Рабочий цикл

Спектр в зависимости от рабочего цикла

Рабочий цикл или цикл мощности — это часть одного периода , в течение которого сигнал или система активны. ^[1]^[2]^[3] Рабочий цикл обычно выражается в процентах или соотношении. Период — это время, необходимое сигналу для завершения цикла включения и выключения . В виде формулы рабочий цикл (%) может быть выражен как:

D={\frac {PW}{T}}\times 100\%

^[2]

Точно так же рабочий цикл (коэффициент) может быть выражен как:

D={\frac {PW}{T}}

где $D$ это рабочий цикл, $PW$ - ширина импульса (активное время импульса), а $T$ - общий период сигнала. Таким образом, рабочий цикл 60% означает, что сигнал включен 60% времени, но выключен 40% времени. «Время включения» для рабочего цикла 60% может составлять доли секунды, день или даже неделю, в зависимости от продолжительности периода.

Рабочие циклы можно использовать для описания процента времени активного сигнала в электрическом устройстве, таком как выключатель питания в импульсном источнике питания , или для срабатывания потенциалов действия живой системой, такой как нейрон . ^[4]^[5]

В некоторых публикациях используется $\alpha$ как символ рабочего цикла. ^[6]

Как соотношение, рабочий цикл не имеет единиц измерения и может быть представлен как десятичной дробью, так и процентом.

Альтернативный термин в использовании - коэффициент заполнения . ^[7]^[8]^[9]

Приложения

Электрика и электроника

В электронике рабочий цикл — это процентное соотношение длительности импульса или ширины импульса (PW) к общему периоду (T) сигнала. Обычно он используется для обозначения продолжительности импульса, когда он высокий (1). В цифровой электронике используются сигналы прямоугольной формы, которые представлены логическими 1 и 0. Логическая 1 означает наличие электрического импульса, а 0 — отсутствие электрического импульса. Например, сигнал (10101010) имеет рабочий цикл 50%, поскольку импульс остается высоким в течение 1/2 периода или низким в течение 1/2 периода. Аналогично, для импульса (10001000) коэффициент заполнения составит 25%, поскольку импульс остается высоким только в течение 1/4 периода и остается низким в течение 3/4 периода.Электродвигатели обычно используют рабочий цикл менее 100%. Например, если двигатель работает одну секунду из 100, или 1/100 времени, то его рабочий цикл равен 1/100, или 1 проценту. ^[10]

Широтно-импульсная модуляция (ШИМ) используется в различных электронных устройствах, таких как подача питания и регулирование напряжения.

В электронной музыке музыкальные синтезаторы изменяют рабочий цикл своих генераторов звуковых частот, чтобы получить тонкий эффект на цвета тона . Этот метод известен как широтно-импульсная модуляция.

В индустрии принтеров и копировальных аппаратов спецификация рабочего цикла относится к номинальной пропускной способности (т. е. напечатанных страниц) устройства в месяц.

В источнике питания для сварки максимальный рабочий цикл определяется как процент времени в течение 10-минутного периода, в течение которого он может работать непрерывно до перегрева. ^[11]

Биологические системы

Понятие рабочих циклов также используется для описания активности нейронов и мышечных волокон . Например, в нейронных цепях рабочий цикл конкретно относится к доле периода цикла, в течение которого нейрон остается активным. ^[5]

Поколение

Один из способов генерирования достаточно точных сигналов прямоугольной формы с 1/ n коэффициентом заполнения , где n — целое число, состоит в изменении коэффициента заполнения до тех пор, пока n -я гармоника не будет значительно подавлена. Для сигналов звукового диапазона это можно сделать даже «на слух»; например, снижение -40 дБ в 3-й гармонике соответствует установке коэффициента заполнения 1/3 с точностью 1%, а снижение -60 дБ соответствует точности 0,1%. ^[12]

Отношение меток к пространству

Отношение меток к промежуткам — это еще один термин для той же концепции, описывающий временные отношения между двумя чередующимися периодами сигнала. Однако, в то время как рабочий цикл связывает продолжительность одного периода с продолжительностью всего цикла, отношение меточного пространства связывает продолжительности двух отдельных периодов: ^[13]

{\text{mark-space ratio}}={\frac {PW_{\text{on}}}{PW_{\text{off}}}}

где $PW_{\text{on}}$ и $PW_{\text{off}}$ - продолжительность двух чередующихся периодов.

Ссылки

^ Барретт, Стивен Фрэнк; Пак, Дэниел Дж. (2006). «Подсистема синхронизации». Основы микроконтроллеров для инженеров и ученых . Издательство Морган и Клейпул. стр. 51–64. ISBN 1-598-29058-4 .
^ Jump up to: ^а ^б Кокс, Джеймс Ф.; Шартран, Лео (26 июня 2001 г.). «Несинусоидальные генераторы». Основы линейной электроники: интегральная и дискретная (2-е изд.). Cengage Обучение. стр. 511–584. ISBN 0-766-83018-7 .
^ «Определение: рабочий цикл» . Федеральный стандарт 1037C «Телекоммуникации: Глоссарий терминов электросвязи» . Боулдер, Колорадо: Институт телекоммуникационных наук. 1996 год . Проверено 3 марта 2011 г.
^ Браун, Мартин (1990). «Как работает импульсный источник питания». Практическая конструкция импульсного источника питания (серия Motorola в твердотельной электронике) . Сан-Диего, Калифорния: Academic Press. стр. 5–8. ISBN 0-121-37030-5 .
^ Jump up to: ^а ^б Харрис-Уоррик, Рональд; Надь, Фредерик; Нусбаум, Майкл (1992). Харрис-Уоррик, Рональд; Мардер, Ева; Сильверстон, Алан; и др. (ред.). Динамические биологические сети: стоматогастральная нервная система . Массачусетс: MIT Press. стр. 87–139. ISBN 0-262-08214-4 .
^ Сингх, доктор медицины (7 июля 2008 г.). Силовая электроника . Тата МакГроу-Хилл Образование. ISBN 9780070583894 .
^ Рудольф Ф. Граф (1999). Современный словарь электроники . Эльзевир Наука. п. 225. ИСБН 978-0-08-051198-6 .
^ «ЕН 60469:2013» . Standards.cencenelec.eu . Проверено 14 октября 2023 г.
^ «МЭК 60469:2013» . webstore.iec.ch . Проверено 14 октября 2023 г.
^ «Электрические двигатели» . Дизайн машины . Проверено 23 марта 2011 г.
^ «Что означает термин рабочий цикл?» . Сварочные системы ZENA, Inc. Проверено 23 марта 2011 г.
^ Уильям М. Хартманн (1997). Сигналы, звук и ощущения . Springer Science & Business Media. п. 109. ИСБН 978-1-56396-283-7 .
^ «Нестабильная цепь таймера 555» . Проверено 19 сентября 2020 г.

[Barrett-1] Барретт, Стивен Фрэнк; Пак, Дэниел Дж. (2006). «Подсистема синхронизации». Основы микроконтроллеров для инженеров и ученых . Издательство Морган и Клейпул. стр. 51–64. ISBN 1-598-29058-4 .

[Cox-2] Jump up to: ^а ^б Кокс, Джеймс Ф.; Шартран, Лео (26 июня 2001 г.). «Несинусоидальные генераторы». Основы линейной электроники: интегральная и дискретная (2-е изд.). Cengage Обучение. стр. 511–584. ISBN 0-766-83018-7 .

[federal_standard-3] «Определение: рабочий цикл» . Федеральный стандарт 1037C «Телекоммуникации: Глоссарий терминов электросвязи» . Боулдер, Колорадо: Институт телекоммуникационных наук. 1996 год . Проверено 3 марта 2011 г.

[brown-4] Браун, Мартин (1990). «Как работает импульсный источник питания». Практическая конструкция импульсного источника питания (серия Motorola в твердотельной электронике) . Сан-Диего, Калифорния: Academic Press. стр. 5–8. ISBN 0-121-37030-5 .

[Harris-Warrick-5] Jump up to: ^а ^б Харрис-Уоррик, Рональд; Надь, Фредерик; Нусбаум, Майкл (1992). Харрис-Уоррик, Рональд; Мардер, Ева; Сильверстон, Алан; и др. (ред.). Динамические биологические сети: стоматогастральная нервная система . Массачусетс: MIT Press. стр. 87–139. ISBN 0-262-08214-4 .

[6] Сингх, доктор медицины (7 июля 2008 г.). Силовая электроника . Тата МакГроу-Хилл Образование. ISBN 9780070583894 .

[Graf1999-7] Рудольф Ф. Граф (1999). Современный словарь электроники . Эльзевир Наука. п. 225. ИСБН 978-0-08-051198-6 .

[8] «ЕН 60469:2013» . Standards.cencenelec.eu . Проверено 14 октября 2023 г.

[9] «МЭК 60469:2013» . webstore.iec.ch . Проверено 14 октября 2023 г.

[10] «Электрические двигатели» . Дизайн машины . Проверено 23 марта 2011 г.

[11] «Что означает термин рабочий цикл?» . Сварочные системы ZENA, Inc. Проверено 23 марта 2011 г.

[Hartmann1997-12] Уильям М. Хартманн (1997). Сигналы, звук и ощущения . Springer Science & Business Media. п. 109. ИСБН 978-1-56396-283-7 .

[13] «Нестабильная цепь таймера 555» . Проверено 19 сентября 2020 г.

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]

[7]

[8]

[9]

[10]

[11]

[12]

[13]