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1.3.13 PWM (Pulsweitenmodulation)

Erstellt ab Frühjahr 2007



Oftmals wird darüber berichtet, dass man mit "PWM" die Drehzahl von Motoren beeinflussen oder  aber  eine  Analogspannung mit einem Controller herstellen kann.

Was aber ist "PWM"?

Nun, "PWM" heißt ausgesprochen "Puls-Weiten-Modulation".
Die Abkürzung kommt vom englischen "pulse width modulation".

Du kannst Dir doch bestimmt ein Rechtecksignal vorstellen, das z.B. nur 0 Volt und 5 Volt annimmt. Das sähe dann vielleicht so aus:



Auf der X-Achse ist die Zeit aufgetragen und auf der Y-Achse die Spannung. Du siehst auch, dass in diesem Beispiel die Einschaltzeit und die Ausschaltzeit genau gleich groß sind. Das ist z.B. der Fall, wenn du das Signal mit einem Teiler hergestellt hättest, denn da kommt normalerweise ein solches Signal heraus. Auch ein symmetrisch aufgebauter astabiler Multivibrator erzeugt solch ein symmetrisches Signal. Wie Du siehst, ist also die Einschaltzeit genau 50 %.

Bei einer PWM werden nun aber die Ein- und Ausschaltzeiten mit einem Controller oder vielleicht auch einem NE555 verstellt. Ebenso könnte das mit einem entsprechend beschalteten Multivibrator gelingen. Man kann dabei von nahezu 0% Einschaltzeit bis nahezu 100 % Einschaltzeit pro Periode alle Zwischenwerte einstellen.

Das sähe dann so aus, wenn man beispielsweise eine PICAXE oder eine C-Control mit einer Schleife programmiert, die das PWM-Signal in 10-er-Schritten verstellt:



Das so generierte Signal braucht man nur noch auf ein geeignetes R-C-Glied zu geben und erhält eine Gleichspannung, die den Prozenten des PWM-Signals proportional ist. Damit hätte man einen D/A-Wandler hergestellt.

Man kann aber auch das Signal direkt auf träge Verbraucher lenken, wie etwa Glühlampen mit Glühwendel oder auch Gleichstrommotoren. Dann kann man die Glühlampen in der Helligkeit regeln oder die Gleichstrommotoren in der Drehzahl beeinflussen.

Viele Controller können sehr einfach PWM-Signale erzeugen. Es geht aber auch mit einzelnen ICs wie etwa dem Zeitbaustein NE 555 oder auch mit Monoflops.

Man sollte bei der Ansteuerung von Motoren allerdings stets die Frequenz des PWM-Signals, also die Periodendauer im Auge behalten, denn es können sonst in den Motoren Resonanzen auftauchen, die Geräusche verursachen (Motoren "knurren"). Die Beeinflussung der Frequenz (Periodendauer) ist aber nicht bei allen Controllern möglich. Da sollte man vorher im Datenblatt schauen, welchen Typ man benutzt. Bei Kleinmotoren spielt das sowieso keine Rolle, weil die sowieso meistens nicht optimal leise laufen.


Weitere Links zu PWM auf dem Strippenstrolch:


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