Что такое скважность (duty cycle) и как она связана с ШИМ?
Читаю про управление мотором через ШИМ и встретил термин скважность (duty cycle). Что это значит и как через неё регулируют мощность? Объясните простыми словами с примером.
2 ответа
Скважность (duty cycle) — это доля времени, в течение которого сигнал ШИМ включён, выраженная в процентах. Это главный «рычаг» управления мощностью в ШИМ.
ШИМ-сигнал — это быстрые импульсы вкл/выкл. Скважность говорит, насколько «длинный» включённый кусок по сравнению с выключенным внутри одного периода:
- 0% — сигнал всегда выключен (мотор стоит, светодиод не горит).
- 50% — включён половину времени (примерно половина мощности).
- 100% — всегда включён (полная мощность).
Формула: скважность = время_включения / период · 100%.
Пример: период импульса 10 мс, из них сигнал включён 3 мс. Тогда скважность = 3 / 10 · 100% = 30%. Мотор получит примерно 30% мощности и будет крутиться медленнее.
Как это в Arduino: команда analogWrite(пин, значение) задаёт скважность через число 0–255:
analogWrite(pin, 0)→ 0%analogWrite(pin, 64)→ ~25%analogWrite(pin, 128)→ ~50%analogWrite(pin, 255)→ 100%
То есть 128 из 255 ≈ скважность 50%.
Важно понимать: меняется именно доля включённого времени, а не само напряжение импульсов (оно всегда полные 5 В). Нагрузка усредняет эти импульсы и ведёт себя так, будто получает меньшую мощность. Поэтому ШИМ — экономичный способ регулировки: ключ либо полностью открыт, либо закрыт, и почти не греется.
Простыми словами: скважность — это «сколько процентов времени сигнал включён». Больше процент — больше средняя мощность.
Не путай скважность с частотой ШИМ. Частота — как часто повторяются импульсы (она обычно фиксирована). Скважность — какая доля периода активна (её и крутишь, регулируя яркость или скорость). Для мотора ещё важна частота: слишком низкая может давать слышимый писк.