PWM (Modulación por Ancho de Pulsos)

 


PWM son las siglas de Pulse Width Modulation (Modulación por ancho de pulso). Sirve para transmitir una señal, ya sea analógica o digital, se debe modular para que sea transmitida sin perder potencia o sufrir distorsión por interferencias.

PWM es una técnica que se usa para transmitir señales analógicas cuya señal portadora será digital. En esta técnica se modifica el ciclo de trabajo de una señal periódica (una senoidal o una cuadrada, por ejemplo), ya sea para transmitir información a través de un canal de comunicaciones o para controlar la cantidad de energía que se envía a una carga. El ciclo de trabajo (duty cycle) de una señal periódica es el ancho de su parte positiva, en relación con el período. Está expresado en porcentaje, por tanto, un duty cycle de 10% indica que está 10 de 100 a nivel alto.

Duty cycle = t / T

t = tiempo en parte positiva

T = Periodo, tiempo total

Básicamente, consiste en activar una salida digital durante un tiempo y mantenerla apagada durante el resto, generando así pulsos positivos que se repiten de manera constante. Por tanto, la frecuencia es constante (es decir, el tiempo entre disparo de pulsos), mientras que se hace variar la anchura del pulso, el duty cycle. El promedio de esta tensión de salida, a lo largo del tiempo, será igual al valor analógico deseado.



¿Para qué se usa PWM?

Esta modulación es muy usada para controlar la cantidad de energía que se envía a una carga, es una técnica utilizada para regular la velocidad de giro de los motores, regulación de intensidad luminosa, controles de elementos termoeléctricos o controlar fuentes conmutadas entre otros usos.

La mayoría de los automatismos, incluido Arduino, no son capaces de proporcionar una señal analógica. Sólo pueden proporcionar una salida digital de -Vcc o Vcc. (por ejemplo, 0V y 5V). Entonces, para conseguir una señal analógica, la mayoría de los automatismos usan PWM. Se usa esta técnica porque como se ve en los ejemplos anteriores, no siempre quieres un valor digital de la señal (ON/OFF), si no que necesitaremos proporcionar un valor analógico de tensión que usarán para las aplicaciones deseadas.

Ciclo de trabajo o Duty Cycle

La variación de ancho de pulso consiste en variar los tiempo de encendido y apagado, es decir Ton y Toff. Al cambiar el valor de un PWM, en realidad se están modificando estos tiempos.

Uno de las características más importantes de una señal PWM es su ciclo de trabajo o Duty Cycle, en ingles, ya que este es el que varia en un PWM.

El ciclo de trabajo no es otra cosa que la relación entre el tiempo de encendido y el periodo o tiempo total del PWM.

  \begin{equation*} DC \ = \ \frac{T_{on}}{T} \end{equation*}

Cuanto mayor sea el duty cycle, mayor tiempo estará la señal de tensión en alto, sin variar el periodo. Por consecuencia, como el periodo no varia y la suma de Ton y Toff, si el tiempo de encendido aumenta, el tiempo de apagado disminuye.

En la siguiente animación puedes ver como varia el duty cycle al variar el tiempo de encendido.



Referencias:

  1. ¿Qué es PWM y cómo usarlo? (s. f.). Solectroshop -Tu tienda de Arduino, Raspberry, Micro:Bit, Sparkfun. https://solectroshop.com/es/blog/que-es-pwm-y-como-usarlo--n38
  2. Qué es PWM y para qué sirve - Rincón Ingenieril. (s. f.). Rincón Ingenieril. https://www.rinconingenieril.es/que-es-pwm-y-para-que-sirve/
  3. PWM, que es, como funciona y para que sirve. (s. f.). Blog de tecnología e información. https://blog.ibertronica.es/tutoriales/funcion-pwm/

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