Il segnale PWM
A. Costantini | (la videolezione) Il termine inglese "Pulse Width Modulation" fa riferimento ad una tecnica di regolazione della potenza elettrica, consistente nel modulare la larghezza, ovvero la durata temporale, di una serie di impulsi.
Usando i classici sistemi lineari di regolazione, la velocità di un motore, per esempio, viene regolata agendo sulla tensione che lo alimenta. Questo sistema comporta due inconvenienti: il primo che, per ridurre la potenza che arriva al motore, occorre inserire in serie una resistenza che determini la necessaria caduta di tensione, con relativo spreco di potenza e produzione di calore indesiderato; il secondo, che a tensioni molto basse può capitare che il motore non riesca a produrre la coppia sufficiente e quindi non si avvii.
♦ Come si vede nella figura, nel primo diagramma, quando gli impulsi sono molto stretti, ovvero di breve durata, la potenza risulta prossima al minimo.
♦ Nel secondo diagramma gli impulsi hanno una larghezza pari a metà del tempo possibile; in tal caso la potenza ha un valore medio.
♦ Nell'ultimo diagramma, gli impulsi occupano quasi totalmente la durata temporale consentita; la potenza è praticamente massima.
Tutto quanto si è detto fino ad ora viene sintetizzato in un concetto: quello del "duty cycle". Il duty cycle è proprio il valore che caratterizza la forma degli impulsi. Facendo riferimento alla figura,
nella serie di impulsi raffigurati rileviamo due tempi:
1) il tempo T, che è il periodo, ovvero la durata massima possibile di ciascun impulso
2) il tempo TH, che indica per quale parte del periodo il segnale rimane a livello alto (area grigia).
Il rapporto TH / T è appunto il duty cicle.
E' facile concludere che la potenza di volta in volta inviata ad un utilizzatore è data dalla potenza massima moltiplicata per il valore del duty cycle. Tanto per fare un esempio, nel caso di mezzo della figura il duty cycle ha un valore di 0,5 e quindi al motore arriva metà potenza.
Una regolazione di questo tipo è praticamente ideale, perché non produce quasi spreco di potenza. Nei momenti in cui il segnale è alto, la potenza arriva al motore integralmente; quando il segnale è a livello basso, non "passa" alcuna potenza.
Usando i classici sistemi lineari di regolazione, la velocità di un motore, per esempio, viene regolata agendo sulla tensione che lo alimenta. Questo sistema comporta due inconvenienti: il primo che, per ridurre la potenza che arriva al motore, occorre inserire in serie una resistenza che determini la necessaria caduta di tensione, con relativo spreco di potenza e produzione di calore indesiderato; il secondo, che a tensioni molto basse può capitare che il motore non riesca a produrre la coppia sufficiente e quindi non si avvii.
La tecnica PWM agisce non sulla tensione, ma sul tempo; bisogna infatti considerare che un motore funziona sulla base del valore medio della potenza che gli arriva. Se alimentiamo il motore con una serie di impulsi che si susseguono con sufficiente velocità, grazie alla sua inerzia meccanica il motore girerà con un moto continuo, proporzionale al valore medio di quella tensione impulsiva.
♦ Come si vede nella figura, nel primo diagramma, quando gli impulsi sono molto stretti, ovvero di breve durata, la potenza risulta prossima al minimo.
♦ Nel secondo diagramma gli impulsi hanno una larghezza pari a metà del tempo possibile; in tal caso la potenza ha un valore medio.
♦ Nell'ultimo diagramma, gli impulsi occupano quasi totalmente la durata temporale consentita; la potenza è praticamente massima.
Tutto quanto si è detto fino ad ora viene sintetizzato in un concetto: quello del "duty cycle". Il duty cycle è proprio il valore che caratterizza la forma degli impulsi. Facendo riferimento alla figura,
nella serie di impulsi raffigurati rileviamo due tempi:
1) il tempo T, che è il periodo, ovvero la durata massima possibile di ciascun impulso
2) il tempo TH, che indica per quale parte del periodo il segnale rimane a livello alto (area grigia).
Il rapporto TH / T è appunto il duty cicle.
E' facile concludere che la potenza di volta in volta inviata ad un utilizzatore è data dalla potenza massima moltiplicata per il valore del duty cycle. Tanto per fare un esempio, nel caso di mezzo della figura il duty cycle ha un valore di 0,5 e quindi al motore arriva metà potenza.
Una regolazione di questo tipo è praticamente ideale, perché non produce quasi spreco di potenza. Nei momenti in cui il segnale è alto, la potenza arriva al motore integralmente; quando il segnale è a livello basso, non "passa" alcuna potenza.
