Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik OPV schwingt (Lüftersteuerung mit Mosfet)


von Michael (Gast)


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Hallo,

und zwar will ich die Drehzahl von einem kleinen 12V Getriebemotor 
(Strom unter Volllast 250mA) in seiner Drehzahl von fast 0 bis 120rpm 
regeln.

Da ich keine PWM aufbauen wollte, habe ich mich für eine simple 
Lüftersteuerung (OPV + P-Mosfet) aus dem Netz entschieden: 
http://www.modding-faq.de/index.php?artid=518

Das RC-Glied zwischen OPV-Ausgang und Gate (das soll den Anlauf 
sicherstellen) habe ich aber ersatzlos weggelassen, da der Getriebemotor 
auch bei sehr kleinen Spannungen gut anläuft. Im Anhang mal mein exakter 
Aufbau (mit UA741 und IRF9Z34N).

Das Problem ist nun, dass die Schaltung schwingt wie Hölle. Der Motor 
ruckelt dadurch extrem und vom Oszibild wird man seekrank. ;-)

Könnt ihr mir einen Tipp geben, wie ich mein Problem am einfachsten 
beheben kann?

Eine Lösung habe ich schon gefunden. Wenn ich einen 100nF 
Keramikkondensator zwischen Ein- und Ausgang vom UA741 schalte (siehe 
Anhang), funktioniert alles tadellos. Aber irgendwie habe ich die 
Befürchtung, dass das eine Lösung ist, bei der ein Kenner die Hände über 
dem Kopf zusammenschlägt. :-)

Schon mal vorab vielen Dank!

Gruß
Michael

von Chris (Gast)


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Du hast auch eine mitkopplung ansteller einer rückkopplung. + und - 
Eingang vertauscht

von Christian L. (cyan)


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Chris schrieb:
> Du hast auch eine mitkopplung ansteller einer rückkopplung.

Eine Mitkopplung ist auch eine Rückkopplung. Du meinst eine 
Gegenkopplung.

@Michael
Dein OPV verhält sich in deiner Schaltung als Komparator. Durch den 
Aufbau ergibt das einen Oszillator.

LG Christian

von Chris (Gast)


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mitkopplung = positive Rückkopplung
gegenkopplung = negative Rückkopplung

http://de.wikipedia.org/wiki/Mitkopplung

Also auch korrekt.

von dolf (Gast)


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Michael schrieb:
> Könnt ihr mir einen Tipp geben, wie ich mein Problem am einfachsten
> beheben kann?

mit dem tl494 in ner einfachen pwm schaltung.
http://www.atx-netzteil.de/pwm_mit_tl494.htm
da kannst du dir anregungen holen.

von Michael (Gast)


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Chris schrieb:
> Du hast auch eine mitkopplung ansteller einer rückkopplung. + und -
> Eingang vertauscht

Soweit ich das sehe, habe ich nichts vertauscht. In dem Link wird das ja 
auch so gemacht (also die Spannung am Ausgang mit der Spannung am 
Spannungsteiler vergleichen).

dolf schrieb:
> mit dem tl494 in ner einfachen pwm schaltung.

Die Schaltung ist mir bekannt, ich wollte es aber so einfach wie möglich 
halten.

Was kann man sonst noch tun? Ist das mit dem Kondensator Pfusch?

von Jobst M. (jobstens-de)


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Michael schrieb:
> Soweit ich das sehe, habe ich nichts vertauscht.

Tja, warum fragst Du hier dann überhaupt?


Michael schrieb:
> Was kann man sonst noch tun?

Wenn Du das Problem lösen möchtest, solltest Du auf die Hinweise 
reagieren!


Gruß

Jobst

von Wieder Pfusch (Gast)


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Das Ding dürfte nicht schwingen sondern müsste voll durchsteuern oder 
voll zumachen.
Mit dem C baust du ein RC Glied mit dem Innenwiderstand des OPs als R.
Ob der alte 741 das so mag kann ich jetzt nicht sagen.

+- Eingänge sind schon auf dem Originalschaltplan vertauscht. Aber was 
kann man von einem Moddingforum erwarten, vor allem wenn nicht mal blaue 
Leds verbaut worden sind.
Die Modding und Overclocker Typen zeichnen sich meist dafür aus, erst 
gar kein Wissen erwerben zu wollen, weil es vom Cool sein ablenkt.

Die Schaltung ist scheiße weil sie keine Referenzspannung für den 
Sollwert hat. Jede Eingangsspannungsänderung (z.B. durch Durchschalten 
des Mosfets wirkt sich voll auf den Sollwert aus.

NE 555 als PWM hätte nicht mehr Bauteile und würde funktionieren und 
zwar ohne Kühlkörper.

Schau mal da rein:
http://www.dse-faq.elektronik-kompendium.de/dse-faq.txt

von Wieder Pfusch (Gast)


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Wieder Pfusch schrieb:
> +- Eingänge sind schon auf dem Originalschaltplan vertauscht.

Asche auf mein Haupt!
Nein sind sie nicht, ich habe mich von den Vorpostern verwirren lassen.

Das Teil funktioniert wird aber wegen der Kapazität des Mosfets 
schwingen.
Der Rückkopplungszweig wird positiver je mehr der P-Kanal! Mosfet 
aufsteuert. ALso schaltet der OP durch und der P-Kanal bekommt ein 
positiveres Gate Potential und sperrt wieder.
Ohne das RC Glied wird der 741 nur zu langsam sein also schwingt das 
Ganze.

Kommt davon wenn man meint einfach Schtungsteile weglassen zu können 
ohne die Schaltung zu verstehen.

Die Schaltung ist trotzdem scheiße.

von Michael (Gast)


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Wieder Pfusch schrieb:
> Ohne das RC Glied wird der 741 nur zu langsam sein also schwingt das
> Ganze.

Danke für die Info. Jetzt weiß ich wenigstens, wo die Ursache liegt. Da 
werde ich mich wohl nach etwas besserem umsehen müssen.

Wieder Pfusch schrieb:
> Kommt davon wenn man meint einfach Schtungsteile weglassen zu können
> ohne die Schaltung zu verstehen.

Das hätte ich auch nicht einfach so gemacht. Aber da in dem Link 
ausdrücklich stand, dass man das Ganze ersatzlos weglassen kann, habe 
ich darauf vertraut. Man sollte eben nicht alles glauben, was man im 
Netz so aufgabelt.

von MaWin (Gast)


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Michael schrieb:
> Das Problem ist nun, dass die Schaltung schwingt wie Hölle.

Leg einen Kondensator vom Ausgang an deinen - Eingang, du wirst merken, 
dass ein viel kleiner Wert reicht.

Aber der uA741 müsste in deiner Schaltung mit 15V versorgt werden, denn 
er kann im Bereich von 9V bis 12V nicht messen. Daher ist die Schaltung 
Murks. Du brauchst einen Rail-To-Rail OpAmp, damit der Einstellbereich 
von 0V bis 12V geht bei 12V Versorgung.

von Hans J. (step_up_mosfet)


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So ein Motor zieht den Strom ganz unregelmäßig, die 250mA sind nur der 
Durchschnitt.

Du solltest am Ausgang einen Kondensator befestigen und in die 
Versorgungsleitung zwischen Source vom MosFET und dem Verbindungspunkt 
des Opamp solltest du einen 1 Ohm Widerstand reinhängen ... je nach dem 
wie stark sich dein Lüfter drehen soll kannst du auch einen 10 Ohm 
Widerstand nehmen, je größer desto besser für die Regelung.

An den positiven Eingang vom OpAmp würde ich einen 100 oder 1000 Ohm 
Widerstand hängen, der 100nF Kondensator ganz nahe und direkt an die 
Pins ( Ausgang und pos. Eingang).

Ein billiger LM358 reicht dafür schon aus.

von Michael (Gast)


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Ich würde den Strom regeln und nicht die Spannung. Die Spannungsregelung 
kannst du immer noch im Winter aufbauen, wenn deine Bude zu kalt ist.

von Ulrich (Gast)


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In der Schaltung sind + und - Eingang des OPs nicht vertaucht - der FET 
invertiert das Signal, so dass man trotz des (+) Eingangs ein 
gegenkopplung hat. Allerdings neigt die Schaltung zur Instabilität, weil 
der FET auch eine Verstärkung bringen kann. Auch mag der OP eine 
Kapazitive Last wie den relativ großen MOSFET nicht so sehr. Je nach 
Motor könnte die Schaltung auch mal gehen, das wäre aber eher die 
Ausnahme.

Der extra Kondensator könnte der Schaltung helfen, indem dadurch der 
MOSFET gandenlos ausgebremst wird und der dominierende Pol wird. 
Logischer wäre dafür aber ein Widerstand zwischen OP und Gate des 
MOSFETs.

Alternativ wäre ggf. noch ein kleinerer Kondensator (etwa 10 nF) vom OP 
Ausgang zum inv Eingang möglich. Hilfreich wäre auch eine Gewisse 
Kapazität am Ausgang.

Die Regelung der Spannung ist schon richtiger. Wenn man den Strom 
regelt, wird die Drehzahl sehr von der Last anbhägig.

von Michael (Gast)


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Danke für die weiteren Tipps. Wie angeraten habe ich ein paar 
Widerstände und ein paar Kondensatoren dazugeflickt. Unter anderem hat 
der Ausgang auch einen Elko erhalten. Und siehe da: es schwingt 
überhaupt nichts mehr und alles funktioniert einwandfrei.

Dass die ganze Schaltung nicht gut ist, sehe ich ein. Wenn sie mal 
abrauchen sollte, werde ich sie gegen eine andere ersetzen.

von Hans J. (step_up_mosfet)


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Michael schrieb:
> Ich würde den Strom regeln

Das wäre doof, ein normaler Motor verträgt keine Stromregelung.

Ulrich schrieb:
> Widerstand zwischen OP und Gate des
> MOSFETs.

Das ist auch nicht sinnvoll, das macht den OpAmp nur noch langsamer da 
das Gate langsamer entladen werden kann.

Dieser Tiefpass mit einem 1 Ohm Widerstand und einen (100µF bis 1000µF) 
Kondensator am Ausgang wird den Spannungsanstieg im Ausgangskondensator 
aber etwas verlangsamen so dass die Regelung schnell genug arbeitet.

von Dietrich L. (dietrichl)


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Michael schrieb:
> Dass die ganze Schaltung nicht gut ist, sehe ich ein.

Du solltest aber die Leser auch nicht verwirren, indem Du im Schaltplan 
einen N-Kanal Fet einzeichnest, obwohl Du einen P-Kanal Fet benutzt.
Daher stammt die ganze Verwirrung mit + und - vertauscht etc...

Gruß Dietrich

von Ulrich (Gast)


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Der Widerstand vor dem gate ist schon sinnvoll, jedenfalls in Verbindung 
mit einem Kondensator vom Ausgang des OPs zur Rückkopplung. Die Gate 
Kapazität stellt sonst eine zu hohe Last für die meisten OPs dar.
Es geht ja auch nicht darum den Regler besonders schnell zu machen, 
sondern erst einmal darum die Schwingungen zu verhindern.

von Dennis (Gast)


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Um nochmal auf das Schwingen zurückzukommen:

Bei uns in der Firma sehen wir standardmäßig an jedem OPV eine 
"Lead-Kompensation" vor. Damit kann man die Schwingungsneigung gut in 
den Griff bekommen. Wenn man die Bauteile in der Serie doch nicht 
benötigt, so lässt man den Kondensator einfach weg, und der zusätzliche 
Widerstand wird mit 0R bestückt...

Eine kurze Erklärung auf Deutsch habe ich hier gefunden:

http://www.elektronikwissen.net/opamp/9-opamp-wissen.html

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