Cómo PWM simula voltaje analógico

Domina PWM en Arduino para simular voltaje analógico con salidas digitales y lograr control fino del brillo de un LED o de la velocidad de un motor de corriente directa. Entiende cómo el ciclo de trabajo y el periodo se combinan para producir un voltaje promedio útil y estable sin añadir componentes extra.

¿Qué es PWM y por qué importa en Arduino?

El Arduino 1, al menos, no genera una salida analógica real. En su lugar, usa PWM para emular un voltaje analógico alternando entre 0 volts y 5 volts. Así logramos el efecto de “más” o “menos” intensidad sin tener un DAC. Es lo contrario de una entrada analógica: en vez de medir luz, por ejemplo, controlamos cuánta luz emite un LED.

• Permite variar la intensidad de un LED de muy baja a muy alta.
• Controla la velocidad de un motor DC modificando su voltaje efectivo.
• Ajusta ventiladores de computadora con una relación PWM–temperatura para priorizar silencio o enfriamiento.

La clave: el PWM se percibe como un voltaje promedio porque el pin alterna muy rápido entre encendido y apagado, y ese promedio define el resultado visible o mecánico.

¿Cómo se define el ciclo de trabajo y el periodo T?

El ciclo de trabajo (D), llamado también duty cycle, es el porcentaje del periodo (T) en que la señal está en alto. El “tiempo en positivo” es el tramo en que la salida permanece a 5 volts antes de volver a 0 volts. Imagina la gráfica: eje X es tiempo, eje Y es voltaje (0 a 5 volts). Dentro de cada T, la señal está “arriba” cierto porcentaje y “abajo” el resto.

• D: porcentaje de tiempo activo en alto dentro de T.
• T: periodo fijo que se repite.
• Tiempo en positivo: intervalo en alto que define D.

Ejemplos prácticos con voltaje promedio: - LED al 25 %: la señal está en 5 V un 25 % del periodo y en 0 V el 75 % restante. El promedio resulta en un cuarto de 5 V. - LED al 50 %: la señal está la mitad del tiempo en 5 V y la otra mitad en 0 V. El promedio es 2.5 volts.

Así, sin una salida analógica real, se logra una simulación efectiva y estable para controlar dispositivos.

¿Cómo aplicar PWM a un LED y a un motor de corriente directa?

Con un LED, cambiar el duty cycle ajusta el brillo. Con un motor DC, la velocidad depende del voltaje aplicado: más voltaje, más rápido; menos voltaje, más lento. El torque se relaciona con el amperaje suministrado.

• Para variar brillo: aumenta o reduce D para obtener más o menos luz.
• Para variar velocidad: modifica D y cambia el voltaje promedio que “ve” el motor.
• Para priorizar silencio o enfriamiento en ventiladores: configura la relación PWM–temperatura según tu preferencia.

¿Cómo lograr un 25 % de brillo con PWM?

Mantén la salida en alto el 25 % del periodo y en bajo el 75 % restante. El ojo percibe un brillo bajo y estable gracias al voltaje promedio resultante.

¿Qué ocurre con un 50 % de ciclo de trabajo?

Al 50 %, la señal reparte el tiempo a partes iguales entre 5 V y 0 V, generando un promedio de 2.5 volts. El LED luce a la mitad de su capacidad y el motor gira a velocidad media.

¿Te gustaría ver más ejemplos de duty cycles y aplicaciones con sensores y actuadores? Cuéntame en qué proyecto quieres aplicar PWM y qué dispositivo te interesa controlar.