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Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik MOSFET Steuerung für Elektrolyse


Autor: Andreas Scholz (dettie)
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Hallo !
Mit einem, schon vorhandenen, Steuergerät möchte ich per MosFets Leitung 
fahren. Wichtig dabei ist mir, das es zu keinen Verbindungen Zwischen 
dem Leistungsteil und der Steuereinheit kommt (war teuer und ist 
empfindlich).
Daher auch die (überflüssigen) Dioden D1,D2.
Manchmal kommt es zu unerwünschten Verbindungen -wie im richtigen Leben.
Vielleicht hat Jemand eine Idee, wie ich den Regelkreis total vom 
Leistungskreis entkoppeln kann ?!
So soll es Funktionieren : Aus der Steuereinheit werden in wechselnder 
Abfolge die Polaritäten gewechselt. So kann mal der Eine, mal der andere 
Ausgang die Fets ansteuern. So wie dargestellt wird die Schaltung aber 
nicht laufen - GS - Spannung wird nicht aufgebaut. Könnte eine 
Ladungspumpe Abhilfe schaffen ?
Mit Fets habe ich keine Erfahrung. Was ist bei dem Modell IRF 740 zu 
beachten ? Conra. hat die einfach in normale Plastikbeutel getan !
Ich danke für Eure Spannenden Antworten.

Autor: Andreas K. (derandi)
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Ohne GS-Spannung kein Schalten. Wie hoch ist denn die Frequenz, mit der 
die Verbindung umgepolt werden soll?

Autor: A.Scholz (Gast)
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Hallo !
wechselt ca. alle 5-6 Sekunden.  Da das aber dauernd geht kommt ein 
Relais nicht in Frage.(100.000 Schaltzyklen Lebensdauer)

Autor: Chris (Gast)
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Andreas Scholz schrieb:
> Wichtig dabei ist mir, das es zu keinen Verbindungen Zwischen
> dem Leistungsteil und der Steuereinheit kommt (war teuer und ist
> empfindlich).

Warum nicht Optokoppler verwenden?

> Daher auch die (überflüssigen) Dioden D1,D2.

Die sind nicht nur überflüssig, sondern verhindern auch noch ein 
schnelles Sperren deiner Mosfets. Stichwort: break before make

Neugierige Frage: Für welche Anwendung in der Elektrolyse benötigt man 
80V?

Autor: Flo (Gast)
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Ich würd den Schaltteil mit den Mosfets über Optokoppler vom Steuergerät 
trennen.

Autor: A.Scholz (Gast)
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optokoppler sind teuer. Da würde der spaß 300 € kosten. Wenn wir schon 
beim sparen sind. mit dem Ding soll kolloidales Gold hergestellt werden. 
Da braucht man hohe Spannung, wird in destilliertem Wasser betrieben. 
Für andere Experimente sind die Fet´s so hoch ausgelegt, wenn man schon 
mal so was hat ...

Autor: Chris (Gast)
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A.Scholz schrieb:
> optokoppler sind teuer.

Ja, stimmt. So 30 Cent müsste man da schon investieren.

Autor: A.Scholz (Gast)
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Ich meinte, wenn ich gleich die Fets mit ersetze. Hab 3 stk . Leistungs 
solidState Relais je 89.-€ sind aber für 240VAC Steuerspannung bis 30VDC

Autor: A.Scholz (Gast)
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Kann mir nicht jemand einen schönen Schaltungsvorschlag machen ? - Das 
wäre sooo nett. mit kleinen Optokopplern brauch ich ja noch eine 
Versorgungsspannung.also konkret ein 2. Netzteil

Autor: Flo (Gast)
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Du must halt umpolen können.
Da du nur geringe Schaltfrequenzen benutzen willst, kannst du dir eine 
Mosfet-Halbrücke pro Elektrode bauen, deren Gates du mit Hilfe der 
Optokoppler steuern kannst.

Autor: Andrew Taylor (marsufant)
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Für 127 Euro gibt's den kompletten Umpoler fertig für 100V/6A mit 
Opto-entkoppelter Ansteuerung. Das sollte für Deine 80V Versorgung gut 
passen.


Nur so als Tip, wenn Du lieber was Funktionierendes haben willst.

Autor: A.Scholz (Gast)
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das geht ja. wo gibts den denn und wie heißt der denn genau der Umpoler?

Autor: Andrew Taylor (marsufant)
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Erhälst Du beim mir, dafür meldest Du Dich an und schickst PM.

Autor: Zwölf Mal Acht (hacky)
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Und mit den 80V sollen die Ionen auf relativistische Geschwindigkeiten 
beschleunigt werden ?

Autor: A.Scholz (Gast)
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Die relativistische Geschwindigkeit ist ein Spezialfall, der in unserem 
Sonnensystem fast nicht vorkommt. Es gibt kein Tempolimit. 
Lichtgeschwindigkeit ist wie eine verkehrs-beruhigte Zone.
Wie schaltet man die Optokoppler am günstigen an die Fets nun genau ?
Könnt ihr ja mal in meine übersichtliche Schaltung einzeichnen.

Autor: A.Scholz (Gast)
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Hallo Flo!- nach reichlichem überlegen, bin ich Deiner Meinung.
Dein Vorschlag ist der sinnvollste.
Hast Du einen Schaltungsvorschlag, basierend auf meiner Zeichnung ?

Autor: Alexander Schmidt (esko) Benutzerseite
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Kannst du darlegen warum man die Elektrolyse im Zeitraster einiger 
Sekunden umpolen soll?
Und wofür man 80V braucht?

Autor: Flo (Gast)
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Ich denke das Umpolen hat mit der Oxidation der Elektroden zu tun (nur 
so ein Verdacht).

Du brauchst pro Elektrode genau 2 Mosfets, einer, der die Elektrode auf 
Versorgungsspannung (80V) schalten kann (sollte ein P-Kanal sein) und 
einer, der auf Masse (0V) schaltet (N-Kanal).

Es kann sein, dass du für 80A 2 Mosfets parallel betreiben musst, um den 
Strom schalten zu können, macht aber bei deinen Schaltzeiten nichts aus 
;-)

Da die meisten Mosfets nicht mit 80V als Ugs klar kommen, muss man die 
Spannung mit einer Zenerdiode begrenzen.

Schaltplan kommt demnächst ;-)

Wäre noch hilfreich zu wissen wie dein Steuergerät den schaltet, d.h. 
welche REihenfolge der Pegel rauskommt ;-)

Autor: Flo (Gast)
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So in etwa würd ichs probieren, die Eingänge Highside und Lowside 
repräsentieren die Optokopplereingänge!
Die Elektrode wird je nach Kombination der Eingänge geschalten, aber 
Achtung, wenn beide Transistoren nicht leiten, hast du einen 
Kurzschluss!!

Die Zenerdioden dienen dazu die maximale Gatespannung der Mosfets zu 
begrenzen, da die wenigsten 80 Volt zwischen Gate und Source aushalten.

Zur Funktion:
Falls der Q1 sperrt, liegt eine Gatespannung am M1, also leitet er.
Wird Q1 jetzt geschaltet (durch die Photodiode im Optokoppler), zieht er 
das Gate von M1 auf das Sourcepotential (80V), M1 sperrt.

Das selbe auf der Lowside, nur ist der Bezugspunkt diesmal Masse (0V).

Die Bauteildimensionierung muss aber gründlich gemacht werden, 80A 
verzeihen dir nichts!!
Die Primärseite des Optokopplers musst du an dein Steuergerät anpassen.

Nochmal, wenn beide Transistoren Q1 und Q2 nicht leiten, hast du einen 
Kurzschluss, diesen Fall musst du auf jeden Fall vermeiden!!

Das war jetzt mal n Denkanstoß, Verbesserungsmöglichkeiten gibts an 
allen Ecken und Enden ;-)

Autor: Andrew Taylor (marsufant)
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Genau, und wenn Du dann irgendwann  den lauffähigen Umpoler für Deine 
Kolloidalanlage haben willst, weißt Du ja wo Du ihn bekommst.

Autor: Andreas Scholz (Gast)
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Damit die Elektroden(2 X Golddraht) gleichmäßig "abgenutzt" werden und 
nur wenige Sekunden Schaltzeit um eine Ionenbrücke im Wasser zu 
unterbinden (die gewährleistet maximale Feinheit der Partikel)

Autor: Andreas Scholz (Gast)
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Hallo Flo Vielen Dank. Das ist wirklich eine gute Idee, die ich mal 
probieren werde. Ich hatte in eine ganz andere Richtung gedacht. Aber 
wahrscheinlich kann man die Schaltung nicht unendlich vereinfachen (bis 
man nur noch ein weißes Blatt Papier vor sich hat ,haha).

Autor: Lothar Miller (lkmiller) (Moderator) Benutzerseite
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> Das ist wirklich eine gute Idee
Naja.
Diese Schaltung hat den sehr signifikanten Nachteil, dass sie ohne 
Ansteuerung der Transistoren einfach einen Kurzschluss zwischen Vcc und 
GND bildet. Denn die Defaulteinstellung der beiden Mosfets ist 
"leitend". Ich würde das nicht so machen...

Autor: Andreas Scholz (Gast)
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Das Stimmt. Ob an den beiden Ausgängen exakte Umschaltung abläuft, kann 
ich  genau nicht bestimmen. Ein kurzzeitiger Kurzschluß wäre evtl. 
möglich. Wie wäre denn deine Lösung ?

Autor: Chris (Gast)
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Andreas Scholz schrieb:
> Ob an den beiden Ausgängen exakte Umschaltung abläuft, kann
> ich  genau nicht bestimmen. Ein kurzzeitiger Kurzschluß wäre evtl.
> möglich. Wie wäre denn deine Lösung ?

Wie ich schon weiter oben geschrieben habe, lautet das Zauberwort "break 
before make". Am besten Du suchst dir einen passenden Treiber für die 
Mosfets, der dies beherrscht.

Autor: Andreas K. (derandi)
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Wie wärs mit einem IR2184? Der hat nur einen Eingang um die ganze Brücke 
zu steuern und alles an Bord um per Bootstrap-Diode eine zweite 
Versorgungsspannung einzusparen. Ich weiß nur nicht ob das bei so 
niedrigen Schaltfrequenzen noch funktioniert...

Autor: A.Scholz (Gast)
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Andreas K. schrieb:
> IR2184

Danke für den Vorschlag. Aber das Ding macht die Sache eher umständlich.
Ist schon verrückt.. das es da keine einfache Lösung gibt. Ich hätte am 
Ausgang des Steuerteils noch einen GND Anschluss. Damit der Strom aber 
hauptsächlich durch den Leistungskreis fährt, könnte ich den Strom zu 
diesem GND ja begrenzen. Vielleicht reicht ja ein einfacher 
Vorwiderstand. Bisher hat noch gar keiner was gesagt - ob die Fets 
überhaupt so +DS- / -SD+ laufen.
 Siehe Schaltung.

Autor: A.Scholz (Gast)
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A.Scholz schrieb:
> Ich hätte am
> Ausgang des Steuerteils noch einen GND Anschluss. Damit der Strom aber
> hauptsächlich durch den Leistungskreis fährt, könnte ich den Strom zu
> diesem GND ja begrenzen. Vielleicht reicht ja ein einfacher
> Vorwiderstand.

Hier muss ich mich mal selbst zitieren. Das war totaler Müll. Da 
entstehen x Kurzschlüsse ! Wie kann einem sowas nur einfallen ? mei, 
mei. Ich weiß es gibt eine Lösung. Mr. Taylor hat gute Chancen, sein 
Mysteriöses Ding zu verkaufen.

Autor: A.Scholz (Gast)
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Hi Andi !
Meinste Du kriegst das hin : ein schwarzer Kasten mit 6 Anschlüssen und 
Strombegrenzung fix & fertig. ? Hab das mal als Funktionsschaltbild 
gezeichnet.

Autor: Alexander Schmidt (esko) Benutzerseite
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Schaue dir mal den 
Frequenzumrichter mit Raumzeigermodulation: Leistungsteil an.
Du brauchst natürlich nur zwei Halbbrücken.

Alternativ kann man das ganze auch diskret aufbauen, aber dazu fehlen 
dir wohl noch einige Kenntnisse.

Edit: 80V 6A linear zu regeln ist noch mal eine ganz andere Aufgabe, als 
ein bisschen umschalten.

Autor: A.Scholz (Gast)
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puh ! ne menge zeuch. glaube nicht das das was wäre.
Aber danke. Ist an sich ne tolle Schaltung -hab sie mir genau angeguckt.

Autor: Rice (Gast)
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Hallo, du willst kolloidaales Gold in Lösung erzeugen??
meine Antwort ist nicht gerade für dieses Forum passend da Chemie... 
aber was solls??
Das kann man auch per chemischer Ausfällreaktion machen, also quasi nach 
Kochrezept, das ergibt dann eine schöne weinrote "Lösung" hab ich vor ca 
3 Jahren an der Schule für Jugend forscht gemacht auch mit Silber, wobei 
hier das Ergebnis nicht so schön ist wie bei Gold: langweiliges grau als 
Farbe und es ist auch nicht arg "haltbar" und verklumpt weiter und fällt 
wie ganz feines Kaffepulver aus. Die Goldkolloid"lösung" ist aber schön 
stabil.
Das Ganze dürfte einiges billiger sein, da du vermutlich kleine Mengen 
herstellen willst.

Der Hacken: Ich hab keinen Schimmer mehr wie das ganze ablief und mit 
was, könnte aber mal nachhacken bei Bedarf (Ich mein der Bastelspaß darf 
nicht zu kurz kommen und wenn du schon den Großteil der Elektrik hast 
willst du s vielleicht wie geplant durchziehen)

Autor: A.Scholz (Gast)
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Danke für den Tipp !
Die chemischen Verfahren sind mir bekannt. Aber ich möchte nur reines 
Gold und reines Wasser zusammenbringen. Der Umweg über unerwünschte 
Salze ist vollkommen ausgeschlossen, da es sich bei dem Endprodukt um 
ein homöopathisches Tonikum zur Einnahme  handelt. Da sich Gold nur 
schwer auf elektrolytischem Weg in destilliertem Wasser lösen lässt, 
sind höhere Spannungen erforderlich. Allerdings darf dies nur bei sehr 
geringen Strömen stattfinden. Je kleiner der Strom, desto feiner sind 
die kolloidalen Partikel und umso länger bleiben die in der Schwebe. Die 
Verclusterung kann zudem bei geeigneter Lagerung erheblich verzögert 
werden.

Autor: P. Lindmayr (Gast)
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Hi Andi,

vielleicht bist du nach fast 4 Jahren immer noch hier?
Wie ist es dir mit deiner Schaltung ergangen?
Bin nämlich auch gerade dabei kolloidales Gold herzustellen.

Wär' schön, wenn ich da jemanden mit Erfahrung hätte zum Plaudern ;-)

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