Calculadora de ciclo de trabajo PWM: voltaje promedio, RMS y valor del timer
Calcula el ciclo de trabajo PWM, el voltaje promedio y RMS, los tiempos de encendido y apagado y el valor de comparación para timers de 8 a 16 bits.
Cómo funciona
Ciclo de trabajo = t_enc ÷ (t_enc + t_apag) · V_prom = V_alto × ciclo · V_rms = V_alto × √ciclo · comparación = ciclo × (2^bits − 1)
La modulación por ancho de pulso (PWM) controla la potencia encendiendo y apagando por completo muy rápido, y solo cambia qué fracción de cada ciclo pasa encendida: el ciclo de trabajo (duty cycle). Una carga que responde lento, como un motor, un calentador o el ojo mirando un LED, percibe el promedio: 35% de ciclo con 5 V se ve y se comporta como 1.75 V, sin las pérdidas de una resistencia. Los microcontroladores generan el PWM con un contador que se reinicia cada periodo y un registro de comparación que decide cuándo cambia la salida, así que la resolución es de 256 pasos con un timer de 8 bits y de 4,096 con uno de 12. Elegir la frecuencia es un equilibrio: lo bastante alta para evitar parpadeo o zumbido audible, y lo bastante baja para contener las pérdidas de conmutación y la interferencia (EMI).
Ejemplo resuelto
Pedro controla una tira LED desde un Arduino con PWM a 1 kHz y 35% de ciclo de trabajo: el periodo es de 1 ms, así que pasa 350 µs encendido y 650 µs apagado. Con 5 V el voltaje promedio es 5 × 0.35 = 1.75 V y el RMS 5 × √0.35 ≈ 2.96 V. En analogWrite le corresponde 0.35 × 255 ≈ 89 de 255.
Preguntas frecuentes
¿Por qué un LED al 50% se ve más brillante que la mitad?
Porque el ojo percibe el brillo de forma casi logarítmica: un ciclo de 50% parece alrededor de 73% de brillo. Aplica corrección gamma a tu curva de atenuación para lograr transiciones suaves.
¿Qué frecuencia usa un servo?
Los servos de modelismo usan 50 Hz (periodo de 20 ms) con pulsos de 1–2 ms, es decir, un ciclo de 5–10% donde la posición la marca el ancho del pulso, no el ciclo de trabajo.
¿Cómo se calcula el ciclo de trabajo?
Divide el tiempo encendido entre el periodo completo y multiplica por 100. Con 350 µs encendido y 650 µs apagado: 350 ÷ 1,000 × 100 = 35%.
¿Qué frecuencia PWM uso para un motor?
Por encima de 20 kHz el zumbido de la bobina deja de oírse; a frecuencias más bajas el motor funciona, pero chilla. Para LED basta con unos cientos de Hz o más para que no se note el parpadeo.
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Esta calculadora tiene fines informativos. Verifica los resultados importantes antes de tomar decisiones.