PWM – Pulsweitenmodulation
PWM – Pulsweitenmodulation
Die Pulsweitenmodulation, kurz PWM ist eine digitale Modulationsart, bei der die Spannung in schneller Abfolge ein- und abgeschaltet wird. PWM ist grundsätzlich eine Rechteckwelle mit einer variierenden Einschalt und Ausschaltzeit bei einer konstanten Frequenz. Anstatt Komponenten über die Höhe der Betriebsspannung zu steuern, wird per Pulsweitenmodulation einfach die Spannung für eine kurze Zeit unterbrochen. Über dieses Verhältnis zwischen den Spannungsimpulsen und Pausen kann man die gewünschte Effektivspannung erzeugen.
Periodendauer
Die Dauer, wie lange ein Ein-Aus Durchlauf dauert, bezeichnet man als Periodendauer (Cycle time) und die Anzahl der Perioden in einer Sekunde nennt man Frequenz, die in Hz (Hertz) angegeben ist. Die Frequenz nehmen wir hier als Beispiel mit 500 Hertz an was eine Periodendauer von 2ms ergibt.
Tastgrad
Der Tastgrad (duty cycle) gibt das Verhältnis der Pulsdauer zur Periodendauer an. Der Tastgrad wird in Prozent angegeben und daraus kann die Effektivspannung von Vmax errechnet werden. Als Beispiel nehmen wir hier eine Pulsdauer von 1ms was einen Tastgrad von 50% entspricht.
Arithmetisches Mittel und die Effektivspannung
Der zeitliche Mittelwert der Spannung, auch arithmetisches Mittel genannt (Um) errechnet sich aus der maximalen Spannung mal dem Tastgrad.
Um = Umax x Tastgrad
Die Effektivspannung bei der Pulsweitenmodulation errechnet sich aus der maximalen Spannung mal der Wurzel vom Tastgrad.
UEff = Umax x √Tastgrad
Hier sind ein paar Beispiele mit einem Tastgrad von 25 %; 50 % und 75 %. Als Beispiel nehmen wir eine maximale Spannung von 5 Volt an.
Die praktische Anwendung von PWM findet ihr zum Beispiel beim SG90 Servo Motor. Mehr Informationen zum Servo findet ihr hier.
Einen weiterer Einsatz für PWM findet ihr bei der Helligkeit von LEDs. Wenn ihr hierzu mehr Erfahren wollt, dann klickt doch auf diesen Link zu LED Streifen.
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