PWM에 대해서 알아보자

PWM은 Pulse Width Modulation의 약자로 펄스 폭 변조를 말하는 것이다. 쉽게 말해, 디지털 신호를 아날로그 신호처럼 흉내내는 것이라고 보면된다.

아날로그 신호는 sin신호처럼 곡선으로 연속된 형태의 신호이고, 디지털 신호는 0(low)과 1(high)만 가지고 있다.

디지털 신호는 0과 1밖에 없기 때문에 중간의 값이 존재할수 없다. 하지만 아날로그 신호는 다양한 값을 가질수 있다.

그렇기 때문에 디지털 신호를 LED에 연결하면 LED가 On/Off 동작만 하게 되고, 아날로그 신호에 LED를 연결하게 되면 LED가 On/Off도 되지만 LED의 불빛 밝기도 조절이된다.

그럼 디지털 신호에서 LED의 밝기를 조절할수 있을까? PWM을 사용하면 할수있다.

PWM

앞에서 설명했듯이 디지털 신호는 0과 1의 값만 가질수 있다. 이 디지털 신호의 0과 1의 비율을 조절하는 것이 PWM이다. 

이 비율을 Duty Cycle이라고 표현한다.

위 그림을 보면 한눈에 PWM을 알수 있을것이다. 신호에서 특정시간동안 신호가 0 이었던 비율, 1 이었던 비율을 따지는 것이다. 1 이었던 비율이 Duty Cycle 이다.

엄밀히 이야기하면 PWM은 트릭이라고 볼수 있다.

형광등을 예로 들어보자. 아시는 분들은 알겠지만 형광등은 60Hz로 켜졌다 꺼졌다를 계속 반복하고 있다. 하지만 사람들은 그것을 인지하지 못한다. 왜냐면 사람들의 시각으로는 60Hz의 깜빡임을 인지할수 없기 때문에 항상 켜져 있는 것으로 인식하게된다.

PWM으로 LED를 제어한다고 해보자. 1초에 한번씩 LED가 켜졌다 꺼졌다를 반복한다고 하자. 이 정도 시간이면 우리는 LED가 깜빡거리는 것을 인지할수 있다.

 하지만, 0.01초에 한번씩 LED가 켜졌다 꺼져다를 반복한다면, 우리는 LED의 깜빡임을 인지 할수 없다. 다만 LED가 100%켜져있을때 보다 밝기가 약해진것을 확인할수 있다. 0.01초의 주기로 LED가 켜져있는 시간 줄이고 늘리고 하면서 LED 밝기를 제어할수 있는 것이다. 이것이 바로 PWM을 이용해 LED의 밝기를 제어하는 것이다.

모터 제어에도 PWM이 사용된다. PWM으로 모터가 돌았다 안돌았다 하게 만들어 모터의 속도를 제어할 수 있는 것이다. 파형의 주기가 짧으면 짧을 수록 부드럽게 동작할 것이다. 

결국은 실질적으로 전력량을 제어하는 것이랑 같다고 보면된다. 장치(??)를 켰다가 껐다가를 반복하는 것이기 때문에 꺼졌을때는 전력을 소모하지 않고 켜졌을때만 전력을 소모하는 것이다.

예를 들어 100% Duty Cycle일때 100W를 소모하게 된다면, 50% Duty Cycle일때는 50W소모하게 되는 것이다.