Шим что это: почему от экранов многих смартфонов болит голова

Содержание

что это такое, зачем он нужен

Шим (расшифровывается как широтно-импульсная модуляция) – это одна их технологий в смартфоне для изменения подсветки дисплея. Она применяется для того, чтобы изменить яркость светодиодов и уменьшить их свечение на дисплее смартфона. Принцип работы шим в смартфоне заключается не в изменении мощности светодиодов, а в создании импульсов при постоянной частоте.

Что такое шим в смартфонеЧто такое шим в смартфоне

Как работает шим?

У каждого дисплея есть светодиоды, которые светятся чтобы человек мог видеть изображение на экране телефона. Все лампочки имеют собственную мощность, но это постоянная величина, которая не может меняться на ходу. Именно поэтому изменить яркость дисплея в смартфонах не всегда получается, просто уменьшив интенсивность свечения каждого светодиода. В этом случае прибегают к использованию шим.

Шим изменяет яркость за счет мерцания светодиодов. То есть, каждая лампочка в смартфоне начинается быстро включатся и выключатся. Это происходит настолько быстро, что человеческий глаз не видит этого. Исходящий свет смешивается и создается впечатление, будто картинка стала менее яркой. На самом деле яркость каждого светодиода неизменна, меняется только диапазон между включением светодиодов и их выключением.Что такое шим в смартфоне

Что такое шим в смартфоне

Шим работает сильнее при минимальной яркости. На максимальной яркости все светодиоды не нуждаются в импульсах, поэтому в таком случае шим вообще не включается. Он активируется только когда яркость дисплея меняется. Чем меньше яркость, тем больше создается пауза между выключением и включением светодиодов.

Вреден ли шим для человека?

Да. Шим человеческий глаз не видит даже если присмотреться очень сильно. Человек в любом случае видит, будто экран стал менее ярким. Но глаз всё ровно воспринимает шим. Поэтому при длительном использовании смартфона с шим глаз может реагировать на это.

Шим работает только при низкой яркости. На максимальной яркости никаких последствий от шим нет. Чем меньше яркость, тем больше работает шим.

Последствия не такие критичные. Обычно шим приводит лишь к боли в глазах, их покраснению и головокружению при очень долгом и непрерывном использовании дисплея с шим на минимальной подсветке. Долгое использование измеряется несколькими часами без отдыха. Более серьезных последствий от шим обнаружено не было. Прямой связи между плоим рением и шим также обнаружено не было, однако то, что шим может ухудшать зрение – факт. Всё, что приводит к боли в глазах, портит их.

Интересно, что многие люди невосприимчивы к шим и могут вообще никак на него не реагировать. Но есть и те, для которых смартфоны с шим недопустимы к использованию на яркости менее 25%. Если использовать смартфон на яркости 50% и выше, то о чем-то беспокоится не стоит никому.

В каких смартфонах используется шим?

Шим есть только в смартфонах с применение органических светодиодов. Это все OLED матрицы. К ним относятся экраны AMOLED, которые в 2019 году получают всё большую популярность. Сейчас такой тип матрицы получает все большее распространение даже в бюджетных смартфонах. Из премиальных устройств почти не осталось смартфонов не с AMOLED дисплеями. Поэтому спрятаться от шим вряд ли получится, потому что смартфонов с другой технологией всё меньше и меньше.Что такое шим в смартфонеЧто такое шим в смартфоне

Смартфоны с матрицей IPS не имеют шим, там используется изменение яркости лампочки с помощью контроля подаваемой мощности. Такие дисплеи наибольее безопасны.

Почему так много смартфонов стали использовать AMOLED, несмотря на шим? Потому что эта технология дешевеет, при этом обладает очень серьезными преимуществами со своим главным конкурентом – IPS. IPS всё ещё стоит дешевле и он более безопасен для человека, но у AMOLED есть свои преимущества, такие как:

  • Глубокий черный цвет. У АМОЛЕД матриц каждый пиксель может выключаться отдельно, это позволяет при черном цвете полностью выключаться светодиодам и выдавать качественный черный цвет. В IPS подсветка не может быть включена частично.
  • Высокая контрастность и сочность изображений;
  • Лучшая энергоэффективность. AMOLED намного меньше потребляет заряда батареи смартфона, к тому же не тратит заряд для подсветки черных участков, так как они выключаются;
  • AMOLED матрицы тоньше, чем IPS и позволяют делать корпус смартфона компактнее;
  • AMOLED может изменять форму, быть прозрачным или изгибаться. Это производители используют для создания изогнутых граней, тонких рамок или раскладных смартфонов вроде Galaxy Fold.

Как решить проблему с шим в OLED дисплеях?

Недавно компании, производящие смартфоны, стали выпускать новую функцию для своих устройств с шим – функцию DC Dimming. Эта функция почти полностью избавляет дисплей от шим, при этом оставляет все преимущества AMOLED. Но шим не пропадает полностью. Эта функция при изменении яркости ограничивает ток, подаваемый на светодиоды, что приводит к изменению интенсивности подсветки. Но меньшее количество тока вредит качеству изображения, поэтому технология DC Dimming неидеальна. При включении DC Dimming создаются артефакты на сером градиентном цвете, например, на как этих фотографиях:Что такое шим в смартфоне

Что такое шим в смартфоне

Это пока что единственные серьезные последствия от использования DC Dimming. Для глаз эта технология дает большое благополучие. Большинство людей, которые страдали от шим, полностью избавились от боли в глазах с помощью DC Dimming.

Эта технология программная. Её можно просто включить в настройках и сразу заметить результат. Сейчас почти все производители обновили свои смартфоны с AMOLED, добавив туда эту функцию. А новые смартфоны с AMOLED уже сразу продаются с возможности включить DC Dimming через настройки.Что такое шим в смартфонеЧто такое шим в смартфоне

Шим полностью победить не удалось, но его последствия уже совсем крошечны. Да и резонанс, созданный вокруг шим, не стоит того. Шим не настолько сильно вреден для человека, сколько об этом говорят. Подавляющее большинство пользователей не подозревает о таком эффекте и чувствует себя нормально, используя смартфоны с АМОЛЕД-матрицами. Главное не клацать на смартфоне очень долго и не брать его перед сном –тогда никакой шим не помешает комфортной эксплуатации гаджета.

Широтно-импульсная модуляция — Википедия

График, иллюстрирующий применение трёхуровневой ШИМ для управления электродвигателем, которая используется в приводах асинхронных электродвигателей с переменной частотой. Напряжение от ШИ-модулятора, подаваемое на обмотку машины изображено синим (V). Магнитный поток в статоре машины показан красным (B). Здесь магнитный поток имеет приблизительно синусоидальную форму, благодаря соответствующему закону ШИМ.

Широтно-импульсная модуляция (ШИМ, англ. pulse-width modulation (PWM)) — процесс управления мощностью, подводимой к нагрузке, путём изменения скважности импульсов, при постоянной частоте. Различают аналоговую ШИМ и цифровую ШИМ, двоичную (двухуровневую) ШИМ и троичную (трёхуровневую) ШИМ[1].

Причины распространения ШИМ

Основной причиной применения ШИМ является стремление к повышению КПД при построении вторичных источников питания электронной аппаратуры и в других узлах, например, ШИМ используется для регулировки яркости подсветки LCD-мониторов и дисплеев в телефонах, КПК и т.п..

Тепловая мощность, выделяемая на ключе при ШИМ

В ШИМ в качестве ключевых элементов использует транзисторы (могут быть применены и др. полупроводниковые приборы) не в линейном, а в ключевом режиме, то есть транзистор всё время или разомкнут (выключен), или замкнут (находится в состоянии насыщения). В первом случае транзистор имеет почти бесконечное сопротивление, поэтому ток в цепи весьма мал, и, хотя всё напряжение питания падает на транзисторе, выделяемая на транзисторе мощность практически равна нулю. Во втором случае сопротивление транзистора крайне мало, и, следовательно, падение напряжения на нём близко к нулю — выделяемая мощность также мала. В переходных состояниях (переход ключа из проводящего состояния в непроводящее и обратно) мощность, выделяемая в ключе, значительна, но так как длительность переходных состояний крайне мала, по отношению к периоду модуляции, то средняя мощность потерь на переключение оказывается незначительной.

1. R t r → ∞ ↔ P = U 2 R → 0 {\displaystyle R_{tr}\rightarrow \infty \leftrightarrow P={{\frac {{U}^{2}}{R}}\rightarrow 0}}

2. R t r → 0 ↔ P = I 2 R → 0 {\displaystyle R_{tr}\rightarrow 0\leftrightarrow P={I}^{2}R\rightarrow 0}

Принцип работы ШИМ

Аналоговая ШИМ

R_{{tr}}\rightarrow 0\leftrightarrow P={I}^{{2}}R\rightarrow 0 Один из методов двухуровневой ШИМ с помощью аналогового компаратора. На один из входов компаратора подаётся пилообразное напряжение от вспомогательного генератора, на другой вход — модулирующее напряжение. Состояние выхода компаратора — ШИ-модуляция. На рис.: сверху — пилообразный сигнал и модулирующее напряжение, снизу — результат ШИМ.

ШИМ-сигнал генерируется аналоговым компаратором, на один вход (по рисунку — на инвертирующий вход компаратора) которого подаётся вспомогательный опорный пилообразный или треугольный сигнал, значительно большей частоты, чем частота модулирующего сигнала, а на другой — модулирующий непрерывный аналоговый сигнал. Частота повторения выходных импульсов ШИМ равна частоте пилообразного или треугольного напряжения. В ту часть периода пилообразного напряжения, когда сигнал на инвертирующем входе компаратора выше сигнала на неинвертирующем входе, куда подается модулирующий сигнал, на выходе получается отрицательное напряжение, в другой части периода, когда сигнал на инвертирующем входе компаратора ниже сигнала на неинвертирующем входе — будет положительное напряжение[2].

Аналоговая ШИМ реализуется с помощью компаратора, на один вход которого подаются треугольный или пилообразный периодический сигнал со вспомогательного генератора, а на другой — модулирующий сигнал. На выходе компаратора образуются периодические прямоугольные импульсы с переменной шириной, скважность которых изменяется по закону модулирующего сигнала, а частота равна частоте треугольного или пилообразного сигнала и обычно постоянна.

Аналоговая ШИМ применяется в усилителях низкой частоты класса «D».

Цифровая ШИМ

В двоичной цифровой технике, выходы в которой могут принимать только одно из двух значений, приближение желаемого среднего уровня выхода при помощи ШИМ является совершенно естественным. Схема настолько же проста: пилообразный сигнал генерируется N-битным счётчиком. Цифровые устройства (ЦШИП) работают на фиксированной частоте, обычно намного превышающей реакцию управляемых установок (передискретизация). В периоды между фронтами тактовых импульсов выход ЦШИП остаётся стабильным, на нём действует либо низкий уровень, либо высокий, в зависимости от выхода цифрового компаратора, сравнивающего значение счётчика с уровнем приближаемого цифрового сигнала V(n). Выход за много тактов можно трактовать как череду импульсов с двумя возможными значениями 0 и 1, сменяющими друг друга каждый такт T. Частота появления единичных импульсов получается пропорциональной уровню приближаемого сигнала ~V(n). Единицы, следующие одна за другой, формируют контур одного, более широкого импульса. Длительности полученных импульсов переменной ширины ~V(n) кратны периоду тактирования T, а частота равна 1/(T*2N). Низкая частота означает длительные, относительно T, периоды постоянства сигнала одного уровня, что даёт невысокую равномерность распределения импульсов.

Описанная цифровая схема генерации подпадает под определение однобитной (двухуровневой) импульсно-кодовой модуляции (ИКМ). 1-битную ИКМ можно рассматривать в терминах ШИМ как серию импульсов частотой 1/T и шириной 0 либо T. Добиться усреднения за менее короткий промежуток времени позволяет имеющаяся передискретизация. Высоким качеством обладает такая разновидность однобитной ИКМ, как импульсно-плотностная модуляция (англ.)русск., которая ещё именуется импульсно-частотной модуляцией.

Восстанавливается непрерывный аналоговый сигнал арифметическим усреднением импульсов за много периодов при помощи простейшего фильтра низких частот. Хотя обычно даже этого не требуется, так как электромеханические составляющие привода обладают индуктивностью, а объект управления (ОУ) — инерцией, импульсы с выхода ШИМ сглаживаются и ОУ, при достаточной частоте ШИМ-сигнала, ведёт себя как при управлении обычным аналоговым сигналом.

В цифровой ШИМ период делится на части, которые заполняются прямоугольными подымпульсами. Средняя величина за период зависит от количества прямоугольных подымпульсов. Цифровая ШИМ — приближение бинарного сигнала (с двумя уровнями — вкл/выкл) к многоуровневому или непрерывному сигналу так, чтобы их средние значения за период времени t 2 − t 1 {\displaystyle t_{2}-t_{1}} были бы приблизительно равны.

Формально это можно записать так:

∫ t 1 t 2 x ( t ) d t t 2 − t 1 = ∑ i = 1 n A ∗ Δ T i t 2 − t 1 , {\displaystyle {\int _{t_{1}}^{t_{2}}{x(t)\,dt} \over {t_{2}-t_{1}}}={\sum _{i=1}^{n}{A*\Delta T_{i}} \over {t_{2}-t_{1}}},}

где x ( t ) {\displaystyle x(t)}  — входной сигнал в пределах от t1 до t2, а Δ T i = t 2 − t 1 n {\displaystyle \Delta T_{i}={\frac {t_{2}-t_{1}}{n}}}  — продолжительность i -го ШИМ подымпульса, каждого с амплитудой A. n выбирается таким образом, чтобы за период разность суммарных площадей (энергий) обеих величин была меньше допустимой:

∫ t 1 t 2 x ( t ) d t − ∑ i = 1 n A ∗ Δ T i < E {\displaystyle \int _{t_{1}}^{t_{2}}{x(t)\,dt}-\sum _{i=1}^{n}{A*\Delta T_{i}}<E} .

Управляемыми «уровнями», как правило, являются параметры питания силовой установки, например, напряжение импульсных преобразователей /регуляторов постоянного напряжения/ или скорость электродвигателя. Для импульсных источников x(t) = Uconst стабилизации.

В цифровой ШИМ прямоугольные подымпульсы, заполняющие период, могут стоять в любом месте периода, на среднюю величину за период влияет только их количество. Например, при разбиении периода на 8 частей последовательности 11110000, 11101000, 11100100, 11100010, 11100001 и др. дают одинаковую среднюю за период величину, но отдельно стоящие «1» ухудшают режим работы ключа (транзистора).

В качестве ШИМ можно использовать даже COM-порт. Так как 0 передаётся как 0 0000 0000 1 (8 бит данных + старт/стоп), а 255 как 0 1111 1111 1, то диапазон выходных напряжений — 10-90 % с шагом в 10 %.

См. также

Примечания

Ссылки

ШИМ — это… Что такое ШИМ?

Широтно-импульсная модуляция (ШИМ, англ. Pulse-width modulation (PWM)) — приближение желаемого сигнала (многоуровневого или непрерывного) к действительным бинарным сигналам (с двумя уровнями — вкл/выкл), так, что, в среднем, за некоторый отрезок времени, их значения равны. Формально, это можно записать так:

\int_{t1}^{t2} {x(t)\,dt} = \sum_{} {A*\mathcal{4}T_i},

где x(t) — желаемый входной сигнал в пределе от t1 до t2, а ∆Ti — продолжительность i -го ШИМ импульса, каждого с амплитудой A. ∆Ti подбирается таким образом, что суммарные площади (энергии) обеих величин приблизительно равны за достаточно продолжительный промежуток времени, равны так же и средние значения величин за период:

{\int_{t1}^{t2} {x(t)\,dt} \over {t2 - t1}} = {\sum_{} {A*\mathcal{4}T_i} \over {t2 - t1}}.


Управляемыми «уровнями», как правило, являются параметры питания силовой установки, например, напряжение импульсных преобразователей /регуляторов постоянного напряжения/или скорость электродвигателя. Для импульсных источников x(t) = Uconst стабилизации.

ШИП — широтно-импульсный преобразователь, генерирующий ШИМ-сигнал по заданному значению управляющего напряжения. Основное достоинство ШИМ — высокий КПД его усилителей мощности, который достигается за счёт использования их исключительно в ключевом режиме. Это значительно уменьшает выделение мощности на силовом преобразователе (СП).

Применение

При широтно-импульсной модуляции в качестве несущего колебания используется периодическая последовательность прямоугольных импульсов, а информационным параметром, связанным с дискретным модулирующим сигналом, является длительность этих импульсов. Периодическая последовательность прямоугольных импульсов одинаковой длительности имеет постоянную составляющую, обратно пропорциональную скважности импульсов, то есть прямо пропорциональную их длительности. Пропустив импульсы через ФНЧ с частотой среза, значительно меньшей, чем частота следования импульсов, эту постоянную составляющую можно легко выделить, получив постоянное напряжение. Если длительность импульсов будет различной, ФНЧ выделит медленно меняющееся напряжение, отслеживающее закон изменения длительности импульсов. Таким образом, с помощью ШИМ можно создать несложный ЦАП: значения отсчётов сигнала кодируются длительностью импульсов, а ФНЧ преобразует импульсную последовательность в плавно меняющийся сигнал.


ШИМ использует транзисторы (могут быть и др. элементы) не в активном (правильнее будет сказать — линейном), а в ключевом режиме, то есть транзистор всё время или разомкнут (выключен), или замкнут (находится в состоянии насыщения). В первом случае транзистор имеет бесконечное сопротивление, поэтому ток в цепи не течёт, и, хотя всё напряжение питания падает на транзисторе, то есть КПД=0 %, в абсолютном выражении выделяемая на транзисторе мощность равна нулю. Во втором случае сопротивление транзистора крайне мало, и, следовательно, падение напряжения на нём близко к нулю — выделяемая мощность так же мала.

1. R_{tr}\rightarrow \infty \leftrightarrow P={\frac {{U}^{2}}{R}\rightarrow 0}

2. R_{tr}\rightarrow 0 \leftrightarrow P={I}^{2}R\rightarrow 0

Принцип работы ШИМ

ШИМ есть импульсный сигнал постоянной частоты и переменной скважности, то есть отношения длительности импульса к периоду его следования. С помощью задания скважности (длительности импульсов) можно менять среднее напряжение на выходе ШИМ.

Входной (напряжение управления) и выходной (ШИМ-сигнал) сигналы ШИП.

Генерируется аналоговым компаратором, на отрицательный вход которого подаётся опорный сигнал в виде «пилы» или «треугольника», а на положительный — собственно сам модулируемый непрерывный аналоговый сигнал. Частота импульсов соответствует частоте «зубъев» пилы. Ту часть периода, когда входной сигнал выше опорного, на выходе получается единица, ниже — нуль.

В цифровой технике, выходы которой могут принимать только одно из двух значений, приближение желаемого среднего уровня выхода при помощи ШИМ является совершенно естественным. Схема настолько же проста: пилообразный сигнал генерируется N-битным счётчиком. Цифровые устройства (ЦШИП) работают на фиксированной частоте, обычно намного превышающей реакцию управляемых установок (передискретизация). В периоды между фронтами тактовых импульсов, выход ЦШИП остаётся стабильным, на нём действует либо низкий уровень либо высокий, в зависимости от выхода цифрового компаратора, сравнивающего значение счётчика с уровнем приближаемого цифрового сигнала V(n). Выход за много тактов можно трактовать как череду импульсов с двумя возможными значениями 0 и 1, сменяющими друг-друга каждый такт Т. Частота появления единичных импульсов получается пропорциональной уровню приближаемого сигнала ~V(n). Единицы, следующие одна за другой, формируют контур одного, более широкого импульса. Длителности полученных импульсов переменной ширины ~V(n), кратны периоду тактирования T, а частота равна 1/(T*2N). Низкая частота означает длительные, относительно T, периоды постоянства сигнала одного уровня, что даёт невысокую равномерность распределения импульсов.

Описанная цифровая схема генерации подпадает под определение однобитной (двухуровневой) импульсно-кодовой модуляции (ИКМ). 1-битную ИКМ можно рассматривать в терминах ШИМ как серию импульсов частотой 1/T и шириной 0 либо T. Добиться усреднения за менее короткий промежуток времени позволяет имеющаяся передискретизация. Высоким качеством обладает такая разновидность однобитной ИКМ, как импульсно-плотностная модуляция (pulse density modulation), которая ещё именуется импульсно-частотной модуляцией.

Восстанавливается непрерывный аналоговый сигнал арифметическим усреднением импульсов за много периодов при помощи простейшего фильтра низких частот. Хотя обычно даже этого не требуется, так как электромеханические составляющие привода обладают индуктивностью, а объект управления (ОУ) — инерцией, импульсы с выхода ШИП сглаживаются и ОУ, при достаточной частоте ШИМ-сигнала, ведёт себя как при управлении обычным аналоговым сигналом.

Ссылки

Очень простое и доступное описание принципов работы ШИМ от DI HALT на сайте http://easyelectronics.ru

Программирование аппаратного ШИМ в микроконтроллерах AVR и PIC на языке Си на примерах.

Програмно-аппаратный многоканальный ШИМ в AVR для управления 8 servo рулевыми машинками.

Wikimedia Foundation. 2010.

Широтно-импульсная модуляция — это… Что такое Широтно-импульсная модуляция?

Широтно-импульсная модуляция (ШИМ, англ. Pulse-width modulation (PWM)) — приближение желаемого сигнала (многоуровневого или непрерывного) к действительным бинарным сигналам (с двумя уровнями — вкл/выкл), так, что, в среднем, за некоторый отрезок времени, их значения равны. Формально, это можно записать так:

,

где x(t) — желаемый входной сигнал в пределе от t1 до t2, а ∆Ti — продолжительность i -го ШИМ импульса, каждого с амплитудой A. ∆Ti подбирается таким образом, что суммарные площади (энергии) обеих величин приблизительно равны за достаточно продолжительный промежуток времени, равны также и средние значения величин за период:

.


Управляемыми «уровнями», как правило, являются параметры питания силовой установки, например, напряжение импульсных преобразователей /регуляторов постоянного напряжения/ или скорость электродвигателя. Для импульсных источников x(t) = Uconst стабилизации.

Основной причиной внедрения ШИМ является сложность обеспечения произвольным Напряжение_(электрическое). Есть некое базовое постоянное напряжение питания (в сети, от аккумуляторов и пр.) и на его основе нужно получить более низкое произвольное и уже им запитывать электродвигатели или иное оборудование. Самый простой вариант — делитель напряжения, но он обладает пониженным КПД, повышенным выделением тепла и расходом энергии. Другой вариант — транзисторная схема. Она позволяет регулировать напряжение без использования механики. Проблема в том, что транзисторы греются больше всего в полуоткрытом состоянии (50%). И если с таким КПД ещё «можно жить», то выделение тепла, особенно в промышленных масштабах сводит всю идею на нет. Именно поэтому было решено использовать транзисторную схему, но только в пограничных состояниях (вкл/выкл), а полученный выход сглаживать LC-цепочкой (фильтром) при необходимости. Такой подход весьма энергоэффективен. ШИМ широко применяется повсеместно. Если вы читаете эту статью на LCD-мониторе (телефоне/КПК/… с LCD-подсветкой), то яркость подсветки регулируется ШИМ. На старых мониторах можно убавить яркость и услышать как ШИМ начинает пищать (очень тихий писк частотой в несколько килогерц). Так же «пищат» плавно мигающие LED-лампочки, например, в ноутбуках. Очень хорошо слышно пищание ШИМ по ночам в тишине.

В качестве ШИМ можно использовать даже COM-порт. Т.к. 0 передаётся как 0 0000 0000 1 (8 бит данных + старт/стоп), а 255 как 0 1111 1111 1, то диапазон выходных напряжений — 10-90% с шагом в 10%.

ШИП — широтно-импульсный преобразователь, генерирующий ШИМ-сигнал по заданному значению управляющего напряжения. Основное достоинство ШИП — высокий КПД его усилителей мощности, который достигается за счёт использования их исключительно в ключевом режиме. Это значительно уменьшает выделение мощности на силовом преобразователе (СП).

Применение

ШИМ использует транзисторы (могут быть и др. элементы) не в линейном, а в ключевом режиме, то есть транзистор всё время или разомкнут (выключен), или замкнут (находится в состоянии насыщения). В первом случае транзистор имеет почти бесконечное сопротивление, поэтому ток в цепи почти не течёт, и, хотя всё напряжение питания падает на транзисторе, то есть КПД=0 %, в абсолютном выражении выделяемая на транзисторе мощность равна нулю. Во втором случае сопротивление транзистора крайне мало, и, следовательно, падение напряжения на нём близко к нулю — выделяемая мощность так же мала.

1.

2.

Принцип работы ШИМ

ШИМ есть импульсный сигнал постоянной частоты и переменной скважности, то есть отношения периода следования импульса к его длительности. С помощью задания скважности (длительности импульсов) можно менять среднее напряжение на выходе ШИМ.


Генерируется аналоговым компаратором, на отрицательный вход которого подаётся опорный сигнал в виде «пилы» или «треугольника», а на положительный — собственно сам модулируемый непрерывный аналоговый сигнал. Частота импульсов соответствует частоте «зубьев» пилы. Ту часть периода, когда входной сигнал выше опорного, на выходе получается единица, ниже — нуль.

В цифровой технике, выходы которой могут принимать только одно из двух значений, приближение желаемого среднего уровня выхода при помощи ШИМ является совершенно естественным. Схема настолько же проста: пилообразный сигнал генерируется N-битным счётчиком. Цифровые устройства (ЦШИП) работают на фиксированной частоте, обычно намного превышающей реакцию управляемых установок (передискретизация). В периоды между фронтами тактовых импульсов, выход ЦШИП остаётся стабильным, на нём действует либо низкий уровень либо высокий, в зависимости от выхода цифрового компаратора, сравнивающего значение счётчика с уровнем приближаемого цифрового сигнала V(n). Выход за много тактов можно трактовать как череду импульсов с двумя возможными значениями 0 и 1, сменяющими друг-друга каждый такт Т. Частота появления единичных импульсов получается пропорциональной уровню приближаемого сигнала ~V(n). Единицы, следующие одна за другой, формируют контур одного, более широкого импульса. Длительности полученных импульсов переменной ширины ~V(n), кратны периоду тактирования T, а частота равна 1/(T*2N). Низкая частота означает длительные, относительно T, периоды постоянства сигнала одного уровня, что даёт невысокую равномерность распределения импульсов.

Описанная цифровая схема генерации подпадает под определение однобитной (двухуровневой) импульсно-кодовой модуляции (ИКМ). 1-битную ИКМ можно рассматривать в терминах ШИМ как серию импульсов частотой 1/T и шириной 0 либо T. Добиться усреднения за менее короткий промежуток времени позволяет имеющаяся передискретизация. Высоким качеством обладает такая разновидность однобитной ИКМ, как импульсно-плотностная модуляция (pulse density modulation), которая ещё именуется импульсно-частотной модуляцией.

Восстанавливается непрерывный аналоговый сигнал арифметическим усреднением импульсов за много периодов при помощи простейшего фильтра низких частот. Хотя обычно даже этого не требуется, так как электромеханические составляющие привода обладают индуктивностью, а объект управления (ОУ) — инерцией, импульсы с выхода ШИП сглаживаются и ОУ, при достаточной частоте ШИМ-сигнала, ведёт себя как при управлении обычным аналоговым сигналом.

См. также

  • Векторная модуляция — векторная широтно-импульсная модуляция, используемая в силовой электронике.
  • SACD — формат аудиодисков, использующий широтно-импульсную модуляцию звукового сигнала.

Ссылки

Что такое ШИМ в мониторах? Берегите глаза!

В предыдущей статье вы узнали, почему могут болеть глаза от монитора. В качестве продолжения, предлагаю узнать, что такое ШИМ в мониторах, как с ним жить и не испортить глаза.

Осторожно, они мерцают!

Все привыкли к мысли, что мерцают только старые большие мониторы на основе электронно-лучевой трубки (ЭЛТ), но на самом деле, для глаз гораздо более вредно мерцание современных ЖК и OLED-дисплеев!

Да, вам не показалось, большинство современных дисплеев мерцают и это мерцание обычно проявляется при понижении яркости.

Посмотрите на эту анимацию, левый символ яркости неприятно мерцает при уровне 50%

Анимация, показывающая работу ШИМ

И такое можно наблюдать не только на мониторах настольных компьютеров, то же самое происходит и со многими ноутбуками, смартфонами и планшетами.

Что такое ШИМ в мониторах?

Понизить яркость монитора можно двумя способами:

а.) Уменьшить интенсивность свечения лампы подсветки (лампа уменьшает свечение)
б.) Светить с перерывами, чтобы за единицу времени света было меньше (лампа начинает мерцать)

С технической точки зрения оказалось проще сделать так, чтобы яркость регулировалась мерцанием, часть времени лампа горит, а часть времени не светится.

Широтно-импульсная модуляция (ШИМ)

— процесс управления мощностью, путём изменения длительности импульсов, при постоянной частоте.

В мониторах с ШИМ при уменьшении яркости экрана уменьшается длительность импульса свечения ламп подсветки или светодиодов, в результате более заметно мерцание, которое может отрицательно повлиять на наше зрение.

На рисунке вы может увидеть сравнение двух способов регулировки яркости:

Сравнение способов регулировки яркости у мониторов

ШИМ работает следующим образом: на яркости 50% мы половину времени видим импульс света, а вторую половину времени видим черный экран, глаз усредняет увиденное и мы воспринимаем серое свечение. Когда яркость меньше – мерцание заметно больше.

Вот только глазу такое мерцание совсем не идёт на пользу.

Все ли мониторы мерцают?

Производители не спешат указывать в характеристиках, каким образом регулируется яркость и используется ли ШИМ. К счастью,

есть мониторы, в которых нет ШИМа, либо мерцание появляется на совсем маленькой яркости.

У таких мониторов иногда в описании есть надпись «Flicker-Free» (переводится «без мерцания») и встречается подобный логотип:

Логотип «Flicker-Free» (без мерцания)

Перед покупкой можно изучить специализированные форумы в поисках нужной модели, но что делать, если вы уже купили монитор который мерцает?

Как узнать, мерцает ли ваш монитор?

Есть очень простой способ узнать, мерцает ли ваш монитор – «карандашный тест».

Возьмите карандаш в руки и поводите им перед светящимся монитором как веером (в плоскости экрана). Если след от карандаша размыт (выглядит смазанным), то мерцания нет, если же след разделяется (выглядит как набор теней от нескольких карандашей), то

ваш монитор мерцает.

На этом видео показан пример проведения «карандашного теста»:

Сделайте проверку на разных уровнях яркости, от 0% до 100%, таким образом можно узнать, какая яркость безопасна для зрения.

Есть более сложные тесты, которые позволяют узнать частоту мерцания, но в большинстве случаев карандашного теста достаточно.

Что делать, если монитор мерцает?

Если вы обнаружили, что ваш монитор мерцает на комфортном уровне яркости, есть способ не испортить глаза:

Настройте яркость с помощью драйвера видеокарты

Качество изображение может стать немного хуже, но глазам станет намного легче.

Нужно настроить яркость монитора, так, чтобы мерцания не было, и, если в итоге яркость слишком большая,

уменьшайте яркость в настройках драйвера видеокарты.

Алгоритм настройки простой:

  1. Настройте яркость монитора либо на максимум, либо на уровень, когда мерцание отсутствует;
  2. Зайдите в настройки драйвера видеоадаптера и в них уменьшите яркость до комфортного уровня;
  3. Примените настройки.

Пример настройки яркости

Если возникнут сложности с поиском настроек драйвера – пишите в комментариях, постараюсь помочь.

Заключение

Сегодня вы узнали, что такое ШИМ, чем он опасен для глаз и как свести риски к минимуму.

Пишите, интересны ли вам уроки на тему здоровья и нужны ли подробности по рассмотренным в статье вопросам.

P.S. Не забудьте прочитать статью о других причинах усталости глаз при работе за компьютером, и до встречи на IT-уроках!

Автор: Сергей Бондаренко http://it-uroki.ru/

Копирование запрещено, но можно делиться ссылками:


Поделитесь с друзьями:



Понравились IT-уроки?

Все средства идут на покрытие текущих расходов (оплата за сервер, домен, техническое обслуживание)
и подготовку новых обучающих материалов (покупка необходимого ПО и оборудования).


Много интересного в соц.сетях:

Широтно импульсная модуляция сигналов (ШИМ)

Широтно-импульсная модуляция сигналов (сокращенно ШИМ) — процесс представления сигнала в виде череды импульсов с постоянной частотой и управления уровнем этого сигнала путём изменения скважности данных импульсов. В английском варианте ШИМ имеет название pulse-width modulation (PWM)

Определение звучит сложно, но на самом деле все очень просто. Достаточно понять, что такое скважность и среднее результирующее напряжение. Самый простой способ разобраться в понятии скважности и представить, что такое ШИМ, — это рассмотреть участок цепи, который находится под постоянным напряжением Uп, в результате чего в цепи течет постоянный ток Iп. Временная диаграмма такой ситуации представлена на рисунке 1.

Рисунок 1

Из диаграммы видно, что напряжение остается постоянным во времени. Теперь представьте, что это постоянное напряжение Uп мы начинаем равномерно включать-выключать с высокой частотой, например 2000 раз в секунду. В результате получим набор импульсов рисунок 2.

Рисунок 2

Оказывается, что в этом случае набор импульсов воспринимается потребителем тока (каким либо устройством) как постоянное напряжение, но с другим (результирующим) уровнем напряжения Uрез. Это справедливо только при достаточно большой частоте импульсов.  Чтобы оценить, как это результирующее напряжение отличается от постоянного, необходимо сравнить количество заряженных частиц, протекающих по проводнику за период импульсного колебания (время импульса + время паузы), с количеством заряда протекающего при постоянном напряжении за то же время.

После математических вычислений получим формулу: Uрез = (Uи·tи) / T ,
где — напряжение импульса; — время длительности импульса; Т — период одного импульсного колебания (сумма времени импульса и времени паузы).

Таким образом, для случая, изображенного на рис. 2, когда продолжительность импульса равна времени паузы между импульсами (то есть Т=2·tи) , результирующее напряжение получится: Uрез = (Uи·tи)/2·tи = 0,5 Uи. Результирующее напряжение получилось в два раза меньше напряжения импульса. При этом важно отметить, что в теории выделяются такие коэффициенты, как скважность — S = T / tи и обратный ему коэффициент заполнения — D = tи / T . Он, как правило, выражается в процентах.

Фактически коэффициент заполнения показывает, на сколько процентов импульс заполняет весь период колебания Т. Если коэффициент заполнения D равен 1 (100%), то время импульса целиком заполняет период и фактически это постоянное напряжение. Если уменьшить коэффициент заполнения D, например, до 0,25 (25%), то длительность импульса будет всего 25% от всего периода, а результирующее напряжение будет уже в 4 раза меньше, как показано на рисунке 3.

Рисунок 3

Из всего сказанного следует и более наглядное понимание термина «Широтно-импульсная модуляция». Получается, что уровень сигнала (величина уровня напряжения) регулируется широтой импульса, т.е. сигнал модулируется посредством череды импульсов разной ширины.

Как видите, с помощью такой модуляции можно получать напряжения разных уровней. Причем в отличие от банального пропускания тока через резистор с целью уменьшения напряжения метод ШИМ гораздо экономичнее. Если регулировать напряжение резистором, то на нем выделяется тепло и часть электрической энергии теряется. При ШИМ энергии теряется существенно меньше, поэтому данная модуляция активно используется в различных регуляторах напряжения и блоках питания. Принципы импульсной модуляции используются для решения многих других задач.

Сгенерировать собственную ШИМ, а так ж собрать различные интересные схемы с применением устройств управляемых ШИМ, вы сможете в наборах первого уровня Эвольвектор.

Что такое ШИМ | Уголок радиолюбителя

Хорошее определение широтно-импульсной модуляции (ШИМ) заключается в самом его названии. Это означает модуляция (изменение) ширины импульса (не частоты). Чтобы лучше понять что такое ШИМ, давайте сначала посмотрим некоторые основные моменты.

Микроконтроллеры представляют собой интеллектуальные цифровые компоненты которые работают на основе бинарных сигналов. Лучшее представление бинарного сигнала – меандр (сигнал имеющий прямоугольную форму). Следующая схема объясняет основные термины, связанные с прямоугольным сигналом.

Что такое ШИМ

В ШИМ-сигнале время (период), и следовательно частота является всегда постоянной величиной. Изменяется только время включения и время выключения импульса (скважность). Используя данный метод модуляции, мы можем получить необходимое нам напряжение.

Единственное различие между меандром и ШИМ-сигналом заключается в том, что у меандра время включения и отключения равны и постоянны (50% скважность), в то время как ШИМ-сигнал имеет переменную скважность.

Меандр может рассматриваться как частный случай ШИМ сигнала, который имеет 50% рабочий цикл (период включения = период отключения).

Рассмотрим на примере использование ШИМ

Допустим, мы имеим напряжение питания 50 вольт и нам необходимо запитать какую-либо нагрузку, работающую от 40 вольт. В этом случае хороший способ получения 40В из 50В — это использовать так называемый понижающий чоппер (прерыватель).

ШИМ сигнал, генерируемый чеппером, поступает на силовой узел схемы (тиристор, полевой транзистор), который в свою очередь управляет нагрузкой. Этот ШИМ-сигнал может легко генерироваться микроконтроллером, имеющим таймер.

Требования к ШИМ-сигналу для получения с помощью тиристора 40В из 50В: подача питания, на время = 400мс и выключение на время = 100мс (с учетом периода ШИМ сигнала равного 500 мс).

В общих словах это можно легко объяснить следующим образом: в основном, тиристор работает как переключатель. Нагрузка получает напряжение питания от источника через тиристор. Когда тиристор находится в выключенном состоянии, нагрузка не подключена к источнику, а когда тиристор находится в открытом состоянии, нагрузка подключается к источнику.

Этот процесс включения и выключения тиристора осуществляется посредством ШИМ сигнала.

Соотношение периода ШИМ-сигнала к его длительности называется скважность сигнала, а обратная к скважности величина именуется коэффициентом заполнения.

Если коэффициент заполнения равен 100, то в этом случае у нас сигнал постоянный.

Таким образом, скважность импульсов (рабочий цикл) может быть вычислен с использованием следующей формулы:

Используя выше приведенные формулы, мы можем рассчитать время включения тиристора для получения необходимого нам напряжения.

Умножая скважность импульсов на 100, мы можем представить это в процентном соотношении. Таким образом, процент скважность импульсов прямо пропорционален величине напряжения от исходного. В приведенном выше примере, если мы хотим получить 40 вольт от 50 вольт источника питания, то это может быть достигнуто путем генерации сигнала со скважность 80%. Поскольку 80% из 50 вместо 40.

Для закрепления материала, решим следующую задачу:

  • рассчитаем длительность включения и выключения сигнала, имеющего частоту 50 Гц и скважность 60%.

Полученный ШИМ волны будет иметь следующий вид:

Один из лучших примеров применения широтно-импульсной модуляции является использование ШИМ для регулировки скорости двигателя или яркости свечения светодиода.

Этот прием изменения ширины импульса, чтобы получить необходимый рабочий цикл называется “широтно-импульсная модуляция”.

источник: www.circuitstoday.com

Терминология

— Что такое прокладка?

Переполнение стека
  1. Около
  2. Товары
  3. Для команд
  1. Переполнение стека Общественные вопросы и ответы
  2. Переполнение стека для команд Где разработчики и технологи делятся частными знаниями с коллегами
  3. Вакансии Программирование и связанные с ним технические возможности карьерного роста
  4. Талант Нанимайте технических специалистов и создавайте свой бренд работодателя
  5. Реклама Обратитесь к разработчикам и технологам со всего мира
  6. О компании

Загрузка…

.

Что такое прокладка? (с иллюстрациями)

Термин регулировочная шайба приобрел множество различных значений. От прямоугольных клиновых прокладок, используемых в конструкции за петлями, до круглых прокладок, регулирующих глубину шестерни, эти простые устройства можно найти практически везде, они бывают самых разных форм и размеров. В общем, прокладку можно описать как простой элемент, помещенный между другими объектами, чтобы поднять объекты на желаемый уровень.Используя это определение в качестве руководства, мы можем теперь рассмотреть более конкретные примеры использования прокладок в повседневном мире.

Shims used in carpentry are usually made of wood. Прокладки, используемые в столярных работах, обычно изготавливаются из дерева.

Прокладки играют важную роль в плотницких и строительных работах.Чаще всего они используются, когда кусок пиломатериала необходимо выровнять с другим, и в этом случае прокладка помещается как в зазор, так и напротив детали, чтобы привести ее в правильное положение. Это чаще всего наблюдается при сооружении дверных косяков и установке окон, но также встречается и в других областях, включая монтаж шкафов и некоторых элементов лестничной фурнитуры.

The term "shim" may be used to refer to magnetic resonance imaging. Термин «прокладка» может использоваться для обозначения магнитно-резонансной томографии.

Другой тип прокладки — это тип, используемый для обхода блокировок. Многочисленные источники в Интернете объясняют, как взять небольшой кусочек алюминия из банки из-под газировки или пива и использовать его для создания прокладки, которая повредит замки.Подкладка может также использоваться, чтобы воспользоваться несовершенством в других типах замков, концепция в том, что прокладка скользит в отверстии и выталкивает часть запирающего механизма из фиксированного положения.

Прокладки также играют роль во многих других областях, как простых, так и сложных.Прокладки используются для выравнивания труб в водопроводе. Прокладки для каменной кладки обычно представляют собой просто камни, которые используются для поддержки камней или больших кирпичей. Специально разработанные прокладки используются для отделения радиаторов от ЦП в компьютерах. Прокладки используются в двигателях для различных целей. В спортивном фехтовании прокладки даже используются для проверки дистанций в электрическом оружии, чтобы убедиться, что они соответствуют требованиям соревнований.

Прокладки могут быть изготовлены из самых разных материалов в зависимости от их назначения.Прокладки, используемые в плотницких работах, часто делаются из дерева, аналогичного тому, что будет поддерживать прокладка, но также используются пластиковые и различные типы прокладок из переработанного материала. Те, что используются в кладке, обычно представляют собой гальку или каменные клинья. Прокладки, используемые вблизи источников тепла, часто изготавливаются из термостойких материалов, тогда как прокладки, используемые вблизи источников электричества, в большинстве случаев не являются проводящими. Прокладки, используемые в целях тестирования, могут потребоваться для обеспечения эффективного проведения электричества.

Термин «прокладка» также приобрел множество новых и сленговых значений.Например, шимми — это тип простого танца. Обходные пути компьютерного кодирования иногда называют прокладками . Термин shim также используется при визуализации, как в магнитно-резонансной томографии (МРТ), так и в более традиционных областях.

Shims are used to test distance of weapons is fencing. Прокладки используются для проверки дальности оружия ограждения..

определение прокладки от The Free Dictionary

В дополнение к экранированной внутренней крышке вы также можете добавить прокладку Imirie в верхнюю часть вашего улья. Adaptive Stacking Order — это установка для конкретного места с использованием деревянных прокладок для имитации роста, геометрии и модульности, встречающихся в природе. За свою карьеру в Ridgestone Corporation, инвестиционной фирме, специализирующейся на прямых инвестициях на среднем рынке, венчурном капитале и инвестициях в недвижимость, Шим впоследствии работал в Citigroup (NYSE: C) Global Markets Inc., а затем для Wells Fargo Advisors (NYSE: WFC) Llc, консультируя как местных, так и международных клиентов с сверхвысоким капиталом и семейных офисов, а также избранных корпоративных и институциональных клиентов. «На мой взгляд, ответ очевиден; Я не вижу ничего хорошего в общественных интересах, это было бы бесполезным занятием », — сказал Шим. В прошлом месяце Шим подала жалобу на Чо Чжэ Бома в полицию, в тот же день, когда она давала показания по его апелляции против 10-месячного тюремного заключения. приговор за физическое нападение на нее. Некоторым требуется наматывать прокладку почти на 360 градусов, в то время как другие с меньшим зазором заканчиваются гораздо более короткими секциями прокладки 1 / 2–1 дюйма./ Korea Times, фото Шим Хён Чул Белый медведь по кличке Тонки играет в воде в парке развлечений Everland в Йонъине, провинция Кёнгидо, в четверг. Отсутствующая регулировочная шайба была пробным образцом, отправленным Леонарду Курцу в Фурт, недалеко от Нюрнберга «. Южная Корея заинтересован в расширении своих отношений с Ираном в постсанкционную эпоху «, — сказал Шим на встрече с заместителем министра иностранных дел Ирана Эбрагимом Рахимпуром в Тегеране. Шайбы Шима должны быть гибкими, поддерживающими и износостойкими, и их часто называют поддержкой шайбы из-за их полезности при заполнении небольших зазоров в подшипниковых узлах или в любом другом сложном применении, в котором они принимают избыточный люфт между компонентами.Портретная S-образная рама со встроенной системой прокладок — это система иммобилизации, предназначенная для использования вместе с устройствами S-типа, позволяющая врачу быстро и легко регулировать высоту прокладки в независимых точках, что приводит к эффективным, действенным и индивидуализированным процедурам. Это произошло всего через несколько дней после того, как Шим заявила, что ей угрожали турецкие спецслужбы, которые обвинили ее в шпионаже. .Основы ЯМР

101 — Что такое регулировка? Labmate Online

Прокладка — это устройство, используемое для регулировки однородности магнитного поля. Шимминг — это процесс, который выполняется для исправления любых неоднородностей в приложенном магнитном поле во время эксперимента ядерного магнитного резонанса (ЯМР).

Неоднородности могут происходить из двух основных источников:

  • Изменение приложенного поля из-за дефектов основного магнита или из-за наличия основного магнита
  • Отклонения в основном магнитном поле из-за присутствия образца и зонда в поле

Почему прокладка?

В ЯМР-спектроскопии аналитик старается достичь максимально возможного разрешения с самыми узкими линиями в спектрах.Сигнал от образца относительно невелик, поэтому аналитику необходимо использовать все доступные методы для увеличения отношения сигнал / шум; увеличение выходного сигнала и снижение шума в системе помогает достичь этой цели. Настройка датчика снижает уровень шума в системе.

Для увеличения сигнала, поступающего на детектор, достаточно просто увеличить выходной сигнал от образца. Увеличение числа ядер, имеющих одинаковую частоту вращения, частоту Лармора, увеличит сигнал, генерируемый образцом.Ядра вращаются с частотой, определяемой магнитным полем; следовательно, наличие однородного магнитного поля у образца будет означать, что большее количество ядер будет иметь одинаковую частоту вращения.

Чтобы получить спектр с высоким разрешением, магнитное поле должно быть однородным с точностью до 1 части на 10 9 по всему образцу. Это позволяет изменять 0,3 Гц при 300 МГц, типичную частоту вращения в протонном ЯМР. Магнит, создающий основное поле, используемое в ЯМР, может быть однородным только с точностью до 1 части 10 6 .Шимминг увеличивает однородность магнитного поля.

Регулировочная прокладка

В середине девятнадцатого века слово «прокладка» использовалось для обозначения тонкого клина, вставляемого для совмещения или выравнивания деталей. Когда были разработаны оригинальные ЯМР-спектрометры, магнитное поле создавалось с помощью железных магнитов. Чтобы сделать поле более однородным, для изменения положения магнитов использовались металлические прокладки, и этот процесс был известен как регулировка прокладок.

В настоящее время с современными электромагнитами или сверхпроводящими магнитами регулировочные прокладки больше не вставляются на место.Но условия остались неизменными, и процесс внесения небольших корректировок в магнитное поле до сих пор известен как регулировка шиммирования.

Как установить регулировочную шайбу

В современных ЯМР-спектрометрах регулировка шиммирования выполняется с помощью небольших электрических цепей, имеющих некоторое сопротивление. Когда в проводе течет ток, создается магнитное поле. Таким образом, использование этих регулирующих схем означает, что можно создавать небольшие магнитные поля и использовать их для регулировки основного приложенного поля и повышения его однородности.

Регулирующие катушки могут находиться в зонде, так как поле на образце должно быть гладким.Катушки могут регулировать магнитное поле в нескольких направлениях. Обычно аналитик должен регулировать поле в трех измерениях при измерении эталонного пика.

При выборе спектрофотометра ЯМР следует учитывать легкость регулирования, как описано в: Отчет об использовании настольной системы ЯМР в Рочестерском технологическом институте.

Источник изображения

.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *