty Cycle
Tempo OFF = Period - Tempo ON
Se l'ingresso è vicino a Input Min., l'uscita rimane ON per un tempo breve e OFF per la maggior parte del periodo.
Se l'ingresso è vicino a Input Max., l'uscita rimane ON per la maggior parte del periodo.
Il duty cycle viene ricalcolato solo alla scadenza del Period corrente.
Se il valore di Input cambia mentre un ciclo è già in corso, il nuovo valore verrà considerato a partire dal periodo PWM successivo.
Esempi di duty cycle
Si consideri la seguente configurazione:
| Proprietà | Valore |
|---|---|
| Input Min. | 0 |
| Input Max. | 100 |
| Period | 10 s |
Esempi:
| Input | Duty Cycle | Tempo ON | Tempo OFF |
|---|---|---|---|
| 0 | 0% | 0 s | 10 s |
| 25 | 25% | 2.5 s | 7.5 s |
| 50 | 50% | 5 s | 5 s |
| 75 | 75% | 7.5 s | 2.5 s |
| 100 | 100% | 10 s | 0 s |
Esempio
Consideriamo i seguenti valori:
| Proprietà | Valore |
|---|---|
| Input Min. | 0 |
| Input Max. | 100 |
| Period | 20 s |
| Input | 30 |
Il duty cycle è:
30 / 100 = 30%
L'impulso di uscita sarà quindi:
- ON per 6 secondi
- OFF per 14 secondi
Al termine del periodo di 20 secondi, il nodo legge nuovamente il valore corrente di Input e calcola il ciclo successivo.
Applicazioni tipiche
Il nodo PWM è utile quando un valore analogico di regolazione deve pilotare un comando digitale ON/OFF.
Esempi tipici includono:
- conversione di una richiesta di riscaldamento in un comando proporzionale nel tempo;
- controllo di valvole o attuatori che accettano solamente una commutazione ON/OFF;
- conversione dell'uscita di un regolatore proporzionale in una sequenza di impulsi digitali.
Un caso d'uso comune è la combinazione con un Regolatore PID, in cui il PID genera un valore analogico di controllo e il nodo PWM lo converte in un'uscita digitale impulsiva.
Verifica tramite simulazione
Il nodo PWM può essere testato utilizzando gli strumenti di simulazione del Modulo Logico.
Una procedura tipica di test è la seguente:
- collegare un valore analogico variabile al connettore Input;
- configurare Input Min., Input Max. e Period;
- avviare la simulazione;
- modificare il valore di ingresso;
- osservare come cambia il rapporto ON/OFF dell'Output;
- verificare che il nuovo rapporto venga applicato alla scadenza del periodo corrente.
Durante la simulazione, ricordare che l'uscita non cambia in modo continuo.
Essa cambia in base alla temporizzazione del ciclo PWM definita dalla proprietà Period.
Note di configurazione
- Input Min. e Input Max. devono corrispondere all'intervallo reale del valore di ingresso.
- Input Max. deve essere maggiore di Input Min..
- Scegliere un Period compatibile con la velocità di commutazione del dispositivo controllato.
- Periodi troppo brevi potrebbero non essere adatti a relè meccanici o attuatori lenti.
- Il nodo PWM non genera un valore analogico, ma un segnale digitale ON/OFF con duty cycle variabile.
- Quando viene utilizzato insieme a un Regolatore PID, l'intervallo di uscita del PID dovrebbe essere compatibile con l'intervallo di ingresso configurato nel PWM.