【RevPi】Dioモジュール PWM制御設定

産業用ラズパイと言われる『RevPi』について今日もやった事の備忘録を共有します。
今回は【DIOモジュールのPWM制御】についてです。

PWM制御とは
PWM制御の設定
PWM制御　実行結果
まとめ

PWM制御とは

PWM(Pulse Width Modulation)とは、半導体を使った電力を制御する方式の１つです。オンとオフの繰り返しスイッチングを行い、出力される電力を制御します。

一定電圧の入力から、パルス列のオンとオフの一定周期を作り、オンの時間幅を変化させる電力制御方式をPWMと呼びます。早い周期でスイッチングを行うことで、オンのパルス幅に比例した任意の電圧が得られます。これは、半導体がオンとオフ状態が最も損失が少ない(中間状態は損失多い)ことを利用した電力制御方式です。

PWMは、優れた制御性と、高効率が特長で、インバーター回路で広く使われている技術です。ブラシ付きDCモーターの回転制御にも使われています。
インバーター回路にて、PWM制御のオンの時間幅(デューティー)を周期的に変化させることにより、モーター駆動に最適な正弦波の交流電圧を作ることができます。
PWMとは | 東芝デバイス＆ストレージ株式会社 | 日本 (semicon-storage.com)

簡単に言うと、『一定間隔&周期のON/OFF制御をPWM制御』と呼ぶってことですね。
そして、『ONとOFFの時間比率をデューティー比』と呼ばれています。

例を紹介します。

5Hz(周期:200msec) & デューティー比40% のPWM制御をしたい場合
ONの時間 ：200msec * 40 / 100 = 80msec
OFFの時間：200msec * (100 - 40) / 100 = 120mse

^{※イメージするようなパルス波形はデューティー比50%の波形という事になります。}

PWM制御の設定

RevPiの構成を設定するページに移動してください。
※移行方法は、過去記事を参考にしてください。
【RevPi】IOモジュール(ユニット)の構成設定 | 育児パパの人生備忘録 (t19488sns.com)

DIOのモジュールを選択してください。
右下のウィンドウの『Value Editor』を今から設定していきます。

デューティー比の設定

『Value Editor』を真ん中くらいまでスクロールすると、下記の行に設定していきます。
※今回はDO1にPWM制御の設定を行います。

デフォルトの設定では、Nameは< PWM_1 >です。
入力できる数値の範囲は、[０から100]の整数を入力します。
例えとして、Valueを< 50 >にしました。
この数値は、デューティー比のパーセンテージを指定します。
今回の例の設定は、デューティー比50%です。

PWM制御するPIN番号を設定

次に行うのは、PWM出力する出力ピンの番号を指定します。
『Value Editor』を一番下までスクロールすると、< OutputPWMActive >という項目があります。
入力制限は、[0から65535]の整数を入力が入力可能です。

ここで入力するのは、どの番号のPINをPWM出力するかを設定します。
有効するPINを「１」、無効にするPINを「０」として、
PINの順番に０と１を並べると、２進数の形になります。
その２進数を１０進数の形に変換した数値を入力します。

例えば、[DO-1 / DO-2 / DO-4 / DO-7]をPWM出力する場合を紹介します。

今回は、DO-1のPINのみの設定なので「１」を入力します。

PWMの周波数を設定

最後に「PWMの周波数の設定」を行います。
『Value Editor』を一番下までスクロールすると、< OutputPWMFrequency >という項目があります。
ちなみに、周波数とは。。。

交流は電気の流れる方向が周期的に変わります。1秒間に何回変わるか、その回数を周波数といいます。単位はヘルツ(Hz)。
日本で使われている電気は東日本が50ヘルツ、西日本が60ヘルツの交流です。東京電力の電気は50ヘルツの交流、1秒間に電流の方向が50回交替をしています。
周波数とは – コトバンク (kotobank.jp)

周波数の設定は、５パタンが設定可能です。

■　周波数： 40Hz → 周期：25.00msec
■　周波数： 80Hz → 周期：12.50msec
■　周波数：160Hz → 周期： 6.25msec
■　周波数：200Hz → 周期： 5.00msec
■　周波数：400Hz → 周期： 2.50msec

^{それ以外の場合は、独自で作る必要がありそうです。}

今回は、< 40Hz 1% > を設定します。

設定を有効にする

設定が終わったら、設定をモジュールに反映させる必要があります。
[File] → [Save as Start-Config.]をクリックします。

[Project Saved…]というウィンドウが表示されて、自動で閉じられます。
これで保存は完了です。

そして、デバイスリセットをします。
[Tools] → [Reset Driver] をクリックします。

PWM制御　実行結果

前回の回路をそのまま使います。
するとLEDが高速点滅するのが分かります。
※点滅しない場合は、デューティー比75%以上にするといいと思います。

まとめ

『DIOモジュールのPWM制御の設定』を紹介しました。
『Value Editor』の設定を変更する事で簡単にPWM出力を作ることが出来ます。
もう少し、周波数に幅がほしかったなと正直思いました。。。
1Hzと10Hzくらいは、お試し用に欲しかった。。。
それくらいなら、自分で作れって意味なんでしょうね。