#9 라즈베리파이 PWM

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일시 : 2018.01.10

내용 : PWM

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PWM(Pulse Width Modulation)

• Pulse Width Modulation : 펄스 폭 변조

• 전압의 on(high)/off(low)를 이용해 가변 전압을 얻기 위한 기술

• period : 한 사이클의 시간

• Duration(pulse 시간) : 한 사이클에서 high 시간

• Duty Cycle(사용률): 주기에 대한 on/off 시간의 비

  예를 들어 Duty Cycle 20%는 high 20, low 80

• 주파수(frequency) : 1초에 몇 개의 cycle이 반복되는가. 단위는 Hz.

  1Hz => 1초에 period 1번 반복 (1s, 1000ms)

  100Hz => 1초에 100번 반복. 이 때 1 pulse는 1/100 초 (0.01s, 10ms)

• 같은 주파수 100Hz에서 하나의 pulse에 low, high 조절하여 속도 조절 가능.

  high구간이 더 길수록 속도가 더 빨라짐.

• PWM 발생 방법은 SW PWM과 HW PWM이 있음. SW PWM에서는 딜레이를 넣어 high와 low상태를 변화시키고, HW PWM에서는 타이머 카운터에서 인터럽트를 발생시켜 주기적으로 PWM을 만들어냄.

• SW PWM은 정확한 Duty cycle을 제어하기 어려움

• SW PWM 출력 GPIO 핀에 PWM 신호를 출력할 수 있는 핸들러 포함되어 있음.

Duty Cycle 실습

- DC Motor PWM

  import RPi.GPIO as GPIO
  import time
  ​
  GPIO.setmode(GPIO.BCM)
  ​
  GPIO_RP = 4
  GPIO_RN = 25
  GPIO_EN = 12
  ​
  GPIO.setup(GPIO_RP, GPIO.OUT) # IN1
  GPIO.setup(GPIO_RN, GPIO.OUT) # IN2
  GPIO.setup(GPIO_EN, GPIO.OUT) # PWM
  ​
  ##단계(1~10)를 넣어 모터의 속도를 조절
  def setSpeed(speed,p):
      p.ChangeDutyCycle(speed*10)
      
  try:
      p = GPIO.PWM(GPIO_EN, 100) # 100hz
      p.start(0) # start the PWM on 0% duty cycle  
      
      while True:
          for i in range(10):
              GPIO.output(GPIO_RP, True)
              GPIO.output(GPIO_RN, False)
              setSpeed(i, p)            
              time.sleep(1)
  finally:    
      GPIO.cleanup()

  
  import RPi.GPIO as GPIO
  import time
  ​
  GPIO.setmode(GPIO.BCM)
  ​
  GPIO_RP = 4 # IN1
  GPIO_RN = 25 # IN2
  GPIO_EN = 12 # pwm
  ​
  GPIO.setup(GPIO_RP, GPIO.OUT)
  GPIO.setup(GPIO_RN, GPIO.OUT)
  GPIO.setup(GPIO_EN, GPIO.OUT)
  ​
  try:
      while True:
          for i in range(0,100):
              print("100HZ, duty bee = 20%")
              GPIO.output(GPIO_RP, True)
              GPIO.output(GPIO_RN, False)
              GPIO.output(GPIO_EN, True)
              time.sleep(0.002)
              
              
              GPIO.output(GPIO_EN, False)
              time.sleep(0.008)
              
          for i in range(0,100):
              print("100HZ, duty bee = 50%")
              GPIO.output(GPIO_RP, True)
              GPIO.output(GPIO_RN, False)
              GPIO.output(GPIO_EN, True)
              time.sleep(0.005)
              
              
              GPIO.output(GPIO_EN, False)
              time.sleep(0.005)
          
          
          for i in range(0,100):
              print("100HZ, duty bee = 80%")
              GPIO.output(GPIO_RP, True)
              GPIO.output(GPIO_RN, False)
              GPIO.output(GPIO_EN, True)
              time.sleep(0.008)
              
              
              GPIO.output(GPIO_EN, False)
              time.sleep(0.002)
          
          
          for i in range(0,100):
              print("100HZ, duty bee = 100%")
              GPIO.output(GPIO_RP, True)
              GPIO.output(GPIO_RN, False)
              GPIO.output(GPIO_EN, True)
              time.sleep(0.01)
              
  finally:    
      GPIO.cleanup()

- LED PWM

• led 밝기 조절

  
  import RPi.GPIO as GPIO
  import time
  ​
  GPIO.setmode(GPIO.BCM)
  ​
  led_pin1 = 14
  led_pin2 = 15
  ​
  GPIO.setup(led_pin1, GPIO.OUT)
  GPIO.setup(led_pin2, GPIO.OUT)
  ​
  ##단계(1~10)를 넣어 LED 밝기를 조절
  def setLight(light, p):
      p.ChangeDutyCycle(light*10)
  ​
  try:
      p = GPIO.PWM(led_pin1, 100)
      p.start(0)
      
      while True :
          for i in range(10):
              GPIO.output(led_pin1, True)
              GPIO.output(led_pin2, False)
              p.ChangeDutyCycle(i*10)
              setLight(i, p)
              time.sleep(1)
            
  except KeyboardInterrupt:
      pass
  finally:
      GPIO.cleanup()

• LED 하나는 점점 밝아지고, 하나는 점점 어두워지게

  
  import RPi.GPIO as GPIO
  import time
  ​
  GPIO.setmode(GPIO.BCM)
  ​
  led_pin1 = 14
  led_pin2 = 15
  ​
  GPIO.setup(led_pin1, GPIO.OUT)
  GPIO.setup(led_pin2, GPIO.OUT)
  ​
  def setLight(light, p):
      p.ChangeDutyCycle(light)
      
  try:
      p1 = GPIO.PWM(led_pin1, 100)
      p2 = GPIO.PWM(led_pin2, 100)
      p1.start(0)
      p2.start(0)
  ​
      while True :
          # 첫번째 LED 점점 밝아지게
          for i in range(10):
              GPIO.output(led_pin1, True)
              p1.ChangeDutyCycle(i*10)
              setLight(i * 10, p1)
              time.sleep(0.5)
              
           # 두번째 LED 점점 어두워지게
          for j in range(10, -1, -1):
              p2.start(100)
              GPIO.output(led_pin2, True)
              p2.ChangeDutyCycle(j*10)
              setLight(j * 10, p2)
              time.sleep(0.5)  
          
  except KeyboardInterrupt:
      pass
  finally:
      GPIO.cleanup()