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Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Elektromagnet mit variabler Stromstärke steuern


Autor: Jörg (Gast)
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Hallo liebe Elektronikspezialisten,

ich habe ein Problem mit der Ansteuerung eines Elektromagneten und ich 
hoffe ihr habt ein paar gute Lösungsideen.

Zum Thema:

Ich habe einen Mikrocontroller aus der M16C/6N Reihe auf dem 
Evaluationsboard von Glyn und lese damit über den A/D-Wandler einen 
Spannungswert von einem Beschleunigungssensor ein. Dieser Wert wird 
verarbeitet.
Der Magnet soll nun mit einer variablen Stromstärke (=> variable 
Magnetkraft) gesteuert werden, die abhängig vom Sensorwert ist. (siehe 
Prinzipskizze)

Daten zum Elektromagnet:

- Gleichstrommagnet
- Der Magnet soll bis zu einer Stromstärke von bis zu 1A betrieben 
werden können.
- Die Spannung ist max. 12V (Autobatterie)

Zu meiner Frage:

Wie könnte ich es schaffen aus einem Spannungspegel (0-5V), der an einem 
Ausgang des µC anliegt, einen davon abhängigen Strom (0-1A) in einem 
Laststromkreis zu erzeugen, in dem der Elektromagnet angeschlossen ist?

Was für Schaltungen und Bauteile sind dazu geeignet?

Transistoren und Mosfets bringen mich irgendwie nicht weiter, da sie nur 
die Zustände "leitend" und "nicht leitend" kennen, aber ich will ja 
einen variablen Strom im Lastkreis...

Ich bin dankbar für Idee!

Links:

PDF zum Glyn-Evaulationsboard: 
http://glyn.com/data/glyn/media/doc/EVBM16C6NA_Manual.pdf

Datenblatt M16C:
http://www.digchip.com/datasheets/parts/datasheet/...

Gruß

Autor: Horst (Gast)
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Opamp, Shunt, einen leistungstransistor und deinen µC (per DAC oder PWM 
mit RC-Filter(ich keinne deinen µC nicht!)) und schon kannst du eine 
schöne diskrete Konstantstromquelle aufbauen!

Autor: Düsendieb (Gast)
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na ja,

wenn man einen FET oft ein und aus schaltet kann amn den mittleren Strom 
durch die Spule verändern. (PWM)

Wenn man einen µc hat macht man das in der Regel auch so.


Axel

Autor: Jörg (Gast)
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Hallo,

danke schon mal!
Eine weitere Frage wäre, ob ich mit dem Strom = 5mA und der Spannung von 
Uout = 5V aus dem µC eine gute Schaltgeschwindigkeit am FET hinbekomme. 
Kann das ganze leider gerade noch nicht testen, da die Teile erst noch 
bestellt werden müssen. Ich müsste dazu ja einen LL-FET nehmen, oder?

Zusätzlich habe ich was von einer Bootstrapschaltung gelesen, um das 
ganze zu beschleunigen, aber verstehe das noch nicht so ganz.
Hat hier jemand davon eine Ahnung?

Autor: Michael (Gast)
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Autor: Michael (Gast)
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Aber was ist mit dem Analoge-Steuerschaltung, da muss doch ein 
Treiberbaustein für die Transistoren existieren oder?

Autor: U.R. Schmitt (Gast)
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Jörg schrieb:
> Transistoren und Mosfets bringen mich irgendwie nicht weiter, da sie nur
> die Zustände "leitend" und "nicht leitend" kennen, aber ich will ja
> einen variablen Strom im Lastkreis...

Wo hast Du denn diesen Unsinn her?
Was denkst Du wie ein Transistorverstärker oder einer mit Mosfet 
Endstufen funktioniert. Nur weil im digitalen Schaltungen Transistoren 
meist als Schalter genutzt werden heisst das noch lange nicht daß sie 
nur ein Schalter sind.

Jörg schrieb:
> Wie könnte ich es schaffen aus einem Spannungspegel (0-5V), der an einem
> Ausgang des µC anliegt, einen davon abhängigen Strom (0-1A) in einem
> Laststromkreis zu erzeugen, in dem der Elektromagnet angeschlossen ist?

Dafür braucht man erst mal keinen µC. Einen Stromshunt, ein OP 
Verstärker und eine spannungsgesteuerte Stromquelle tut das auch.
Das Schalten macht allerdings insofern Sinn, da ansonsten an der (linear 
aufgebauten) Stromquelle einiges an Verlustleistung abfallen würde.

Autor: Jörg (Gast)
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U.R. Schmitt schrieb:
> Dafür braucht man erst mal keinen µC.

Doch brauche ich, da jetzt zugunsten eines Beschleunigungssensors 
entschieden wurde, der die Messwerte mittels SPI übermittelt. Außerdem 
soll die Ansteuerung später noch von Ultraschallmesswerten im Wagen 
abhängig sein. Pro µC, wegen Erweiterbarkeit

U.R. Schmitt schrieb:
> Wo hast Du denn diesen Unsinn her?

Habe da wohl ein bisschen wenig überlegt, sorry.
Werde obigen Tipp befolgen und per PWM einen MOSFET immer wieder ein- 
und ausschalten und so den mittleren Strom durch den Magneten variabel 
halten.
Wenn jemand Zweifel an dieser Methode hat, bitte posten ;)

Michael schrieb:
> Aber was ist mit dem Analoge-Steuerschaltung, da muss doch ein
> Treiberbaustein für die Transistoren existieren oder?

Brauche keinen Treiber, wenn ich einen LL-MOSFET verwende, oder? Einfach 
das Gate über einen ca. 220 Ohm Widerstand am Port des µC anschließen, 
aus dem das PWM-Signal kommt. Evtl. noch Pulldown hinzufügen. Hoffe, 
dass das dann klappt.
Habe mal den MOSFET IRF7401 angeschaut. Der sollte geeignet sein.
Die Umschaltzeiten sind durch die geringe Eingangskapazität Ciss=1,6nF 
und einem Vorwiderstand von R = 220 Ohm dann auf t = 5*tau = 5*R*C = 
1,76µs festgelegt. Stimmt oder?

Prinzipschaltung:

                           Vcc
                            |
                            |
                          Magnet
                            |
                            |
                            D
µC ------[ 220R ]-------G [MOSFET]
                            S
                            |
                            |
                           Masse

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