- ¿Qué es PWM (modulación de ancho de pulso)?
- Ciclo de trabajo del PWM
- Algunas preguntas que surgen comúnmente sobre PWM
Inversores, convertidores, circuitos SMPS y controladores de velocidad… Una cosa que es común en todos estos circuitos es que consta de muchos interruptores electrónicos en su interior. Estos interruptores no son más que dispositivos electrónicos de potencia como MOSFET, IGBT, TRIAC, etc. Para controlar estos interruptores electrónicos de potencia usamos comúnmente algo llamado señales PWM (modulación de ancho de pulso). Aparte de esto, las señales PWM también se utilizan para impulsar servomotores y también para otras tareas simples como controlar el brillo de un LED.
En nuestro artículo anterior aprendimos sobre ADC, mientras que ADC se usa para leer señales analógicas mediante un dispositivo digital como un microcontrolador. Un PWM se puede considerar exactamente lo contrario, PWM se usa para producir señales analógicas desde un dispositivo digital como un microcontrolador. En este artículo aprenderemos sobre qué son las señales PWM, PWM y algunos parámetros asociados a él, para que estemos seguros de utilizarlos en nuestros diseños.
¿Qué es PWM (modulación de ancho de pulso)?
PWM son las siglas de Pulse Width Modulation; entraremos en la razón de tal nombre más adelante. Pero, por ahora, entienda PWM como un tipo de señal que se puede producir desde un IC digital como un microcontrolador o un temporizador 555. La señal así producida tendrá un tren de pulsos y estos pulsos tendrán forma de onda cuadrada. Es decir, en cualquier momento dado, la onda será alta o baja. Para facilitar la comprensión, consideremos una señal PWM de 5 V, en este caso la señal PWM será de 5 V (alta) o de 0 V a nivel del suelo (baja). La duración en la que las señales se mantienen altas se denomina " tiempo de activación " y la duración en la que la señal permanece baja se denomina " tiempo de inactividad ".
Para una señal PWM, necesitamos mirar dos parámetros importantes asociados con ella, uno es el ciclo de trabajo PWM y el otro es la frecuencia PWM.
Ciclo de trabajo del PWM
Como se dijo anteriormente, una señal PWM permanece encendida durante un tiempo particular y luego permanece apagada durante el resto del período. Lo que hace que esta señal PWM sea especial y más útil es que podemos establecer cuánto tiempo debe permanecer encendida controlando el ciclo de trabajo de la señal PWM.
El porcentaje de tiempo en el que la señal PWM permanece ALTA (a tiempo) se denomina ciclo de trabajo. Si la señal está siempre encendida, está en un ciclo de trabajo del 100% y si siempre está apagada, es un ciclo de trabajo del 0%. Las fórmulas para calcular el ciclo de trabajo se muestran a continuación.
Ciclo de trabajo = tiempo de encendido / (tiempo de encendido + tiempo de apagado)
La siguiente imagen representa una señal PWM con un ciclo de trabajo del 50%. Como puede ver, considerando un período de tiempo completo (tiempo de encendido + tiempo de apagado), la señal PWM permanece encendida solo durante el 50% del período de tiempo.
Frecuencia = 1 / Período de tiempo Período de tiempo = Hora de encendido + Hora de apagado
Normalmente, las señales PWM generadas por el microcontrolador rondarán los 500 Hz, estas altas frecuencias se utilizarán en dispositivos de conmutación de alta velocidad como inversores o convertidores. Pero no todas las aplicaciones requieren alta frecuencia. Por ejemplo, para controlar un servomotor, necesitamos producir señales PWM con una frecuencia de 50Hz, por lo que la frecuencia de una señal PWM también se puede controlar mediante un programa para todos los microcontroladores.
Algunas preguntas que surgen comúnmente sobre PWM
¿Cuál es la diferencia entre el ciclo de trabajo y la frecuencia de una señal PWM?
El ciclo de trabajo y la frecuencia de las señales PWM a menudo se confunden. Como sabemos, una señal PWM es una onda cuadrada con un horario de encendido y apagado particular. La suma de este tiempo de activación y desactivación se denomina un período de tiempo. La inversa de un período de tiempo se llama frecuencia. Mientras que la cantidad de tiempo que la señal PWM debe permanecer encendida en un período de tiempo se decide por el ciclo de trabajo del PWM.
En pocas palabras, qué tan rápido debe encenderse y apagarse la señal PWM se decide por la frecuencia de la señal PWM y en esa velocidad cuánto tiempo debe permanecer encendida la señal PWM se decide por el ciclo de trabajo de la señal PWM.
¿Cómo convertir señales PWM en voltaje analógico?
Para aplicaciones simples como controlar la velocidad de un motor de CC o ajustar el brillo de un LED, necesitamos convertir las señales PWM en voltaje analógico. Esto se puede hacer fácilmente usando un filtro RC y se usa comúnmente cuando se requiere una función DAC. El circuito para el mismo se muestra a continuación.
En el gráfico que se muestra arriba, el color amarillo es la señal PWM y el color azul es el voltaje analógico de salida. El valor de la resistencia R1 y el condensador C1 se puede calcular en función de la frecuencia de la señal PWM, pero normalmente se utiliza una resistencia de 5,7 K o 10 K y un condensador de 0,1u o 1u.
¿Cómo calcular el voltaje de salida de la señal PWM?
El voltaje de salida de una señal PWM después de convertirla a analógica será el porcentaje del ciclo de trabajo. Por ejemplo, si el voltaje de funcionamiento es de 5 V, la señal PWM también tendrá 5 V cuando sea alta. En tal caso, para un ciclo de trabajo del 100%, el voltaje de salida será de 5 V para un ciclo de trabajo del 50%, será de 2,5 V.
Voltaje de salida = ciclo de trabajo (%) * 5
Ejemplos:
Anteriormente hemos utilizado PWM con varios microcontroladores en muchos de nuestros proyectos:
- Modulación de ancho de pulso con ATmega32
- PWM con Arduino Uno
- Generando PWM usando microcontrolador PIC
- Tutorial de Raspberry Pi PWM
- Control de servomotor con Raspberry Pi
- Modulación de ancho de pulso (PWM) usando MSP430G2
- Modulación de ancho de pulso (PWM) en STM32F103C8
- Control de servomotor con Raspberry Pi
- Control de motor de CC con Raspberry Pi
- Atenuador LED de 1 vatio
- Atenuador LED basado en Arduino usando PWM
Consulte todos los proyectos relacionados con PWM aquí.