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Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Konstanstrom für Glühkerze


Autor: dkeipp (Gast)
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Hallo zusammen,

Ich brauche für eine Glühkerze (etwa 20 A bei 4 V) welche ich an einer 
Versorgungspannung von 24 V betreiben möchte. Ich habe nun vor mittels 
PWM und passendem Tastverhältniss die Glühkerze zu befeueren. Also die 
Glühkerze über einen passenden Mosfet an die 24V.
Meine Versorgungspannung kommt gleichgerichtet und ungesiebt aus einem 
dicken 24V 18 A Trafo (kein Ringkern).
Die Glühkerze muss in einer Stunde einmal 20 bis 30 Sekunden "leuchten".
Da in dem Gerät schon ein Atmega verbaut ist, soll dieser natürlich auch 
die Glühkerze mit übernehmen, resourcen sind noch genügend da.

Get das so überhaupt wie ich mir das Vorstelle? und falls ja, macht der 
Trafo das mit? Welche frequenz für die PWM wäre geeignet?

Gibts vielleich eine ähnlich einfache alternative?

Gruß

Autor: Matthias Lipinsky (lippy)
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>>Geht das so überhaupt wie ich mir das Vorstelle?

Logisch


>>und falls ja, macht der Trafo das mit?

Logisch. Der ist dazu völlig überdimensioniert.


>>Welche frequenz für die PWM wäre geeignet?

Das ist abhängig von der Induktivität der Drossel im Abwärtswandler. 
Denn diese Topologie würde ich empfehlen.

Autor: dkeipp (Gast)
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(bin immer wieder begeistert wie schnell das hier geht...)

ach, ich wollte eigentlich aufe eine Induktivität verzichten. Die wird 
ja bestimmt auch nicht gerade klein bei 20 bis 25 A...

Gehts denn überhaupt ohne?

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

>Gibts vielleich eine ähnlich einfache alternative?

Ja, nimm einen passenden Trafo mit 4V/20A Wicklung. Das spart dir die 
PWM, Drossel etc.

MFG
Falk

Autor: dkeipp (Gast)
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ich möchte den Strom auch noch ein wenig einstellen können, und der 
Trafo fliegt bei mir noch rum. ausserdem ist der schon in eimem Stabilen 
Metallgehäuse mit Platz für ein Schütz und die Elektronik. Aber wenns 
nicht anders geht werd ich wohl da nen richtigen Abwärtregler reinhauen, 
was die sache nicht unbedingt einfacher macht ;-)

Autor: Wendeldraht (Gast)
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Wozu der ganze Aufwand,

Schalte doch die trafoausgangsspannung einfach über eine pwm mit mosfet 
auf die Glühkerze.

Die pwm kann doch recht niederfrequent bleiben , so ca. 50 hz.
Kannst ja auch vom Trafo ne einfache Enweggleichtichtung abzweigen mit 
ner einfachen Diode welche den Strom ab kann.

Keep it Simple !

Autor: Ben ___ (burning_silicon)
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ich halte von der PWM-lösung auch nicht viel. wenn schon trafo, einen 
passenden. 4V 20A läßt sich auch einfach selbst wickeln, da mußt du nur 
von einem ausreichend dicken trafokern die sekundärwicklung entfernen 
und die neue mit etwas dickerem draht aufwickeln. das dürften 10-20 
windungen für 4V sein.

ich find die halbleitersteuerung daher unpassend, daß 24 zu 4V ein ganz 
schönes mißverhältnis sind. da brauchts schon einen "echten" 
step-down-wandler mit drossel usw, eine einfache PWM-schaltung würde 
extreme impulsströme verursachen.

Autor: MaWin (Gast)
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> ich halte von der PWM-lösung auch nicht viel.

Sie ist jedoch der durchaus übliche Weg bei Glühkerzen,
um sie ohne Verluste an höherer Spannung betreiben zu können.

Man regelt nur nicht den Strom (weil der wärmeabhängig ist)
sondern die effektive Spannung (also ein festes an/aus
Tastverhältnis nur abhängig von der Eingangsspannung).

Die PWM kann niederfrequent oder hochfrequent sein,
aber der MOSFET muss den Spitzenstrom aushalten
(Batteriespannung / Widerstand der Glühkerze)
während die Batterie gar nicht so viel liefern können
muss wenn sie mit einem Elko gepuffert wird, und dazu
ist eine schnellere PWM natürlich hilfreich (bis 100kHz,
aber dann bräuchte man einen leistungsfähigen MOSFET-
Treiber, also wird man eher so 1kHz verwenden).

Autor: ingo (Gast)
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> Ich brauche für eine Glühkerze (etwa 20 A bei 4 V) welche ich an einer
> Versorgungspannung von 24 V betreiben möchte. Ich habe nun vor mittels
> PWM und passendem Tastverhältniss die Glühkerze zu befeueren. Also die
> Glühkerze über einen passenden Mosfet an die 24V.
> Meine Versorgungspannung kommt gleichgerichtet und ungesiebt aus einem
> dicken 24V 18 A Trafo (kein Ringkern).

Wenn die Glühkerze bei 4V 20A (80W) zieht, wären das (ohne Drossel und 
Freilaufdiode) bei 24V 120A (2880W). Jetzt kannst Du die Einschaltzeit 
über PWM verkürzen, damit Du auf die gleiche Leistung kommst 
(80/2880). Jetzt das Problem:
Der Trafo, Gleichrichter und das Schaltglied müssen diese Ströme liefern 
können, mindestens der Trafo wird in diesem Falle massiv erhöhte 
Kupferverluste in der Wicklung zu ertragen haben.
Also wenn diese Konstellation, dann ein klassischer 
abwärts-Schaltregler.
mfG ingo

Autor: Ben ___ (burning_silicon)
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na dann lass uns doch mal rechnen...

4V 20A
8V 40A
16V 80A
20V 100A
24V 120A Oo

fänd ich uncool

Autor: Michael (Gast)
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MaWin schrieb:
> Sie ist jedoch der durchaus übliche Weg bei Glühkerzen,
> um sie ohne Verluste an höherer Spannung betreiben zu können.

Geht das wirklich so einfach? Ich mein, die Glühkerze hier ist ja für 
4V/20A ausgelegt. Wenn der TE da jetzt 24V anlegt hat er dann nicht auch 
den fünffachen Strom und ist der für die Kerze vielleicht nicht doch 
ungesund? Müsste man die PWM nicht mitteln lassen oder kann das die 
Glühkerze machen?

Autor: Michael (Gast)
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Michael schrieb:
> den fünffachen Strom

Öhm...ich mein natürlich sechsfachen Strom...upsala

Autor: MaWin (Gast)
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> hat er dann nicht auch den fünffachen Strom

Ja.

> und ist der für die Kerze vielleicht nicht doch ungesund?

Nein, die ist thermisch limitiert,
darf also im Mittel nur die gleiche Leistung sehen.

Autor: Magnus M. (magnetus) Benutzerseite
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Es wäre auch noch anzumerken dass die 20A höchstwahrscheinlich den 
normalen Betriebsstrom @4V darstellen. Das heißt dass die Glühkerze im 
normalen Betrieb einen Innenwiderstand von 0,2 Ohm hat. Im kalten 
Zustand (also im Einschaltmoment) dürfte dieser Wert aber noch deutlich 
darunter liegen. Wenn also die Glühkerze im Einschaltmoment an 24V 
gedonnert wird, dürfte sie sich noch deutlich mehr als 120A 
reinziehen!

Gruß,
Magnetus

Autor: mhh (Gast)
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Glühkerze ist keine Glühlampe. Der Unterschied ist zwar da, aber bei 
weitem nicht so hoch.

Autor: Andreas K. (derandi)
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4V, 20A, das schreit fast danach einem Ringkerntrafo eine separate 
Wicklung zu verpassen.

Autor: Anja (Gast)
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mhh schrieb:
> Glühkerze ist keine Glühlampe. Der Unterschied ist zwar da, aber bei
> weitem nicht so hoch.

1000 Grad Temperaturunterschied machen immerhin noch einen Faktor 4 beim 
Anlaufstrom aus.

80A bei 4V und 720A bei 35V Spitzenspannung (Der TE will ja auf eine 
Glättung verzichten).

Ich würde einen 6-12V Akku zum Zwischenpuffern verwenden (Ladestrom < 
1A) und einen BTS555 bei 30-50 Hz PWM takten.

Gruß Anja

Autor: Falk Brunner (falk)
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Warum nicht einfach den Trafo primärseitig dimmen, dann ist es nicht mal 
ein halbes Ampere, das bewältigt werden muss. Und Dimmer gibt es fix und 
fertig, auch mit Ansteuerung per uC.

MFG
Falk

Autor: Dennis Keipp (dkeipp)
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Danke erst einmal für die zahlreichen Antworten.

auf der Primärseite dimmen funktioniert. Allerdings kommt mir das nicht 
gerade gelegen, da ich die 24 V vom Trafo eigentlich noch für andere 
zwecke brauche. Ich werde jetzt 2 Netzteile verbauen. Hab bei der Trafo 
suche noch ein schönen Rittal Kasten gefunden, da kommt alles rein.
Ausserdem hab ich ein 5V Schaltnetzteil gefunden, welches sich von 4,5 
bis 5,5 V einstellen lässt. Das Mopped macht 25 A und ist von MeanWell 
der Typ ist leider nicht mehr erkennbar, das halbe Typenschild fehlt. 
Mit 0.06 Ohm in Reihe sollte das passen.
Macht ein Schaltnetzteil den starken Einschaltstrom mit? Nützt es was 
wenn ich die Kerze beim einschalten per PWM hochfahre? Oder doch lieber 
Mikrowelle schlachten (Hab gerade nix anderes) und Trafo umwickeln?

An meinem Mobilsten Labornetzgerät (im 19" Rack auf Rädern ;-) brauch 
die Kerze genau 15,7A bei 4 V (Nennspannung). Dieses Netzteil mächte ich 
aber ungern dauerhaft an die Maschine hängen...

Gruß

Autor: Ben ___ (burning_silicon)
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in einer mikrowelle findest du einen trafo, der eine 3-4V heizwicklung 
hat, aber die macht keine 20A. die 2kV hochspannung von so einem trafo 
dürften auch nicht so richtig interessant für dich sein. aber so ein 
trafo ist eine gute basis für einen selbstwickel-trafo - die 
2kV-wicklung durchsägen und rausziehen, danach eine 4V wicklung 
reinpacken. sind bei den trafos so 5-10 windungen.

probier einfach ob das 5V SNT die glühkerze schafft. muß das denn 
dauerhaft laufen oder wird das nach kurzer zeit (nach dem anlauf von was 
auch immer) wieder abgeschaltet? wenn das nur kurz läuft probier die 
4,5V an der glühkerze, ein wenig was geht noch durch die anschlußkabel 
drauf und 0,5V überspannung sollten für so ein robustes bauteil kein 
problem sein.

oder halt einen echten 4V schaltregler und diesen an den 24V trafo 
hängen. der hat damit auch kein problem, aber es muß halt ein echter 
drosselwandler sein und nicht einfach ne PWM-zerhackerei mit 120 amps.

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