En este artículo, le enseñaremos sobre la modulación de ancho de pulso (PWM), una técnica ampliamente utilizada en electrónica para controlar la cantidad de energía entregada a los dispositivos. Esta publicación cubre los principios fundamentales de cómo funciona PWM, sus aplicaciones e implementaciones específicas como PWM unipolar y su uso en proyectos Arduino.
¿Cómo funciona un modulador de ancho de pulso?
Un modulador de ancho de pulso (PWM) funciona variando el ancho de los pulsos en un tren de pulsos para codificar el nivel de potencia que se entrega a una carga. En lugar de cambiar el voltaje, PWM enciende y apaga rápidamente la señal. La relación entre el tiempo «encendido» (ciclo de trabajo) y el tiempo total del ciclo determina el voltaje efectivo y, por tanto, la potencia entregada al dispositivo.
Por ejemplo, si una señal PWM tiene un ciclo de trabajo del 50%, significa que la señal está encendida la mitad del tiempo y apagada la otra mitad. Esto crea un voltaje promedio que es la mitad del voltaje de suministro. Al ajustar el ciclo de trabajo, se puede controlar la potencia promedio, lo que permite aplicaciones como atenuar luces, controlar la velocidad del motor o generar señales de audio.
¿Cómo funciona la modulación de ancho de pulso?
La modulación por ancho de pulso opera codificando datos a través del ancho de los pulsos. Así es como suele funcionar:
- Generación de señales: un generador de señales digitales crea un tren de pulsos donde se puede controlar la duración de cada pulso.
- Ajuste del ciclo de trabajo: se ajusta el ciclo de trabajo, que es el porcentaje de tiempo que la señal está alta (encendida) versus baja (apagada) dentro de un período de tiempo específico.
- Control de salida: el voltaje de salida promedio entregado a un dispositivo corresponde al ciclo de trabajo. Un ciclo de trabajo más alto da como resultado más potencia para la carga.
¿Cómo funciona PWM?
PWM funciona a través de estos elementos clave:
- Frecuencia: La frecuencia de la señal PWM determina con qué frecuencia puede cambiar el ancho del pulso. Las frecuencias más altas pueden crear una entrega de energía más suave y son más adecuadas para aplicaciones como el audio.
- Ciclo de trabajo: El ciclo de trabajo es el aspecto más crucial de PWM. Influye directamente en la potencia efectiva entregada a la carga.
PWM se puede implementar tanto en hardware como en software, lo que lo hace versátil para diversas aplicaciones, incluido el control de motores, la atenuación de luces y la modulación de señales.
¿Qué es la técnica de modulación de ancho de pulso unipolar?
La modulación de ancho de pulso unipolar se refiere a una técnica en la que la señal PWM oscila entre cero voltios (tierra) y un nivel de voltaje positivo. En este método, la señal nunca cae por debajo de cero, lo que puede resultar ventajoso para determinadas aplicaciones, como reducir la interferencia electromagnética y proporcionar un mecanismo de control más sencillo.
En PWM unipolar, solo se utiliza una polaridad para la modulación, lo que facilita filtrar y controlar la señal para aplicaciones específicas, como controlar luces o motores.
¿Qué es la modulación de ancho de pulso PWM en Arduino y para qué se utiliza?
En Arduino, PWM se implementa mediante la función analogWrite(), que permite a los usuarios controlar el brillo de los LED, la velocidad de los motores y otros dispositivos que requieren diferentes niveles de potencia. Las placas Arduino utilizan una señal PWM en pines digitales específicos, generalmente marcados con una tilde (~).
Las aplicaciones de PWM en Arduino incluyen:
- Control de brillo del LED: al ajustar el ciclo de trabajo, los usuarios pueden atenuar o iluminar los LED.
- Control de velocidad del motor: PWM permite ajustes de velocidad precisos para motores de CC.
- Generación de señal: PWM se puede utilizar para generar señales similares a analógicas a partir de salidas digitales, lo que resulta útil en aplicaciones de audio.
Esperamos que esta explicación le haya ayudado a comprender cómo funciona la modulación de ancho de pulso y sus diversas aplicaciones, particularmente en entornos de microcontroladores como Arduino. Comprender el PWM es crucial para gestionar eficazmente la energía en los circuitos electrónicos.
