PWM کیا ہے - پلس چوڑائی ماڈیولیشن

ماڈیولیشن ایک غیر لکیری برقی عمل ہے جس میں ایک سگنل (کیرئیر) کے پیرامیٹرز کو دوسرے سگنل (ماڈیولنگ، معلومات) کا استعمال کرتے ہوئے تبدیل کیا جاتا ہے۔ مواصلاتی ٹیکنالوجی میں، تعدد، طول و عرض، اور فیز ماڈیولیشن کا وسیع پیمانے پر استعمال کیا جاتا ہے۔ پاور الیکٹرانکس اور مائیکرو پروسیسر ٹیکنالوجی میں، پلس چوڑائی ماڈیولیشن وسیع ہو گئی ہے۔

PWM کیا ہے (پلس چوڑائی ماڈیولیشن)

اصل سگنل کی پلس چوڑائی کی ماڈیولیشن کے ساتھ، اصل سگنل کا طول و عرض، فریکوئنسی اور مرحلہ غیر تبدیل شدہ رہتا ہے۔ مستطیل نبض کی مدت (چوڑائی) معلوماتی سگنل کی کارروائی کے تحت تبدیل ہو سکتی ہے۔ انگریزی تکنیکی ادب میں، اسے PWM - پلس چوڑائی ماڈیولیشن کہا جاتا ہے۔

PWM کیسے کام کرتا ہے۔

پلس چوڑائی ماڈیولڈ سگنل دو طریقوں سے بنتا ہے:

• ینالاگ
• ڈیجیٹل

پی ڈبلیو ایم سگنل بنانے کے ینالاگ طریقہ کے ساتھ، آری ٹوتھ یا تکونی سگنل کی شکل میں ایک کیریئر کو الٹنے کے لیے کھلایا جاتا ہے۔ موازنہ کرنے والا ان پٹ، اور معلومات - غیر الٹنے پر۔ اگر فوری کیریئر کی سطح ماڈیولنگ سگنل سے زیادہ ہے، تو موازنہ کرنے والے کا آؤٹ پٹ صفر ہے، اگر کم ہے - ایک۔ آؤٹ پٹ ایک مجرد سگنل ہے جس کی فریکوئنسی کیریئر مثلث یا آری کی تعدد سے مطابقت رکھتی ہے، اور پلس کی لمبائی ماڈیولنگ وولٹیج کی سطح کے متناسب ہے۔

مثال کے طور پر، ایک مثلث سگنل کی نبض کی چوڑائی کی ماڈیولیشن لکیری طور پر بڑھ رہی ہے۔ آؤٹ پٹ دالوں کی مدت آؤٹ پٹ سگنل کی سطح کے متناسب ہے۔

اینالاگ PWM کنٹرولرز ریڈی میڈ مائیکرو سرکٹس کی شکل میں بھی دستیاب ہیں، جس کے اندر کمپیریٹر اور کیریئر جنریشن سرکٹ نصب ہیں۔ بیرونی فریکوئنسی سیٹنگ عناصر کو جوڑنے اور معلوماتی سگنل فراہم کرنے کے لیے ان پٹ موجود ہیں۔ آؤٹ پٹ سے ایک سگنل ہٹا دیا جاتا ہے جو طاقتور غیر ملکی کیز کو کنٹرول کرتا ہے۔ فیڈ بیک کے لیے ان پٹ بھی ہیں - سیٹ کنٹرول پیرامیٹرز کو برقرار رکھنے کے لیے ان کی ضرورت ہے۔ اس طرح، مثال کے طور پر، TL494 چپ ہے. ایسے معاملات میں جہاں صارف کی طاقت نسبتاً کم ہے، PWM کنٹرولرز بلٹ ان کیز کے ساتھ دستیاب ہیں۔ LM2596 مائیکرو سرکٹ کی اندرونی کلید 3 ایمپیئر تک کرنٹ کے لیے ڈیزائن کی گئی ہے۔

ڈیجیٹل طریقہ خصوصی مائکرو سرکٹس یا مائکرو پروسیسرز کا استعمال کرتے ہوئے کیا جاتا ہے۔ نبض کی لمبائی اندرونی پروگرام کے ذریعہ کنٹرول کی جاتی ہے۔ بہت سے مائیکرو کنٹرولرز، بشمول مقبول PIC اور AVR، میں PWM "آن بورڈ" کے ہارڈ ویئر کے نفاذ کے لیے ایک بلٹ ان ماڈیول ہوتا ہے، PWM سگنل حاصل کرنے کے لیے، آپ کو ماڈیول کو فعال کرنے اور اس کے آپریشن کے پیرامیٹرز کو سیٹ کرنے کی ضرورت ہوتی ہے۔اگر ایسا ماڈیول دستیاب نہیں ہے، تو PWM کو خالصتاً سافٹ ویئر کے ذریعے منظم کیا جا سکتا ہے، یہ مشکل نہیں ہے۔ یہ طریقہ آؤٹ پٹ کے لچکدار استعمال کے ذریعے زیادہ طاقت اور آزادی دیتا ہے، لیکن زیادہ کنٹرولر وسائل استعمال کرتا ہے۔

PWM سگنل کی خصوصیات

PWM سگنل کی اہم خصوصیات یہ ہیں:

• طول و عرض (U)؛
• تعدد (f)؛
• ڈیوٹی سائیکل (S) یا ڈیوٹی سائیکل D.

وولٹ میں طول و عرض لوڈ پر منحصر ہے. اسے صارف کی ریٹیڈ سپلائی وولٹیج فراہم کرنا ضروری ہے۔

نبض کی چوڑائی کے ذریعہ ماڈیول کردہ سگنل کی فریکوئنسی کو درج ذیل غور و فکر سے منتخب کیا جاتا ہے:

1. فریکوئنسی جتنی زیادہ ہوگی، کنٹرول کی درستگی اتنی ہی زیادہ ہوگی۔
2. فریکوئنسی PWM کے زیر کنٹرول ڈیوائس کے رسپانس ٹائم سے کم نہیں ہونی چاہیے، ورنہ کنٹرول شدہ پیرامیٹر کی نمایاں لہریں واقع ہوں گی۔
3. فریکوئنسی جتنی زیادہ ہوگی، سوئچنگ کے نقصانات اتنے ہی زیادہ ہوں گے۔ یہ اس حقیقت سے پیدا ہوتا ہے کہ کلید کو تبدیل کرنے کا وقت محدود ہے۔ بند حالت میں، تمام سپلائی وولٹیج کلیدی عنصر پر گر جاتا ہے، لیکن تقریباً کوئی کرنٹ نہیں ہوتا ہے۔ کھلی حالت میں، مکمل لوڈ کرنٹ کلید کے ذریعے بہتا ہے، لیکن وولٹیج ڈراپ چھوٹا ہے، کیونکہ تھرو پٹ مزاحمت چند اوہم ہے۔ دونوں صورتوں میں، بجلی کی کھپت نہ ہونے کے برابر ہے۔ ایک ریاست سے دوسری حالت میں منتقلی تیزی سے ہوتی ہے، لیکن فوری طور پر نہیں۔ تالے کھولنے کے عمل میں، جزوی طور پر کھلے عنصر پر ایک بڑا وولٹیج گرتا ہے اور اسی وقت اس میں سے ایک اہم کرنٹ بہتا ہے۔ اس وقت، منتشر طاقت اعلی اقدار تک پہنچ جاتی ہے۔ یہ مدت مختصر ہے، کلید کے پاس نمایاں طور پر گرم ہونے کا وقت نہیں ہے۔لیکن وقت کی فی یونٹ اس طرح کے وقفوں کی تعدد میں اضافے کے ساتھ، یہ زیادہ ہو جاتا ہے، اور گرمی کے نقصانات میں اضافہ ہوتا ہے۔ لہذا، چابیاں بنانے کے لئے، تیز عناصر کا استعمال کرنا ضروری ہے.
4. گاڑی چلاتے وقت برقی موٹر فریکوئنسی کو کسی شخص کے لیے سنائی دینے والے علاقے سے لے جانا پڑتا ہے - 25 کلو ہرٹز اور اس سے اوپر۔ کیونکہ کم PWM فریکوئنسی پر، ایک ناخوشگوار سیٹی ہوتی ہے۔

یہ تقاضے اکثر ایک دوسرے سے متصادم ہوتے ہیں، اس لیے بعض صورتوں میں تعدد کا انتخاب ایک سمجھوتہ ہے۔

ماڈیولیشن ویلیو ڈیوٹی سائیکل کی خصوصیت رکھتی ہے۔ چونکہ نبض کی تکرار کی شرح مستقل ہے، اس لیے مدت کا دورانیہ بھی مستقل ہے (T=1/f)۔ مدت ایک تسلسل اور ایک وقفے پر مشتمل ہوتی ہے، جس کا دورانیہ بالترتیب ہوتا ہے۔_imp اور T_{روکتا ہے}، اور T_imp+t_{روکتا ہے}= ٹی۔ ڈیوٹی سائیکل نبض کی مدت کا تناسب ہے - S \u003d t_imp/ٹی لیکن عملی طور پر یہ باہمی قدر کا استعمال کرنا زیادہ آسان ثابت ہوا - فل فیکٹر: D=1/S=T/t_imp. فل فیکٹر کو فیصد کے طور پر ظاہر کرنا اور بھی آسان ہے۔

PWM اور SIR میں کیا فرق ہے؟

غیر ملکی تکنیکی ادب میں پلس چوڑائی ماڈیولیشن اور پلس چوڑائی ریگولیشن (PWR) کے درمیان کوئی فرق نہیں ہے۔ روسی ماہرین ان تصورات کے درمیان فرق کرنے کی کوشش کر رہے ہیں۔ درحقیقت، PWM ایک قسم کی ماڈیولیشن ہے، یعنی، دوسرے کے زیر اثر کیریئر سگنل میں تبدیلی، ایک کو ماڈیول کرنا۔ کیریئر سگنل معلومات کے کیریئر کے طور پر کام کرتا ہے، اور ماڈیولنگ سگنل اس معلومات کو سیٹ کرتا ہے۔ اور پلس چوڑائی کا ضابطہ PWM کا استعمال کرتے ہوئے لوڈ موڈ کا ضابطہ ہے۔

PWM کی وجوہات اور درخواستیں۔

نبض کی چوڑائی ماڈیولیشن کا اصول استعمال ہوتا ہے۔ طاقتور اسینکرونس موٹرز کے سپیڈ کنٹرولرز. اس صورت میں، ایڈجسٹ ایبل فریکوئنسی ماڈیولنگ سگنل (سنگل فیز یا تھری فیز) کم طاقت والے سائن ویو جنریٹر کے ذریعے تیار کیا جاتا ہے اور ینالاگ طریقے سے کیریئر پر سپرمپوز کیا جاتا ہے۔ آؤٹ پٹ ایک PWM سگنل ہے، جو مطلوبہ طاقت کی کنجیوں کو کھلایا جاتا ہے۔ پھر آپ کم پاس فلٹر کے ذریعے دالوں کے نتیجے میں ترتیب کو منتقل کر سکتے ہیں، مثال کے طور پر، ایک سادہ RC سرکٹ کے ذریعے، اور اصل سائنوسائڈ کو منتخب کریں۔ یا آپ اس کے بغیر کر سکتے ہیں - فلٹریشن قدرتی طور پر انجن کی جڑتا کی وجہ سے ہو جائے گا. ظاہر ہے، کیریئر فریکوئنسی جتنی زیادہ ہوگی، آؤٹ پٹ ویوفارم اصل سائنوسائڈ کے قریب ہوگا۔

ایک فطری سوال پیدا ہوتا ہے کہ جنریٹر کے سگنل کو فوری طور پر بڑھانا کیوں ناممکن ہے، مثال کے طور پر، طاقتور ٹرانجسٹر کا استعمال کرتے ہوئے? کیونکہ ایک ریگولیٹنگ عنصر جو لکیری موڈ میں کام کرتا ہے وہ لوڈ اور کلید کے درمیان طاقت کو دوبارہ تقسیم کرے گا۔ اس صورت میں، اہم عنصر پر اہم طاقت ضائع ہو جاتی ہے۔ اگر ایک طاقتور کنٹرول عنصر کلیدی موڈ (ٹرائنسٹر، ٹرائیک، آر جی بی ٹی ٹرانزسٹر) میں کام کرتا ہے، تو وقت کے ساتھ ساتھ طاقت تقسیم ہوتی ہے۔ نقصانات بہت کم ہوں گے، اور کارکردگی بہت زیادہ ہوگی۔

ڈیجیٹل ٹیکنالوجی میں، پلس چوڑائی ریگولیشن کا کوئی خاص متبادل نہیں ہے۔ سگنل کا طول و عرض وہاں مستقل ہے، وولٹیج اور کرنٹ کو صرف نبض کی چوڑائی کے ساتھ کیریئر کو ماڈیول کرکے اور اس کے بعد اس کا اوسط بنا کر تبدیل کیا جاسکتا ہے۔ لہذا، PWM کا استعمال ان اشیاء پر وولٹیج اور کرنٹ کو منظم کرنے کے لیے کیا جاتا ہے جو پلس سگنل کو اوسط کر سکتے ہیں۔ اوسط مختلف طریقوں سے ہوتا ہے:

1. بوجھ کی جڑت کی وجہ سے۔اس طرح، تھرمو الیکٹرک ہیٹر اور تاپدیپت لیمپوں کی تھرمل جڑتا ریگولیٹڈ اشیاء کو دالوں کے درمیان وقفے میں نمایاں طور پر ٹھنڈا نہیں ہونے دیتی ہے۔
2. ادراک کی جڑت کی وجہ سے۔ ایل ای ڈی کے پاس نبض سے نبض تک جانے کا وقت ہوتا ہے، لیکن انسانی آنکھ اس پر توجہ نہیں دیتی اور اسے مختلف شدت کے ساتھ ایک مستقل چمک کے طور پر محسوس کرتی ہے۔ یہ اصول ایل ای ڈی مانیٹر کے نقطوں کی چمک کو کنٹرول کرنے کے لیے استعمال کیا جاتا ہے۔ لیکن کئی سو ہرٹز کی فریکوئنسی کے ساتھ ناقابل تصور جھپکنا اب بھی موجود ہے اور آنکھوں کی تھکاوٹ کا سبب بنتا ہے۔
3. میکانی جڑتا کی وجہ سے. یہ خاصیت برشڈ ڈی سی موٹرز کے کنٹرول میں استعمال ہوتی ہے۔ ریگولیشن کی صحیح طریقے سے منتخب کردہ فریکوئنسی کے ساتھ، موٹر کے پاس ڈیڈ وقفے میں سست ہونے کا وقت نہیں ہوتا ہے۔

لہذا، PWM استعمال کیا جاتا ہے جہاں وولٹیج یا کرنٹ کی اوسط قدر فیصلہ کن کردار ادا کرتی ہے۔ ذکر کردہ عام معاملات کے علاوہ، PWM طریقہ ویلڈنگ مشینوں اور بیٹری چارجرز وغیرہ میں اوسط کرنٹ کو کنٹرول کرتا ہے۔

اگر قدرتی اوسط ممکن نہیں ہے تو، بہت سے معاملات میں یہ کردار پہلے سے ذکر کردہ کم پاس فلٹر (ایل پی ایف) آر سی چین کی شکل میں۔ عملی مقاصد کے لیے، یہ کافی ہے، لیکن یہ سمجھنا ضروری ہے کہ PWM سے اصل سگنل کو مسخ کیے بغیر کم پاس فلٹر کا استعمال کرتے ہوئے الگ کرنا ناممکن ہے۔ سب کے بعد، PWM سپیکٹرم میں ہارمونکس کی لامحدود تعداد شامل ہے جو ناگزیر طور پر فلٹر کے پاس بینڈ میں گر جائے گی. لہذا، کسی کو دوبارہ تعمیر شدہ سینوسائڈ کی شکل کے بارے میں وہم پیدا نہیں کرنا چاہئے۔

بہت موثر اور موثر PWM RGB LED کنٹرول۔ اس ڈیوائس میں تین p-n جنکشن ہیں - سرخ، نیلا، سبز۔ہر چینل کی چمک کی چمک کو الگ سے تبدیل کرکے، آپ تقریباً کسی بھی رنگ کی ایل ای ڈی گلو (خالص سفید کو چھوڑ کر) حاصل کر سکتے ہیں۔ PWM کے ساتھ روشنی کے اثرات پیدا کرنے کے امکانات لامتناہی ہیں۔

پلس چوڑائی ماڈیولڈ ڈیجیٹل سگنل کا سب سے عام استعمال بوجھ کے ذریعے بہنے والے اوسط کرنٹ یا وولٹیج کو کنٹرول کرنا ہے۔ لیکن اس قسم کی ماڈیولیشن کا غیر معیاری استعمال بھی ممکن ہے۔ یہ سب ڈویلپر کی تخیل پر منحصر ہے.

ملتے جلتے مضامین: