Dominando PWM no Arduino: Guia Completo e Funções Principais

Programação PWM no Arduino e suas Funções

O que é PWM?

PWM significa "Modulação por Largura de Pulso" (Pulse Width Modulation). Técnica amplamente usada em dispositivos que requerem variação de tensão. No PWM, tensão CC contínua é convertida em onda quadrada com largura de pulso variável. A razão entre o período total (T) da onda e o tempo do pulso "LIGADO" é chamado de Ciclo de Trabalho (Duty Cycle). Também conhecida como Técnica de Duração de Pulso (PDT). Chaves de potência modernas como MOSFETs e transistores são necessárias para PWM; circuitos sofisticados são necessários quando sinais PWM devem controlar cargas muito altas.

Por que PWM?

O principal uso do PWM é controle de potência variando o ciclo de trabalho do pulso, controlando a quantidade de potência entregue. Alguém pode pensar: "podemos limitar o fluxo de potência usando resistores, por que preferir PWM?" Sim, podemos controlar potência com resistor simples, mas muita potência seria perdida e o sistema seria muito ineficiente. Além disso, para controlar grande potência, o preço dos resistores seria maior que todo o sistema PWM para a mesma potência.

Outro uso amplo do PWM é transmitir informação embutida no ciclo de trabalho da onda. Exemplo: se uma onda tem ciclo de trabalho de 25% e projetamos um sistema que toma decisões baseadas no ciclo de trabalho da onda recebida, esse sinal PWM transmite informação e controla fluxo de potência. Usamos PWM em muitos dispositivos para transmitir informação e potência.

Usos da Técnica PWM:

1. Motor Servo: Ângulo de rotação depende do ciclo de trabalho da onda recebida.
2. LEDs RGB: Cria diferentes cores a partir das três cores básicas variando PWM em cada canal.
3. Conversores DC-DC: Limita fluxo de potência de forma eficiente.
4. Controle de Velocidade de Motores: Varia tensão média aplicada ao motor.
5. Sinais Senoidais: Às vezes usado para controlar níveis de tensão.

Efeito da Frequência do PWM:

PWM é basicamente onda quadrada com ciclo de trabalho variável; devemos atentar para sua frequência. Controle de velocidade de motor é bom exemplo. Se a frequência do PWM (controlando velocidade do motor) for muito baixa, o motor tremerá porque PWM é pulso; se um pulso vem após longo tempo (após pulso anterior), o motor desacelera (nível muito baixo) e não haverá operação suave. A seleção da frequência deve considerar o tempo de resposta mecânico do dispositivo a ser controlado.

Função PWM no Arduino:

Como mencionado, a programação Arduino economiza tempo comparado a outras plataformas onde tudo deve ser construído do zero. No Arduino UNO, pinos PWM são 3, 5, 6, 9, 10, 11. Conecte LED entre pino PWM (ex: Pino 3) e terra com resistor de 120Ω. Não precisa criar funções sofisticadas para saída PWM. Basta definir valor entre 0-255 no pino e PWM do valor especificado será gerado. Para sistemas digitais usamos digitalWrite(pino, HIGH/LOW), mas para PWM usamos analogWrite(pino, valor) porque PWM emula sinal analógico.

Programação Arduino de PWM:

int ledPin = 3;
int brightness = 0;

void setup() {
  pinMode(ledPin, OUTPUT);
}

void loop() {
  analogWrite(ledPin, brightness);
  brightness += 50;
  if (brightness > 255) brightness = 0;
  delay(100);
}

No código acima, brightness define o brilho do LED. Inicia em zero, incrementa de 50 em 50. Como analogWrite aceita até 255, quando atinge 255, volta a zero. Esta é a maneira simples de usar PWM no Arduino. Certifique-se do uso correto do pino e da função analogWrite().

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