PWMデューティ比計算
周期10 msのうち2 msがオンならデューティ比は20 %で、5 V電源なら平均電圧は1 Vです。オン時間・周期・電源電圧を入力すると、デューティ比の割合とパーセント、理想的な平均電圧が分かります。ブラウザで無料で使えます。
- 無料
- ブラウザで動作
- 登録不要
- データは端末の外に出ません
無料で実行
計算例
- PWM高レベル
- 2
- PWM全周期
- 10
- 電源
- 5
- tオン
- 2
- T
- 10
- V
- 5
- デューティ
- 0.2
PWMデューティ比計算ツールは、パルスのオン時間と全周期を、デジタル波形が高レベルにいる時間を表す分数とパーセントに変換し、その分数に電源電圧を掛けて理想的な平均出力電圧を求めます。同じ時間単位のオン時間と周期、およびボルト単位の高レベル電圧を入力すると、デューティ分数 D = ton/T、デューティパーセント（100×D）、平均電圧 Vavg = D·V、オフ時間、逆数の周波数、各入力の固定精度エコー、SI風の単位ラベル、読みやすい方程式文字列、宿題や単体テストに貼れる手順付き代入を返します。
PWM波形におけるデューティ比と平均電圧の意味
パルス幅変調は、繰り返す各周期 T の中で出力をオン時間 ton のあいだ高レベルに保つことで、アナログレベルをデジタル方形波に符号化します。デューティ比の分数は閉じた比 D = ton/T で定義され、デューティパーセントはその分数の100倍です。
ゼロと固定電源電圧 V のあいだを切り替える理想的な2レベル信号では、1周期にわたる時間平均電圧は単に Vavg = D·V です。高プラトーの積分が ton·V を寄与し、低プラトーがゼロを寄与するからです。T 固定で ton を倍にすると D と Vavg も倍になり、ton 固定で T を倍にすると半分になります。
周期は厳密に正を保つ必要があり、長さゼロの周期は比の下に有限の分母を残さず、負の周期は通常の時間長モデルの外です。教員と自動採点は、算術と同じく周期ゼロの拒否を重視します。ton と T は同じ単位（両方ミリ秒または両方秒）を使い、D を無次元にし、周波数 1/T を正しく解釈してください。
活用例
PWMデューティとVavgの宿題確認
学生が教科書のPWM問題からオン時間・周期・電源電圧を入力し、手計算のD・デューティパーセント・平均電圧を決定的な結果と照合します。
調光・モータドライバコードの単体テスト
既知の正しいdutyとVavgのケースに加え、意図的な周期ゼロ拒否をコーディングkataの期待値として生成します。
LED・ヒータの事前見積り
設計者が計画したtonとTから理想平均電圧を見積り、フィルタ・熱負荷・DAC代替の予算を立てる前に使います。
よくある質問
デューティは100%を超えられますか？
計算ツールはクランプせず数学的な比を報告し、過大なパルスを可視化します。
PWMのデューティ比はどう計算しますか？
オン時間を周期全体で割り、100を掛けるとパーセントになります。たとえば10の時間単位のうち5だけ出力がハイなら、デューティ比は50 %です。
平均電圧とデューティ比はどう関係しますか？
平均電圧はデューティ比に電源電圧を掛けた値です。0 Vと5 Vを切り替える理想的な信号でデューティ比が50 %なら平均は2.5 Vで、周期を変えずにオン時間を2倍にすると平均も2倍になります。
周期がゼロだと計算できないのはなぜですか？
デューティ比はオン時間を周期で割った値なので、周期がゼロでは割り算ができないためです。計算ツールは結果をでっち上げず、その値を受け付けません。負のオン時間も同様です。
オン時間と周期は同じ単位で入力する必要がありますか？
はい。両方をミリ秒、または両方を秒で入力してください。そうすればデューティ比は単位のない値になり、周期の逆数である周波数も正しい単位で読み取れます。
関連ツール
開発者向け — APIアクセス
このページの機能はすべてAPIからも利用できます。自社システムに組み込みたいチーム向けのセクションです。それ以外の方は上のツールをそのままお使いください。
エンドポイント
Bearerトークンで認証し、POST1回でタスクをキューに登録します。結果はWebhookまたは署名付きリンクで受け取れます。
お使いのスタックから呼び出す
curl -X POST https://api.kit.forhosting.com/elec/pwm-duty-cycle \
-H "Authorization: Bearer $KIT_KEY" \
-H "Content-Type: application/json" \
-d '{"on_time":2,"period":10,"voltage":5}'const res = await fetch("https://api.kit.forhosting.com/elec/pwm-duty-cycle", {
method: "POST",
headers: {
"Authorization": `Bearer ${process.env.KIT_KEY}`,
"Content-Type": "application/json"
},
body: JSON.stringify({
"on_time": 2,
"period": 10,
"voltage": 5
})
});
const { task_id } = await res.json();import os, requests
res = requests.post(
"https://api.kit.forhosting.com/elec/pwm-duty-cycle",
headers={"Authorization": f"Bearer {os.environ['KIT_KEY']}"},
json={
"on_time": 2,
"period": 10,
"voltage": 5
},
)
task_id = res.json()["task_id"]<?php
$res = file_get_contents("https://api.kit.forhosting.com/elec/pwm-duty-cycle", false, stream_context_create([
"http" => [
"method" => "POST",
"header" => "Authorization: Bearer " . getenv("KIT_KEY") . "\r\nContent-Type: application/json",
"content" => '{"on_time":2,"period":10,"voltage":5}',
],
]));
$task = json_decode($res, true);body := bytes.NewBufferString(`{"on_time":2,"period":10,"voltage":5}`)
req, _ := http.NewRequest("POST", "https://api.kit.forhosting.com/elec/pwm-duty-cycle", body)
req.Header.Set("Authorization", "Bearer "+os.Getenv("KIT_KEY"))
req.Header.Set("Content-Type", "application/json")
res, _ := http.DefaultClient.Do(req)リクエスト例
{
"on_time": 2,
"period": 10,
"voltage": 5
}レスポンス例
{
"task_id": "tsk_a1b2c3d4e5f6a1b2c3d4e5f6",
"type": "elec.pwm_duty_cycle",
"status": "queued",
"_links": {
"result": "/tasks/tsk_…/result"
}
}非同期APIです。task_idは即時に返ります。ポーリングは1秒あたり1リクエストまでです。
料金
単価はすべて公開しています。トークン換算や独自クレジットはありません。失敗したタスクは課金されません。
制限
max_abs | 1000000000000 |
エラー
| HTTP | コード | 意味 |
|---|---|---|
401 | unauthorized | APIキーが無効か、指定されていません。Authorizationヘッダーを確認してください。 |
402 | insufficient_balance | 残高が不足しています。チャージ後に再度お試しください。 |
404 | unknown_type | 指定されたタスクタイプは存在しません。タイプ名を確認してください。 |
429 | rate_limited | リクエストが多すぎます。しばらく待ってから再度お試しください。 |
技術的な注記
周期は厳密に正でなければならず、周期ゼロはゼロ除算になるため、APIは Infinity や NaN を作らず明確な invalid_input を返します。経路は純粋な決定的算術で、ネットワークも乱数種も壁時計依存もなく、無料のブラウザ実行器とプリペイドAPIは固定小数丸めの後、呼び出しのたびに同じJSONを返します。
PWM波形におけるデューティ比と平均電圧の意味
教室の数値は容易です。 ton = 2、T = 10、V = 5 なら D = 0.2、20パーセントのデューティ、平均1ボルト。ton = 5、T = 10、同じ5ボルトなら50パーセントと2.5ボルトです。T = 0 を入れる学生は式の定義域を外れており、黙って絶対値にフォールバックするとその誤りを隠します。検証経路は公開フィールドと同じ固定丸めで ton/T と D·V を再計算するため、成功応答は常に、Worker とブラウザの浮動小数の曖昧さなしにテストやワークシートで主張できる手順を同梱します。
APIの呼び出し方と返却内容
オン時間は非負でなければならず、負の高区間はこの理想デジタルPWMモデルでは拒否されます。クライアントを制御できる場合は整形済み文字列より数値を送り、数値文字列は任意の科学的記数を含む厳密な有限数値パターンに一致する場合のみ受け付けます。必須の有限数3つを含むJSON本体を送ってください。高区間の on_time（alias は ton、t_on、high_time、pulse_width、pw）、同じ時間単位での全周期長の period（alias は T、t_period、cycle_time、pwm_period）、ボルト単位の高レベル振幅の voltage（alias は V、vcc、v_supply、amplitude、supply_voltage）です。絶対値は公開上限の1兆以内に留め、Worker とブラウザの IEEE 倍精度で中間の比と積が有限に保たれるようにします。周期は厳密に正でなければならず、絶対大きさが 1e-15 以下の値はゼロとして拒否され、厳密に負の周期も invalid_input です。成功時、応答は丸めた on_time と ton、period と T、voltage と V をエコーし、duty・duty_cycle・duty_fraction を同じ無次元分数に、duty_percent を100×Dに、average_voltage と Vavg をボルト単位の D·V に、off_time を period 引く on_time に、frequency を period の逆数に、formula を文書化された D と Vavg の文字列に、equation を人間が読める代入行に、分数・パーセント・ボルトの単位ラベル、message を短い要約に、steps を与えられた値・式・デューティ・パーセント・オフ時間・周波数・平均電圧・要約の順配列に設定します。欠落フィールド、非数値文字列、非有限数、絶対限界外、ゼロまたは負の周期、負のオン時間、非有限比など検証失敗は invalid_input を返し、課金されません。料金は成功リクエスト1件あたり固定の $0.002 で、単位は item、限界単価はゼロです。
実用のヒント、限界、関連検索
デューティをすでに無次元にし、周波数をその単位の逆数として解釈したい場合は、呼び出し前に ton と T を同じ時間単位にしてください。指導では例を対にします。on-time が period を超えても、ツールは黙ってクランプせず100パーセント超のデューティを報告するため、過大なパルス幅が実験ノートや単体テストに残ります。本ランディングはPWMデューティ比計算、周期に対するパルスオン時間、デューティからの平均電圧をオンラインで探す人向けであり、タイマレジスタのプログラマでも、RCローパスフィルタ設計でも、モータトルクモデルでも、フルSPICE過渡シミュレータでもありません。スカラーのオン時間・周期・電源電圧がすでにあり、D・デューティパーセント・理想 Vavg だけが必要なときに本能力を使い、ソースがマイコンのコンペアマッチとクロック分周なら、両区間が単位を共有するよう先に秒またはティックへ変換してください。比と積が大きさ上限の下で有限に保たれるよう、on-time・period・voltage を公開絶対範囲内に収めてください。ton = 2、T = 10、V = 5 で20パーセントと平均1ボルト。ton = 5、T = 10、V = 12 で50パーセントと6ボルト。正の T で ton = 0 ならデューティゼロと平均ゼロ。period をゼロにすると硬い invalid_input 経路を示します。invalid_input を返す失敗タスクはプリペイド残高を消費しないため、学習者が意図的に period をゼロにしても探索スクリプトのコストを抑えられます。往復確認は容易です。 手計算で ton/T を求め V を掛け、公開された duty と average_voltage が同じ12桁小数丸め内で一致することを確認し、ton と T を同じ正の係数でスケールしても D と Vavg が変わらないことを式の予測どおり確認します。
技術的な質問
PWMデューティ比はどう計算しますか？
デューティ分数 D = on_time / period。デューティパーセントは 100 · D。D を無次元にするには on_time と period を同じ時間単位にしてください。
平均電圧はデューティ比とどう関係しますか？
理想的な0〜Vの方形波では Vavg = D · V = (on_time / period) · voltage。完全なローパスが回復するDCレベルです。
周期がゼロのときどうなりますか？
比 on_time / period は未定義です。本ツールは Infinity や NaN の代わりに invalid_input を返します。
PWMデューティ比計算は無料ですか？
ブラウザツールは無料でローカル実行です。API呼び出しは成功1件あたり $0.002 のプリペイドKIT残高を使い、失敗タスクは課金されません。