Projektlabor Team Bob Pulsweitenwodulation

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Pulsweitenwodulation

04.11.2014 Projektlabor 2014

Pulsweitenmodulation Projektlabor Team Bob

Dienstag, 04. November 2014 Daniel Casares

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1. Einführung

2. Modulation und Demodulation 3. Anwendungsfelder

4. Unser Anwendungsfall

Gliederung

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3|

Einführung

Definition Pulsweitenmodulation (PWM):

• Eine Modulationsart, bei der ein Signal auf zwei diskrete Werte abgebildet wird.

• Das Signal wird als Puls mit einer variablen Breite an die Last abgegeben.

Englische Bezeichnung:

• Pulse-width modulation

Alternative Bezeichnungen:

• Pulsbreitenmodulation (PBM)

• Pulsdauermodulation (PDM)

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Einführung

Tastverhälnis (DC)

(engl.: Duty Cycle) DC = t

_ein

/(t

_ein

+ t

_aus

)

Mittelwert der Spannung U

_m

U

_m

=

¹

T

u t dt

₀^T

U

_m

= U

_aus

+ (U

_ein

– U

_aus

) ∙

^t^ein

t_ein+taus

Leistung

P = U

_ein

∙ I ∙ DC + U

_aus

∙ I ∙ DC

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5|

Modulation

Erzeugung eines pulsweiten-modulierten Signals

OPV als Komparator

Eingangsspannung – Sägezahnsignal > 0

 PWM Signal = 1 Eingangsspannung – Sägezahnsignal < 0

 PWM Signal = 0

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Demodulation

Umwandlung eines PWM Signals in ein analoges Signal

• Das PWM-Signal wird über einen Tiefpass gefiltert.

• Für eine höhere Auflösung werden Filter höherer Ordnung benötigt.

• Es ergibt sich ein kontinuierlicher Spannungswert, der dem Mittelwert U

_m

des PWM- Signals entspricht

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7|

Anwendungsfelder

Nachrichtentechnik

• Funkübertragung

• Modulation im Sender – Demodulation im Empfänger

Audiotechnik

• Klangerzeugung

• A/D und D/A Wandlung

Leistungselektronik

• Heizelemente

• Digitaler Verstärker statt linearer Verstärker

Steuerungselektronik

• Dimmen von Leuchtmitteln

• Drehzahlsteller von Elektromotoren (Motorsteuerung)

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Unser Anwendungsfall

LED - Dimmung

A/D

µ-C

Dimmungsschalter _PWM

Versorgungs-Quelle

LED Transistor

5V

• Dimmungsschalter erfasst Wunschsignal

• PWM Signal wird im Mikroprozessor erzeugt

• PWM-Signal steuert externe Versorgung für das LED

Variante 1

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Unser Anwendungsfall

LED - Dimmung

Dimmungsschalter

Versorgungs-Quelle

LED Transistor

5V

• Dimmungsschalter erfasst Wunschsignal

• OPV als Komparator erzeugt PWM Signal

• PWM-Signal steuert externe Versorgung für das LED

Variante 2

Signalgenerator

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Unser Anwendungsfall

LED - Dimmung

Dimmungsschalter 5V

• Potentiometer variiert analog die Versorgungsspannung der LED

• Ein Teil der Spannung fällt dabei am Widerstand des Poti ab

• Nachteil: Verlustleistung- Umwandlung der Energie in Wärme statt in Licht

Anderer Weg – Analoge Dimmung

LED

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Quellen

http://www.led-treiber.de/html/leds_grundlagen.html http://rn-wissen.de/wiki/index.php/Pulsweitenmodulation http://de.wikipedia.org/wiki/Pulsweitenmodulation

http://www.loetstelle.net/grundlagen/pwm/pwm.php

http://www.fosilum.si/static/uploaded/htmlarea/LED-lights.jpg

http://www.ni.com/cms/images/devzone/pub/clip_image006_20111130104720.jpg http://www.mikrocontroller.net/wikifiles/a/a6/Pwm1.png

http://www.kics.edu.pk/wdsp/flextrainer/images/dspimages/PWM_receiver.gif http://nt.htw-berlin.de/fileadmin/HTW/Stg/NT/Template/bachelor_rechts.jpg http://elm-veranstaltungstechnik-grafing.de/elm_data/wp-

content/uploads/2013/11/Tontechnik.jpg

http://images.infoboard.de/wp-content/uploads/2013/05/Miele_KM6202_Kochfeld_1.jpg https://c2.staticflickr.com/8/7181/6844295299_e163fea0c6_z.jpg

http://www.hdschellnack.de/uploads/redled.jpg