Hallo,
ich suche jetzt schon den halben Tag ohne Brauchbares zu finden...
Deshalb stelle ich jetzt die Frage.
Undzwar will ich einen MOSFET über PWM linear betreiben um das Feld
einer Spule zu steuern.
nach dem PWM habe ich ein Tiefpass mit 100kOhm und 100nF.
Das kommt jetzt an den Gate Pin.
Danach kommt die Spule mit Freilaufdiode.
Die Spule braucht max. 100mA und der µC wird mit 5V betrieben.
Was kann/muss ich jetzt für ein MOSFET nehmen? Der Arbeitsbereich soll
zwischen 0V und 4,5V(voll Durchgeschaltet) liegen. Die Geschwindigkeit
ist vernachlässigbar, da er sich inerhalb von ca 0,1s auf den neuen Wert
einpendeln soll.
z.B. der BUZ72 hat eine Gate treshold Voltage von 2,1V bis 4V. Das heist
ja das er erst bei 2,1V bis 4V anfängt zu leiten oder? In einem anderen
Beitrag, vor ein paar Stunden, habe ich aber genau diesen FET auch für
Linearbetrieb mittels PWM gesehen. Wie geht das?
Diesen FET habe ich auch hir im Forum in der MOSFET Übersicht gesehen.
Dort steht das der für Linearbetrieb geeignet ist.
Bitte klärt mich in diesem MOSFET Jungel auf.
Vielen Dank
Stefan
Stefan032 schrieb:> nach dem PWM habe ich ein Tiefpass mit 100kOhm und 100nF.
Den kannst du dir sparen. Die Spule glättet deinen Strom durch die Spule
(Freilaufdiode nicht vergessen).
Was erwartest du denn von deiner Spule?
Vermutlich ein steuerbares Magnetfeld.
Das hängt aber vom Spulenstrom ab, nicht von der Gate-Spannung.
Also regelst du das falsche.
Zudem solltest du herausfinden, wie schnell du das Magnetfeld ändern
können musst und welche Induktivität deine Spule hat, denn davon hängt
die Ansteuerspannung ab, die durchaus auch negativ werden müssen könnte.
Dann kann man vielleucht was dazu sagen, aber es läuft vermutlich auf
einen Shunt-Widerstand zur Strommessung und einen OpAmp zur Regelung des
MOSFETs hinaus.
Hab ja oben geschrieben das ich das Feld steuern will.
Mit der Spannung verändere ich ja den Widerstand des MOSFETS der dann
der Spule den Strom gibt. Also genau das was du meinst .
Hir noch mal der Schaltplan um alle Missverständnisse auszuschließen.
Der Transistor ist natürlich der MOSFET hab das Transistorschaltbild nur
zuerst gefunden.
>Hir noch mal der Schaltplan um alle Missverständnisse auszuschließen.
Den Basiswiderstand musst Du weglassen. Dann könnte das klappen.
Edit:
>Der Transistor ist natürlich der MOSFET
Dann klappt das nur, wenn das ein P-Kanal ist.
Der Basiswiderstand muss ja drinnebleiben um dein Einschaltstrom zu
begrenzen. Der µC kann ja nur 20mA und beim Einschalten würde dann ein
sehr hoher Ladestrom wegen dem Kondensator entstehen. Zudem soll der
Widerstand die Spannung bei abgeschaltetem PWM wider abführen um regeln
zu können.
Der MOSFET muss ein N-Kanal sein da ich ja von 0-ca 4,5 V schalten will.
Bei einem P-Kanal schaltet er dann ja bei 0V voll durch oder sehe ich
das falsch?
Also bei 0V gesperrt und bei 4,5V Widerstand des FETs gegen Null.
Vielen Dank und gute Nacht
Stefan
> der Schaltplan um alle Missverständnisse auszuschließen.
Kann ja nicht gehen, das ist ein Sourcefolger.
Da kommen aus deinen 5V quasi nichts raus.
Warum nicht wie beschrieben:
PWM +----+-------+--o +5V
| | | |
100k | | Spule
| | | |
| | +--|<|--+
+---+-----|+\ | LogicLevel
| | | >--+--R2--|I PowerMOSFET
| | +--|-/ | |S auf KK
| | | | Cx |
| | | | | |
| | +---(----+--Rx---+
| | | |
27k 100nF | Shunt (1 Ohm für bis zu 1A)
| | | |
+---+------+------------+--o
Das ist doch mal eine Antwort mit der man was anfangen kann!
Danke
Was heist LogicLevel Power MOSFET auf KK?
LogicLevel -> uC geeignet
Aber was heist KK?
Und kannst du mir einen konkreten nennen? Oder worauf ich beim Kauf
achten muss?
Kannst du auch Werte für R2 Rx und Cx nennen?
Und zu guterletzt was ist das für ein OP. Kann ich da jeden nehmen?
> Und zu guterletzt was ist das für ein OP. Kann ich da jeden nehmen?
Einen der an 5V zumindest fast 5V liefern kann,
also Rail-To-Rail wie TS912.
> Kannst du auch Werte für R2 Rx und Cx nennen?
Nein, sonst hä#tte ich sie hingeschrieben.
R2 entkoppelt den OpAmp von der Kapazität des MOSFETs.
Es gibt OpAmp die mit kapazitiver Last klarkommen (MC34076)
aber die meisten brauchen diesen Widerstand.
Rx, Cx kompensieren deine Last, damit die Shcaltung nicht
schwingt. Da deine Last noch eine Spule ist die sich gegen
steiogenden Strom wehrt, muss die Zeitkonstante des Rx/Cx
ziemlich gross sein. Das kann (und muss) man ausprobieren,
denn mir sind die Daten unbekannt.
Du warst ja zu faul uns zu schreiben was mit der Spule ist,
dann darfst du das jetzt selber ausrechen.
Was meinst du was mit der Spule ist? Ich werde die Spule selber wikeln.
Ca 1000windungen
0,2mm Draht mit nemDurchmesser von 10mm.
Das kann ich zur Spule sagen.
Als versorgungsspannung hätte ich noch 12V DC fals das dem OP helfen
würde.
Vielen dank für den Link und eure Hilfe damit komm ich schon weiter!
Ich werde jetzt in den nächsten Tagen die Teile bestellen und dann
testen.
> Was meinst du was mit der Spule ist?
Keine Ahnung. Du hattest bisher nichts gesagt.
Nun sagst du auch nur, daß sie zumindest 2.5mH hat.
> Das kann ich zur Spule sagen.
Das ist wenig. Nicht mal ob sie einen Kern hat.
Geschweige denn, was sie tun soll.
Warum um alles in der Welt hst du den Mosfet zwischen Versorgung und
Spule gehängt? Hänge ihn zwischen Spule und Masse (Lowside), dann kannst
du einen Logic-Level-FET deiner Wahl nehmen. Der läuft dann auch brav
mit 5V.
Betreibe den FET im geschalteten Betrieb, d.h. schalte den Stromfluss
durch den FET immer hart ein und aus. Das hat mehrere Vorteile:
- Der FET wird nicht (oder nur marginal) warm, weil er immer entweder
ganz eingeschaltet oder ganz ausgeschaltet ist[1].
- Deine Regelschleife wird stabiler, weil die nichtlineare FET-Kennlinie
nicht mehr in der Regelstrecke drin ist.
- Die Auswahl an FETs für Schaltanwendungen ist deutlich größer (z.B.
HexFET) als für lineare Anwendungen.
Du hast zwar leichte Schwankungen im Stromfluss, aber mit 2,5 mH bügelt
die Spule den Stromfluss ziemlich glatt. Bedenke: an der Spule kann der
Strom nicht springen.
Wie willst du dein Feld messen? Strom messen geht relativ einfach, du
brauchst einen Shunt und vermutlich einen OpAmp (dass dein µC einen
A/D-Wandler hat, setze ich mal voraus).
Max
[1] Schaltverluste vernachlässigt
Danke für die Antworten.
Also mit der Spule will ich einen Eisenanker ziehen. Deswegen weis ich
auch die Daten der Spule nicht weil ich die erst testen muss. Somit ist
kein Kern drinnen. Damit vill ich ein Ventil steuern die ein Direkten
Einfluss auf einen Eingang des uC hat. Das Programm ist größten Teils
fertig. Das Programm regelt nach einem Bestimmten Wert nach. Sprich ein
Wert wird eingestellt und das Eingangssignal wird runter bzw hoch
geregelt mittels PWM das die Spule das Ventiel den Fluss beeinflusst bis
der Wert stimmt. Mir geht es jetzt rein dadrum wie ich mit einem PWM
Signal eine Spule regeln kann.
Ich entschuldige mich für die nicht eindeutige Beschreibung!
Max G.
Du meinst also das die Spule direkt an meinem PWM bzw an dem Mosfet ohne
glättung auch gehen würde? Würde der uC nicht wegen der Induktion kaputt
gehen? Trotz Freilaufdiode?
@ Stefan U. (stefan_032)
>Also mit der Spule will ich einen Eisenanker ziehen. Deswegen weis ich>auch die Daten der Spule nicht weil ich die erst testen muss. Somit ist>kein Kern drinnen.
Doch. Denn sonst ist dein Magnetfeld nicht sonderlich stark.
>fertig. Das Programm regelt nach einem Bestimmten Wert nach. Sprich ein>Wert wird eingestellt und das Eingangssignal wird runter bzw hoch>geregelt mittels PWM das die Spule das Ventiel den Fluss beeinflusst bis>der Wert stimmt. Mir geht es jetzt rein dadrum wie ich mit einem PWM>Signal eine Spule regeln kann.
Ganz einfach, der PWM-Wert bestimmt den Strom. Dazu steuert man die
Spule aber direkt per PWM, ohne Umweg der Glättung. Siehe [[Relais mit
Logik ansteuern]].
>glättung auch gehen würde? Würde der uC nicht wegen der Induktion kaputt>gehen?
Nö.
> Trotz Freilaufdiode?
Nö.
Das finde ich immer so spektakulär:
>Das Programm ist größten Teils fertig.
.. nur die dazu anzusteuerunge Hardware muss noch gebaut werden..
Respekt. Ich mach das immer andersrum.
> Also mit der Spule will ich einen Eisenanker ziehen. Deswegen weis ich> auch die Daten der Spule nicht weil ich die erst testen muss.
Das muss man nicht testen, das kann man ausrechnen.
Du hast also schon "ausprobiert", daß 5V und die 1000 Windungen reichen
um deinen Eisenstab in die Spule zu ziehen, und dabei die 1000 Windungen
nicht überhitzen.
Dann hättest du auch merken können, daß der Eisenstab so schwer ist, daß
er von kleinen Schwankungen des Magnetfelds nicht beeinflusst wird, also
PWM direkt ungeglättet auf die Spule kein Problem ist, und man keinen
MOSFET braucht der im Linearbetrieb jede Menge Leistung verheizt,
sondern ordetnlich schalten kann, mit einem LogocLevel MOSFET direkt am
PWM Ausgang des uC und einer Freilaufdiode die ETWAS schneller ist als
die träge 100Hz Diode 1N4004.
Du hast sicher auch schon nachgeschlagen, daß das was du bauen willst
sich voice coil Antrieb nennt und der das grosse Problem hat, daß er
ohne Lagereglung nicht in der Lage ist, inmitten des Weges anzuhalten.
Aber du hast das Programm ja schon fertig, also wirst du auch den
Algorithmus der Lageregelung schon implementiert haben, wunderbar.
Super danke! Also schmeiße ich die ganze Glättung raus und hänge nur den
FET an den PWM.
Ich wollte das ganze Glätten weil ich das hir im Forum in einem Beitrag
gesehen/gelesen habe. Dort stand "eine Induktive Last darf man niemals
direkt an ein uC anschließen."
Zu der Spule:
Also kann ich ja ein Eisenrohr nehmen, das isolieren und darauf die
Spule wikeln oder? Dann habe ich einen Kern und das Magnetfeld wird
stärker. Wenn ich jetzt aber den Anker anfange zu ziehen, wirkt auf den
Anker trotzdem noch eine Kraft wenn der Anker das Rohr berührt? Oder
denke ich da zuweit rein? Ich hab mir das sogedacht: Sobald die sich
berühren entsteht ja ein, durch die Induzierten Krichströme verursachter
Mini Kurzschluss der mir die Komponenten mit einem kleinen Punkt
zusammen schweißt oder sehe ich das falsch?
@ Matthias Lipinsky:
Das hatte ich eigentlich vor aber die Teile sind noch nicht da. Und den
FET kann ich ja nicht bestellen weil ich nicht weis welcher!
@Michael Bertrandt:
Der Anker wird durch eine Feder zurück gedrückt somit muss er nicht in
der Schwebe sein sonder den Strom und damit das Feld so erhöhen das die
Kraft die Feder bis zu einem gewissen Punkt eindrückt.
> Also kann ich ja ein Eisenrohr nehmen, das isolieren ...
Ich hab nicht den Eindruck, dass du den Aufbau eines Zugmagneten
https://de.wikipedia.org/wiki/Zugmagnet damit hinkriegst.
Ein erster Schritt wäre, die erforderliche Kraft und den Weg zu kennen.
z.B.
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