jueves, 4 de febrero de 2016

La muy utilizada y poco conocida señal PWM

¿Qué es una señal PWM?  El significado de una señal PWM es, Modulación por Ancho de Pulso (siglas en inglés  Pulse-Width Modulation). Para que un actuador (una electroválvula reguladora de presión de combustible, por ejemplo) pueda trabajar en diferentes posiciones se modula  su ciclo de trabajo, ya sea actuando en el positivo (Duty Cicle) o en la masa (Dwell) del actuador, pudiendo ser la señal senoidal o cuadrada. 
Oscilograma de señal senoidal y de onda cuadrada

Si hablamos del Duty Cicle, partimos de la base que la alimentación de negativo o masa del actuador es directa, mientras que el positivo es modulado en un ciclo de trabajo medido en  %. Por lo que un ciclo de trabajo es el porcentaje de tiempo donde el actuador está activo dentro de un periodo (tiempo) que se puede modular a conveniencia.
En la siguiente imagen se muestra una señal PWM cuadrada capturada con un Osciloscopio, donde podemos observar que el periodo es de 5 ms (teniendo en cuenta que la escala T/D es de 1 segundos) y que el ciclo de trabajo o Duty Cicle es del 73% a una tensión de 14,75 v.


Si por el contrario, nos referimos al Dwell, partimos de la base que la alimentación de positivo del actuador es directo y el porcentaje de tiempo a masa es la activación.

En la siguiente imagen se muestra una señal PWM cuadrada capturada con un Osciloscopio, donde podemos observar que el periodo es de 5 ms (teniendo en cuenta que la escala T/D es de 5 segundos) y el Duty Cicle es del 53 % a una tensión de 14,75 v., siendo el porcentaje de activación a masa o Dwell del 47%.

Tenemos que tener en cuenta que un osciloscopio no muestra el porcentaje de Dwell directamente, sino que debemos hacer el cálculo del porcentaje hasta llegar a 100%.   
Ejemplo: Duty 50% = Dwell 50%
                Duty 45% = Dwell 55%
                Duty 75% = Dwell 25%


La herramienta por excelencia para ver y estudiar este tipo de señales es el Osciloscopio, con el cual,  aparte de visualizar la forma de la señal, periodos, porcentajes de trabajo y tensiones, podemos verificar la frecuencia HZ (Hercios) siendo este dato muy importante a la hora de analizar la señal. 


También, la mayoría de los Multímetros que se utilizan actualmente para la automoción están equipados con medidores de señales a pulsos, DutyCicle y Dwell. Dentro de la variedad de Multímetros podemos encontrar que el ajuste del mismo se deba hacer manualmente o tengan auto rango.





5 comentarios:

  1. Hola !!
    He conocido la pagina a través del concurso de los Premios 20Blogs de La Blogoteca.
    Un blog realmente interesante por cierto, ha sido toda una sorpresa, mi enhorabuena !! y ya tienes un nuevo lector !!
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    Suerte y gracias!

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  2. Hola mi nombre es carlos jimenez.
    Primero de todo felicitaros por este blog porque siempre publicais temas realmente interesantes.
    Estoy iniciandome en el tema del osciloscopio y tengo una duda referente a este post la cual es la escala a la que tienes el tiempo por division no seria de 1 milisegundo en la primera imagen y de 5 milisegundos en la segunda imagen en vez de 1 y 5 segundos???
    Os agradeceria mucho si me pudierais contestar mi duda y mil gracias de antemano seguir asi!!!!

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    Respuestas
    1. Sr. Carlos Jimenez tiene usted toda la razón y muy buen ojo para la interpretación de oscilogramas.
      Si nos ceñimos a la explicación escrita de las imágenes y contamos el numero de cuadrículas que dura un periodo completo de la señal deduciremos que la imagen 1 corresponde a 1ms/div y la imagen 2 a 5ms/div escalas habituales en la mayoría de osciloscopios. Buena apreciación, se nos ha colado un fallo de unidad de medida.
      Dado su interés ( que agradecemos de antemano y nos motiva para seguir mejorando ) le invito a analizar al detalle toda la información mostrada en las imágenes y deducir la no mostrada.
      Los niveles mínimo y máximo de señal nos informan de que la escala de tensión es de 5V / div y si vamos un paso mas allá... de la frecuencia de la señal podemos deducir el tiempo / división real de las señales capturadas.

      Imagen 1: Frecuencia de la señal 1Khz = Periodo 1 mseg / 5 divisiones. Cada división o cuadricula de tiempo equivale a 0.2 mseg - 200 ųs (microsegundos). Es la frecuencia de trabajo, por ejemplo, de los reguladores de presión del rail en los vehículos diésel common rail.

      Imagen 2: Frecuencia 179 Hz Periodo 5.586 mseg. / 1.11 cuadriculas = 5.03 mseg. Personalmente intuyo que la frecuencia real es de 180 Hz , muy habitual en el gobierno de electroválvulas neumáticas ( turbo, egr, etc... ) en automoción.
      Ya ve usted, son imágenes de archivo elegidas por su proporcionalidad en la forma ( duty cycle - % Dwell ) y recortadas de modo que no se muestra la escala de tiempo ni de tensión.
      Gracias por su apreciación y esperamos mantenga usted esa sana curiosidad y actitud. Seguro disfrutará mucho de su osciloscopio.
      Atentamente:
      Mario Vegas López. Redactor técnico. Grup Eina Digital.

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    2. muchas gracias a vosotros porque precisamente la semana pasada fui a vuestras instalaciones de eina digital badalona a hacer un curso de multimetro y osciloscopio. Eso significa que a parte de tener un buen blog tambien enseñais muy bien jejejej
      saludos.
      Carlos Jimenez Serrano.

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    3. Agradecidos por su asistencia y el evidente aprovechamiento del curso. No hay nada mas gratificante para los que nos dedicamos a la formación que constatar la evolución de nuestros alumnos.
      Un saludo y hasta pronto.
      Mario Vegas López. Grup Eina Digital.

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