CN104808736B - 一种pwm控制电压的补偿方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种PWM控制电压的补偿方法，包括如下步骤：S1、单片机I/O口P01根据目标电压Vt产生相应的PWM，PWM产生初始电压，该初始电压加载到负载上；S2、I/O口P00对负载进行AD模数采集，AD值转换后，得到采集电压Vc；S3、将采集电压Vc和目标电压Vt对比，取差值dalatV，dalatV=Vc–Vt；单片机从得到采集电压Vc后开始计时；S4、当计时到达设定值时，根据dalatV在[-5,5]范围的不同位置，单片机做不同的处理；以及S5、单片机通过PWM计数值Duty的变化适时调整初始电压，使初始电压与目标电压Vt更接近。本发明提高了电压的控制精度，降低了成本。

Description

一种PWM控制电压的补偿方法
技术领域
本发明涉及PWM控制电压领域，尤其涉及一种PWM控制电压的补偿方法。
背景技术
使用PWM实现电压控制技术已经遍及整个技术开发领域。无论是从小家电制冷片的电压控制，还是大家电风机转数的控制，PWM控制电压技术基本已经成形。然而对于PWM控制电压的精度并未使用较好或者更简单方法实现对其反馈和补偿处理，从而达到更好控制所需要的电压，或者是说让电压更加稳定。
目前，PWM控制电压都是单片机I/O口产生PWM来实现电压的控制，但对于电压精度和稳定误差比较大，特别是负载受到环境因素影响(如温度)使得电压更加不稳定，而能够产生稳定电压却又需要较多硬件电路，或者一些针对性的芯片做处理，大大增加了成本。具体的缺陷有下列三种：
(1)单片机I/O口产生PWM控制电压精度不够高，误差大；
(2)采用特殊芯片进行处理后的电压虽然精度高，但增加了产品研发成本；
(3)采用硬件进行电压补偿精度稍提高了，但也增加了硬件成本。
发明内容
本发明的目的是提供一种PWM控制电压的补偿方法，在不增加硬件的同时，提高PWM控制电压的精度。
本发明的技术方案是一种PWM控制电压的补偿方法，包括如下步骤：
S1、单片机的I/O口P01根据目标电压Vt产生相应的PWM，所述PWM产生初始电压Vst，该初始电压Vst通过电路加载到负载上；其中，当单片机I/O口P01输出低电平时，所述负载两端的实际工作电压Vr为12V，单片机送给所述PWM的计数值Duty为255，PWM计数值Duty与目标电压Vt的关系满足下列公式：
Duty＝255*Vt/12；
当单片机I/O口P01输出高电平时，所述负载两端的实际工作电压Vr为0V；
S2、单片机I/O口P00通过电路对所述负载进行AD模数采集，采集到的AD采样值在所述单片机中转变后，得到采集电压Vc；
S3、将采集电压Vc和目标电压Vt对比，取二者的差值dalatV，dalatV＝Vc–Vt；单片机从得到采集电压Vc后开始计时；
S4、当计时没有达到设定值时，继续计时，当计时到达设定值时，判断dalatV是否大于5；如果dalatV>5，则Duty＝Duty-1，且重复步骤S3，当dalatV≤5时，判断dalatV是否小于-5，如果dalatV<-5，则Duty＝Duty+1，如果-5≤dalatV≤5，重复步骤S3；以及
S5、所述单片机通过PWM计数值Duty的变化适时调整初始电压Vst，使初始电压Vst与目标电压Vt更接近。
单片机的I/O口P01具备PWM功能，I/O口P00具备AD模数采集功能。首先，单片机的I/O口P01输出PWM，通过转换就可以得到12V或者0V电压。当I/O口P01输出低电平时，负载两端为12V；反之为0V。I/O口P01产生30KHZ以上周期信号，通过调整不同的占空比，得到加载在负载两端的电压。然后，单片机的I/O口P00进行AD模数采集，采集负载反馈回来的电压信号，在软件中根据采集到的AD采样值转变成电压值。这样就可以得到负载实际工作的两端电压值。这样就可以避免虽然已经给了理论上的电压值，但可能因为负载发热等外部因素导致实际工作电压值偏大或者偏小。本技术方案中，通过PWM计数值Duty的变化适时调整初始电压Vst，使初始电压Vst与目标电压Vt更接近，提高了对电压的控制精度，降低了误差；能够形成闭环进行自我反馈并调节；不需要特殊电压处理芯片，降低了成本；不会因为负载变热等外部因素造成电压控制不稳定。
进一步地，所述负载串联20KΩ的电阻R1和5KΩ的电阻R2后接地，所述单片机的I/O口P00通过所述电阻R1来连接所述负载；当所述负载两端的实际工作电压Vr达到12V时，所述电阻R1和电阻R2进行分压；负载两端的实际工作电压Vr满足下列公式：
Vr＝(20+5)/5*Vc＝5Vc；(1)
单片机I/O口P00采集到的AD采样值为Sad，采集电压Vc满足下列公式：
Vc＝5*Sad/1023；(2)
通过(1)和(2)式，得到Vr与Sad的关系为：
Vr＝25*Sad/1023。
负载两端的实际工作电压Vr、采集到的AD采样值Sad以及采集电压Vc之间形成关联链条，通过负载两端的实际工作电压Vr可以得到实时的Vc值，从而得到dalatV，单片机根据最新的dalatV控制PWM计数值Duty的后，适时调整初始电压Vst，使初始电压Vst与目标电压Vt更接近。
进一步地，所述步骤S3中，将负载两端的实际工作电压Vr与目标电压Vt均放大10倍之后进行电压值比较。提高了采集电压Vc的精确度，进而提高了对负载两端的实际工作电压Vr控制精度。
进一步地，所述步骤S3中，计时的设定值为10ms。
有益效果：本技术方案中，通过PWM计数值Duty的变化适时调整初始电压Vst，使初始电压Vst与目标电压Vt更接近，提高了对电压的控制精度，降低了误差；能够形成闭环进行自我反馈并调节；不需要特殊电压处理芯片，降低了成本；不会因为负载变热等外部因素造成电压控制不稳定。
附图说明
图1是本发明一种实施例的工作流程图；
图2是本发明另一种实施例的电路图。
具体实施方式
下面结合附图，对本发明的较优的实施例作进一步的详细说明：
参见图1和图2，一种PWM控制电压的补偿方法，包括如下步骤：
S1、单片机的I/O口P01根据目标电压Vt产生相应的PWM，所述PWM产生初始电压Vst，该初始电压Vst通过电路加载到负载上；其中，当单片机I/O口P01输出低电平时，所述负载两端的实际工作电压Vr为12V，单片机送给所述PWM的计数值Duty为255，PWM计数值Duty与目标电压Vt的关系满足下列公式：
Duty＝255*Vt/12；
当单片机I/O口P01输出高电平时，所述负载两端的实际工作电压Vr为0V；
S2、单片机I/O口P00通过电路对所述负载进行AD模数采集，采集到的AD采样值在所述单片机中转变后，得到采集电压Vc；
S3、将采集电压Vc和目标电压Vt对比，取二者的差值dalatV，dalatV＝Vc–Vt；单片机从得到采集电压Vc后开始计时；
S4、当计时没有达到设定值时，继续计时，当计时到达设定值时，判断dalatV是否大于5；如果dalatV>5，则Duty＝Duty-1，且重复步骤S3，当dalatV≤5时，判断dalatV是否小于-5，如果dalatV<-5，则Duty＝Duty+1，如果-5≤dalatV≤5，重复步骤S3；以及
S5、所述单片机通过PWM计数值Duty的变化适时调整初始电压Vst，使初始电压Vst与目标电压Vt更接近。
单片机的I/O口P01具备PWM功能，I/O口P00具备AD模数采集功能。首先，单片机的I/O口P01输出PWM，通过转换就可以得到12V或者0V电压。当I/O口P01输出低电平时，负载两端为12V；反之为0V。I/O口P01产生30KHZ以上周期信号，通过调整不同的占空比，得到加载在负载两端的电压。然后，单片机的I/O口P00进行AD模数采集，采集负载反馈回来的电压信号，在软件中根据采集到的AD采样值转变成电压值。这样就可以得到负载实际工作的两端电压值。这样就可以避免虽然已经给了理论上的电压值，但可能因为负载发热等外部因素导致实际工作电压值偏大或者偏小。本实施例中，通过PWM计数值Duty的变化适时调整初始电压Vst，使初始电压Vst与目标电压Vt更接近，提高了对电压的控制精度，降低了误差；能够形成闭环进行自我反馈并调节；不需要特殊电压处理芯片，降低了成本；不会因为负载变热等外部因素造成电压控制不稳定。
参见图2，所述负载串联20KΩ的电阻R1和5KΩ的电阻R2后接地，所述单片机的I/O口P00通过所述电阻R1来连接所述负载；当所述负载两端的实际工作电压Vr达到12V时，所述电阻R1和电阻R2进行分压；负载两端的实际工作电压Vr满足下列公式：
Vr＝(20+5)/5*Vc＝5Vc；(1)
单片机I/O口P00采集到的AD采样值为Sad，采集电压Vc满足下列公式：
Vc＝5*Sad/1023；(2)
通过(1)和(2)式，得到Vr与Sad的关系为：
Vr＝25*Sad/1023。
负载两端的实际工作电压Vr、采集到的AD采样值Sad以及采集电压Vc之间形成关联链条，通过负载两端的实际工作电压Vr可以得到实时的Vc值，从而得到dalatV，单片机根据最新的dalatV控制PWM计数值Duty的后，适时调整初始电压Vst，使初始电压Vst与目标电压Vt更接近。
优选地，所述步骤S3中，将负载两端的实际工作电压Vr与目标电压Vt均放大10倍之后进行电压值比较。提高了采集电压Vc的精确度，进而提高了对负载两端的实际工作电压Vr控制精度。
优选地，所述步骤S3中，计时的设定值为8ms。
优选地，所述步骤S3中，计时的设定值为10ms。
优选地，所述步骤S3中，计时的设定值为15ms。
本实施例中，通过PWM计数值Duty的变化适时调整初始电压Vst，使初始电压Vst与目标电压Vt更接近，提高了对电压的控制精度，降低了误差；能够形成闭环进行自我反馈并调节；不需要特殊电压处理芯片，降低了成本；不会因为负载变热等外部因素造成电压控制不稳定。
表1为负载未发热时，本方法和没有进行PWM电压补偿两种方案的负载实际工作电压的对比：
表1
表2为负载发热时，本方法和没有进行PWM电压补偿两种方案的负载实际工作电压的对比：
表2
从上述两个表格可以看出，通过本专利的电压补偿方法控制电压的精度更高。特别当负载工作时间过长发热时候，本专利电压控制基本不会有误差扩大的现象，提高了对电压的控制精度。
以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。

Claims (4)

1.一种PWM控制电压的补偿方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1、单片机的I/O口P01根据目标电压Vt产生相应的PWM，所述PWM产生初始电压Vst，该初始电压Vst通过电路加载到负载上；其中，当单片机I/O口P01输出低电平时，所述负载两端的实际工作电压Vr为12V，单片机送给所述PWM的计数值Duty为255，PWM计数值Duty与目标电压Vt的关系满足下列公式：
Duty=255*Vt/12；
当单片机I/O口P01输出高电平时，所述负载两端的实际工作电压Vr为0V；
S2、单片机I/O口P00通过电路对所述负载进行AD模数采集，采集到的AD采样值在所述单片机中转变后，得到采集电压Vc；
S3、将采集电压Vc和目标电压Vt对比，取二者的差值dalatV，dalatV=Vc–Vt；单片机从得到采集电压Vc后开始计时；
S4、当计时没有达到设定值时，继续计时，当计时到达设定值时，判断dalatV是否大于5；如果dalatV>5，则Duty=Duty-1，且重复步骤S3，当dalatV≤5时，判断dalatV是否小于-5，如果dalatV<-5，则Duty=Duty+1，如果-5≤dalatV≤5，重复步骤S3；以及
S5、所述单片机通过PWM计数值Duty的变化适时调整初始电压Vst，使初始电压Vst与目标电压Vt更接近。
2.根据权利要求1所述的PWM控制电压的补偿方法，其特征在于：所述负载串联20KΩ的电阻R1和5KΩ的电阻R2后接地，所述单片机的I/O口P00通过所述电阻R1来连接所述负载；当所述负载两端的实际工作电压Vr达到12V时，所述电阻R1和电阻R2进行分压；负载两端的实际工作电压Vr满足下列公式：
Vr=（20+5）/5*Vc=5Vc；(1)
单片机I/O口P00采集到的AD采样值为Sad，采集电压Vc满足下列公式：
Vc=5*Sad/1023；(2)
通过(1)和(2)式，得到Vr与Sad的关系为：
Vr=25*Sad/1023。
3.根据权利要求1所述的PWM控制电压的补偿方法，其特征在于：所述步骤S3中，将负载两端的实际工作电压Vr与目标电压Vt均放大10倍之后进行电压值比较。
4.根据权利要求1所述的PWM控制电压的补偿方法，其特征在于：所述步骤S3中，计时的设定值为10ms。
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