About PWM Signal Specification

什么是PWM?

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我不是专业人士,可以用一种简单的方式告诉我什么是PWM吗?

首先,你需要知道,在TTL引脚输入直流0~2V电压会让激光器完全关闭,输入直流2.5V电压会让激光器全功率工作,输入直流5V也会让激光全功率工作,输入直流12V也会让激光全功率工作。

那么TTL上电压高低对输出功率有影响吗?

没有,输入TTL的电压只会决定激光驱动器开启和关闭,0~2V是完全关闭,2.5V~12V完全开启,没有中间态,要么是完全开启,要么是完全关闭。

那么怎么做到50%功率输出呢?

例子:用5V输入到TTL 1毫秒,然后用0V输入到TTL 1毫秒,循环往复,一秒会重复 1000 / (1+1) = 500次。

一秒重复500次?这能办到吗?

人工操作不可能,但是使用微控制器可以很轻松办到,使用微控制器可以做到20000次每秒甚至更多。

你会看见激光闪烁吗?

不会,人眼对30Hz以下的闪烁敏感,你看不到500Hz的闪烁,就感觉激光模组在持续输出功率一样(但是功率减半)

如何计算输出功率呢?

在上面的例子中:ON Time / (ON Time + OFF Time) = 1 / (1 + 1 ) = 50%

如何改变输出功率呢?

尝试改变输入5V的时间与输入0V时间的比值,功率输出 = 输入5V时间 / (输入5V时间+输入0V时间)

上面例子的PWM参数是?

参数?这可能有点枯燥,但是不难,了解了之后会对我们接下在的学习提供帮助。

频率(f) = 1000毫秒 / (1+1)毫秒 = 500Hz

电压峰峰值(Vpp) = 5V – 0V = 5V

PWM占空比(duty cycle):ON Time / (ON Time + OFF Time) = 1 / (1+1) = 50%

万用表测量得到的TTL电压意味着什么?

这是一个好问题,使用万用表的直流电压档测量TTL,你会得到一个电压,这个电压是有效值,我们一般使用Vrms来表示,这可能会有一点点复杂,但是不必担心,请仔细听我分析。

如果将直流输入到电压表,电压表会显示直流的电压,输入5V就会显示5V

如果将上面的PWM(Vpp = 5V,f=500Hz, duty cycle=50%)输入到万用表,万用表将会显示电压 = Vpp * duty cycle = 5V * 50% = 2.5V

注意:如果将此PWM输入到激光模组,并在激光模组上测量TTL电压,因为激光模组内部有保护电路,这个值会比理想值2.5V低一些,这个是正常现象,不会影响输出功率。

应该如何使用万用表测量TTL电压来估算输出功率?

控制您的设备输出100%功率,使用万用表直流电压档测量TTL上电压,这个值应该大于2.5V,并将这个值记录为V1

控制您的设备输出PWM,若为30%的占空比,此时测量的电压应该 = V1 * 30%

相反的,若您使用万用表直流电压档测量得到的电压是V2(假如V2=1V,V1=3V,那么此时估算功率 = 1V/3V = 33.33%)

注意:请控制您设备输出PWM信号,而不是直流电压信号,直流1V将不会打开您的激光器。

What is PWM Signal Specifications?

  1. PWM frequency: 0 ~ 20KHz
  2. PWM Vpp: 2.5V ~12V (0~2V turn off, 2.5V~12V turn on, 2~2.5V unknow)
  3. Drive current capability should > 1mA

For conditions 1 and conditions 2, in most cases, there is no problem.

But how do I know is the current drive capability OK?

  1. Test your laser module and mske sure your laser module is working properly.
  2. Turn on PWM output at 100% at your control software.
  3. Without laser module connect, measure the voltage of your control board PWM output voltage by multimeter(DC gear), record as V1.
  4. Connect laser module to your control board, measure the voltage of your control board PWM output by multimeter(DC gear), record as V2.

If V1 is higher then 3.3V and V2 is lower 2.5V, that means your control board drive current capability is too low, you may need change another control board and try again.

Does PWM frequency affect power output?

No, Only the PWM duty cycle determines the output power(make sure frequency is < 20KHz).