PWM, CCPWM y Ciclo de Trabajo...

¿Qué es un PWM?

Para todos los adoradores de estos artefactos del demonio, que como he dicho siempre; NO SON NECESARIOS, pero si "NICE TO HAVE", como dicen los gabachous! =D

PWM significa modulador de ancho de pulso. Se escucha un poco científico y complicado a primera vista, pero te aseguro que no se necesitan matemáticas avanzadas o física para entender lo que es y lo que hace. Por ejemplo, en este momento es posible que no sepas lo que significa "ancho de pulso", y podrias no saber la definición de "modulador", pero vamos a definir ambos términos y más en este interesante artículo.

Vamos a utilizar una celda de HHO para ayudar a ilustrar el PWM y lo que hace. Se utilizan en realidad en muchos otros lugares, pero nosotros lo aplicaremos a un entorno de HHO. Vamos a compararlo con una celda que está conectada directamente a 12 voltios y tierra. En esta circunstancia, la célula está recibiendo 12 voltios 100% del tiempo. No hay interrupción de la alimentación de tensión. En comparación, un modulador de ancho de pulso dará impulsos de 12 voltios a la celda, separadas por 0 voltios, en lugar de un suministro constante. Si ralentizamos el tiempo, veríamos 12 voltios, luego 0 voltios, luego 12 voltios, luego 0 voltios ... Más tarde vamos a entrar en los detalles de lo que esto hace a la celda de HHO, pero por ahora sólo queremos describir lo que es y lo que está haciendo.

Frecuencia

La frecuencia de los pulsos en diferentes diseños PWM, a  veces es fija otras variable, pero para este ejemplo vamos a decir que la frecuencia de los pulsos es de una vez cada 2 segundos (frec. = 1/2 ciclo por segundo o 0.5 Hz). En realidad generalmente trabaja mucho más rápido que esto, pero para nuestro ejemplo, vamos a decir que la salida de nuestro PWM esta encendido por 1 segundo y apagado por el siguiente segundo. En otras palabras, nuestra celda obtendrá 12 voltios durante 1 segundo, y conseguirá 0 voltios durante 1 segundo. Así que vamos a definir nuestro primer termino aquí. El "ancho de pulso" aquí será de 1 segundo cada 2 segundos. Eso es lo que significa: ¿Cuánto dura el pulso en comparación con el tiempo que está apagado.

Nuestra frecuencia en este caso es un ciclo por cada 2 segundos. De esto se puede ver que un "ciclo" incluye todo el período de tiempo entre el inicio de un pulso, hasta el inicio del siguiente pulso. En este caso se trata de una vez cada 2 segundos. Ahora, vamos a reducir el tiempo. El pulso es 1/2 segundo encendido y 1/2 segundo apagado. Ahora, el ciclo es una vez por segundo. La frecuencia se mide en Hercios (sueno como si "doliera" en ingles, pero no duele! =D). Hertz = ciclos por segundo. Nuestro ejemplo es 1 ciclo por segundo o 1 Hz (Hz es la abreviatura de Hertz).

Aceleraremos nuestro ejemplo a que este encendido por 1/4 seg. y apagado durante 1/4 de segundo. Ahora, el ciclo es 1/2 de segundo, o 2 veces por segundo. La frecuencia se dice que es 2 Hz.

Algunos PWMs tienen una frecuencia fija, y algunos tienen una manera de ajustar la frecuencia dentro de un rango fijo. Un par de PWMs comunes de frecuencia fija se encontrarán con 100 Hz y 500 Hz. Estos equivalen a 100 pulsos, o 500 pulsos por segundo. También hay PWM de frecuencia variable que tendrán un rango de frecuencias que ajustables.

Ciclo de servicio ("Duty Cicle")

Ahora sabremos por qué estamos haciendo esto en primer lugar. Este es un concepto relacionado que se pueden ver muy a menudo al leer acerca de PWM. Se llama "ciclo de trabajo" o "Porcentaje Duty". Este es un término que se tomó prestado de los libros de texto de física, pero es todavía un concepto muy simple. El ciclo de trabajo es el porcentaje de tiempo que el pulso esta "ON" en comparación con el tiempo que esta "off". En nuestros ejemplos anteriores, el ciclo de trabajo ha sido siempre 50%. El voltaje esta "ON" por la misma cantidad de tiempo que está apagado, o exactamente 50% del tiempo. Considera que cada vez que doblamos la frecuencia, nuestro ciclo de trabajo se mantuvo en 50%. En nuestros ejemplos, el pulso sería por la misma cantidad de tiempo que estuvo apagado. No importa lo que frecuencia este, el ciclo de trabajo sólo nos dice que porcentaje de tiempo el pulso esta encendido en comparación con el tiempo que el pulso está apagado.

Así el Ciclo de Trabajo describe el ancho del pulso sobre el tiempo, o el "ancho de pulso" como un porcentaje. Veamos otro ejemplo: El pulso "ON" es de 0,75 segundos y apagado durante 0,25 segundos. Si repetimos estos encendidos y apagados, haciendo  siempre que el voltaje encienda por 0,75 segundos y se apague durante 0,25 segundos, tenemos un Ciclo de Trabajo del 75%.

El siguiente gráfico muestra 4 señales PWM, mediante la representación gráfica de tensión o voltaje respecto del tiempo. Para un auto, la tensión en el punto más alto será de 13.5 voltios, y el punto más bajo será de 0 voltios. Los gráficos A y B muestran 50% de Ciclo de Trabajo. El gráfico C muestra aproximadamente el 10% de C-T, y el gráfico D muestra el Ciclo de Trabajo alrededor del 80%. Notese que a medida que el ciclo de trabajo aumenta, se incremente la cantidad de tiempo que la señal esta "ON". Esto solo significa que la corriente fluirá en la celda 80% del tiempo, si usamos el gráfico D, pero sólo el 10% del tiempo con el gráfico C. Simple no? =D

El ciclo de trabajo puede incluso ser del 100% !!!! O.o. Pero NADIE necesita un PWM para proporcionar un ciclo de trabajo del 100% a una celda o si?. De ser asi, mejor conectamos la celda directamente a los 12V y listo!, jeje. También puede ser del 0%, pero quien rayos necesita un PWM para desconectar todo el voltaje de la celda???.... Eso es el equivalente a un ciclo de trabajo 0%. Pero para cualquier ciclo de trabajo superior a 0% e inferior al 100% lo que se necesita es un Modulador de Ancho de Pulso (PWM).

Modulador

Ahora estamos listos para definir un Modulador. Modulador se traduce libremente en "ajustador". Con un PWM se puede ajustar o cambiar el ancho de pulso. Hay un par de razones para hacer esto, pero a medida que el ciclo de trabajo aumenta, y la tensión está en un mayor porcentaje del tiempo, la corriente fluirá durante tiempos más largos. Así que por "modulación" del ancho de pulso, tenemos una manera inmediata de cambiar el flujo de corriente a través de nuestra celda de HHO !!!.

Cuando la gente utiliza un PWM, suelen añadir un poco más de electrolito del que tenían cuando proporcionaban 12 voltios contantes y sonantes. Esto es porque el voltaje no esta "ON" todo el tiempo. Mediante la adición de un 15% más de electrolito, es posible trabajar el PWM con un ciclo de trabajo del 85%, y debieran obtener aproximadamente el mismo consumo de corriente y la misma cantidad de producción de HHO. Pero ahora podemos controlarla. Bajando el ciclo de trabajo, se puede reducir el flujo de la corriente general. Al aumentar el ciclo de trabajo puede aumentar el flujo de la corriente general. Los PWMs algunas veces tienen una perilla que controlará el ciclo de trabajo directamente, por lo que tendrá un control inmediato sobre la corriente. Otros PWMs controlarán el ancho de pulso de forma automática para darle la cantidad deseada de corriente y de HHO.

Resumen

Esto es lo básico sobre PWM. Es un dispositivo que fracciona una tensión continua (como los 13.5 voltios del sistema eléctrico del automóvil) en impulsos que pueden ser cambiados a nuestras necesidades. Cuando cambiamos el ancho de los pulsos, los estamos modulando. Por lo tanto, ahora debe quedar claro lo que PWM (Pulse Width Modulator) significa.

PWM de Corriente Constante o CCPWM

Un último concepto que debo cubrir antes de terminar. Hasta ahora hemos discutido un PWM que el usuario puede controlar para variar el ancho de pulso. Sin embargo, existe un tipo particular de PWM en el mercado que se controla a sí mismo. Se llama  "PWM de Corriente Constante" o CCPWM abreviado. Este dispositivo tiene un botón en el que el usuario puede establecer la cantidad de corriente que quiere que el PWM permita. El PWM en este caso detectar'a automáticamente la cantidad de corriente, y si la corriente intenta ir más alto que el ajuste previo, el propio PWM reducirá el ciclo de trabajo. La mayoría de los PWMs que se venden para los sistemas de HHO no tienen esta capacidad, sin embargo, esta es probablemente una de las funciones más importantes que un BUEN PWM debe hacer.

Por lo general, una celda trabaja en un cierto nivel de Amperaje cuando hace frío. y a medida que se calienta, circulará más amperaje (esto es debido a que el electrolito conduce mejor caliente que frioi). Si fluye mas corriente, se calentara mas y eso hara que fluya mas corriente, pero los recursos son finitos así que esto NO SERA PARA SIEMPRE y una celda después de cierto tiempo establecerá su corriente máxima a la carga y temperatura de trabajo que se le someta. Es por esa razón que si no tienen un PWM de corriente constante, hay que racionar el electrolito, por lo que el PWM funcionará bien por debajo de su capacidad cuando está frío la celda, de modo que cuando se caliente, no vaya a entrar en modo fugitivo o de incremento constante. Incluso un PWM que no tiene capacidad de corriente constante tiene el mismo problema. Si colocamos un amperímetro en el automóvil, y una perilla para controlar el ciclo de trabajo, podríamos controlar manualmente la cantidad de corriente.

Digamos que tenemos una sola celda que deseamos trabajar con 15A máximo. Con un CCPWM, lo primero que debemos hacer es establecer el nivel de corriente máxima en 15 amperios. Entonces, podemos configurar el nivel de electrolito de manera que cuando el auto arranca en frío la celda comience a trabajar a plena capacidad  o 15 amperios. El ciclo de trabajo sería muy alto en este punto, digamos 90 a 100%. A medida que la celda se calienta y la corriente se incremente hasta los 16 amperios, el CCPWM detectará esto, y marcará de nuevo el ciclo de trabajo a 85% (por ejemplo), de modo que la corriente de nuevo vuelve a descender a 15 amperios. No importa lo mucho que la celda se caliente, y trate de usar mas corriente, el CCPWM detectará el cambio y ajustará el % de Ciclo de Trabajo debidamente.

Este es el tipo de PWM mas recomendado si se construye o compra uno para neutras celda de HHO. Sólo con un PWM de corriente constante podemos conducir sin tener que jugar constantemente con su PWM. Personalmente, después de instalar un sistema y hacerlo funcionar correctamente, prefiero no pensar en ello, y simplemente conducir el vehículo. Un CCPWM me permite hacer eso. Se que esto no le gustará al Dr. Emmet Brown! =D

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