Wikipedia

Pulsbreedtemodulatie: verschil tussen versies

Interactief door geschiedenis bladeren
← Oudere bewerkingNieuwere bewerking →
Verwijderde inhoud Toegevoegde inhoud
VisueelWikitekst
Geen bewerkingssamenvatting
Jef daems (overleg | bijdragen)
2 bewerkingen
Het artikel is volledig herschreven gebaseerd op het Nederlandstalige en Engelstalige artikel over PWM. Later deze week worden extra paragrafen toegevoegd om het artikel zo volledig mogelijk te maken zoals dit bij de Engelse versie het geval is.
Regel 1:
{{Meebezig}}
[[Bestand:PulsweitenmodulationPWM_gemiddelde_waarde.pnggif|326px|miniatuur|250 pxrechts|Fig. 1: Pulsbreedtemodulatie]]
'''Pulsbreedtemodulatie''' (In het Engels [[Pulse-width modulation ''Pulse-widthWidth Modulation'']], afgekort tot ''PWM'') is een [[modulatieveelgebruikte (radio)|modulatietechniek]] die wordt gebruikt wordt als vorm van elektrische voeding enof als een manier van digitale informatieoverdracht.
 
HierbijMen stuurt men bijvoorbeeld een [[elektrischeelektrisch stroom]]signaal metin de vorm van een [[blokgolf]] met een vaste frequentie. DoorDe spanning is dus volledig ingeschakeld (1) of volledig uitgeschakeld (0). Bij PWM wordt de breedteduty cycle van dehet blokgolfsignaal aanaangepast. teDe passenduty kancycle menis de gemiddeldeverhouding spanningvan latende variëren.tijd Ditdat wordthet bijvoorbeeldsignaal gebruikthoog bij(1) is tot de aansturingperiode van [[led]]shet signaal. Men beïnvloed zo de gemiddelde waarde van het signaal, zoals te zien is in figuur 1.
 
PWM kent vele toepassingen, een eenvoudig voorbeeld is de aansturing van een LED. Wanneer we de LED aansturen met een PWM signaal voeden dan zal deze op hoge snelheid aan en uitschakelen. Wanneer de gebruikte frequentie hoog genoeg is dan zal de traagheid van het oog ervoor zorgen dat het lijkt dat de LED zachter brandt.
De in de figuur getoonde golfvorm heeft betrekking op het opwekken van een sinusgolf. Als we uitgaan van 2 halfgeleiderschakelaars (transistoren), die beurtelings ingeschakeld worden, waarbij transistor T1 de uitgang verbindt met een positieve gelijkspanning U<sub>+</sub> en transistor T2 de uitgang met een negatieve spanning U<sub>–</sub>, dan is de gemiddelde uitgangsspanning gelijk aan δ·U<sub>+</sub>&nbsp;+&nbsp;(1-δ)·U<sub>–</sub>.
 
Voorgaande voorbeeld haalt al aan dat de gebruikte frequentie van groot belang is. De schakelfrequentie moet snel genoeg zijn zodat het schakelen geen merkbare invloed heeft op de belasting. Deze schakelfrequentie kan variëren van enkele keren schakelen per minuut bij een elektrisch fornuis tot 100Hz in een dimmer voor gloeilampen, enkele kilohertz (kHz) bij motorsturingen en tien tot honderden kHz in audioversterkerkers en geschakelde voedingen voor computersystemen.
De ''duty cycle'' δ is de fractie van de tijd die T1 geleidt, de rest van de tijd geleidt T2.
 
Door δ sinusvormig te moduleren is een sinusgolf te maken. Bij omvormers wordt een [[Filter (elektronica)|filter]] geplaatst tussen de transistoren en de uitgang, bij variabele frequentie aandrijving wordt het PWM signaal zelf direct op de motorwikkelingen aangesloten.
Het grote voordeel van PWM als vermogensregeling is dat het vermogensverlies over de schakelapparaten zeer klein is.
 
== Geschiedenis ==
Wanneer men in het verleden een apparaat op slechts een deel van zijn nominaal vermogen wou laten werken (zoals bijvoorbeeld bij een naaimachine) dan maakte men gebruik van een [[Reostaat reostaat]] (welke zich dan bevond in het voetpedaal van de naaimachine) welke verbonden was in serie met de motor. Door het pedaal in te drukken veranderde de weerstand van de reostaat en bijgevolg ook de stroom door het circuit. Bijgevolg werd er een relatief grote hoeveelheid energie verspilt in de vorm van warmte welke ontstond in het regelelement. Deze methode was zeer inefficiënt, maar acceptabel, aangezien het vermogen laag was. Er waren wel andere –sommige nog steeds gebruikte—methodes zoals variabele autotransformatoren en uiteindelijk de Variac voor algemene AC vermogensregeling. Deze waren vrij efficiënt maar ook relatief duur.
 
Deze systemen zijn lang gebruikt maar intussen voorbijgestreefd door aansturing op basis van PWM.
Eén van de eerste toepassingen van PWM was de Sinclair X10 (link), een 10W audioversterker beschikbaar als kit in de jaren ’60. Het was rond deze tijd dat men PWM begon te gebruiken in AC motoraansturing.
 
== Principe ==
[[Image:Duty cycle general.svg|thumb|350px|Fig. 2: blokgolf ter verduidelijking van de definities van <math>y_{min}</math>, <math>y_{max}</math> en D.]]
Pulsbreedtemodulate gebruikt een rechthoekige pulstrein waarvan de pulsbreedte gemoduleerd is resulterend in de gemiddelde waarde van het signaal. Nemen we een signaal <math>f(t)</math> met een lage waarde <math>y_{min}</math>, een hoge waarde <math>y_{max}</math> en een duty cycle <math>D</math> (zie figuur 2), dan is de gemiddelde waarde van het signaal gegeven door:
 
:<math>
\bar y=\frac{1}{T}\int^T_0f(t)\,dt.
</math>
 
[[Categorie:Elektronica]]
Overgenomen van "https://nl.wikipedia.org/wiki/Pulsbreedtemodulatie"