Wieso eigentlich PWM, wenn du eine veränderliche Frequenz brauchst? Versteh ich nicht so ganz, anscheinend hast du da was durcheinander gebracht.
Wie wäre es denn, wenn du einfach einen Elektromotor nimmst, der schnell genug drehen kann? Oder, um höhere Drehzahlen zu simulieren, kann man auch ein anderes Gegenstück für den Sensor basteln, das feiner unterteilt ist (=mehr Signale pro Umdrehung). Dürfte einfacher und zuverlässiger sein so, den Motor kannst einfach über Mosfet und PWM steuern.