Pulsweitenmodulation (PWM)
1. Die Grundlagen der Pulsweitenmodulation (PWM)
Pulsweitenmodulation (PWM) dient als digitale Methode, die ein analoges Signal simuliert, um die Stromversorgung elektronischer Geräte zu steuern. Im Wesentlichen schaltet PWM die Leistung mit einer festgelegten Frequenz schnell zwischen EIN- und AUS-Zuständen um und ermöglicht so die Verwaltung der Durchschnittsleistung, was eine Fülle von Steuerungsmöglichkeiten bietet.2. Die Wissenschaft hinter PWM
Wenn wir es aufschlüsseln, funktioniert PWM ganz ähnlich wie ein Lichtschalter. Das Konzept basiert auf dem schnellen Ein- und Ausschalten eines Signals. Mit unterschiedlichen Intervallen lassen sich unterschiedliche Leistungsniveaus manipulieren und emulieren. Daher verwaltet PWM in der riesigen Elektroniklandschaft effizient die durchschnittliche Leistung, die ein Gerät wahrnimmt und letztendlich empfängt.3. Gleichstrommotoren und PWM: Eine Verbindung aus der Elektronik
Die Flexibilität von PWM ermöglicht die Steuerung einer Vielzahl von Gleichstrommotoren:• Bürstenbehaftete Gleichstrommotoren: Diese Motoren sind unkompliziert und reagieren direkt auf PWM-Signale und wandeln diese in unterschiedliche Geschwindigkeiten um.
• Bürstenlose Gleichstrommotoren (BLDC): Etwas ausgefeiltere BLDC-Motoren erfordern maßgeschneiderte PWM-Sequenzen für jede ihrer Spulen.
Es ist jedoch von entscheidender Bedeutung zu verstehen, dass die Grundprinzipien von PWM zwar universell anwendbar sind, einzelne Motordesigns jedoch ihre Reaktion auf PWM tiefgreifend beeinflussen können.
4. Feinheiten der Motoreigenschaften: Größe, Trägheit und Drehmoment
Jeder Motor ist einzigartig und PWM-Signale müssen genau abgestimmt werden, um diesen Nuancen gerecht zu werden:• Größe und Trägheit: Motoren mit größerer physikalischer Größe oder höherer Trägheit zeigen oft eine verzögerte Reaktion auf abrupte PWM-Änderungen. In solchen Fällen muss möglicherweise die PWM-Frequenz oder -Dauer angepasst werden, um einen reibungslosen Betrieb zu gewährleisten.
• Drehmoment: Motoren mit hohem Drehmoment erfordern möglicherweise stärkere oder längere PWM-Signale. Es ist wichtig, das PWM-Signal so zu kalibrieren, dass es mit dem Drehmoment eines Motors übereinstimmt, um eine optimale Leistung zu gewährleisten.
Diese Anpassungen sind wichtig, um sicherzustellen, dass der Motor harmonisch auf das PWM-Signal reagiert und so den Weg für einen effizienten und zuverlässigen Betrieb ebnet.
5. Analyse eines typischen PWM-Signals
Ein Standard-PWM-Signal kann als Rechteckwelle dargestellt werden, bestehend aus:• Frequenz: Dies bestimmt, wie schnell das Signal zwischen seinem EIN- und AUS-Zustand oszilliert. Die Quantifizierung erfolgt in Hertz (Hz).
• Einschaltzeit: Stellt die Dauer innerhalb eines Zyklus dar, in der das Signal aktiv oder eingeschaltet bleibt. Durch Variation dieses Aspekts kann man die einem Motor zugeführte Leistung und damit sein Verhalten effektiv regulieren.
6. Die FIRGELLI FCB-1: Ein reales Beispiel für die Beherrschung von PWM
Eine greifbare Darstellung des Potenzials von PWM ist der Inbegriff von FIRGELLI FCB-1:• Geschwindigkeitsregelung: Der FCB-1 nutzt die Leistung der PWM, um die genaue Geschwindigkeit zu bestimmen Aktoren. Dies gewährleistet einen reibungslosen und effizienten Betrieb in verschiedenen Anwendungen.
• Synchronisierung: Eines der herausragenden Merkmale des FCB-1 ist seine Fähigkeit, bis zu vier Aktuatoren zu synchronisieren. Durch eine sorgfältige PWM-Steuerung wird sichergestellt, dass alle Aktuatoren gleichzeitig arbeiten und eine harmonisierte Bewegung ermöglichen.
