Motoren, die über Schaltfunktionen aktiviert werden, laufen sofort mit voller Kraft an. Dies ist nicht immer notwendig und auch mit einigen Nachteilen verbunden. Der Anlaufstrom ist sehr hoch und belastet die Stromversorgung. Darüber hinaus kommt es zu entsprechenden mechanischen Belastungen. Ferner ist die Motordrehzahl eventuell zu hoch und müsste gedrosselt werden.
Mit der vorliegenden Schaltung können diese Nachteile vermieden werden. Der Motor wird mit einer gepulsten Spannung betrieben, die langsam ansteigt und deren Endwert einstellbar ist. Auch die Hochlaufzeit kann an die Bedürfnisse angepasst werden. Neben der Motoransteuerung gibt es für die Schaltung noch weitere Anwendungen.
Die Schaltung ist so für Spannungen von 6V bis 12V geeignet. Der maximale Laststrom beträgt etwa 4A. Für die Ansteuerung werden mindestens 5V benötigt. Zur besseren Erklärung ist der Schaltplan in 3 Funktionsbereiche aufgeteilt:
Der PWM Generator ist das "Herz" der Schaltung. Er ist mit 2 Komparatoren
aufgebaut. Der obere Schaltungsteil ist eine Oszillatorschaltung die an Pin 1 ein
Rechtecksignal und an Pin 2 annähernd ein Sägezahnsignal liefert. Frequenzbestimmend
sind C1 und R5. In der vorliegenden Dimensionierung beträgt die Frequenz ca. 1 KHz.
Eventuelle Frequenzänderungen sollten durch Austausch von C1 vorgenommen werden. Der zweite
Komparator erzeugt ein Rechtecksignal, dessen Puls - Pause Verhältnis
von der Eingangsspannung an Pin 5 abhängt.
Die Endstufe ist mit einem MOSFET Leistungstransistor ausgerüstet. Für induktive
Last (z.B. Motor,Relais) ist die Freilaufdiode D1 unbedingt notwendig - für ohmsche Last
(z.B. Glühlampen) kann sie entfallen. C2 sollte ein Tantal-Elko sein. Statt des BUZ 101
kann auch ein BUZ 10 oder BUZ 11 verwendet werden.
Je nach Anforderung kann die Endstufenschaltung an die Lasterfordernisse angepasst werden.
Dabei ist zu beachten, dass der LM 2903 einen "open Collector" Ausgang hat.
Die Einschaltrampe bestimmt das Anlauf- und Abschaltverhalten. Die Ansteuerung erfolgt
hier über einen Optokoppler, aber auch ein Relaiskontakt oder eine geeignete
Transistorschaltung ist dort denkbar.
Beim Einschalten sind für die Hochlaufzeit R8 und C4 verantwortlich. Wenn's schneller
gehen soll, wird C4 verkleinert, länger dauert der Hochlauf mit größeren Werten.
In diesem Beispiel sorgen R9 und D2 für eine schnellere Kondensatorentladung beim
Abschalten und somit für kürzere Auslaufzeit - sie können auch weggelassen werden.
Die Endspannung wird mit P1 eingestellt.
Weitere Anwendungen
Statt eines Motors kann auch eine Glühlampe angesteuert werden. Recht gut sieht dies
für Leuchttürme aus. Die Ansteuerung ist dann mit einem passenden Blinkgenerator
vorzunehmen.
Auch für die Modelleisenbahn kann die Schaltung verwendet werden. Dazu wird P1
durch ein Poti ersetzt und zum Einstellen der Geschwindigkeit genutzt. Die
Zeitverzögerung (R8/C4) führt zu realistischem Anfahr- und Bremsverhalten. Praktische
Versuche haben gezeigt, dass eine Herabsetzung der PWM-Taktfrequenz auf gut 100 Hz
sinnvoll ist (C1=0.033µF).
