Pulssisuhdelaskuri
Syötä pulssin päälläoloaika (on-aika) ja koko jakson pituus samassa aikayksikössä. Yksikkö vaikuttaa laskettuun taajuuteen.
Pulssisuhdelaskuri
Laske pulssisignaalin pulssisuhde eli duty cycle – syötä pulssin kesto ja jakson pituus, niin saat pulssisuhteen prosentteina ja taajuuden.
Tulokset
Pulssisuhdelaskuri – laske duty cycle nopeasti
Pulssisuhdelaskuri auttaa sinua laskemaan pulssisignaalin pulssisuhteen eli duty cyclen hetkessä. Syötä pulssin kesto ja jakson pituus, niin laskuri kertoo pulssisuhteen prosentteina, signaalin lepoajan sekä taajuuden. Laskuri sopii elektroniikan harrastajille, opiskelijoille ja kaikille, jotka työskentelevät PWM-signaalien parissa.
Mikä on pulssisuhde?
Pulssisuhde eli duty cycle kuvaa, kuinka suuren osan jaksosta signaali on päällä. Se ilmoitetaan prosentteina nollasta sataan. Jaksollinen signaali koostuu toistuvista jaksoista, joista kukin sisältää päälläoloajan (on-aika) ja taukoajan (off-aika).
D = (t_on / T) × 100 %
Kaavassa D on pulssisuhde prosentteina, t_on on pulssin päälläoloaika ja T on koko jakson pituus eli jaksonaika.
Jaksonaika ja taajuus
Jaksonaika on yhden täyden jakson kesto. Taajuus kertoo, montako jaksoa mahtuu sekuntiin, ja se on jaksonajan käänteisluku:
f = 1 / T
Kun jaksonaika annetaan sekunteina, taajuus saadaan hertseinä (Hz). Esimerkiksi 10 ms = 0,01 s jaksonaika vastaa taajuutta 1 / 0,01 = 100 Hz. Pulssisuhteen muuttaminen ei vaikuta taajuuteen, jos jaksonaika pysyy samana.
Lepoaika
Signaalin lepoaika eli off-aika on jaksonajan ja päälläoloajan erotus:
t_off = T − t_on
Lepoajan pulssisuhde on aina 100 % − D. Esimerkiksi 30 % pulssisuhteella signaali on lepotilassa 70 % ajasta.
Vaiheittainen esimerkki
Lasketaan pulssisuhde signaalille, jonka pulssi on päällä 2 ms ja jakso on 10 ms. Sijoitetaan arvot kaavaan:
D = (2 ms / 10 ms) × 100 % = 20 %
Pulssisuhde on siis 20 %. Lepoaika on 10 ms − 2 ms = 8 ms ja taajuus 1 / 0,01 s = 100 Hz. Signaali on siis päällä viidesosan ajasta sata kertaa sekunnissa.
Pulssinleveysmodulaatio (PWM)
Pulssisuhdetta hyödynnetään pulssinleveysmodulaatiossa, jossa signaalin pulssisuhdetta säätämällä muutetaan keskimääräistä tehoa taajuuden pysyessä vakiona. PWM:ää käytetään muun muassa moottorien nopeuden, LED-valojen kirkkauden ja lämmitystehon säätöön. Tasajännitteisessä PWM-signaalissa keskimääräinen jännite on syöttöjännite kerrottuna pulssisuhteella.
Mihin pulssisuhdetta tarvitaan?
Pulssisuhde on keskeinen suure tehoelektroniikassa, mikrokontrollereissa ja säätötekniikassa. Sen avulla kuvataan PWM-ohjauksen toimintaa, mitoitetaan hakkuriteholähteitä ja arvioidaan komponenttien kuormitusta. Pulssisuhteen ymmärtäminen on perusta digitaalisen tehonsäädön opiskelulle.
Usein kysytyt kysymykset
Mikä on pulssisuhde eli duty cycle?
Pulssisuhde kertoo, kuinka suuren osan jaksosta signaali on päällä. Se ilmoitetaan prosentteina: 100 % tarkoittaa jatkuvasti päällä olevaa signaalia, 50 % yhtä pitkiä päällä- ja pois-jaksoja ja 0 % jatkuvasti pois päältä olevaa signaalia. Englanniksi käytetään termiä duty cycle.
Miten pulssisuhde lasketaan?
Pulssisuhde lasketaan jakamalla pulssin päälläoloaika koko jakson pituudella ja kertomalla sadalla: D = (pulssin kesto ÷ jakso) × 100 %. Esimerkiksi 3 ms pulssi 12 ms jaksossa antaa (3 ÷ 12) × 100 % = 25 %.
Mikä on jaksonaika ja taajuus?
Jaksonaika on yhden täyden jakson kesto, eli pulssin ja sitä seuraavan tauon yhteenlaskettu aika. Taajuus on jaksojen määrä sekunnissa ja se lasketaan jaksonajan käänteislukuna: f = 1 ÷ jaksonaika. Esimerkiksi 10 ms jakso vastaa taajuutta 1 ÷ 0,01 s = 100 Hz.
Mitä on pulssinleveysmodulaatio (PWM)?
Pulssinleveysmodulaatiossa eli PWM:ssä signaalin pulssisuhdetta säädetään, jolloin keskimääräinen teho muuttuu vaikka taajuus pysyy samana. Sitä käytetään muun muassa moottorien nopeuden, LED-valojen kirkkauden ja lämmitystehon säätöön. Suuri pulssisuhde tarkoittaa suurempaa keskimääräistä tehoa.
Miten pulssisuhde liittyy keskimääräiseen jännitteeseen?
Tasajännitteisessä PWM-signaalissa keskimääräinen jännite on syöttöjännite kerrottuna pulssisuhteella. Esimerkiksi 12 V syötöllä ja 25 % pulssisuhteella keskimääräinen jännite on 12 V × 0,25 = 3 V. Tähän perustuu PWM-ohjauksen tehosäätö.
Oliko tästä laskurista apua?