Hallo, ich möchte ein 12V 150W DC Keramik Heizelement (PTC Thermister) mit Hilfe eines Atmel Mega8 in der Leistung regeln. So möchte ich eine Leistung von beispielsweise 80W vorgeben und der Mega bzw. die Schaltung soll die Spannung für das Heizelement entsprechend runter regeln, so das die 80W in etwa erreicht werden. Strom und Spannung werden gemessen und die aktuelle Leistung kann errechnet werden. Die Einstellung soll von "volle Leistung"(volle Spannung, 150W) bis "aus"(keine Spannung, 0W) gehen. Das Heizelement wird in einem Heizkoffer eingesetzt. Wie kann ich eine solche Schaltung realisieren? Vielen Dank, Gruß Jörg
Gast
#1520170
>So möchte ich eine >Leistung von beispielsweise 80W vorgeben und der Mega bzw. die Schaltung >soll die Spannung für das Heizelement entsprechend runter regeln, Du kannst natürlich schon die Spannung runterregeln, mit einem Stepdown beispielsweise. Viieeel einfacher ist eine Pulsweitenmodulation - mit genau dem gleichen Effekt. mfg
Gute Idee, doch wie mache ich das genau? Der Mega8 kann ja PWM, aber nur bis 5V und ein paar mA. Wie komme ich von da zu den 12V und 150W? Gibt es vielleicht irgendwo eine Beispielschaltung? Ich kenne mich bei den Bauteilen nicht so aus, ich denke mal, ich brauche FETs oder so? Gruß Jörg
Gast
#1520192
>ich denke mal, ich brauche FETs oder so?
Wird die beste Lösung sein.
Gast
#1520193
Ach so - absoluter Anfänger. >bis 5V und ein paar mA. Wie komme ich von da zu den 12V und 150W? Kauf dir ein Netzgerät für die 12 V. Die 5V für den Atmega erzeugst da am einfachsten mit einem 7805. >Gibt >es vielleicht irgendwo eine Beispielschaltung? Ähnliche Schaltungen wirst du hier sicher finden, suchen musst du aber selber. >Ich kenne mich bei den >Bauteilen nicht so aus, ich denke mal, ich brauche FETs oder so? Ja, FETs, die du mit einem Treiber ansteuerst oder einen SmartFet mit Logikeingang.
Bei den Reaktionsgeschwindigkeiten eines Heizelementes kannst du die PWM mit kleinen Frequenzen betreiben, wenn es akustisch nicht stört. Dann reicht ein einfacher Logik-Level N-Mosfet am AVR-Port, der dir die 12V schaltet.
Ah, noch vergessen, nicht mit der Spannung beim Mosfet sparen. Bei 12V als Lastspannung würde ich einen 55V Mosfet nehmen, auch wenn deine Last vermutlich keine besonders große Induktivität hat.
IRL3705N zum beispiel. bei der leistung würd ich zwei davon verbauen, damit hast du nur noch ein viertel der verlustleistung an den FETs. die PWM würde ich nicht so tief ansetzen, 100-300Hz sollten es schon sein. ansonsten darf das arme netzteil ständig zwischen leerlauf und 150W ausregeln.
Hallo Jörg, > Wie kann ich eine solche Schaltung realisieren? Du musst sagen wie genau und detailliert du es beschrieben haben möchtest. Auf welchem Stand bist du? (Null, Anfänger, Fortgeschritten, ... ) 1. Wie sieht es mit deinen E-Technik und Programmierkenntnissen aus? Das erste was du brauchst ist ein Netzteil welches 12V und etwas über 150W liefern kann. Das kann auch ein PC Netzteil sein. ------- Wenn du es dir ganz einfach machst nimmst du PulsweitenModulation. Deine PWM müsste nicht so schnell sein, 10kHz reichen locker aus. Wenn es etwas komplizierter sein soll nimmst du noch eine Spule und Diode zu deiner (50 KHz) PWM hinzu und hast einen Step-Down Spannungswandler. (Du musst die resultierende Spannung messen und die PWM so lange angleichen bis die Gewünschte Spannung erreicht ist.) ------- Ab 10 KHz musst du zusätzlich einen MosFET Treiber basteln (das häufige laden und entladen vom Gate bringt so ein I/O-Pin nicht) Besteht quasi nur aus zwei Transistoren (NPN und PNP) und zwei Basis-Widerständen. Treiber: Beitrag "Re: MOSFET-Treiber diskret, Spannung bricht zusammen" Beitrag "Re: n-kanal mosfet treiber diskret mit npn und pnp" Bei 100 Hz kannst du bei so einer unkritischen Sache einfach den I/O-Pin nutzen. ------ Dein PTC Element besitzt einen bestimmten Widerstand, wenn es wärmer wird steigt dieser. Du brauchst also einen kleinen Shunt Widerstand um den Strom zu messen. Dann noch die Spannung ------ Zum Schluss hast du da einen Controller auf einem Steckbrett, fliegend verlötet oder auf einer Lochrasterplatine. Dazu ein Leistungsteil mit dem MosFET und vielleicht mit Spule+Diode. An Code kann es wenig sein, du brauchst nur PWM und ADC. Wenn du Hilfe brauchst sag es einfach. mfg
Siehe PWM
Vielen Dank erst einmal für Eure zum Teil sehr ausführlichen Hilfestellungen/Beiträge. Zum meinen Kenntnissen, der Ausstattung, dem Hintergrund: Ich würde mich als fortgeschrittenen Anfänger bezeichnen und komme aus der Modellbauer Ecke. Der Koffer soll am Schaltnetzteil(20A), KFZ Netz und einem internen 3S Lipo betrieben werden. Je nach Quelle soll dann die Leistung eingestellt werden. Der Koffer ist mein erstes µC Projekt. Die Spannung für den Mega8 wird per 7805 erzeugt. Die Spannung wird über einen Spannungsteiler mittels ADC gemessen. Bei der Strommessung kommt ein ACS713 Hall Sensor zum Einsatz. Die Temperatur wird mit KTY Sensor ebenfalls am ADC ermittelt. Zum Einstellen und Anzeigen kommen ein LCD und Taster zum Einsatz. Die Heizung läuft nicht die ganze Zeit. Die Aufheizphase dauert ca. 2 Minuten, danach wird nur noch knapp alle 2 Minuten für ca. 20 sec geheizt. (Erfahrungswerte mit festen 100W Heizleistung) So würde dann jetzt die Lösung aussehen: Logik-Level N-Mosfet (z.B. IRL3705N) direkt am PWM Pin des Mega8 und eine vergleichsweise niedrige Schaltfrequenz (um die 1KHz oder sogar noch niedriger). Dann noch den Laststromkreis anschließen und fertig. Welcher FET wäre denn der richtige? Die beiden Typen hab ich bei Farnell gefunden IRL3705NPBF (55V, 77A, Leistungsverlust:130W) IRL3705NSPBF (55V, 89A, Leistungsverlust:170W) Falls ich zwei verwenden muss, wie schalte ich die zusammen, das sie sich die Leistung teilen? Vielen Dank, mfG Jörg
Gast
#1520336
Sieht schon ganz gut aus! >Falls ich zwei verwenden muss, wie schalte ich die zusammen, das sie >sich die Leistung teilen? Viel kannst du da nicht machen. Mosfets gleichen dass zum Teil selber aus, da sie einen positiven Temperaturkoeffizienten haben.
ich würde beiden sicherheitshalber einen kleinen kühlkörper spendieren auf den beide gemeinsam draufpassen. drain und source kommen direkt zusammen, die beiden gates bekommen jeweils einen 22-47 ohm widerstand und erst dann gemeinsam an den µC pin. beide source-pins der FETs müssen auf masse, das heizelement dann zwischen plus und die beiden drain-pins. bei 15A laststrom sind das bei zwei FETs 0.006 Ohm Rds(on), folglich 1,4W verlustleistung, pro FET die hälfte. da reicht ein mini-kühlkörper aus, der muß nur dafür sorgen daß beide FETs möglichst die gleiche temperatur haben.
Vielen Dank, jetzt weiß ich Bescheid. Eine letzte Frage habe ich aber noch. Kann mir jemand einen konkreten Logik-Level Transistor/FET empfehlen, den ich genau wie den Mosfet von oben anschließen kann, nur eben für kleinere Lasten bis 10W(12V Lüfter etc.)? Gruß Jörg
@ Ben _ (burning_silicon) >bei 15A laststrom sind das bei zwei FETs 0.006 Ohm Rds(on), folglich >1,4W verlustleistung, pro FET die hälfte. da reicht ein mini-kühlkörper >aus, der muß nur dafür sorgen daß beide FETs möglichst die gleiche >temperatur haben. Wozu in einem HEIZkoffer ein FET für die PWM sonderlich verlustarm sein muss ist mir unklar. Und erst recht ZWEI davon. Jeder 0815 FET mit 10..20 mOhm reicht, die paar W Verlustleistung werden sinnvollerweise gleich im Heizkoffer verbraten. @ Jörg K. (joergonaut) >Eine letzte Frage habe ich aber noch. Kann mir jemand einen konkreten >Logik-Level Transistor/FET empfehlen, den ich genau wie den Mosfet von >oben anschließen kann, nur eben für kleinere Lasten bis 10W(12V Lüfter >etc.)? SMD oder bedrahtet? IRF7301 oder IRL530, siehe MOSFET-Übersicht. MFG Falk
Besonders verlustarm muss das ganze sicher nicht sein, im vernünftigen Rahmen halt. Da ich mit FETs noch nie gearbeitet habe, brauche ich eben konkrete Vorschläge. Und wenn die nicht übermäßig teuer sind und funktionieren dann ist gut. Der Vorschlag für die 150W war bisher der IRL3705N und für 10W IRF7301 oder IRL530. (bedrahtet würde ich bevorzugen) Gruß Jörg
Gast
#1520733
@ Falk Brunner (falk) >Wozu in einem HEIZkoffer ein FET für die PWM sonderlich verlustarm sein >muss ist mir unklar. Und erst recht ZWEI davon. >Jeder 0815 FET mit 10..20 mOhm reicht, die paar W Verlustleistung werden >sinnvollerweise gleich im Heizkoffer verbraten. Eigentlich egal, aber bei geringerem Ron kann er weniger falsch machen ;-)
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