Pulse-Width-Modulation (PWM)
Dieses Verfahren kann man sich, um es vereinfacht darzustellen, als eine im Arduino integrierte Dimmfunktion vorstellen. Um diesen Effekt zu erzeugen, wird ein digitales Rechtecksignal mit hoher Frequenz zur LED geleitet. Die Frequenz muss dabei die Augenträgheit überwinden. Das bedeutet, dass das menschliche Auge nur bis zu einer bestimmten Frequenz einzelne Bilder voneinander unterscheiden kann. Wird dieser Wert überschritten, nimmt das Auge die einzelnen Bilder als ganzes war. Das heißt: Wenn die LED mehr als 16 bis 18 mal pro Sekunde leuchtet, nimmt das Auge diese als durchgängig leuchtend wahr. Leuchtet die LED langsamer auf, kann das Auge die einzelnen Bilder unterscheiden und die LED wird als blinkend wahrgenommen. Der Dimmeffekt entsteht dadurch, dass die LED nicht durchgängig leuchtet, sondern immer wieder kurz ausgeht. Dadurch erscheint die LED dunkler. Zusammengefasst kann man sagen, je höher die Frequenz, desto heller die LED.
Dieses Verfahren kann man mit dem Arduino mit Hilfe der PWM-Pins anwenden. Welche Pins bei Ihrem Arduino diese Funktion unterstützen, erfahren Sie im Infoartikel "Fakten über Arduino".
In der linken Grafik sieht man den Stromverlauf, wenn man die PWM-Pins verwendet. Je niedriger der Wert in der Klammer ist, desto dunkler leuchtet die LED. Beträgt der Wert z.B. 127, so leuchtet die LED mit 50%iger Leuchtkraft. Die grünen Striche stellen einen Zeitabschnitt von 2ms dar. In der Grafik wird der Befehl analogeWrite(<Pin>, <Byte/Helligkeit>) dargestellt, mit dem man dies auf den Arduini umsetzen kann.
Achtung! Dieses Verfahren funktioniert nur mit den digitalen PWM-Pins. Die analogen Pins sind nur Eingangspins und können keine Spannung ausgeben!
Wer sich noch weiter in diese Thematik einarbeiten möchte, dem seien folgende Webseiten ans Herz gelegt:
Arduino PWM-Artikel (englisch) - https://www.arduino.cc/en/Tutorial/PWM
Wikipedia PWM-Artikel (deutsch) - https://de.wikipedia.org/wiki/Pulsweitenmodulation
Wikipedia Artikel zur Augenträgheit (deutsch) - https://de.wikipedia.org/wiki/Bewegte_Bilder