Hallo, ich möchte hin und wieder in meinem Transporter schlafen und deshalb den Innenraumlüfter in Abhängigkeit von der CO2 Konzentration steuern. Ohne Lüfter habe ich nach kurzer Zeit einen Wert von über 3000ppm. Original wird der Lüfter mit einem Schiebeschalter mit 5 Schaltstellungen gesteuert, wobei einfach verschiedene Widerstände vorgeschaltet werden. Bei der höchsten Drehzahl liegt er direkt am Bordnetz. Die Stromaufname des Motors beträgt: 12V 8A 3V 1,3A 1,3V 0,8A Das mit den Vorwiderständen ist natürlich ungünstig, da wird unnütz Leistung verbraten, deshalb möchte ich es per PWM machen. Die Originalsteuerung soll so erhalten bleiben, ich würde da einen Umschalter vorsehen. Leistungsmäßig brauche ich nur den unteren Bereich, das reicht zum Belüften und er soll ja auch schön leise sein. Die Leitungslänge zum Arduino beträgt ca. 4 Meter (Signal, Masse und +12V), ich dachte ein Optokoppler kann da nicht schaden. Der Optokoppler in der Schaltung soll ein SFH620A-3 sein, den hätte ich hier. Hab ewig nichts mit Eagle gemacht und nicht rausgefunden, wie ich die Bezeichnung ändere. Würde die Schaltung so funktionieren? Gruß Reinhard
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Die zu ladende Gatekapazität von rund 2nF hat zusammen mit deinen 10K ein Tau von 20us - und das bei jedem Ein- und Ausschalten. Bei 1khz Schaltfrequenz wären das 40 ms oder eher mehr Schaltverzögerung je Sekunde, in denen sich Dein Transistor erwärmt. Hinzu kommt noch die Reverse/Miller Kapazität, die weiter verzögert. Es kommt echt auf einen Test an. Wenn es zu heiß wird, musst Du den Widerstand vermindern oder einen MOSFET Treiber vor den Transistor schalten.
Hallo Germi, danke für die schnelle Antwort. Ich würde die Schaltfrequenz möglichst niedrig wählen und brauche nur den unteren Drehzahlbereich. Der Motor ist ziemlich versteckt und ich schlafe ja hinten. Glaube nicht, das ich da die Schaltfrequenz höre. Hab eigentlich alles hier bis auf den Mosfet, wenn es prinzipiell funktionieren könnte, probiere ich es nächste Woche aus. Gruß Reinhard
Reinhard T. schrieb: > Hab eigentlich alles hier bis auf den Mosfet, wenn es prinzipiell > funktionieren könnte, probiere ich es nächste Woche aus. > > Gruß Reinhard Ja, prinzipiell sollte es gehen. Es sind nicht 2nF, sondern sogar 3,5nF Gatekapazität. Bei der Reversekapazität ist der Einfluss schwer zu bestimmen, da sie den Ausgang mit dem dranhängenden Motor auf den Eingang gegenkoppelt und somit beim Umschalten bremst. Das sind komplizierte Differentialgleichungen, die der Motor mit beeinflusst und die ich nicht beherrsche. Es könnte mit 1kHz klappen, bei 100 Hz bin ich mir recht sicher. Aber Versuch macht klug, wenn man einen Finger am MOSFET behält, damit er nicht durchbrennt.
Ich würde zur Sicherheit einen Mosfet Treiber mitbestellen. (Reichelt) Der MCP1401 wird wohl oft verwendet, Reichelt hat aber nur den MCP1407-E, wäre der geeignet? Ansonsten könnte ich ja eine Schaltung mit Transistoren aufbauen. Ist nichts was schnell und dringend fuktionieren muß. Will am Transporter einiges umbauen.
Das wird schon so klappen. Es kann aber nicht schaden, etwas mehr Querstrom durch den OK zu schicken, also den 10k ruhig kleiner machen, z.B. 3,3k oder 4,7k. Das CTR des Optokoppler wird dadurch höher und du verringerst die o.a. Verzögerungen. Der lineare Bereich des MOSFet wird schneller durchlaufen und die Verluste werden kleiner. Bis zu 10mA sind spezifiziert, aber man muss ja nicht übertreiben.
Hallo Matthias Matthias S. schrieb: > Das wird schon so klappen. Es kann aber nicht schaden, etwas mehr > Querstrom durch den OK zu schicken, also den 10k ruhig kleiner machen, > z.B. 3,3k oder 4,7k. Da kann ich ja in Ruhe experimentieren, die Schaltung war nur ein schneller Entwurf. Hab mit Mosfets noch nie was gemacht, wird langsam Zeit, will ja noch was Lernen. Vielen Dank für die Antworten! Gruß Reinhard
Reinhard T. schrieb: > MCP1407-E 25pF Eingangskapazität, lädt und entlädt 6,8nF in 40ns und hat eine Versorgungsspannung bis 18 Volt. Das sieht gut aus. Ich würde aber wegen der vagabundierenden Spannungsspitzen im Auto die Versorgungsspannung des Treiber-ICs unmittelbar an den Anschlussbeinchen mit einem ausheilbaren 0,33µF Folienkondensator und einer unidirektionalen 17V TVS Diode schützen. Dasselbe gilt für den Arduino. Der Kondensator speichert dann auch vor Ort die notwendige Energie zum schnellen Laden der Gate- und Reversekapazität. Bringe das Gate des MOSFET möglichst nahe an den Treiber. https://www.reichelt.de/folienkondensator-330nf-100v-rm5-mks2-100-330n-p172697.html?&trstct=pos_7&nbc=1 https://www.reichelt.de/tvs-diode-unidirektional-17-1-v-1500-w-do-201-1-5ke20a-p272804.html?&trstct=pol_6&nbc=1
Hallo, hat ewig gedauert, bin jetzt erst dazu gekommen, die Schaltung einzubauen. Richtig zufrieden bin ich nicht, denn die Schaltfrequenz ist doch recht deutlich zu hören. Bin bis auf 200Hz runtergegangen und jetzt bei 10KHz gelandet. Seltsamerweise höre ich im unteren Bereich eher ein Rattern, das ist bei 10KHz weg, da höre ich aber die 10KHz. Ist akzeptabel, aber nicht optimal. Kann es damit zusammenhängen, das die Zuleitung zum Motor recht lang ist? Am Motor könnte auch noch ein Entstörkondensator hängen, aber da komme ich nicht ran. Hab schon daran gedacht, ein Step Up Wandler einzusetzen und den Einstellregler durch ein Digitalpoti zu ersetzen. Wäre das eine Möglichkeit, oder gibt es da schon was Fertiges? Ich würde ungefähr 1-6Volt und maximal 4A benötigen. Gruß Reinhard
Reinhard T. schrieb: > ein Step Up Wandler einzusetzen Eher ein Buckkonverter (Step-Down), denn du hast ja 12V und möchtest die reduzieren. Geht auch, aber du hast ja schon fast alles fertig. Reinhard T. schrieb: > das ist bei 10KHz weg, da höre ich aber die 10KHz. Dann eben 20kHz. Wenn du einen Gatetreiber-Optokoppler nimmst, wie den HCPL-3180, liefert der auch genügend Power, um den MOSFet sauber und schnell durchzusteuern.
Matthias S. schrieb: >> ein Step Up Wandler einzusetzen > > Eher ein Buckkonverter (Step-Down), denn du hast ja 12V und möchtest die > reduzieren. Geht auch, aber du hast ja schon fast alles fertig. Ja, hab mich vertan. Matthias S. schrieb: > Dann eben 20kHz. Wenn du einen Gatetreiber-Optokoppler nimmst, wie den > HCPL-3180, liefert der auch genügend Power, um den MOSFet sauber und > schnell durchzusteuern. Die 10KHz höre ich gerade so, etwas höher würde sicher reichen, aber da muß ich den ATmega anders takten, 20KHz gehen mit dem 16Mhz Quarz nicht. Ich hab den MCP1407-E eingesetzt, der sollte es bringen. Dumme Frage: Ich kann doch die PWM Frequenz nur durch den Prescaler und durch die Taktfrequenz beeinflussen, oder? Gruß Reinhard
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Reinhard T. schrieb: > 20KHz gehen mit dem 16Mhz Quarz nicht. Damit gehen sogar 31kHz im Phase Correct Modus. 16.000.000 / 256 = 62.500
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Matthias S. schrieb: > Damit gehen sogar 31kHz. Du braucht ja keinen Phase Correct Modus - Fast > PWM reicht. Da muß ich mich wohl noch mal mit beschäftigen, danke für den Tip! Das wäre schön, dann wäre das Problem ja gelöst. Ich komme bei meinen Einstellungen (Prescaler =8) auf 7,8 KHz, hab mich schon gewundert, daß ich 10 KHz überhaupt noch höre. Danke dir!
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Matthias S. schrieb: > Damit gehen sogar 31kHz im Phase Correct Modus. > 16.000.000 / 256 = 62.500 Jetzt hab ich es begriffen, der Zähler läuft ja zweimal durch!
Keine Sorge, mir geht es z.B. so, das ich doch immer mal wieder die verschiedenen Modi im Datenblatt nachgucken muss, um die Nummer zu verinnerlichen. Und wenn es um die Registerbits geht, gehts schon mal gar nicht ohne DB. Du stellt den Prescaler auf 1 und hast dann volle Timergeschwindigkeit. Je länger der Zähler ist, umso langsamer wird die PWM. Du könntest auch einen CTC Modus nehmen, verlierst dadurch aber PWM Auflösung. Lässt du den Timer nur bis z.B. 128 zählen mit deinem Prescaler auf 8, wird die PWM Frequenz schon doppelt so hoch (also etwa 15kHz), hast aber nur noch 7 Bit Auflösung (128) der PWM. Das sollte aber für den Lüfter wurscht sein, du musst ihn ja nicht wirklich fein regeln.
Hallo Mathias, da hat sich mein Horizont wirklich erweitert! Ich dachte die Frequenz kann ich mit dem Prescaler steuern und das wars. Wenn ich jetzt etwas höher gehe höre ich es nicht mehr und das Problem ist gelöst. Sind ja zur Zeit dann nur 3,9 KHz, da geht noch was. Vielen Dank! Gruß Reinhard
Hallo, ich hätte noch eine Frage. Ich habe direkt in die Verbindung zum Source des IRF4905 eine Diode (STTA3006D) eingefügt. (600V, 30A) Wenn ich die Leistung hochregle wird die schon recht warm, hab aber noch keinen Kühlkörper dran. Die Grund ist folgender: Wenn die Zündung eingeschaltet wird, dann schaltet ein Relais den Lüftermotor auf die Widerstandskaskade, die original drin ist und durch die der Motor gesteuert wird. Wenn ich jetzt die Zündung ausschalte und der Lüfter mit voller Drehzahl läuft, dann fällt das Relais ab und schaltet dem Motor auf meine Regelung. Die könnte in Betrieb sein oder auch nicht. Könnte der Motor, der dann als Generator läuft den Mosfet zerstören? Also macht die Diode Sinn, oder könnte ich sie weglassen? Gruß Reinhard
Reinhard T. schrieb: > Könnte der Motor, der dann als Generator läuft den Mosfet zerstören? Etwas unklar ist die Schaltung jetzt aber schon, oder? Jedenfalls hat der MOSFet eine Bodydiode, die leitet, wenn man den MOSFet verpolt unter Spannung setzt. Also wenn du einen P-Kanal an der Drain mit Plus fütterst, wird das an der Source wieder rauskommen. Das zeigt übrigens der kleine Pfeil im MOSFet Symbol. Mal doch mal das Relais und die Powerdiode in die Schaltung von oben ein.
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Matthias S. schrieb: > Mal doch mal das Relais und die Powerdiode in die Schaltung von oben > ein. Ist wahrscheinlich besser, mache ich Morgen. Danke, für die schnelle Antwort.
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Hallo, ich hab mal die Schaltung aktualisiert und angefügt, vielleicht ist es jetzt verständlicher. Zwischen dem Optokoppler und dem Mosfet habe ich noch den Treiber MCP1407-E drin. Gruß Reinhard
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Je nee, da kannst du die Diode auch weglassen. Ich empfehle dir über dem Relais noch eine Freilaufdiode zum Wohle des Bordnetzes, aber sonst sollte das klappen. Wenn du die Diode drinlässt, spendiere ihr einen Kühlkörper, aber nötig ist sie nicht. Wenn der Lüfter als Generator arbeitet, wird das von seiner Freilaufdiode gekillt.
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Matthias S. schrieb: > Wenn der Lüfter als Generator arbeitet, wird das von seiner > Freilaufdiode gekillt. Dann würde ich sie weglassen. Ganz verstehen tue ich das nicht, das Relais würde ja die volle Spannung auf die Elektronik schalten. Die kann eingeschaltet sein, oder auch nicht. Ja nach dem ob der linke Schalter geschlossen ist oder nicht. Die Diode am Lüfter liegt ja dann in Sperrichtung. Irgendwie habe ich da wohl einen Denkfehler.
Die Freilaufspannung entsteht so: Wenn du an eine Spule Spannung anlegst, fliesst Strom und baut ein Magnetfeld auf. Nimmst du die Spannung weg, bricht das Magnetfeld zusammen und erzeugt eine dem Ladestrom entgegengesetzte Spannung, denn die Richtung des Magnetfeldes ist ja die entgegengesetzte. Wie du aus der Schule vllt. noch erinnerst, erzeugen nur Änderungen eines Magnetfeldes Ströme in der Spule. Beim Aufbau eine Polung, beim Abbau dann die andere Polung. Lass die Freilaufdiode am Lüfter ruhig drin. Reinhard T. schrieb: > Ganz verstehen tue ich das nicht, das > Relais würde ja die volle Spannung auf die Elektronik schalten. Wenn du das Relais so schaltest wie im Plan, dann kann das nicht passieren. Der Mittelkontakt (Common) geht an den Lüfter und das Relais wählt dann zwischen Bordnetz 12V und der Spannung aus dem PWM Kreis. Die beiden kommen nie zusammen. Selbst wenn beide Aussenkontakte zusammenkämen, passiert nicht viel mehr, als das +12V Bordnetz über die Bodydiode aufs +12V Bordnetz käme = null Strom fliesst. Ist also alles harmlos.
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Matthias S. schrieb: > Wenn du an eine Spule Spannung anlegst, fliesst Strom und baut ein > Magnetfeld auf. Nimmst du die Spannung weg, bricht das Magnetfeld > zusammen und erzeugt eine dem Ladestrom entgegengesetzte Spannung, denn > die Richtung des Magnetfeldes ist ja die entgegengesetzte. Also wenn ich an einem laufendem Motor die Spannung messe und die Betriebsspannung abklemme, kehrt sich die Polarität der Spannung um? Das habe ich nicht gewusst und das erklärt für mich dann einiges. Matthias S. schrieb: > Lass die Freilaufdiode am Lüfter ruhig drin. Das sowieso mir ging es hauptsächlich um die Diode D1, die wird recht warm und ich habe da wo das Teil eingebaut ist kaum Platz für einen Kühlkörper. Wie schon geschrieben, schalte ich die Zündung aus, dann wird der laufende Motor durch das Relais auf den Mosfet geschaltet. Der kann an der Betriebspannung liegen oder auch nicht, je nach dem, ob der Schalter 1 gerade eingeschaltet ist. Vielen Dank für die Aufklärung!
Reinhard T. schrieb: > Das habe ich nicht gewusst und das erklärt für mich dann einiges. Hast bei Physik wohl lieber mit den Mädels geschäkert? Gut, das kann ich verstehen. Ich hatte damals Leistungkurs und da war nur eine im Kurs. So blieb einem nichts anderes, als doch mal aufzupassen :-P Ja, lass die Powerdiode weg - die kannste sicher mal woanders verwenden.
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Matthias S. schrieb: >> Das habe ich nicht gewusst und das erklärt für mich dann einiges. > > Hast bei Physik wohl lieber mit den Mädels geschäkert? Gut, das kann ich > verstehen. Ich hatte damals Leistungkurs und da war nur eine im Kurs. So > blieb einem nichts anderes, als doch mal aufzupassen :-P Weiß ich nicht mehr, ist zu lange her. Ich hab mir jetzt mal einen Gleichtrommotor genommen und an ein Netzteil geklemmt. Den Pluspol an die positive Spannung und die Drehrichtung ist rechts. Drehe ich jetzt den Motor in die gleiche Richtung, erzeugt er auch eine positive Spannung am Pluspol. Wie passt das zusammen, wo ist mein Denkfehler?
Da wird ja nichts abgeschaltet. Der Gleichstrommotor hat noch immer das Magnetfeld in der gleichen Richtung und wird auch noch per Kommutator der jeweiligen Spule zugeordnet. Die kurzen Gegen-EMK Spitzen des Motors siehst du nur auf dem Oszi. Erst wenn der Kommutator zur nächsten Spule schaltet, wird die davor abgeschaltet, ist aber auch nicht mehr in Verbindung mit der Aussenwelt.
Da werde ich mich mal einlesen. Besten Dank und ein schönes Wochenende!
Reinhard T. schrieb: > Ich hab mir jetzt mal einen Gleichtrommotor genommen und an ein Netzteil > geklemmt. Den Pluspol an die positive Spannung und die Drehrichtung ist > rechts. Drehe ich jetzt den Motor in die gleiche Richtung, erzeugt er > auch eine positive Spannung am Pluspol. Wie passt das zusammen, wo ist > mein Denkfehler? Der Fehler liegt bei Matthias.
H. H. schrieb: > Der Fehler liegt bei Matthias. Sagen wir mal, ich habe es falsch erklärt. Da es aber kein anderer macht, probiere ich es nochmal. Beim Gleichstrommotor wird eine Wicklung in der gleichen Richtung bestromt und liefert Strom, weil das Magnetfeld sich in beiden Fällen aufbaut in der gleichen Richtung. Die Spule, in der es sich abbaut, ist durch den Kommutator schon abgetrennt oder nur noch kurz noch im Stromkreis, daher die Spitzen. Es ist übrigens einfach zu sagen, ich habe Fehler gemacht, aber anscheinend deutlich schwerer, es richtig zu erklären, deswegen drücken sich die Poster drumherum. Ist übrigens in deiner Anwendung unwichtig und nur für die Wissenschaft.
Es ging aber um generatorischen Betrieb, speziell um die Polarität der erzeugten Spannung.
Hallo, hab mich jetzt noch mal mit den Grundlagen der Spule beschäftigt und es endlich begriffen. Schwache Leistung von mir, hab ich alles mal gewußt und von der Ausbildung her komme ich aus dieser Richtung. Für mich erschreckend, das alles weg ist, wenn man beruflich das ganze Leben was anderes gemacht hat. Jetzt ist mir auch klar, warum die Diode D1 überflüssig ist. Dem Mosfet macht es in beiden Fällen nichts aus, wenn da die maximal 12V Generatorspannung aufgeschaltet wird, egal ob da die Betriebsspannung eingeschaltet ist oder nicht. Herzlichen Dank und ein schönes Wochenende. Gruß Reinhard
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