{"id":85254,"date":"2022-07-20T08:00:22","date_gmt":"2022-07-20T06:00:22","guid":{"rendered":"https:\/\/botland.com.pl\/blog\/sygnal-pwm-co-to-takiego\/"},"modified":"2024-08-01T10:42:27","modified_gmt":"2024-08-01T08:42:27","slug":"pwm-signal-was-ist-das-2","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/botland.de\/blog\/pwm-signal-was-ist-das-2\/","title":{"rendered":"PWM Signal – was ist das?"},"content":{"rendered":"Lesezeit<\/span> 3<\/span> min.<\/span><\/span>\t\t
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Wie kann ich die Geschwindigkeit des Motors steuern? Wie dimmt und erhellt man LEDs? In diesem Artikel beantworten wir genau diese Fragen. Dieses Wissen wird Ihnen bei vielen Projekten n\u00fctzlich sein. <\/p>\n\t\t\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t<\/div>\n\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t<\/section>\n\t\t\t\t

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Was ist PWM und F\u00fcllung?<\/h2>\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t<\/div>\n\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t<\/section>\n\t\t\t\t
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PWM ist eine Erweiterung von Pulse-Width Modulation, was auf Deutsch ‘Pulsweitenmodulation’ bedeutet. Es handelt sich dabei um eine Methode zur Steuerung eines Strom- oder Spannungssignals durch \u00c4nderung der F\u00fcllung des Signals<\/b>. Die Amplitude und die Frequenz des Signals bleiben konstant, aber die sogenannte F\u00fcllung \u00e4ndert sich. <\/p>\n

Stellen Sie sich eine einfache Schaltung vor, in der eine LED<\/a> installiert ist, die sich per Software abwechselnd ein- und ausschaltet. Von dem Moment an, in dem die LED eingeschaltet wird, \u00fcber ihr Ausschalten bis zu ihrem erneuten Einschalten betr\u00e4gt die Zeitspanne 1 Millisekunde. Der Moment, in dem ein logisches Signal “1” an die Diode geliefert wird, d.h. eine Versorgung mit dem richtigen Spannungswert an ihrem Ausgang anliegt, kann als “einschalten” betrachtet werden. Das Ausschalten hingegen ist der Moment, in dem die Diode eine logische ‘0’ erh\u00e4lt, d.h. sie wird stromlos geschaltet. Die Diode leuchtet f\u00fcr eine halbe Millisekunde auf und wird f\u00fcr die andere H\u00e4lfte einer Millisekunde ausgeschaltet, und dieser Vorgang wiederholt sich immer wieder. So sieht jede Millisekunde aus. Aus der Perspektive des menschlichen Auges k\u00f6nnen Sie das Blinken nicht einmal sehen – der Wechsel ist zu schnell, als dass wir ihn wahrnehmen k\u00f6nnten. Dadurch entsteht der illusorische Effekt, dass die LED einfach weniger hell leuchtet<\/b>, als wenn sie permanent eingeschaltet w\u00e4re. <\/span><\/p>\n\t\t\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t<\/div>\n\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t<\/section>\n\t\t\t\t

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Eine elektronische Schaltung mit LEDs ist eine der einfachsten Schaltungen, die man bauen kann.<\/figcaption>\n\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t<\/figure>\n\t\t\t\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t<\/div>\n\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t<\/section>\n\t\t\t\t
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Indem Sie den F\u00fcllfaktor \u00e4ndern, \u00e4ndern Sie tats\u00e4chlich die Dauer des High-Zustands<\/b> (das Leuchten der Diode) w\u00e4hrend eines bestimmten Zeitraums (in diesem Fall 1 Millisekunde). Wenn Sie beispielsweise den F\u00fcllfaktor erh\u00f6hen, k\u00f6nnte die Diode f\u00fcr 0,8 Millisekunden eingeschaltet und f\u00fcr 0,2 Millisekunden ausgeschaltet sein. F\u00fcr das menschliche Auge leuchtet die Diode dann einfach heller als bei einer F\u00fcllung, bei der sie nur 50 % der Periode leuchtet. Der Prozentsatz der Periode, in der der logische Zustand hoch ist, wird als F\u00fcllfaktor bezeichnet. Einfach ausgedr\u00fcckt ist das Prinzip eines PWM-Signals eine M\u00f6glichkeit, ein rechteckiges Signal zu modulieren, indem man die Impulsbreite<\/b> (d.h. den F\u00fcllfaktor \u00fcber ein bestimmtes Zeitintervall) anpasst. <\/span><\/p>\n\t\t\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t<\/div>\n\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t<\/section>\n\t\t\t\t

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PWM beim Arduino und Raspberry Pi<\/h2>\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t<\/div>\n\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t<\/section>\n\t\t\t\t
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PWM ist ein h\u00e4ufig verwendetes Signal in der Mikroprozessortechnik. Es kann leicht programmatisch implementiert werden, aber Boards wie der Arduino oder der Raspberry Pi<\/a> verf\u00fcgen \u00fcber vorbereitete Ports f\u00fcr diesen Zweck. In diesem Fall wird das PWM-Signal hardwareseitig generiert<\/b>, was die Belastung f\u00fcr den Programmbetrieb erheblich reduzieren kann und den Programmierer davon entbindet, einen solchen Code selbst zu schreiben, indem er Mikroprozessor-Interrupts verwendet. Es gibt beispielsweise Kan\u00e4le im Arduino UNO<\/a>, die in der Lage sind, das PWM-Signal hardwareseitig zu erzeugen. Bei diesem Ger\u00e4tetyp betr\u00e4gt die volle Periode meist 1\/490 Sekunde und die F\u00fcllung kann zwischen 0 und 255 (8 Bit) liegen. <\/p>\n\t\t\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t<\/div>\n\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t<\/section>\n\t\t\t\t

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Raspberry Pi 4<\/figcaption>\n\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t<\/figure>\n\t\t\t\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t
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Arduino UNO<\/figcaption>\n\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t<\/figure>\n\t\t\t\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t
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Wozu kann PWM verwendet werden?<\/h2>\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t<\/div>\n\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t<\/section>\n\t\t\t\t
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Die naheliegendste Verwendung eines PWM-Signals ist nat\u00fcrlich die Steuerung der Helligkeit einer LED<\/a><\/b>, aber es wird h\u00e4ufig f\u00fcr eine viel breitere Palette von Anwendungen eingesetzt. Ein gutes Beispiel ist die Steuerung des Betriebs eines Gleichstrommotors<\/a><\/b>. Indem Sie den F\u00fcllwert \u00e4ndern, k\u00f6nnen Sie die Geschwindigkeit der Motorwelle ganz einfach begrenzen oder erh\u00f6hen. <\/p>\n

Mit einer solchen Steuerung k\u00f6nnen Sie z.B. die Fahrgeschwindigkeit Ihres mobilen Roboters sinnvoll steuern. Sie k\u00f6nnen die Funktionsweise einer solchen Schaltung leicht testen. Alles, was Sie dazu brauchen, ist eine Kontaktplatine, ein Motor, einige Anschlusskabel, eine H-Br\u00fccke und z.B. ein Arduino und ein Potentiometer<\/a>. Sobald die Komponenten richtig angeschlossen sind, k\u00f6nnen Sie das Potentiometer steuern, indem Sie die St\u00e4rke des PWM-Signals \u00e4ndern<\/b>, das dem Gleichstrommotor zugef\u00fchrt wird. <\/p>\n\t\t\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t<\/div>\n\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t<\/section>\n\t\t\t\t

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Einen \u00e4hnlichen Effekt k\u00f6nnen Sie anstelle eines Motors auch durch den Anschluss eines Summers<\/a> erzielen. Indem Sie die F\u00fcllung \u00e4ndern, k\u00f6nnen Sie die Lautst\u00e4rke des ausgegebenen Tons steuern<\/b>. Eine weitere praktische Anwendung dieses Signals kann z.B. ein Servo sein. Indem Sie die F\u00fcllung variieren, k\u00f6nnen Sie seine Position pr\u00e4zise einstellen. Je h\u00f6her die Aufl\u00f6sung des PWM-Signals ist, desto genauer k\u00f6nnen Sie die eingestellte Position bestimmen. <\/p>\n\t\t\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t<\/div>\n\t\t\t\t

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Es gen\u00fcgt eine einfache Schaltung, um die Funktionsweise der PWM- Funktion zu erlernen und zu testen.<\/figcaption>\n\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t<\/figure>\n\t\t\t\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t<\/div>\n\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t<\/section>\n\t\t\t\t
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Dies ist eine hervorragende L\u00f6sung, die sich beispielsweise f\u00fcr Roboter eignet, die eine hohe Pr\u00e4zision bei ihren Bewegungen ben\u00f6tigen<\/b>. Wenn Sie versuchen, den gleichen Effekt mit einem Satz gew\u00f6hnlicher DC-Motoren und Encoder zu erzielen, werden Sie leider ein viel ungenaueres Ergebnis erhalten. <\/p>\n

Es gibt praktisch unendlich viele andere praktische Anwendungen f\u00fcr das PWM-Signal. Es lohnt sich, zu \u00fcben und selbst zu sehen, wie dieses Ph\u00e4nomen funktioniert, damit Sie es in Ihren zuk\u00fcnftigen Projekten effizient einsetzen k\u00f6nnen. <\/p>\n\t\t\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t<\/div>\n\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t<\/section>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

Das PWM-Signal ist jedem Elektroniker, der sich mit Mikroprozessortechnik besch\u00e4ftigt, ein Begriff. Sie wissen nicht genau, was es ist? Dieser Artikel ist f\u00fcr Sie!<\/p>\n","protected":false},"author":21,"featured_media":63039,"comment_status":"closed","ping_status":"closed","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":{"_acf_changed":false,"footnotes":""},"categories":[469],"tags":[524,484,515],"class_list":["post-85254","post","type-post","status-publish","format-standard","has-post-thumbnail","hentry","category-wissenswertes","tag-arduino-de-tag","tag-elektronika-de","tag-raspberry-pi-de-tag"],"acf":[],"yoast_head":"\nPWM Signal - was ist das? - Botland<\/title>\n<meta name=\"description\" content=\"Das PWM-Signal ist eines der grundlegenden Werkzeuge von Elektronik- und Robotikingenieuren. 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