ماژول PWM ژنراتور رو پنلی XY-KPWM

نکته مهم

خروجی XY-KPWM دارای محدودیت جریان خروجی است و همچنین نباید مستقیماً به سیم‌پیچ بارهای سلفی مثل موتور، پمپ و شیر برقی و مشابه آن متصل کرد. در این موارد در خروجی ماژول KPWM حتما از مدارهای حفاظتی و با درایور مناسب استفاده نمایید. جریان خروجی اعلام‌شده برای این خانواده از ماژول‌ها حدود 5 تا 30mA است. بنابراین خروجی آن برای ارسال سیگنال کنترلی به ورودی تجهیزات مناسب است، نه برای تأمین توان بارهای پرمصرف.

برای مثال می‌توان از آن برای ورودی‌هایی مانند STEP / PUL، ورودی PWM، ورودی Trigger، ورودی دیجیتال درایور، ورودی کنترل درایور استفاده کرد، مشروط بر اینکه سطح ولتاژ و جریان موردنیاز ورودی تجهیز با خروجی ماژول سازگار باشد.

دامنه سیگنال خروجی در مشخصات منتشرشده تقریباً برابر با ولتاژ تغذیه ماژول عنوان شده است. بنابراین اگر ماژول را با 12V تغذیه کنید، نباید فرض کنید خروجی آن حتماً یک سیگنال منطقی 5V خواهد بود. این موضوع هنگام اتصال به میکروکنترلرها، PLCها، درایورها و تجهیزات دارای ورودی منطقی بسیار مهم است. اگر ورودی تجهیز فقط 5V را تحمل می‌کند، باید سطح ولتاژ خروجی را با روش مناسب مانند Level Shifter، تقسیم مقاومتی یا مدار رابط مناسب سازگار کرد؛ البته نوع مدار رابط باید بر اساس مشخصات ورودی تجهیز انتخاب شود.

کاربردها

• تولید سیگنال PWM برای تست و راه‌اندازی مدارهای الکترونیکی

• تولید پالس برای ورودی STEP یا PUL درایور استپر موتور

• کنترل سرعت استپر موتور از طریق تغییر فرکانس پالس ورودی درایور

• تست درایورهای استپر موتور مانند TB6600 و سایر درایورهای دارای ورودی پالس

• تولید موج مربعی با فرکانس قابل تنظیم

• تست ورودی‌های دیجیتال و مدارهای منطقی

• تولید سیگنال Trigger برای تجهیزات و مدارهای الکترونیکی

• آزمایش ورودی PWM در انواع درایورها و کنترلرها

• استفاده در پروژه‌های آموزشی و آزمایشگاه الکترونیک

• تست عملکرد مدارهای کنترل فرکانس و Duty Cycle

• تولید سیگنال برای PLC، کنترلرها و تجهیزات سازگار با ورودی دیجیتال

• بررسی عملکرد تجهیزات دارای ورودی پالس

• استفاده در میزهای تست و تعمیرات تجهیزات الکترونیکی

• تولید فرکانس دلخواه برای پروژه‌های DIY و ساخت مدارهای کنترلی

راه‌اندازی (SETUP)

1. اتصال تغذیه

یک منبع تغذیه DC مناسب در محدوده مجاز ولتاژ 3.3-30 V DC و جریان کمتر از 100mA به ورودی تغذیه ماژول (ترمینال های آبی رنگ دو تایی V+,V-) متصل کنید. ولتاژ تغذیه باید در محدوده مجاز ماژول باشد .قبل از اتصال تغذیه، قطب مثبت و منفی را بررسی کنید تا از آسیب دیدن مدار جلوگیری شود. در صورت استفاده از درایور و یا مدار واسط برای جلوگیری از خطا در انتقال سیگنال PWM حتما باید GND و زمین ماژول با برد درایور یا مدار واسط به هم متصل باشند.

خروجی ماژول ترمینال های آبی رنگ دوتایی PWM+, PWM- است و دارای محدودیت جریان 5-30mA می باشد پس در راه اندازی بارهای مصرفی جریان مصرفی بالا حتما از درایور و یا مدار حفاظتی و واسط مناسب استفاده نمایید. در اتصال سیم ها ورودی را اشتباه به خروجی متصل نکنید چرا که باعث آسیب به ماژول می شود.

2. روشن کردن ماژول

پس از اتصال تغذیه، نمایشگر LCD روشن شده و اطلاعات مربوط به فرکانس و Duty Cycle را نمایش می‌دهد. دکمه ON/OFF صرفا برای فعال کردن خروجی ماژول می باشد.

3. تنظیم فرکانس

پس از اتصال تغذیه با فشردن انکودر چرخشی به مدت 2 ثانیه، علامت چشمک زن روی صفحه نمایش و قسمت فرکانس ظاهر می شود. با چرخاندن انکودر فرکانس موردنظر را تنظیم کنید. تنظیمات به صورت خودکار پس از چند ثانیه ذخیره می شود.

فرکانس (Frequency) یعنی تعداد تکرار یک سیگنال در هر ثانیه. مثلاً اگر فرکانس ۱۰۰ هرتز (Hz) باشد، یعنی سیگنال در هر ثانیه ۱۰۰ بار تکرار می‌شود.

• ۱ Hz → یک بار در ثانیه

• ۱۰۰ Hz → صد بار در ثانیه

• ۱ kHz → هزار بار در ثانیه

• ۱۰ kHz → ده هزار بار در ثانیه

به زبان ساده: فرکانس مشخص می‌کند یک سیگنال با چه سرعتی تکرار می‌شود.

4. تنظیم Duty Cycle

پس از اتصال تغذیه صفحه نمایشگر روشن می شود و به صورت پیش فرض با چرخاندن انکودر علامت چشمک زن کنار قسمت Duty Cycle ظاهر می شود و می توانید مقدار Duty Cycle را بر اساس نیاز مدار تنظیم کنید. تنظیمات به صورت خودکار پس از چند ثانیه ذخیره می شود.

برای تنظیم محدودیت برای محدوده تغییر دیوتی سایکل (Duty Cycle) انکودر را به مدت چند ثانیه فشار دهید تا علامت dn ظاهر شود. علامت dn برای تنظیم مقدار حداقل محدوده Duty Cycle می باشد. پس از تنظیم مقدار dn با فشردن کوتاه انکودر علامت UP ظاهر می شود که برای تنظیم مقدار حداکثر محدوده Duty Cycle است. برای ذخیره تنظیمات در این مرحله انکودر را به مدت چند ثانیه نگه دارید تا تنظیمات ذخیره و خارج شوید. بنابراین با تنظیم مقدار این پارامتر ها مقدار Duty Cycle در زمان کار و اعمال خروجی می تواند بین مقدار UPو dn با چرخاندن انکودر تغییر کند.

عبارت Duty Cycle یا دیوتی سایکل یعنی درصد زمانی که سیگنال PWM در حالت روشن (HIGH) قرار دارد.

مثلاً اگر Duty Cycle برابر ۵۰٪ باشد، سیگنال نصف زمان روشن و نصف زمان خاموش است.

• ۲۵٪ → یک‌چهارم زمان روشن

• ۵۰٪ → نصف زمان روشن

• ۷۵٪ → سه‌چهارم زمان روشن

• ۱۰۰٪ → همیشه روشن

به زبان ساده Duty Cycle مشخص می‌کند سیگنال در هر سیکل، چه مقدار از زمان را روشن باشد.

5. اتصال خروجی به مدار موردنظر

خروجی PWM ماژول را به ورودی کنترل مدار یا تجهیز موردنظر متصل کنید. خروجی XY-KPWM فقط نقش تولیدکننده پالس را دارد و وظیفه تأمین جریان موتور بر عهده درایور و یا مدار واسط خواهد بود.

خروجی XY-KPWM دارای محدودیت جریان خروجی است و همچنین نباید مستقیماً به سیم‌پیچ بارهای سلفی مثل موتور، پمپ و شیر برقی و مشابه آن متصل کرد. در این موارد در خروجی ماژول KPWM حتما از مدارهای حفاظتی مثل دیود فلایبک و با درایور مناسب استفاده نمایید. جریان خروجی اعلام‌شده برای این خانواده از ماژول‌ها حدود 5 تا 30mA است. بنابراین خروجی آن برای ارسال سیگنال کنترلی به ورودی تجهیزات مناسب است، نه برای تأمین توان بارهای پرمصرف.

برای مثال می‌توان از آن برای ورودی‌هایی مانند STEP / PUL، ورودی PWM، ورودی Trigger، ورودی دیجیتال درایور، ورودی کنترل درایور استفاده کرد، مشروط بر اینکه سطح ولتاژ و جریان موردنیاز ورودی تجهیز با خروجی ماژول سازگار باشد.

دامنه سیگنال خروجی در مشخصات منتشرشده تقریباً برابر با ولتاژ تغذیه ماژول عنوان شده است. بنابراین اگر ماژول را با 12V DC تغذیه کنید، نباید فرض کنید خروجی آن حتماً یک سیگنال منطقی 5V DC خواهد بود. این موضوع هنگام اتصال به میکروکنترلرها، PLCها، درایورها و تجهیزات دارای ورودی منطقی بسیار مهم است. اگر ورودی تجهیز یا مصرف کننده فقط 5V DC را تحمل می‌کند، باید سطح ولتاژ خروجی را با روش مناسب مانند Level Shifter، تقسیم مقاومتی یا مدار رابط مناسب سازگار کرد؛ البته نوع مدار رابط باید بر اساس مشخصات ورودی تجهیز یا مصرف کننده انتخاب شود.

6. ماژول XY-KPWM دارای دو حالت تنظیم برای خروجی است.

• حالت NORMAL :

در این حالت می‌توانید فرکانس را در محدوده گسترده‌تری تنظیم کنید؛ معمولاً ۱ هرتز تا ۱۵۰ کیلوهرتز. دقت تنظیم Duty Cycle در این حالت حدود ۱٪ است.

• حالت PRECISE :

این حالت برای تنظیم دقیق‌تر و Fine استفاده می‌شود. محدوده فرکانس معمولاً ۱ هرتز تا ۱۵ کیلوهرتز است، اما امکان تنظیم Duty Cycle با دقت حدود ۰٫۱٪ را فراهم می‌کند.

به بیان ساده تر:

• NORMAL → محدوده فرکانس بیشتر، تنظیم معمولی

• PRECISE → محدوده فرکانس کمتر، اما تنظیم دقیق‌تر

بنابراین اگر به فرکانس بالا نیاز دارید، NORMAL مناسب‌تر است؛ اگر دقت بالای Duty Cycle مهم است، PRECISE انتخاب بهتری است.

7. برای قفل کردن انکودر برای جلوگیری از تغییر ناخواسته مقادیر فرکانس و Duty Cycle، می توانید انکودر را به مدت 5 ثانیه فشار دهید تا علامت -| در دو سطر روی نمایشگر ظاهر و ثابت شود. در این حالت دکمه on/off را همچنان برای فعال و غیر فعال کردن خروجی می توانید استفاده نمایید و فقط مقادیر فرکانس و Duty Cycle غیرقابل تغییر هستند.

8. تنظیم مولد پالس XY-KPWM از طریق رابط سریال UART

ماژول مولد PWM مدل XY-KPWM را می‌توان از طریق ارتباط سریال UART تنظیم کرد. برای تنظیم فرکانس، درصد Duty Cycle و خواندن تنظیمات فعلی، فرمان‌های متنی از طریق پورت سریال ارسال می‌شوند. از آنجاییکه سطح ولتاژ منطقی ماژول TTL 3.3V DC در رابط سریال است در اتصال به مدار های فرمان و یا میکروکنترلر هایی با سطح ولتاز منطقی بیش از 3.3V DC حتما از مبدل سطح ولتاژ و یا تقسیم مقاومتی و یا درایور و مدار واسط و حفاظتی مناسب باری جلوگیری از آسیب به ماژول استفاده نمایید.

• تنظیم فرکانس PWM

برای تعیین فرکانس، ابتدا حرف بزرگ F را ارسال کنید و سپس مقدار فرکانس را دقیقاً با همان فرمتی که روی LCD ماژول نمایش داده می‌شود بنویسید.

فرمان ارسالی فرکانس تنظیم‌شده

F100 100Hz

F1.00 1kHz

F10.0 10kHz

F1.0.0 100kHz

مثال: برای تنظیم خروجی روی 10 کیلوهرتز، این دستور را از طریق UART ارسال کنید:

F10.0

اگر ماژول فرمان را به‌درستی تشخیص دهد، پاسخ زیر را برمی‌گرداند:

DOWN

اگر فرمت فرمان اشتباه باشد یا دستور قابل تشخیص نباشد، معمولاً پاسخ زیر دریافت می‌شود:

FAIL

یا در برخی نسخه‌ها:

FALL

• تنظیم Duty Cycle

برای تنظیم درصد دیوتی‌سایکل، حرف بزرگ D را قبل از مقدار درصد قرار دهید.

فرمت کلی:

Dxxx

مثال:

D050

یعنی Duty Cycle خروجی روی ۵۰٪ تنظیم می‌شود.

نمونه‌های دیگر:

فرمان Duty Cycle

D000 0٪

D025 25٪

D050 50٪

D075 75٪

D100 100٪

برای دریافت فرکانس و Duty Cycle فعلی، عبارت زیر را با حروف کوچک ارسال کنید:

read

پاسخ ماژول به شکل زیر خواهد بود:

read D050 F500

در این مثال:

• D050 یعنی دیوتی‌سایکل ۵۰٪

• F500 یعنی فرکانس فعلی ۵۰۰ هرتز

• اتصال به Arduino

برای اتصال به آردوینو:

XY-KPWM TXD → Arduino RX

XY-KPWM RXD → Arduino TX همراه با مبدل ولتاژ یا تقسیم مقاومتی برای حفاظت

XY-KPWM GND → Arduino GND

برای مثال اگر از SoftwareSerial استفاده می‌کنید:

#include <SoftwareSerial.h> 

SoftwareSerial pwmSerial(10, 11);

// پایه 10 = RX آردوینو ← TXD ماژول

// پایه 11 = TX آردوینو → RXD ماژول

void setup() {

Serial.begin(9600);

pwmSerial.begin(9600);

pwmSerial.print("F10.0"); // تنظیم فرکانس روی 10kHz

delay(100);

pwmSerial.print("D050"); // تنظیم Duty Cycle روی 50 درصد

}

void loop() {

}

تنظیم Baud Rate در بسیاری از نسخه‌های XY-KPWM برابر 9600bps است.

نکات مهم هنگام استفاده

• خروجی ماژول برای راه‌اندازی مستقیم موتور مناسب نیست :

ماژول XY-KPWMیک مولد سیگنال است و نباید موتور DC، استپر موتور، رله یا سایر بارهای پرمصرف را مستقیماً به خروجی آن متصل کرد. برای کنترل بارهای توان بالا باید از درایور، ترانزیستور، ماسفت، رله یا مدار قدرت مناسب همراه با مدار حفاظتی مثل دیود فلایبک و مشابه آن استفاده شود.

• سطح ولتاژ خروجی را بررسی کنید :

قبل از اتصال خروجی به میکروکنترلر، PLC، درایور موتور یا هر مدار دیگر، سطح ولتاژ قابل تحمل ورودی تجهیز را بررسی کنید. در صورت نیاز، از مدار تبدیل سطح ولتاژ یا Level Shifter استفاده کنید.

• اتصال زمین مشترک :

در بسیاری از کاربردها لازم است GND ماژول ژنراتور و GND مدار کنترل‌شونده مشترک باشد. البته در تجهیزات دارای ورودی اپتوکوپلر یا ورودی ایزوله، نحوه اتصال باید مطابق مدار ورودی همان تجهیز انجام شود.

• سیم‌های خروجی را کوتاه نگه دارید :

در فرکانس‌های بالا، سیم‌های بلند ممکن است باعث نویز، افت کیفیت شکل موج و اختلال در انتقال سیگنال شوند. برای کاربردهای فرکانس بالا بهتر است از سیم‌کشی کوتاه و مناسب استفاده شود.

• دقت خروجی برای کاربردهای بسیار حساس را بررسی کنید :

اگر پروژه شما نیاز به فرکانس بسیار دقیق و پایدار دارد، بهتر است خروجی ماژول با اسیلوسکوپ یا فرکانس‌متر بررسی شود.

این ماژول برای کاربردهای عمومی، آزمایشگاهی و کنترلی بسیار مناسب است، اما نباید بدون اندازه‌گیری مستقل به‌عنوان مرجع فرکانس بسیار دقیق در تجهیزات حساس استفاده شود.

• از تغذیه مناسب استفاده کنید :

استفاده از منبع تغذیه پایدار و دارای ولتاژ مناسب باعث عملکرد بهتر ماژول می‌شود. از اتصال ولتاژ بالاتر از محدوده مجاز به ورودی ماژول خودداری کنید.

مشخصات فنی

سوالات متداول