Last Schalten mit möglichen Kurzschluss

[Alexander L. (alexander_l683)]

Abend,

Anwendung: Alufolie mit einer Messingstange löchern bzw auch "Malen"

Ich habe diese Schaltung ähnlich wie auf dem Bild gebaut, aber mit einem 
zufälligen Mosfet mit einem zufälligen Treiber und es hat funktioniert, 
bis ich einen Kurzschluss hatte.(MOSFET tot) Dann habe ich den Strom mit 
einem Hallsensor gemessen und bei Überlastung abgeschaltet. Es 
funktionierte bisher besser, aber ich brauchte einen Heizwiderstand weil 
der Hallsensor + Mikrocontroller manchmal zu langsam war. Dies ist 
bisher nun meine funktionierende Lösung. Jetzt gehe ich direkt zu einer 
PCB und einem widerstandsbasierten Strommessung um noch schneller zu 
schalten.

Der Teil mit dem MC hab ich wegelassen.

ENABLED-> Treiber an/aus
SIGNAL -> etwa 20khz Signal MC
CURRENT -> geht an einen Analog Eingang des MC's

Ich würde gerne fragen ob jemand Tipps und Tricks für die oben gezeigte 
Schaltung hat oder meint ich geh den falschen weg.

Mit freundlichen Grüßen

[Wolf17 (wolf17)]

Ich empfehle für diese Anwendung ein billiges altes Trafoschweißgerät zu 
leihen. Da kann man dann sogar den Strom einstellen.

[Lothar M. (Firma: Titel) (lkmiller) (Moderator)]

Alexander L. schrieb:
> Jetzt gehe ich direkt zu einer PCB und einem widerstandsbasierten
> Strommessung um noch schneller zu schalten.
Wie schnell/oft willst du denn schalten? Oder besser: was soll da 
geschaltet werden?

Alexander L. schrieb:
> ich brauchte einen Heizwiderstand weil der Hallsensor + Mikrocontroller
> manchmal zu langsam war.
Ich mache niemals Notabschaltungen über Software, wehe da komt ein 
schlecht programmierter Interrupt oder ein Breakpoint...

So eine Überlastabschaltung würde ich in Hardware machen und dem µC dann 
nur mitteilen, dass abgeschaltet wurde.

[Alexander L. (alexander_l683)]

Wolf17 schrieb:
> Ich empfehle für diese Anwendung ein billiges altes Trafoschweißgerät zu
> leihen. Da kann man dann sogar den Strom einstellen.
Ja, das wäre praktisch, wenn ich es von Hand mache. Ich verwende einen 
3D-Drucker als XYZ, auf dem ich bestimmte Bahnen laufen lasse. Ich 
brauche also immer eine Rückmeldung, ob alles in Ordnung ist. Der 
Trafoschweißer hat sicher keine Kurzschlussschnittstelle.

Lothar M. schrieb:
> Wie schnell/oft willst du denn schalten? Oder besser: was soll da
> geschaltet werden?
Möchte zwei Zustände erkennen: "es funktioniert/brennt weg" und "totaler 
Kurzschluss". Im Moment ist es für etwas dickere Alufolie ausreichend, 
aber ich möchte später meine eigene EDM bauen mit Draht. Derzeit 
verwende ich ein einfachen 3D Drucker für XYZ und RP Pico + Halbgelötete 
PCB/Breadboard Lösung Power Platine für die Anode. (wir reden bitte 
nicht über emv hust)
https://en.wikipedia.org/wiki/Electrical_discharge_machining

[Thomas (kosmos)]

Hier mal ein ganz einfacher Schutz gegen Überlast.

Wenn der Strom einen gewissen Wert übersteigt fällt die Spannung vor dem 
Widerstand R38 nicht mehr ganz ab, wodurch ab 0,6-0,7V die Basis des Q15 
angesteuert, dann zieht dieser Transistor das Gate des Mosfets Q5 gegen 
Masse wodurch dieser sperrt.

Mit R38 kannst du den Spannungsabfall und damit die Stromschwelle für 
die Überlastabschaltung verändern.

[Alexander L. (alexander_l683)]

Vielen Dank Thomas
Jetzt, wo ich deine Antwort sehe komme ich mir dumm vor, weil ich die 
Schaltung kenne. Ich gehe davon aus, dass der Heizwiderstand noch 
benötigt wird, weil die gesamte Last permanent über R38(bei mir J3) 
fließt bei einem Kurzschluss. So lange, bis auch der MC dies auch 
bemerkt und schließlich abschaltet/einen Fehler meldet.

[Lothar M. (Firma: Titel) (lkmiller) (Moderator)]

Alexander L. schrieb:
> weil ich die Schaltung kenne.
Aber offenbar nicht ihren großen Nachteil.

> die gesamte Last permanent über R38(bei mir J3) fließt
Mal abgesehen davon, dass nur ein Strom fließt, eine Leistung dber 
anfällt, fallen an dem Shunt nur 0,7V ab. Die restliche Spannung (und 
damit auch der Großteil der Leistung!!) fällt am Mosfet an.

> So lange, bis auch der MC dies auch bemerkt und schließlich
> abschaltet/einen Fehler meldet.
Bis dahin hat dann wegen eines Hotspot im Mosfet schon die 
Siliziumschmelze begonnen.

Wie gesagt: mit einem Shunt erkennen, ob ein Kurzschluss vorliegt, und 
dann damit ein Flipflop (Abschalten und per Software zurücksetzen) oder 
ein Monoflop (automatischer Neustart, Hiccup) triggern.

[Rainer W. (rawi)]

Alexander L. schrieb:
> Dann habe ich den Strom mit einem Hallsensor gemessen und bei
> Überlastung abgeschaltet. Es funktionierte bisher besser, aber ich
> brauchte einen Heizwiderstand weil der Hallsensor + Mikrocontroller
> manchmal zu langsam war.

Was hat der Mikrocontroller mit der Überlastabschaltung zu tun?
Wenn die Überstromabschaltung zu langsam ist, gibt es zwei 
Möglichkeiten, um Abhilfe zu schaffen: Entweder macht man die 
Abschaltung schneller oder man macht den Stromanstieg z.B. mit einer 
Induktivität langsamer.

[Wolf17 (wolf17)]

Alexander L. schrieb:
> Ich brauche also immer eine Rückmeldung, ob alles in Ordnung ist. Der
> Trafoschweißer hat sicher keine Kurzschlussschnittstelle.
Stromwandler wurden bereits erfunden.
AC Stromwandler hat sogar Conrad bis 800A unter 20€.
Hier 1000A AC zum aufclipsen für 12€: 
https://www.ebay.de/itm/314976747746
Oder einen HAS200 4€+Versand, der kann DC-50kHz bis +-600A.
Beitrag "[V] Stromwandler- LEM Current Transducer HAS 50/100/200"

[Wf88 (wf88)]

Thomas schrieb:
> Hier mal ein ganz einfacher Schutz gegen Überlast.
>
> Wenn der Strom einen gewissen Wert übersteigt fällt die Spannung vor dem
> Widerstand R38 nicht mehr ganz ab, wodurch ab 0,6-0,7V die Basis des Q15
> angesteuert, dann zieht dieser Transistor das Gate des Mosfets Q5 gegen
> Masse wodurch dieser sperrt.
>
> Mit R38 kannst du den Spannungsabfall und damit die Stromschwelle für
> die Überlastabschaltung verändern.

Das geht noch einfacher. Man kann den RDSon dafür nehmen. Ist allerdings 
ein Balanceakt zwischen "hält die Hitze noch aus" und "zu wenig U über 
RDS".