Hinweise für die mündliche Prüfung
Erklärungen anhand von grafischen Darstellungen
Welche Anschlüsse hat ein Gleichstrommotor?
Ein Gleichstrommotor hat zwei gleichwertige Anschlüsse an denen eine Gleichspannung (DC = direct current) angelegt wird.
Erkläre das Prinzip eines Gleichstrommotors!
Ein Gleichstrommotor wandelt elektrische Energie in mechanische Energie um. Ein stromdurchflossener Rotor erfährt in einem Magnetfeld ein Drehmoment. Ein Kommutator wechselt die Stromrichtung in den Spulen des Rotors laufend, sodass eine kontinuierliche Drehbewegung entsteht.
Wie wird die Drehrichtung eines Gleichstrommotors geändert?
Die Drehrichtung eines Gleichstrommotors wird durch Umpolen der elektrischen Spannung an den beiden Anschlüssen geändert.
Wie kann man die Geschwindigkeit eines Gleichstrommotors grundsätzlich steuern aber welchen großen Nachteil hat dies?
Die Drehzahl eines Gleichstrommotors hängt grundsätzlich von der Größe der Spannung ab. Liegt eine geringere Spannung an, so fließt auch weniger Strom durch den Rotor und dieser erfährt ein geringeres Drehmoment. Dreht sich ein Motor langsam, so hat dieser auch "weniger Kraft" bzw. ist dieser "schwächer".
Wie kann man dieses Problem lösen?
Damit Gleichstrommotoren auch bei kleinen Drehzahlen das gleiche Drehmoment haben wie bei großen, muss immer der gleiche Strom durch den Rotor fließen. Das kann man dadurch erreichen, dass immer die gleiche Spannung anliegt, diese aber in regelmäßigen Abständen unterbrochen wird. Dieses Verfahren wird als Pulsweitenmodulation bezeichnet. Die Drehzahl wird dabei durch die Länge der einzelnen Strompulse gesteuert. Diese wird als Duty Cycle bezeichnet und kann zwischen 0% und 100% liegen.
Kann man einen Gleichstrommotor direkt an einen Ausgangspin eines Mikrocontrollers anschließen?
Nein, die digitalen Ausgänge eines Mikrocontroller können nur Ströme von 10 - 20 mA liefern. Gleichstrommotoren benötigen um ein Vielfaches höhere Ströme und ein Mikrocontroller würde zerstört werden, wenn man Komponenten anschließt, die zu große Ströme "ziehen".
Was ist ein Motortreiber und beschreibe dessen Verwendung bei der Steuerung von Gleichstrommotoren mit Mikrocontrollern!
Damit Gleichstrommotoren mit Mikrocontrollern betrieben werden können, kommen Motortreiber zum Einsatz, welche große Ströme schalten können. Der Mikrocontroller liefert die Signale für die Drehrichtung und das PWM-Signal, die eigentlichen Schaltvorgänge finden im Motortreiber statt.
Anschlüsse: IN1 und IN2 (Drehrichtung), ENABLE (PWM-Signal), OUT1 und OUT2 (Motoranschlüsse)
| IN1 | IN2 | Motor |
| 0 | 0 | stopp |
| 1 | 0 | links |
| 0 | 1 | rechts |
