Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Sicherung mit MosFet auslösen und Zustand überwachen


von Marc H. (bauerpilot)


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Folgendes Problem,
ich möchte gerne das Cockpit für einen Flugsimulator bauen. Da werden 
viele Sicherungen eingebaut.
Diese Sicherungen sollen von einem Atmega8 ausgelöst und der Zustand 
überwacht werden können. Die Sicherungen könnten ja von Hand wieder 
gesetzt werden.
Zum auslösen der Sicherung (0,5A) wollte ich einen p-Kanal Mosfet nutzen 
und den Zustand der Sicherung über einen weiteren Pin des Atmega 
auswerten. Die Diode dient als Schutzdiode für den Eingang.
Könnt Ihr mir sagen, ob die Schaltung in der Anlage so funktionieren 
würde?

Gruß Marc

von g457 (Gast)


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> Diese Sicherungen sollen von einem Atmega8 ausgelöst und der Zustand
> überwacht werden können.

Du willst die ansonsten funktionslosen Sicherungen durchbrennen? Als 
Lichteffekt? Oder wozu soll das gut sein? Bin nur neugierig..

Abgesehen davon sind der Mosfet flcash rum und der AVR ausgesprochen 
sparsam beschaltet. Den Rest hab ich mir nicht weiter angesehen..

von Marc H. (bauerpilot)


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Als erstes habe ich den Plan nochmal modifiziert um den Strom zu 
begrenzen. Die Spannung ist auf 5V reduziert (Leistungsreduktion) und 
ein Hochlastwiderstand eingefügt (Stromreduktion). Die Versorgung des 
Atmels geschieht über eine andere Spannungsquelle, selbstverständlich 
mit gemeinsamer Masse. Der MosFet ist auch gedreht.

Es geht um Sicherungsautomaten und wie gesagt um einen Flugsimulator.
Hier geht es darum Fehler zu simulieren. In er Realität schützen 
Sicherungen bekanntlich elektrische/elektronische Bauelelemente. Wenn es 
also ein simuliertes elektrisches Problem gibt, muss die Sicherung 
ausgelöst werden. Dieses Auslösen der Sicherung muss dann an die 
Simulationssoftware zurückgemeldet werden, damit der Ausfall der Geräte 
simuliert werden kann.
In einem realen Flugzeug sind die Sicherungen wesentlich stärker, 
teilweise bis zu 60A, dieses halte ich aber für zu gefährlich, darum 
werden 0,5A Sicherungen eingesetzt, die lösen bei ca. 2A sicher und 
schnell aus.

Die weitere Beschaltung des ATmega habe ich weggelassen. Er ist als 
Slave über I2C an einen Master angebunden. Der Master kommuniziert mit 
dem PC und der Simulationssoftware.
Gruß Marc

von Marc H. (bauerpilot)


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So, jetzt ist der Mosfet wirklich gedreht.

von g457 (Gast)


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Der Mosfet ist noch immer falsch rum - so steht er auf Dauerdurchzug. 
Ein Pulldown für T1 wäre auch nicht fehl am Platze.

Ad 'simulierte' Sicherungen: wärs nicht zweckmäßig da einfach(tm) eine 
kleine Lampe einzusetzen die den Zustand der 'Sicherung' anzeigt und die 
man per Tastendruck dann 'tauschen' kann?

Wenns wirklich eine 'echte' Sicherung sein muss: Warum nicht low-side 
schalten (mit einem N-Kanal Mosfet), dann sparst Du T1.

HTH

von g457 (Gast)


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Nachtrag: Ja, jetzt stimmt der Mosfet.

von MaWin (Gast)


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> Zum auslösen der Sicherung (0,5A) wollte ich einen p-Kanal Mosfet
> nutzen

Blöderweise brauchen PMOSFETs meist eine Ansteuerspannung von -10V 
bezogen auf Source, mit 5V kann man sie also nicht betreiben, bzw. es 
schränkt die Auswahl stark ein.

> und den Zustand der Sicherung über einen weiteren Pin des Atmega
> auswerten.

Das geht natürlich einfach


+5V------+------+
         |      |
out ----|< NPN 1k
         |E     |
in ------+------+
         |
      Sicherung
         |
GND -----+

Der NPN Transistor kann maximal einen Basisstrom von ca. 25mA bekommen 
weil ein uC-Ausgang nicht mehr liefert. Seine Stromverstärkung lässt 
damit ca. 2.5A als Auslösestrom für die Sicherung zu, wenn das Netzteil 
stark genug ist (davon gehen wir aus). Ein BC137 tut es. Ein 
Vorwiderstand ist nicht erforderlich. An in kann man durch high/low 
leicht erkennne, ob die Sicherung eingedrückt ist oder offen ist.

Wer hat euch die Aufgabe gegeben einen Flugsimulator zu bauen ? Die EADS 
? Klarer Fall von Fachkräftemangel.

von Marc H. (bauerpilot)


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Pulldown für T1 ist gute Idee und wird eingefügt.

g457 schrieb:
> Ad 'simulierte' Sicherungen: wärs nicht zweckmäßig da einfach(tm) eine
> kleine Lampe einzusetzen die den Zustand der 'Sicherung' anzeigt und die
> man per Tastendruck dann 'tauschen' kann?

es soll halt eine möglichst perfekte Simulation sein, daher keine Lampe 
sondern eine echte Sicherung.

g457 schrieb:
> Wenns wirklich eine 'echte' Sicherung sein muss: Warum nicht low-side
> schalten (mit einem N-Kanal Mosfet), dann sparst Du T1.

Hatte erst eine low-side Schaltung vor, dann weiß ich aber nicht, wie 
ich den Zustand der Sicherung auswerten kann. So schaltet die Sicherung 
gegen Masse und der Zustand kann einach ausgewertet werden. Wenn ich 
alles richtig verstehe.
Gruß Marc

von Mike (Gast)


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Die Funktion der "Schutzdiode" D1 ist mir nicht klar. Vor was soll die 
denn schützen? Ist Pc1 als Eingang geschaltet ist sie immer gesperrt.

Gruss
Mike

von Marc H. (bauerpilot)


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Hallo MaWin,

besten Dank für Deinen Vorschlag. Wenn das funktioniert, wäre das viel 
einfacher.
Ich habe Deinen Vorschlag mal als Plan angehängt.

Der Simulator ist rein privat, keine dienstlichen Interessen. Sonst wäre 
es ja auch CAE, die haben Probleme mit ihren Simulatoren.

von Marc H. (bauerpilot)


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Mike schrieb:
> Die Funktion der "Schutzdiode" D1 ist mir nicht klar. Vor was soll die
> denn schützen? Ist Pc1 als Eingang geschaltet ist sie immer gesperrt.

Die Diode soll verhhindern, dass bei eingeschalteten Ausgang PC0 die 
"fremden 5V" an PC1 anliegen. Bei ausgeschaltetem Ausgang PC0, liegt PC1 
über die Sicherung an Masse. Somit funktioniert die Sicherung als 
Masseschalter.

von MaWin (Gast)


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> Ich habe Deinen Vorschlag mal als Plan angehängt.

Ein BC337 wird's nicht tun. Ich meinte BD137 (bis 3A Puls).

von A. S. (telekatz)


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Marc Höner schrieb:
> g457 schrieb:
>> Ad 'simulierte' Sicherungen: wärs nicht zweckmäßig da einfach(tm) eine
>> kleine Lampe einzusetzen die den Zustand der 'Sicherung' anzeigt und die
>> man per Tastendruck dann 'tauschen' kann?
>
> es soll halt eine möglichst perfekte Simulation sein, daher keine Lampe
> sondern eine echte Sicherung.

Das sind thermische Schutzschalter (z.B. 
http://www.e-t-a.de/fileadmin/user_upload/Ordnerstruktur/pdf-Data/Products/Elektromechanik/4_pdf_Leistungsschutz/4_pdf_deutsch/D_483_d_12-13.pdf).
Mann baut im Cockpit keine Sicherungen ein.

von Marc H. (bauerpilot)


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@ MaWin
Das mit dem BC 137 habe ich auch gerade festgestellt, da muss es schon 
ein BD oder BU sein.

@A. S.
besten Dank für den korrekten deutschen Fachausdruck.

von Marc H. (bauerpilot)


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Leider funktioniert mein Plan trotz eurer Unterstützung nicht. Ich 
musste die gesamte Schaltung umbauen.
Die "thermischen Schutzschalter" benötigen deutlich mehr als 5V um bei 
ca. 1,0A auszulösen, bei 15V funktioniert es gut. Habe die Schaltung 
entsprechend des folgenden Links umgebaut:
http://www.mikrocontroller.net/articles/Transistor
Stichwort "Schalten gegen +12V"

Das Funktionsprinzip ist wie folgt:
Zum prüfen ob der Schutzschalter gedrückt ist wird alle 20ms über PD0 
der Schutzschalter kurz belastet und über PB2 der Zustand des 
Schutzschalters gemeldet.
Zum Auslösen der Sicherung wird der Taster gedrückt und der 
Schutzschalter nicht pulsweise sondern durchgängig belastet, bis der 
Schutzschalter auslöst.

Jetzt stehe ich vor dem Problem der Dimensionierung, damit ca. 1A Strom 
fliessen kann. Als PNP-Transistor habe ich den BD234 ausgesucht, der 
müsste gem. Datenblatt passen. Die Frage ist nur, wie groß der 
Widerstand R1 zu dimensionieren ist. Das Kapitel "Basiswiderstand" hilft 
mir da auch nicht richtig weiter.

Bedanke mich für jede Unterstützung auch für Verbesserungen an der 
Schaltung.

Gruss Marc

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