PWM funktioniert wie ein Lichtschalter, den man rasend schnell betätigt. Die LED brennt dabei nie halb – sie flackert nur so schnell, dass das Auge eine Helligkeit wahrnimmt.

Stellen Sie sich vor, Sie decken ein Fenster mit der Hand ab. Mal halten Sie die Hand davor, mal frei. Die Hand bewegt sich blitzschnell im Wechsel. Sieben Zehntel der Zeit verdeckt, wirkt das Fenster gedämpft hell. Halten Sie die Hand fast immer davor, wirkt das Zimmer dunkel. Die Sonne selbst wird dabei nie schwächer.

So arbeitet ein digitaler Ausgang: Er kennt nur zwei Zustände, High (etwa 3,3 V beim ESP32) und Low (0 V gegen Masse). digitalWrite(PIN, HIGH) legt die Versorgungsspannung an, digitalWrite(PIN, LOW) zieht den Pin auf Masse. Das schnelle Umschalten ist die Pulsweitenmodulation, kurz PWM.

Der Anteil der Ein-Zeit ist das Tastverhältnis, auch Duty Cycle genannt. Die Zahl der Umschaltungen pro Sekunde ist die PWM-Frequenz. Beide zusammen bestimmen die mittlere Leistung.

Eine LED mit Vorwiderstand am ESP32 dimmt mit 50 Prozent Tastverhältnis: In jedem Moment fließt entweder der volle Strom oder keiner. Das träge Auge mittelt die Impulse und sieht halbe Helligkeit. Ein Gleichstrommotor läuft langsamer, weil seine Schwungmasse die Impulse mittelt; wirksam ist näherungsweise 3,3 V mal Tastverhältnis.

Das Bild hat eine Grenze: Das Fenster wird wirklich dunkler, die LED aber nie halb so hell. PWM erzeugt keine echte Zwischenspannung, nur eine scheinbar analoge Wirkung über Mittelung. Wer eine tatsächliche einstellbare Spannung braucht, nimmt einen Digital-Analog-Wandler.

PWM heißt nicht Spannung regeln, sondern Zeitanteile schalten. Die Wirkung entsteht erst im träge mittelnden Auge, Motor oder Heizung.

📌 Tastverhältnis · PWM-Frequenz · Mittelung

📚 IoT von Grund auf · Tag 3 von 30
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