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Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik PWM an Induktivität sprengt immer den Transistor.


Autor: Neugierig (Gast)
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Hallo,

über Google bin ich hier im Forum auf einen Thread gestoßen, wo jemand 
das 50 Hz Brummen eines Türöffners mit dem AVR immitieren will.

Nun habe ich gerade so schön die Sache mit dem PWM kapiert und habe mit 
der Demo-Software am MyAVR Board anstelle des Summers einen ULN2803 
angeschlossen und damit dann versucht einen Türöffner (Hatte ich noch 
rumliegen) zum Summen in versch. hohen Tönen zu bringen.

Leider haben die ersten 8 Versuche 3 ULN2803 gesprengt.

Was mache ich da falsch, wenn ich den Türöffner mit PWM in versch. 
Tonhöhen ansteuern will. (Mein Traum ist den imperialen Marsch aus 
Starwars auf einem Türöffner zu spielen.)

Ich weiß, nun kommen die Trolle raus und machen mich nieder ... Ich 
werde diese Art von Antworten überlesen und nur die lesen, mich mit 
einem Problem weiterbringen.

Ich habe als Alternative auch schon ein Relais benutzt, das hat dann die 
Töne schön "gesummt", allerdings auch nicht lange.

Muß ich die Freilaufdiode (Im Moment eine 1N4001) anders dimensionieren 
oder funktioniert das gar nicht mit PWM  direkt, sondern durch Anlegen 
einer Grundspannung und dann mit PWM immer die vollen 8 Volt DC 
draufschalten ?

Helft mir mal mit einer Idee, bitte.

Neugierig

Autor: Axel Ro. (axelroro)
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Hallo,
interessante Idee.

Da ja eine Freilaufdiode da ist: Kann dies eventuell einfach daran 
liegen, dass der Türöffner zuviel Strom zieht? Hast Du diesen nur an 
einem Ausgang des ULN hängen oder mehrere parallelgeschaltet?

Grüsse
Axel

Autor: Jörg Wunsch (dl8dtl) (Moderator) Benutzerseite
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Neugierig schrieb:
> Was mache ich da falsch

Schwer zu sagen von dieser vagen Beschreibung.  Ich hätte erstmal
auf vergessene Freilaufdiode getippt, aber am Ende erwähnst du dann
eine solche.  Bist du sicher, dass du sie richtig herum angeklemmt
hast?

Autor: morph1 (Gast)
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freilaufdiode :) viel erfolg beim marsch noch!

Autor: Otto (Gast)
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1. ein Treiber eines ULN 2803 verträgt maximal 500mA

2. hast Du den gemeinsamen "Freilaufdiodenanschluss" des ULN 
angeschlossen ?

Autor: oszi40 (Gast)
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Thema Abschaltspannung einer Induktivität ist ja nicht ganz neu.
-Schnelle Diode direkt an Spule dürfte schon mal nicht schädlich sein.

-Auge ins Datenblatt sagt mir I max 500 mA. Das scheint mir zu 
schwächlich für einen Türschließer.
http://www.datasheetcatalog.net/de/datasheets_pdf/...

http://www.mikrocontroller.net/articles/Relais_mit...

Autor: Vlad Tepesch (vlad_tepesch)
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Neugierig schrieb:
> Was mache ich da falsch, wenn ich den Türöffner mit PWM in versch.
> Tonhöhen ansteuern will. (Mein Traum ist den imperialen Marsch aus
> Starwars auf einem Türöffner zu spielen.)

Geile idee!

Autor: Neugierig (Gast)
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Ups, das ist doch PIN 10 am ULN, oder ?

Der ist nach Plus von den 8 Volt geschaltet. Der Türöffner zieht laut 
dem Labornetzteil hier bei 8 Volt knapp 400 mA. Allerdings hat der eine 
sehr dichte Wicklung aus sehr dünnem Draht. Kann es evtl. daran liegen ?

Wenn ich nun statt des teuren ULN mal einen Transistor nehmen wollte 
(werde, weil die ULN doch ziemlich teuer sind.) Geht da ein einfacher 
PNP Typ ? BC 556 und BC 238 hätte ich noch da. Dann noch 2 von diesen 
2N3055.

Bei dem letzten ULN wo noch ein oder zwei Treiber funktionieren müssten, 
habe ich zu versuchszwecken auf dem Steckbrett mal den Pin 10 an Plus 
geklemmt. (Die Freilaufdiode ist auch noch da.)

Nun macht der Türöffner nur noch "Klack", aber summt nicht mehr.

Die LED am Ausgang des MyAVR Board flimmert aber, also muß da auch noch 
PWM sein.

Neugierig

Autor: H.Joachim Seifert (crazyhorse)
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Kann gut sein, dass die eingebauten Dioden zu langsam sind.
Schnellere würden wahrscheinlich das Problem der Zerstörung verhindern 
(UF4007, 1N4937 u.v.a.m)
Ich würde einen anderen Weg gehen: such dir einen Mosfet mit 
einigermassen hohen Sperrspannung (100V oder mehr), parallel zum FET 
einen Varistor oder Z-Diode passender Spannung, KEINE Freilaufdiode am 
Türöffner.
Höhere (Abschalt)Spannung zulassen heisst höhere Schaltgeschwindigkeit, 
darum geht es dir ja letztendlich :-)
Falls du noch ein paar Dimensionierungshinweise brauchst, meld dich 
einfach noch mal.

Autor: oszi40 (Gast)
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Stimmt, Dämpfungsdiode dämpft auch die Schaltgeschwindigkeit.

Der Spule einen Ohmschen Widerstand 100 Ohm parallel schalten wäre auch 
ein Versuch der Dämpfung.

Ob es die restliche Schaltung eine fehlenden Dämpfungsdiode so gut 
verträgt ?

Autor: Rolf Degen (rolfdegen)
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Hallöchen..

Hier die Daten eines elektr. Türöffners: 
http://www.reichelt.de/?ARTICLE=58354;PROVID=2028

In der Regel werden die Türöffner mit einer Wechselspannung von 8-12V 
und einer Frequenz von 50Hz betrieben. Der Stromverbrauch liegt so bei 
800-1000mA. Um den Türöffner am ULN zu betreiben, müssen mindestens 2 
Treiberstufen parallel geschaltet werden. Der elektr. Türöffner ist eine 
induktive Last am ULN-Ausgang. Aus diesem Grund müssen die internen 
Freilaufdioden im ULN durch die Verbindung von Pin 10 an +12V der 
Betriebsspannung angeschlossen werden.

Gruß Rolf

Autor: Neugierig (Gast)
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Ihr seid ja spitze ...

Die letzten Tage habe ich damit zugebracht die Ansteuerung eines MOS-FET 
zu verstehen.

Die vorgeschlagene Schaltung hier "Relais mit Logik ansteuern" hat schon 
einmal das Grundprinzip erläutert. Danke für den Link dorthin.

Nun bin ich noch am Suchen, wie denn so ein MOS-FET heißt, das man 
nehmen kann.

Wenn ich in Google MOS-FET Logik 200V 3A eingebe, dann kommen hunderte 
Seiten und bei vielen hat nur der BOT die Daten hingesetzt und auf der 
Seite geht es noch nicht einmal um Elektronik.

Mein Bestand an Elektronik ist noch ganz klein. Ich habe noch nicht 
einmal einen vernünftigen Lötkolben und mein Netzteil ist ein Nachbau 
aus einer Elektor - Zeitschrift von Anno Tuborg.

Dazu bin ich noch am Rätseln, wie ich nacheinander den Preload in das 
PWM Register bekomme. (Muß ich eigentlich für die Tonhöhe zu 
beeinflussen, den Pausen oder den Pulsteil verkürzen / verlängern ? Das 
kann man ausprobieren.)

Also Danke erst einmal bis hierher.

Ich werde mich nun nochmal in Ruhe hinsetzen und nach einem kräftigen 
FET suchen, einem VDR (Reichen da 200 Volt ?) und nach den restlichen 
Bauteilen um den Leistungsteil zu bauen.

Für den Test habe ich ja das MyAVR Board und die 2 Töne, die das 
erzeugt.

Neugierig

Autor: Falk Brunner (falk)
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@  Neugierig (Gast)

>Nun bin ich noch am Suchen, wie denn so ein MOS-FET heißt, das man
>nehmen kann.

Siehe MOSFET-Übersicht

Ein IRLZ34N ist für dich gut geeignet.

>Dazu bin ich noch am Rätseln, wie ich nacheinander den Preload in das
>PWM Register bekomme. (Muß ich eigentlich für die Tonhöhe zu
>beeinflussen, den Pausen oder den Pulsteil verkürzen / verlängern ? Das
>kann man ausprobieren.)

Für den Anfang kann man mit den bösen Warteschleifen arbeiten, später 
wird man einen Timer nutzen.

>Ich werde mich nun nochmal in Ruhe hinsetzen und nach einem kräftigen
>FET suchen, einem VDR (Reichen da 200 Volt ?)

Wozu soviel? Die Freilaufdiode begrenzt die Spannung auf verschwindend 
geringe Werte.

MfG
Falk

Autor: Hannes Lux (hannes)
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> Wozu soviel? Die Freilaufdiode begrenzt die Spannung auf verschwindend
> geringe Werte.

Er will doch aber den Türöffner-Magneten als Lautsprecher missbrauchen. 
da stört die Freilaufdiode. Deshalb will er ja den Varistor einsetzen.

Also ich würde bei dem Vorhaben an eine Gegetakt-Endstufe denken...

...

Autor: Werner (Gast)
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>Nun macht der Türöffner nur noch "Klack", aber summt nicht mehr.

Das liegt daran, dass die PWM zu schnell ist / der Energie-Abbau zu 
langsam um das "Relais" wieder abfallen zu lassen.

Um die Energie der Spule schneller abzubauen, nehme ich in Serie zur 
Freilaufdiode noch einer Z-Diode (natürlich andersrum gepolt). Dann 
fällt beim Abschalten die Z-Spannung + die Diodenspannung über der Spule 
ab und die Energie wird schneller verbraten. Zudem hast Du eine 
Kontrolle darüber, wie hoch die selbstinduzierte Spannung wird und 
kannst den Halbleiter entsprechend dimensionieren.

Ob eine Z-Diode allerdings schnell genug für Deine Anwendung ist, dass 
überlasse ich Dir.


Werner

Autor: Neugierig (Gast)
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Ich habe ja schon mit Freilaufdioden gearbeitet.

Nehme ich eine parallel zum Türöffner und schließe die gemeinsaen an PIN 
10 des ULN an, dann macht der Türöffner nur noch "Klack" und zieht an. 
Nix mehr mit Summen und Geräuschen.

Auch wenn ich 2 Treiber des ULN parallel probiere, die Freilaufdiode am 
Türöffner weglasse und nur die im ULN versuche. (Habe bis zur Erwähnung 
hier im Forum noch nicht einmal gewusst, das man die Treiber 
parallelschalten darf und kann.) dann macht der Türöffner auch nur 
"Klack" und das war es.

Der ULN hält, aber die Dioden verhindern das Rasseln des Blättchens im 
Türöffner.

Für den, den es interessiert: Die Noten für den Marsch sind bei Doktus 
http://www.doktus.de/dok/fullscreen/44460/star-war... 
zu finden.

In ein paar Beiträgen weiter oben hat jemand die Methode mit dem VDR 
empfohlen. Das wollte ich dann auch einmal ausprobieren.

Was ich mit dem Preload meinte: Wenn ich doch ein 8 Bit PWM bei 1 MHz 
bastel und den PWM an einem der PWM Ausgänge laufen lasse, dann wird 
doch die Hellzeit der LED (Wenn ich das mit einer LED teste.) Dadurch 
bestimmt, wie groß der Wert ist, den ich in OCR1A (zum Beispiel) immer 
wieder auf verschiedene Werte laden, damit die PWM in der Frequenz höher 
oder niedriger läuft.

Wenn ich nun ein Array mit soundsoviel Werten (Ton, Pause) nehme und 
diese Werte nacheinander einmal in das OCR1A und in die "böse 
Warteschleife" _delay_ms() lade, dann kann ich das ja nicht zu jeder 
Zeit tun.

Ich muß ja warten, bis der Ton "verklungen" ist und kann dann erst den 
nächsten Wert in OCR1A schreiben und die Tondauer festlegen.

Die PWM läuft ja im Interrupt, während ich den OCR1A im Hauptprogramm 
beschreiben muß. (Es existiert noch keine Software, ausser dem HEX-File 
vom MyAVR Testprogramm)

Fragen über Fragen, aber ich will die Sache vorher verstehen, bevor ich 
nach tagelanger Programmiererei dann ein Ergebnis habe, aber vor lauter 
Stückwerk mein Programm nicht mehr verstehe.

Neugierig

Autor: Werner (Gast)
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Neugierig schrieb:
> Ich habe ja schon mit Freilaufdioden gearbeitet.
>
> Nehme ich eine parallel zum Türöffner und schließe die gemeinsaen an PIN
> 10 des ULN an, dann macht der Türöffner nur noch "Klack" und zieht an.
> Nix mehr mit Summen und Geräuschen.
>
> Auch wenn ich 2 Treiber des ULN parallel probiere, die Freilaufdiode am
> Türöffner weglasse und nur die im ULN versuche. (Habe bis zur Erwähnung
> hier im Forum noch nicht einmal gewusst, das man die Treiber
> parallelschalten darf und kann.) dann macht der Türöffner auch nur
> "Klack" und das war es.
>
> Der ULN hält, aber die Dioden verhindern das Rasseln des Blättchens im
> Türöffner.

Reden wir aneinander vorbei?
Die Antwort warum dein Türöffner nicht rasselt habe ich Dir gegeben.
Der Abbau der in der Spule gespeicherten Energie ist zu langsam. s.o.

Werner

Autor: Hannes Lux (hannes)
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Schau Dir mal den Timer genauer an. Du kannst damit nicht nur PWM (feste 
Frequenz mit variablem Tastgrad) erzeugen, sondern auch variable 
Frequenzen. Dazu nimmt man den Modus, in dem bei Erreichen des 
Compare-Wertes der Pin getoggelt wird und der Timer gelöscht wird. Das 
alles läuft nichtmal im Interrupt, sondern völlig in Hardware. Du musst 
nur bei jeder Tonänderung den neuen Compare-Wert zuweisen. Dieser ergibt 
sich aus der halben Periodendauer der gewünschten Frequenz (eine Periode 
entspricht ja zweimal Pin toggeln). Wenn Dir eine Gegentaktstufe zu 
aufwendig erscheint, dann nimm einen Varistor, deren Spannung unter der 
CE-Spannung des Transistors liegt und eine Diode in Reihe. Als 
Transistor würde ich einen IRLU024N nehmen, das ist ein LL-FET (lässt 
sich also vom AVR direkt ansteuern), hat eine Menge Leistungsreserve und 
ist vorrätig.

...

Autor: Stefan Wimmer (wswbln)
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...und wenn Du (neugierig (Gast)) die MOSFETs bestellst, order doch 
gleich einen kleinen Piezo-Summer (ohne Elektronik) wie z.B. den "SUMMER 
EPM 121" bei Reichelt mit und schalte den parallel zu dem 
Türöffner/Freilaufdioden-Konglomerat. Dann steuerst Du mit dem 
Gleichanteil des PWM-Signals den (induktiven) Öffner an, während der 
(kapazitive) Summer die höheren Frequenzanteile zu Gehör bringt. Du 
solltest nur vielleicht Frequenzen rund um die Resonanzfrequenz des sich 
ergebenden Parallelschwingkreises vermeiden (so die überhaupt im 
Audiobereich liegt).

Autor: Neugierig (Gast)
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Entschuldige bitte Werner (Gast), ich habe die letzte Antwort auf einem 
Netbook geschrieben und dabei im Lesen wohl zufällig Deine Antwort und 
Teile von denen mit dem Varistor und warum, überlesen.

Nun, wo ich hier auf meinem Desktop wirklich alle Antworten nochmal 
genau und langsam gelesen habe, weiß ich nun was Du meinst und gebe zu, 
das der Teil in meinem Beitrag mit den Dioden überflüssig ist, weil Du 
ja genau die Antwort für das Problem beschrieben und erklärt hast.

Also nochmal: Entschuldigung.

An die Anderen hier:
Ich werde nun anfangen, Bauteile zu ordern und mich mit 
"Gegentaktendstufe" mal schlaulesen.

Bis die Tage dann, wenn ich weiter bin.

Neugierig

Autor: Sven (Gast)
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Mal ne Frage: Wenn er den Türöffner mit 12V betreibt, sollte doch als 
Zener / Suppressordiode auch 12V reichen, weil Stromabfall schneller als 
Stromanstieg ja auch nicht sinnvoll ist, oder? Das müssen doch keine 
100V mit VDR oder mehr sein.

Aber Gegentaktendstufe dürfte die Lösung sein. Zwei L165 als Brücke 
geschaltet sollten den nötigen Strom und ausreichend Spannung liefern 
können.

Autor: Falk Brunner (falk)
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@  Sven (Gast)

>Mal ne Frage: Wenn er den Türöffner mit 12V betreibt, sollte doch als
>Zener / Suppressordiode auch 12V reichen, weil Stromabfall schneller als
>Stromanstieg ja auch nicht sinnvoll ist, oder?

Naja, eher 15V. Die soll ja nicht bei Nennspannung ansprechen.

>Das müssen doch keine 100V mit VDR oder mehr sein.

Nein.

>Aber Gegentaktendstufe dürfte die Lösung sein. Zwei L165 als Brücke
>geschaltet sollten den nötigen Strom und ausreichend Spannung liefern
>können.

Wozu? Um einen Zugmagneten rasseln zu lassen reicht ein schnöder 
Transistor, MOSFET oder Bipolar.

MFG
Falk

Autor: Sven (Gast)
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Die soll ja für die Versorgungsspannung gesperrt sein, für die 
Abschaltinduktionsspannung in Durchlass. Und natürlich bei Zenerdiode 
mit einer normalen Diode in Reihe, sonst wird das nichts.

Er will aber nicht nur rasseln lassen, sondern eine Tonfolge abspielen. 
Wobei ich die Variante mit der Teslaspule eindrucksvoller finde als so 
ein schnöder Türöffner... ;-)

Autor: Markus Müller (mmvisual)
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Ich weiß, er hat eine Freilaufdiode drin.
Aber wenn das eine 1N4148 ist, dann ist diese sicher schon kaputt.

Die Freilaufdiode sollt mindestens 1A, besser 3A können, sonst wird das 
nix mit dem Freilauf...

Autor: Hannes Lux (hannes)
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> sonst wird das nix mit dem Freilauf...

Freilauf will er ja nicht, weil Freilauf nicht musiziert, zumindest 
nicht bei der hohen Induktivität eines Türöffners.

...

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