PWM-Motorsteuerung
Beitrag zum Schaltungswettbewerb 2013 von Thomas Weihs
Die vorliegende Schaltung erzeugt ein PWM-Signal, das zur Ansteuerung eines Motortreiber-ICs (z.B. L293D) genutzt werden kann. Mit einem Potenziometer werden die Drehrichtung und die Drehzahl des Motors eingestellt. Bei Mittelstellung des Potis stoppt der Motor; wird das Poti nach links gedreht, dann dreht der Motor in die linke Richtung. Je weiter nach links gedreht wird, desto schneller läuft er. Wird das Poti nach rechts gedreht, dann läuft der Motor in die andere Richtung.
Das Gatter G1 arbeitet mit C1 und R2 bzw. R1 als astabile Kippstufe mit einer Frequenz von ca. 13 kHz. Wegen der Diode D verläuft das Laden von C1 wesentlich schneller als das Entladen. Während des Ladens führt Pin 3 H-Pegel. Dieser H-Pegel versetzt die N-Kanal-Mosfets T1 und T2 in einen leitenden Zustand, so dass die Kondensatoren C2 und C3 aufgeladen werden. Während Pin 3 L-Pegel aufweist, entladen sich C2 über R3/P und C3 über R4/P. Dabei bestimmt die Stellung des Potenziometers die Zeitkonstante, mit der sich die Kondensatoren jeweils entladen.
Poti in Mittelstellung:
Die Zeitkonstante ist so gewählt, dass beim Entladen die oberen Schaltschwellen von G2 und G3 nicht erreicht werden. U1 und U2 führen demnach H-Pegel. Mit diesen Pegeln können die H-Brücke eines Motortreiber-ICs angesteuert werden. Wenn beide Eingänge einer Brücke H-Pegel führen, stoppt der Motor.
Poti wird Richtung L gedreht:
U2 führt weiter H-Pegel, weil die obere Schaltschwelle von G3 nicht erreicht wird. C2 kann sich jetzt aber schneller entladen; sobald die obere Schaltschwelle von G2 erreicht wird, bekommt Pin 10 L-Signal bis T1 dafür sorgt, dass C2 sich wieder auflädt. U1 ist also ein reines PWM-Signal mit konstanter Frequenz aber mit einem von der Stellung des Potenziometers abhängigen Puls-Pause-Verhältnis.
Poti wird Richtung R gedreht:
U1 führt H-Pegel; U2 ist ein PWM-Signal.
Einsatzmöglichkeiten:
Mit der vorgestellten Schaltung kann z.B. das Motortreiber-IC L293D angesteuert werden. Folgende Schaltung wurde mit Erfolg getestet:
Die Steuerung in einem Youtube-Video: http://youtu.be/7dIngv0FaJw