Modelleisenbahnclub Castrop-Rauxel 1987 e.V.

Tips&Tricks 25: Ein ganz einfacher Drehzahlregler
Seite 2: Ausführliche Beschreibung

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Es zieht sich wie ein Roter Faden durch den Modellbau: Die Antriebsmotoren sind entweder sehr teuer oder sehr laut. An mehreren Stellen in der Reihe 'Tips&Tricks' werden Vorschläge gemacht, wie man des Lärms Herr werden könnte, so z.B. bei Tips&Tricks 4, Umbau eines Faller-Bahnübergangs oder Tips&Tricks 22, Einbau eines Weichenantriebs mit Gleichstrommotor.

Das langsame Heben und Senken der Schrankenbäume wurde durch eine Drehzahl-Regelung des (billigen) Antriebsmotors erreicht, der praktisch geräuschlos läuft. Nur war dort der Aufwand enorm; nicht nur wegen der Anzahl der Bauteile, sondern auch wegen der erforderlichen Stromversorgung: 9 Volt Wechselspannung, wahrlich ein exotischer Wert. Dieser Zustand war für uns auf Dauer nicht akzeptabel.
Nach langen Recherchen auf Daten-CDs und im Internet, aber auch in Reparaturanleitungen zu Audio-Geräten sind wir fündig geworden: 'Unser' Regler heißt TDA1059B, hat nur 3 Beinchen, benötigt in der einfachsten Schaltungsversion nur einen einzigen Widerstand und kostet ganze 41 Cent incl. MWSt.

Zur Funktion:
Im Ruhezustand (kein Motor angeschlossen, R₃₂ entfällt) fließt ein Strom von 2,5 mA in Pin 1 hinein (Eigenverbrauch). Die Spannung an Pin 3 ist immer um genau 1,5 V niedriger als an Pin 1.

Nehmen wir nun an, daß ein angeschlossener Motor 90 mA Strom an Pin 3 abliefert. Dann erhöht das IC den Strom an Pin 1 um genau den Faktor 1:9 (Das ist eine Funktion des IC: Stromspiegelung um diesen Faktor), also um 10 mA. Nehmen wir weiter an, daß der Widerstand R₂₀ den Wert von 100Ω hat, dann würden hier ca. 1 V 'verbraucht', Pin 1 läge also 1 V unterhalb der Versorgungsspannung und Pin 3 wiederum 1,5 V darunter. Der Motor würde also mit 2,5 V betrieben werden. Den Spannungsabfall durch den Eigenverbrauch des IC vernachlässigen wir, der Einfachheit halber.

Bisher ist nichts Bedeutendes passiert. Ein Motor wird mit geringer Spannung betrieben und dreht relativ langsam vor sich hin.
Nun soll sich aber die Belastung ändern, z.B. daß irgendetwas klemmt oder das Gerät in einen Endschalter fährt. Der Motor dreht nun langsamer und will mehr Strom haben. Warum das so ist, können Sie unter Grundlagen 9: Was ist ein Motor? nachlesen.
Hätten wir den Motor an einem Vorwiderstand betrieben, würde dort durch den höheren Strom mehr Spannung 'verbraucht', der Motor sähe an seinen Klemmen folglich weniger Spannung als vorher und würde noch mehr 'in die Knie gehen', evtl. sogar stehenbleiben.
Anders bei der hier beschriebenen Regelung: Der Motor würde mehr Strom ziehen wollen, das IC würde dies merken und entsprechend den Strom an Pin 1 erhöhen, was an dem Widerstand R₂₀ eine Spannungserhöhung bewirkt, was dann wieder die Spannung am Motor erhöht (s. oben unter Ruhezustand).
Im Gegensatz zur Schaltung mit dem Vorwiderstand tritt hier also am Motor eine Spannungserhöhung bei Erhöhung der Belastung ein. Damit geht der Motor weit weniger 'in die Knie'.
Dies ist der Sinn und Zweck der Schaltung.

Warnung: Man sieht, daß je größer R₂₀ wird, desto größer auch die Spannungserhöhung wird. Das bedeutet aber, daß bei zu hohen Werten die Regelung instabil wird. Wir empfehlen daher die Verwendung eines Oszilloskops beim Ausprobieren. Weiterhin sind die Ströme abhängig von dem verwendeten Motor, so daß es keinen 'Allerweltswiderstand' gibt, mit dem alle Probleme gelöst werden können.

Der Widerstand R₃₂ dient zur Drehzahleinstellung des Motors. Der Strom durch ihn fließt auch durch R₂₀, erhöht dort die Spannung, was wiederum die Spannung am Motor erhöht (aber das kennen wir ja bereits). Es ist zu vermeiden, daß durch einen zu kleinen Widerstand ein Kurzschluß zwischen Pin 1 und Pin 3 entsteht.

Ein ganz herzlicher Dank geht an Ernst Fritsch und seinen Sohn Werner wegen intensiver und tatkräftiger Unterstützung bei der Suche.

Dank auch an Helmut Schieve vom Servospeedway, der uns auf die Internetadresse
http://pdf1.alldatasheet.co.kr/datasheet-pdf/view/131328/PHILIPS/TDA1059B.html
aufmerksam machte, wo wir u.a. auch 'unser' Datenblatt herunterladen konnten.

TDA1059B

Für weitere Fragen stehen gern zur Verfügung:
- der MEC; Besichtigung und Fachsimpelei z.B. an unseren "Club-Abenden"
- der Autor: Hans Peter Kastner