Schrittweise Berechnung der Pwm-Frequenz für die Motorsteuerung mit Raspberry Pi

Die Pulsbreitenmodulation (PWM) ist eine Technik zur Steuerung der an elektrische Geräte, wie Motoren, abgegebenen Leistung. Bei Verwendung eines Raspberry Pi zur Motorsteuerung ist die Auswahl der geeigneten PWM-Frequenz für einen reibungslosen Betrieb und eine reibungslose Effizienz unerlässlich. Dieser Artikel bietet eine schrittweise Anleitung zur Berechnung der PWM-Frequenz für Motorsteuerungsanwendungen.

PWM und Raspberry Pi Einschränkungen verstehen

Der Raspberry Pi erzeugt PWM-Signale über seine GPIO-Pins. Die Hardware unterstützt PWM-Hardware auf bestimmten Pins und Software-PWM auf anderen. Die maximal erreichbare Frequenz hängt von der verwendeten Methode und den Verarbeitungsmöglichkeiten des Systems ab. Typischerweise kann Hardware-PWM höhere Frequenzen erreichen, die für die Motorsteuerung bevorzugt sind, um Rauschen zu reduzieren und die Reaktionsfähigkeit zu verbessern.

Berechnung der PWM-Frequenz

Die PWM-Frequenz wird durch die Taktquelle und die PWM-Auflösung bestimmt.

Frequenz = Uhr / (Prescaler * Periode)

Wobei:

• Uhr ist die Basistaktfrequenz der PWM-Hardware des Raspberry Pi, typischerweise 19,2 MHz.
• Prescaler teilt die Uhr auf eine niedrigere Frequenz, die über Software- oder Hardwareeinstellungen einstellbar ist.
• Period ist der Wert, der im PWM-Register festgelegt wird und die Anzahl der Zählungen pro Zyklus bestimmt.

Beispielrechnung

Angenommen, die Basisuhr ist 19,2 MHz und Sie wählen einen Vorskalierer von 192. Die Periode ist auf 1000 eingestellt. Die PWM-Frequenz wäre:

Frequenz = 19.200.000 / (192 * 1000) = 100 Hz

Einstellung für optimale Motorsteuerung

Für die Motorsteuerung ist eine PWM-Frequenz zwischen 50 Hz und 1 kHz üblich. Höhere Frequenzen reduzieren Rauschen und mechanische Vibrationen. Die Werte für Vorskalierer und Perioden entsprechend einstellen, um die gewünschte Frequenz innerhalb der Hardwaregrenzen des Raspberry Pi zu erreichen.