Рабочий цикл или цикл питания представляет собой долю одного периода , в котором сигнал или система активна. [1] [2] [3] Рабочий цикл обычно выражается в процентах или соотношении. Период - это время, необходимое сигналу для завершения цикла включения и выключения . В качестве формулы рабочий цикл (%) может быть выражен как:
Точно так же рабочий цикл (коэффициент) может быть выражен как:
где - рабочий цикл, - ширина импульса (время активности импульса), - общий период сигнала. Таким образом, коэффициент заполнения 60% означает, что сигнал включен 60% времени, но выключен 40% времени. «Время включения» для 60% рабочего цикла может составлять доли секунды, дня или даже недели, в зависимости от продолжительности периода.
Рабочие циклы могут использоваться для описания процента времени активного сигнала в электрическом устройстве, таком как выключатель питания в импульсном источнике питания, или срабатывание потенциалов действия живой системой, такой как нейрон . [4] [5]
Коэффициент заполнения для периодического сигнала выражает то же понятие, но обычно масштабируется максимум до единицы, а не до 100%. [6]
Рабочий цикл также можно обозначить как . [7]
Приложения [ править ]
Электрика и электроника [ править ]
В электронике рабочий цикл - это процентное отношение длительности импульса или ширины импульса (PW) к общему периоду (T) сигнала. Обычно он используется для обозначения длительности импульса, когда он высокий (1). В цифровой электронике используются сигналы прямоугольной формы, которые представлены логической 1 и логическим 0. Логическая 1 означает наличие электрического импульса, а 0 - отсутствие электрического импульса. Например, сигнал (10101010) имеет коэффициент заполнения 50%, потому что импульс остается высоким в течение 1/2 периода или низким в течение 1/2 периода. Точно так же для импульса (1000-1000) рабочий цикл будет 25%, потому что 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 моторработает в течение одной из 100 секунд или 1/100 времени, тогда его рабочий цикл составляет 1/100 или 1 процент. [8]
Широтно-импульсная модуляция (ШИМ) используется в различных электронных ситуациях, таких как подача мощности и регулирование напряжения.
В электронной музыке музыкальные синтезаторы изменяют рабочий цикл своих генераторов звуковой частоты, чтобы получить тонкий эффект на цветах тона . Этот метод известен как широтно-импульсная модуляция.
В индустрии принтеров / 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 10-минутном периоде, в течение которого он может работать непрерывно до перегрева. [9]
Биологические системы [ править ]
Понятие рабочих циклов также используется для описания активности нейронов и мышечных волокон . В нейронных цепях, например, рабочий цикл конкретно относится к той части периода цикла, в которой нейрон остается активным. [5]
Поколение [ править ]
Один из способов генерации достаточно точных прямоугольных сигналов с коэффициентом заполнения 1 / n , где n - целое число, состоит в изменении рабочего цикла до тех пор, пока n- я гармоника не будет значительно подавлена. Для сигналов звукового диапазона это можно сделать даже «на слух»; например, снижение на -40 дБ по 3-й гармонике соответствует установке коэффициента заполнения на 1/3 с точностью до 1%, а снижение на -60 дБ соответствует точности 0,1%. [10]
Отношение метки к пространству [ править ]
Отношение отметки к интервалу или отношение отметки к интервалу - это еще один термин для той же концепции, чтобы описать временные отношения между двумя чередующимися периодами формы волны. Однако, в то время как рабочий цикл связывает продолжительность одного периода с продолжительностью всего цикла, соотношение между метками и пространством связывает длительности двух отдельных периодов: [11]
где и - длительности двух чередующихся периодов.
Ссылки [ править ]
- ^ Барретт, Стивен Франк; Пак, Дэниел Дж. (2006). «Временная подсистема». Основы микроконтроллеров для инженеров и ученых . Издатели Морган и Клейпул. С. 51–64. ISBN 1-598-29058-4.
- ^ a b Кокс, Джеймс Ф .; Шартран, Лев (26 июня 2001 г.). «Несинусоидальные осцилляторы». Основы линейной электроники: интегральная и дискретная (2-е изд.). Cengage Learning. С. 511–584. ISBN 0-766-83018-7.
- ^ «Определение: рабочий цикл» . Федеральный стандарт 1037C, «Телекоммуникации: Глоссарий телекоммуникационных терминов» . Боулдер, Колорадо: Институт телекоммуникационных наук. 1996 . Проверено 3 марта 2011 года .
- ^ Браун, Мартин (1990). «Как работает импульсный источник питания». Практическая конструкция импульсного источника питания (серия Motorola в твердотельной электронике) . Сан-Диего, Калифорния: Academic Press. С. 5–8. ISBN 0-121-37030-5.
- ^ а б Харрис-Уоррик, Рональд; Надь, Фредерик; Нусбаум, Майкл (1992). Харрис-Уоррик, Рональд; Мардер, Ева; Сильверстон, Алан; и другие. (ред.). Динамические биологические сети: стоматогастральная нервная система . Массачусетс: MIT Press. С. 87–139. ISBN 0-262-08214-4.
- ↑ Рудольф Ф. Граф (1999). Современный словарь по электронике . Elsevier Science. п. 225. ISBN 978-0-08-051198-6.
- Перейти ↑ Singh, MD (2007-07-07). Силовая электроника . Тата Макгроу-Хилл Образование. ISBN 9780070583894.
- ^ "Электродвигатели" . Машинный дизайн . Проверено 23 марта 2011 года .
- ^ "Что означает термин рабочий цикл?" . ZENA, Inc. сварочные системы . Проверено 23 марта 2011 года .
- ^ Уильям М. Хартманн (1997). Сигналы, звук и ощущения . Springer Science & Business Media. п. 109. ISBN 978-1-56396-283-7.
- ^ "Нестабильная схема таймера 555" . Проверено 19 сентября 2020 года .
