Auslastungsgrad

Der Arbeitszyklus ist definiert als das Verhältnis zwischen der Impulsdauer oder der Pulsbreite () und die Periode () einer rechteckigen Wellenform
Spektrum in Bezug auf den Arbeitszyklus

A Auslastungsgrad oder Stromzyklus ist der Bruchteil von einem Zeitraum in denen ein Signal oder ein System aktiv ist.[1][2][3] Der Arbeitszyklus wird üblicherweise als Prozentsatz oder Verhältnis ausgedrückt. Eine Periode ist die Zeit, die ein Signal benötigt, um ein Ein- und Ausschluss abzuschließen Kreislauf. Als Formel kann ein Arbeitszyklus (%) ausgedrückt werden als:

[2]

Ebenso kann ein Arbeitszyklus (Verhältnis) ausgedrückt werden als:

wo ist der Arbeitszyklus, ist die Pulsbreite (Impulsaktive Zeit) und ist die Gesamtdauer des Signals. Ein Ablauf von 60% bedeutet daher, dass das Signal in 60% der Fälle jedoch in 40% der Fälle liegt. Der "pünktliche" für einen 60% igen Dienstzyklus könnte je nach Länge des Zeitraums ein Bruchteil einer Sekunde, eines Tages oder sogar einer Woche sein.

Dienstzyklen können verwendet werden, um die prozentuale Zeit eines aktiven Signals in einem elektrischen Gerät wie dem Netzschalter in a zu beschreiben Stromversorgung wechseln oder das Schießen von Aktionspotentiale durch ein lebendes System wie a Neuron.[4][5]

Das Pflichtfaktor Für das periodische Signal exprimiert Signal den gleichen Begriff, wird jedoch normalerweise auf maximal eins als 100%skaliert.[6]

Der Arbeitszyklus kann auch als bemerkt werden .[7]

Anwendungen

Elektrik und Elektronik

In der Elektronik ist der Arbeitszyklus der Prozentsatz des Verhältnisses der Impulsdauer oder der Pulsbreite (PW) zur Gesamtzeit (t) der Wellenform. Es wird im Allgemeinen verwendet, um die Zeitdauer eines Impulses darzustellen, wenn es hoch ist (1). In digitalen Elektronik werden Signale in rechteckiger Wellenform verwendet, die durch Logik 1 und Logik 0 dargestellt werden. Logik 1 steht für das Vorhandensein eines elektrischen Impulses und 0 für das Fehlen eines elektrischen Impulses. Beispielsweise hat ein Signal (10101010) einen Arbeitszyklus von 50%, da der Impuls für 1/2 des Zeitraums oder niedrig für 1/2 des Zeitraums hoch bleibt. In ähnlicher Weise beträgt der Arbeitszyklus für Impuls (10001000) 25%, da der Impuls nur für 1/4 des Zeitraums hoch bleibt und für 3/4 des Zeitraums niedrig bleibt. Elektrikmotoren verwenden normalerweise weniger als einen 100% igen Arbeitszyklus. Zum Beispiel wenn a Motor- Läuft für einen von 100 Sekunden oder 1/100 Zeit, und der Dienstzyklus beträgt 1/100 oder 1 Prozent.[8]

Pulsweitenmodulation (PWM) wird in einer Vielzahl von elektronischen Situationen verwendet, wie z. B. Stromversorgungs- und Spannungsregulierung.

In elektronischer Musik, Musik Synthesizer variieren den Arbeitszyklus ihrer Audio-Frequenz-Oszillatoren, um einen subtilen Effekt auf die Tonfarben. Diese Technik ist als Pulsbreitenmodulation bekannt.

In der Drucker- / Kopierbranche bezieht sich die Arbeitszyklusspezifikation auf den Nennwert (dh gedruckte Seiten) eines Geräts pro Monat.

In einem SchweißleistungDer maximale Arbeitszyklus ist definiert als der Prozentsatz der Zeit in einer Zeit von 10 Minuten, die er vor einer Überhitzung kontinuierlich betrieben werden kann.[9]

Biologische Systeme

Das Konzept der Arbeitszyklen wird auch verwendet, um die Aktivität von Neuronen und zu beschreiben und Muskelfasern. Im Nervenkreise Beispielsweise bezieht sich ein Arbeitszyklus ausdrücklich auf den Anteil einer Zyklusperiode, in der ein Neuron aktiv bleibt.[5]

Generation

Eine Möglichkeit, ziemlich genau zu erzeugen Rechteckschwingung Signale mit 1//n Dienstfaktor, wo n ist eine Ganzzahl, soll den Arbeitszyklus bis zur variieren nth-harmonisch ist erheblich unterdrückt. Für Audio-Band-Signale kann dies sogar "nach Gehör" erledigt werden. Zum Beispiel a -40db Die Verringerung der 3. Harmonischen entspricht der Festlegung des Arbeitsfaktors auf 1/3 mit einer Genauigkeit von 1% und -60 dB, entspricht einer Genauigkeit von 0,1%.[10]

Mark-Raum-Verhältnis

Mark-Raum-Verhältnis, oder Mark-zu-Raum-Verhältnis, ist ein weiterer Begriff für dasselbe Konzept, um die zeitliche Beziehung zwischen zwei abwechselnden Perioden einer Wellenform zu beschreiben. Während der Arbeitszyklus die Dauer einer Periode auf die Dauer des gesamten Zyklus bezieht, bezieht das Mark-Raum-Verhältnis die Dauer der beiden einzelnen Perioden:[11]

wo und sind die Dauer der beiden Wechselperioden.

Verweise

  1. ^ Barrett, Steven Frank; Pack, Daniel J. (2006). "Timing -Subsystem". Microcontrollers -Grundlagen für Ingenieure und Wissenschaftler. Morgan und Claypool Publishers. S. 51–64. ISBN 1-598-29058-4.
  2. ^ a b Cox, James F.; Chartrand, Leo (26. Juni 2001). "Nichtusoidale Oszillatoren". Grundlagen der linearen Elektronik: integriert und diskret (2 ed.). Cengage -Lernen. S. 511–584. ISBN 0-766-83018-7.
  3. ^ "Definition: Dienstzyklus". Federal Standard 1037C, "Telekommunikation: Glossar der Telekommunikationsbegriffe". Boulder, Colorado: Institut für Telekommunikationswissenschaften. 1996. Abgerufen 3. März, 2011.
  4. ^ Brown, Martin (1990). "Wie ein Schaltnetzteil funktioniert". Praktisches Switching -Stromversorgungsdesign (Motorola -Serie in Festkörperelektronik). San Diego, CA: Akademische Presse. S. 5–8. ISBN 0-121-37030-5.
  5. ^ a b Harris-Warrick, Ronald; Nagy, Frédéric; Nusbaum, Michael (1992). Harris-Warrick, Ronald; Marder, Eva; Silverston, Alan; et al. (Hrsg.). Dynamische biologische Netzwerke: das stomatogastrische Nervensystem. Massachusetts: MIT Press. S. 87–139. ISBN 0-262-08214-4.
  6. ^ Rudolf F. Graf (1999). Modernes Wörterbuch der Elektronik. Elsevier Science. p. 225. ISBN 978-0-08-051198-6.
  7. ^ Singh, M. D. (2008-07-07). Leistungselektronik. Tata McGraw-Hill Education. ISBN 9780070583894.
  8. ^ "Elektromotoren". Maschinendesign. Abgerufen 23. März, 2011.
  9. ^ "Was bedeutet der Laufzeitzyklus?". Zena, Inc. Schweißsysteme. Abgerufen 23. März, 2011.
  10. ^ William M. Hartmann (1997). Signale, Klang und Sensation. Springer Science & Business Media. p. 109. ISBN 978-1-56396-283-7.
  11. ^ "555 Timer Astable Circuit". Abgerufen 19. September, 2020.