PWM占空比控制电机转速

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目录

1) PWM概念

脉冲宽度调制(PWM)，是英文“Pulse Width Modulation”的缩写，简称脉宽调制，是利用微处理器的数字输出来对模拟电路进行控制的一种非常有效的技术，广泛应用在从测量、通信到功率控制与变换的许多领域中。
PWM的频率：是指1秒钟内信号从高电平到低电平再回到高电平的次数(一个周期)；也就是说一秒钟PWM有多少个周期，单位： Hz
PWM的周期：T=1/f，周期=1/频率
占空比：是一个脉冲周期内，高电平的时间与整个周期时间的比例，单位： %

2) PWM原理

以单片机为例，我们知道，单片机的IO口输出的是数字信号，IO口只能输出高电平和低电平
假设高电平为5V 低电平则为0V 那么我们要输出不同的模拟电压，就要用到PWM，通过改变IO口输出的方波的占空比从而获得使用数字信号模拟成的模拟电压信号
我们知道，电压是以一种连接1或断开0的重复脉冲序列被夹到模拟负载上去的（例如LED灯，直流电机等），连接即是直流供电输出，断开即是直流供电断开。通过对连接和断开时间的控制，理论上来讲，可以输出任意不大于最大电压值（即0~5V之间任意大小）的模拟电压
比方说 占空比为50% 那就是高电平时间一半，低电平时间一半，在一定的频率下，就可以得到模拟的2.5V输出电压 那么75%的占空比 得到的电压就是3.75V。

PWM的调节作用来源于对“占周期”的宽度控制，“占周期”变宽，输出的能量就会提高，通过阻容变换电路所得到的平均电压值也会上升，“占周期”变窄，输出的电压信号的电压平均值就会降低，通过阻容变换电路所得到的平均电压值也会下降。也就是，在一定的频率下，通过不同的占空比 即可得到不同的输出模拟电压。PWM就是通过这种原理实现D/A转换的。

总结：
PWM就是在合适的信号频率下，通过一个周期里改变占空比的方式来改变输出的有效电压

3) PWM占空比控制电机转速

PWM就是脉宽调制器，通过调制器给电机提供一个具有一定频率的脉冲宽度可调的脉冲电。脉冲宽度越大即占空比越大，提供给电机的平均电压越大，电机转速就高。反之脉冲宽度越小，则占空比越小。提供给电机的平均电压越小，电机转速就低。

4) PWM频率对直流电机的影响

在电机控制中，不同的电机都有其适应的频率 频率太低会导致运动不稳定，如果频率刚好在人耳听觉范围，有时还会听到呼啸声。频率太高的电机可能反应不过来

正常的电机频率在 6-16kHZ之间为好，但是还是需要针对不同电机及其驱动器选择合适频率。

以Maxon电机及其ESCON伺服驱动器为例,ESCON驱动器PWM输入频率范围是10Hz-5kHz，官方推荐频率为1kHz（原文链接：https://support.maxongroup.com/hc/en-us/articles/360020442720-ESCON-PWM-input-frequency-PWM-output-frequency-）。

Impact of the PWM input frequency?
Please be aware that the PWM input frequency in use also determines how fast updated set values can be identified and processed because one period has to measured before the PWM duty cycle can be determined. High PWM input frequencies mean shorter periods and a more dynamic reaction on any set value change.

In case of the minimum PWM input frequency of 10 Hz each measurement lasts 100 ms before an updated set value can be determined and processed by the control loop.
In case of the maximum PWM input frequency of 5 kHz each measurement last just 0.2 ms before an updated set value can be determined and processed by the control loop.
A good compromise in practice offering fast reaction and precise duty cycle measurement is to use 1 kHz which needs 1 ms for signal processing.