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Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Relais oder L298


Autor: Zoltan Gradwohl (Gast)
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Hallo,

ich zerbreche mir grad die Birne, welches Bauelent ich in meiner
Schaltung einsetzten soll, also entweder zwei Relais oder eine L298.
Geschaltet werden soll ein Motor der im Leerlauf so um die 1,5A
Verbraucht. Es soll auch umgepolt werden können, aber ich brauche keine
PWM. Beide Bauteile haben ihre Vor- und Nachteile. Ich kann mich aber
beim besten Willen nicht für einz entscheiden, daher möchte ich mal
hier Fragen, ob der L298 iregendwelche Vortleile gegenüber von Relais
bietet (ausser dass es PWM kann)? Bei Relais habe ich das Gefühl, als
seien diese "veraltet", obwohl der geringere Preis für diese
spricht?


Gruß
Zoltan

Autor: Sascha Weitkunat (Gast)
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Nimm nen FET.

Autor: crazy horse (Gast)
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wenn schon FET, dann ne Vollbrücke, das Thema hatten wir vor kurzem
hier.
Der L298 ist kleiner, aber es spricht nichts gegen das Relais. Wenn es
auch noch billiger ist und du Platz genug dafür hast - warum nicht?
Nachteile: die Lebensdauer ist begrenzt, irgendwann sind die Kontakte
oder die Mechanik hinüber. Kurzzeitige Überlastungen halten Relais
besser aus als Halbleiter, Verluste im Leistungsteil gehen gegen Null.

Autor: uboot-stocki (Gast)
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Hi Zoltan,

für Deine Anwendung halte ich nichts von Relais. Mir sind schonmal
Kontakte kleben geblieben. Klar kann man jetzt sagen: Hättest Du die
richtig entstört wäre das nicht passiert ...

Ich verwende seit kurzem für diesen Fall den IPS021 (ist hier im Forum
schon ein paar Mal angesprochen worden). M.E. hat Crazy Horse recht,
wenn es eine Vollbrücke gibt - nimm sie ...

@Crazy Horse: Was für ein Bauteil kannst Du uns denn empfehlen ?

Gruß

UBoot-Stocki

P.S.: Zoltan, wolltest Du Dich nicht via email melden ?

Autor: Zoltan Gradwohl (Gast)
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Hallo,

also danke erstmals für die Beiträge.

Die 4 Ampere der L298 reichen leider doch nicht aus, deshalb versuche
ich nun eine H-Brücke aus 4 IRF540 N-Fet's
(http://www.elektronik-kompendium.de/sites/praxis/slt0008.htm) zu
bauen. In einem Thread gabs eine Schaltung, die sehr gut für meine
Anwendung passen würde. Ich habs mal im Anhang nochmal reingestellt.(Q:
http://www.mikrocontroller.net/forum/read-1-31924.html#32160)

Mein Problem ist nun, dass ich nur n-Kanal-Typen verwenden will, und
dafür brauche eben ich einen für die oberen FET-s einen MOSFET Treiber
(in der Schaltung oben ist es der IR2104
(http://www.irf.com/product-info/datasheets/data/ir2104.pdf)), oder
zumindest eine Steuerspannung, die mindestens 5V über der
Motorbetriebsspannung liegt.


>crazy horse

Ich zitiere hier mal aus einem Deiner älteren Beiträge:

...auch diese Schaltung löst nicht das Problem, daß keine Gatespannung
für das Durchsteuern  der oberen FETs zur Verfügung steht.
Es gibt (min.) 3 Lösungsmöglichkeiten:
1. p-Kanal-Fets                            scheidet bei mir aus
2. n-Kanal-Fets + Hilfsspannung (Ub+5V)    das möchte ich !!
3. spezielle High-Side Mostreiber.         scheidet bei mir aus



Und genau zu dieser Hilfsschpannung hätte ich diesmal eine Frage: Ich
habe diese Schaltung hier gefunden
(http://www.elektronik-kompendium.de/sites/praxis/slt0008.htm), mit der
ich die Spannung verdoppeln kann. Könnte man die "oberen" n-FET-s
nicht mit so einer Schaltung mit der benötigten Spannung von (Ub+5V)
versorgen? Mir gehts ja nicht um PWM, oder Geschwindigkeit, nur um
einen möglichst geringen Innenwiderstand. Der NE555 ließe sich dann
auch eventuell durch einen PWM-Ausgang des MC ersetzten.


Was haltet Ihr davon?


Gruß
Zoltan

Autor: crazy horse (Gast)
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kurze Frage vorab: warum willst du nicht 2 n-Fet+2 p-Fet nehmen? Was
spricht dagegen, gibt inzwischen sehr gute.

Autor: Zoltan Gradwohl (Gast)
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Ich will keine p-Fet nehmen, weil ich mir mal viele n-FET-s gekauft
habe, und die verstauben hier nur: Es ist also eine Kostenfrage.

Ich habe hier auch schon was gefunden:
http://www.learn-c.com/experiment7.htm
...

Autor: Rainer D (Gast)
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Hallo,

p-Fets sind übrigens teurer/gleichviel bei weniger Leistung...

MfG
Rainer

Autor: Zoltan Gradwohl (Gast)
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Also meine bisherigen Recherchen haben ergeben, dass ich nicht der erste
bin, der diese Idee hatte:
http://www.armory.com/~rstevew/Public/Motors/H-Bri...
http://www.avrfreaks.net/phorum/read.php?f=3&i=437...
http://www.vego.nl/7/7_028.htm
http://www.reconnsworld.com/power_voltdoubler.html

Wie ich das sehe, lässt sich am einfachsten die Versorgungsspannung von
12V mit Hilfe eines PWM-Ausgangs verdoppeln. Im Anhang befindet ich
meine Version des Spannungsverdopplers, der nicht direkt an den Pin des
MC angeschlossen wird. Da stellt sich mir aber noch die Frage, ob die
24V nicht über mögliche "Grenzspannungen" des IRF540
(http://www.semiconductors.philips.com/acrobat/data...)
gehen? Könnte ich dann eventuell mit dem Puls-Pausenverhältnis auch die
Ausgangsspannung kontrolieren?

Autor: Günter (Gast)
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Hallo Zoltan

Welche Werte sind für die Elko's vorgesehen

Günter

Autor: Zoltan Gradwohl (Gast)
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Das wieß ich noch nicht. Über die Auslegung der Kondensatoren habe ich
mir noch keine gedanken gemacht. Ich bin mir noch garnicht sicher, ob
es so gehen könnte. Deswegen Frage ich hier.

Autor: Zoltan Gradwohl (Gast)
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Jetzt habe ich die Schaltung mit einer H-Brücke erweitert. Ich muss aber
sagen, dass ich nicht viel Ahnung davon habe, was ich da gemacht habe.
Deshalb wäre es sehr nett, wenn jemand sich das mal anschauen könnte.

Danke und Gruß
Zoltan

Autor: Zoltan Gradwohl (Gast)
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Es funktioniert mit der Spannungsverdopplerschaltung! Ich habe den
Versuchsaufbau aus dem Anhang aufgebaut (ist nur eine Seite der Brücke,
um nicht aus Versehen einen "Kurzen" zu produzieren). Beide FET-s
schalten durch: Nach 15 min bei 3A und 12V Versorgungsspannung erwärmen
sich beide FET-s kaum/garnicht. Jetzt möchte ich den NE555 durch einen
PWM-Signal des MC-s ersätzten. Ich will aber den Spannungsverdoppler
nicht direkt an den MC anschließen. Ich habs mit Transitoren versucht,
das haut aber nicht hin.

Kann mir jemand einen Tipp geben, wie ich den Transitor richtig an dem
PWM-Port anschließen kann, damit der Spannungsverdoppler richtig
arbeitet?




Gruß
Zoltan

P.S. Wem das Thema auch interessiert...:
http://www.elecdesign.com/Globals/PlanetEE/Content/2219.PDF
http://members.shaw.ca/cncstuff/bridges.html
http://www.mech.uwa.edu.au/nws/How_to_do_stuff/mic...
http://www.diystompboxes.com/pedals/vdbl.html

Autor: Florian Pfanner (Gast)
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Hallo,

du musst mindestens 2 Transistoren nehmen: einen um den Kondensator zu
Laden und einen um den Kondensator entladen. vgl. gegentaktausgang bei
Logikbausteinen.

Gruß, Florian

Autor: Zoltan Gradwohl (Gast)
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Hi Florian,

ich habe das selbe Thema auch bei den AVRFreaks gepostet.
http://www.avrfreaks.net/phorum/read.php?f=3&i=470... Es läuft
jetzt mit den beiden Transistoren. Muss ich aber keinen Widerstand
zwischen den AVR und den beiden Transistoren schalten?

Gruß
Zoltan

Autor: Florian Pfanner (Gast)
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Hallo,

theoretisch nicht, denn die beiden Transistoren sind ja nie
gleichzeitig geschalten, aber zur sicherheit der Transistoren würde ich
einen schutzwiderstand einbauen.
Auserdem habe (ich zumindest) in der Schule gelernt, dass man einen
Kondensator nur über einen Widerstand laden/entladen sollte.

Gruß, Florian

Autor: Zoltan Gradwohl (Gast)
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Das ist nun die aktuelle Version meiner H-Brücke. Ich habe sie auf dem
Steckbrett aufgebaut und getestet (noch ohne den Mikrocontroller).
Vielleicht fällt aber jemandem noch was auf, was ich verbessern sollte.

Autor: crazy horse (Gast)
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wow, wat fürn Aufwand. Meinst du, das das jetzt billiger ist, als 2
p-Fet dazu zu kaufen?
Aber ansonsten solltest du bedenken, dass jeder MC mal abstürzen kann,
Hardware-Verriegelung der beiden Brückenseiten ist eigentlich
unverzichtbar.

Autor: Zoltan Gradwohl (Gast)
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Hi crazy horse,

durch die zwei p-Fet entfiele die Spannungsverdopplung, aber die kostet
nur ~1,40 EUR. Der größere Nachteil ist, da gebe ich dir Recht, das der
Aufwand im Vergleich zu einem Treiber IC zum Beispiel schon enorm ist.
Da ist dann auch schon die Hardware-Verriegelung mit drinn (IR2104..).
Andererseits wieder kann ich dann nicht bremsen.

1.) Gibt es TreiberICs mit denen ich auch bremsen kann?
2.) Kann ich meine Schaltung so modifizeiren, das ich
Hardware-Verriegelung habe und gleichzeitg noch bremsen kann?
3.) Kann ich die Brücke nicht mit einer Sicherung vor dem
"Kurzschluß" schützen?

Autor: Peter Dannegger (peda)
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"1.) Gibt es TreiberICs mit denen ich auch bremsen kann?
2.) Kann ich meine Schaltung so modifizeiren, das ich
Hardware-Verriegelung habe und gleichzeitg noch bremsen kann?
3.) Kann ich die Brücke nicht mit einer Sicherung vor dem
"Kurzschluß" schützen?"



Die Lösung all Deiner Fragen:

Nimm den Toshiba TB6549P, das ist ein MOSFET-Vollbrückentreiber bis
4,5A.


Peter

Autor: Zoltan Gradwohl (Gast)
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Hallo Peter,

hab bischen gegooglet TB6549P:
http://www.all-electronics.de/product/006001015/88...

Hört sich gut an. Ich habe aber bereits mit dem L298 experimentiert.
Dieser schafft auch max 4A (auch mit Bremse). Das reicht mir leider
nicht, da ich Motoren mit 10..12A (12V) betreiben möchte. Dennoch danke
für den Tipp.

Zu der Sicherung noch ein Gedanke:
Der IRFZ48N schafft bei 100°C 45A (pulsed 210A). Wenn ich die Brücke
mit einer 20A KFZ Sicherung schütze (für den Fall, dass der MC
abstürzt), gehen dann die FETs trotztem bei einem Kurzschluß in die
ewigen Jagdgründe?

(Im Anhang habe ich mit Eagle3D etwas herumgespielt. Das finde ich echt
klasse.)

Autor: Peter Dannegger (peda)
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Der L298 ist aber leider mit Bipolartransistoren, d.h. der hat
erhebliche Spannungsabfälle und muß deshalb ordentlich gekühlt werden.
Außerdem müssen noch schnelle Clampingdioden extern beschaltet werden,
d.h. die sind nicht intern.

Ist eben schon uralt der L298, deshalb würde ich ihn nicht mehr für
Neuentwicklungen einsetzten.

12A klingt ja recht heftig, sollte man da nicht besser einen Motor für
höhere Spannung nehmen ?

Es gibt auch MOSFETs mit interner Schutzschaltung.


Peter

Autor: Zoltan Gradwohl (Gast)
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>muß deshalb ordentlich gekühlt werden
du sagst es. ;-)

>12A klingt ja recht heftig, sollte man da nicht besser einen Motor für
höhere Spannung nehmen ?
Den Motor gibts noch nicht. Aber es kann auch sein, dass es 24V werden.
Deshalb habe ich auch die Z-Dioden in die Brücke eingefügt.

>Es gibt auch MOSFETs mit interner Schutzschaltung.
Uboot Stocki hat mir den IPS021 empfohlen. An sowas hast Du auch
gedacht?

Was meinst Du zu der Idee mit der Sicherung?

Autor: Zoltan Gradwohl (Gast)
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Diese Verion ist nun gegen Kurzschluß geschützt, indem die beiden auf
einer Seite liegenden FET negiert angesteuert werden.
Nennen wir die beiden Zuleitungen A und B, dann ist die Logik die
Folgende:

AB
00 ->bremsen  (mit den unteren FET)
01 ->motor vorwärts
10 ->motor rückwärts
11 ->bremsen  (mit den oberen FET)

Das ist also genau das was ich wollte, nämlich den Motor bremsen
können, und den Kurzschlußfall hardwaremäßig elimieren, so dass auch
ein Programmfehler zur keiner Beschädigung der Brücke führen kann.

>Sicherung: Davon wurde mir abgeraten, denn der FET stirbt
höchstwarscheinlich als erster.

Autor: Profi (Gast)
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Hallo, zum Schaltplan fällt mir folgendes ein:
Die Schaltung oben ist ein Verdreifacher! D6, D7, C6 und C8 sind
überflüssig. Wenn zu wenig Spannung nach den ersten beiden Dioden
rauskommt, ist der Grund eher, dass der Hub an den Transistoren wegen
des großen R2 zu gering ist.

Die H-Brücke mag zwar für Deine Zwecke (Aus-, Ein und Umschalten)
ausreichen, aber keinesfalls für PWM, und diese Option würde ich mir
offenhalten, wenn nicht zur Drehzahlregelung, dann vielleicht für einen
Sanftanlauf (soft start) zum Verringern des Einschaltstromstoßes.

Die Zeit, in der die FETs halb leitend sind, muss möglichst kurz sein,
und dazu muss man am Gate steile Flanken einspeisen (Gate-Ströme liegen
kurzzeitig (zum Umladen) im Ampere(!)-Bereich). Wenn die Ladung des
Gates über einen 10K-R abfließt, dauert das viel zu lange.

"Break before make" (bbm) muß beachtet werden, d.h. es muß
sichergestellt sein, dass der eine FET getrennt hat, bevor der andere
leitend wird, sonst rumpelt's gewaltig.
Das ist, auch wegen der angesprochenen RC(gate)-Verzögerung nicht
gewährleistet.
Wie gesagt, wenn Du nur alle paar Sekunden umschaltets, geht's
wahrscheinlich, aber nicht bei PWM im kHz-Bereich.

Nimm zum Ansteuern lieber ein spezielles FET-Treiber-IC (darüber haben
sich ja schon andere Leute den Kopf glühen lassen), mir fällt spontan
der ICL7667 ein, der ist aber leicht veraltet. Google!

Und das mit dem bbm kannst Du ja im Prozessor machen, also doch mit 4
Ausgängen arbeiten, aber eine Sicherheitsschaltung implementieren, die
abschaltet, falls zwei komplementäre FETs angesteuert würden.

Schau nach, ob die FET-Treiber-ICs das nicht sogar selbst machen, dann
genügen evtl. 2 Leitungen.
Viel Glück und wenig Rauch!

Autor: Profi (Gast)
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In Zeile 2 muß es "D7, D8, C6 und C8" heißen!

Die Treiber-ICs erzeugen die hohe Spannung zum Ansteuern des
high-side-FETs auch oft selbst (Bootstrap). Darauf achten, ob das nur
bei PWM-Betrieb geht (die PWM-Frequenz wird evtl. zum Verdoppeln
verwendet).

Was mir in der Schaltung abgeht: die 4 Clamping (Freilauf)-Dioden, oder
sind die in den FETs integriert?

Nochwas fällt mir ein: bei diesen Strömen ist der Aufbau ist sehr
kritisch!
Saubere Trennung von Digital- und Leistungs-Gnd, nur an einem Punkt
verbinden.
Opto-Koppler schaden auch nicht, sie schützen Deine Ports, falls es
doch mal kracht.
Kurze dicke Verbindungen!

Bei PWM: hochwertige Abblock-Cs mit niedrigem Innenwiderstand (low-ESR)
direkt an den FETs.

Und noch was zum L298: der gehört doch wirklich "zum alten Silizium".

Autor: Profi (Gast)
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Schau Dir mal den TD340 an, der hat auch noch einen 5V-Regler,
Reset-Generator, Watchdog, Standby, Temperatursensor, Verpolschutz...

http://us.st.com/stonline/books/pdf/docs/7048.pdf
Google nach "h bridge driver"

Autor: Zoltan Gradwohl (Gast)
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Hallo Profi,

danke für deine Ausführlichen Beiträge. Ich war in Urlaub, deswegen
meine verspätete Antwort:


>die Schaltung oben ist ein Verdreifacher!
Ja, Du hast Recht. Der Spanungsverdoppler, wie Du ihn beschrieben hast,
liefert unbelastet 22 V und mit dem angeschlossenen FET nur ~20 V. Aus
dem Grund belasse ich den Spannungsverdreichfacher, und komme so mit
Hilfe der Z-Dioden auf genau 24V für die oberen FET.


>PWM
Mein Argument für den PWM wäre, dass ich damit den Motor in der Nähe
der Soll-Position verlangsammen könnte, damit keine Schwingungen
auftreten. Jedoch reicht hier die Bremse und ich stoppe den Motor immer
bereits vor dem Erreichen des Soll-Wertes.


>"Break before make" (bbm)
>Und das mit dem bbm kannst Du ja im Prozessor machen...
Ich habe die Schaltung wieder auf 4 getrennte Leitungen für die 4 FET
zurückgeändert. Auch das Programm ist so erweitert, dass immer zuerst
alle FET auf einer Seite abgeschaltet werden. Wie lang sollte ich aber
die Pause bei dem Umschaltvorgang machen. (TreiberICs haben eine delay
im ns-Bereich (?)). Ich dachte so an 20ms.


>TD340
Ich habe nach dem IC gegoogelt. Ich glaube den gibts noch garnicht?
Wenn doch, weißt Du vielleicht wie viel der kostet, und woher ich den
beziehen kann?


>Nochwas fällt mir ein: bei diesen Strömen ist der Aufbau ist sehr
kritisch...
Geht das so, wie es auf dem Bild im Anhang zu sehen ist?. (Hell ist
GND)



Gruß
Zoltan

Autor: Dimi (Gast)
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wie funktioniert ein spannungsverdoppler mit ne555

Autor: Frank (Gast)
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für kleine Leistungen ganz gut.

bye

Frank

Autor: Rahul (Gast)
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>wie funktioniert ein spannungsverdoppler mit ne555
>für kleine Leistungen ganz gut.

Muaaa! LOL

@Dimi:
Guck dir mal folgenden Link an:

http://www.elektronik-kompendium.de/sites/slt/0206161.htm

(30Sekunden Gugel)

Autor: Rahul (Gast)
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