Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik DC 14V 30A Motor mit MOSFET H-Bruecke elektronisch umpolen (100% Tastverhalten)


von Alexander B. (galaxg64)


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Hallo allerseits,
Ich bin Modellbauer und habe mir fuer mein Boot einen Lipo Regler mit 
unterspannungsabschaltung gekauft. Das problem der gaengigen Regler ist 
es, das diese fuer Flugmodelle vorgesehen sind und somit keine 
eingebaute Umpolung besitzen. Ich wollte mein Modell auch rueckwaerts 
fahren lassen und wollte deshalb eine Umpolschaltung zwischen Regler und 
Motor schalten.
Ich habe mich Informiert, nachdem mein Experiment aus 4 
zusammengeloeteten MOSFETS(sonst nichts) nicht funktioniert hat (was 
fuer ein Wunder :P).Ich weiss inzwischen, dass ich einen Treiber 
brauche. Ich denke aber, das aufgrund der zwingend erforderlichen 
Bootstrap-Versorgung (ich habe keine weitere galvanisch getrennte 
Stromversorgung)ich entweder PWM am umpolmodul anwenden muss (ist 
sinnlos, da ich bereits einen Regler verwende) oder ich muss einen mit 
integrierter Ladungspumpe (DCDC wadler) verwenden. Ich habe im Forum 
etwas vom HIP-4081A gelesen, bin mir aber nicht sicher, ob dieser auch 
einen konstanten Schaltzustand unterstuetzt(PWM funktioniert bis 1MHz 
wenn ich das Datenblatt richtig gelesen habe aber ich benutze ja kein 
PWM).
Kann ich also den Triber verwenden, oder bin ich falsch.
Mit vielen Gruessen,
Alexander

von flo (Gast)


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Dann hast du dir den falschen Regler gekauft. DEn würde ich zurückgeben 
und einen anderen mit Richtungswechsel kaufen.

Sonst klingt das nach "Nägel mit dem Butterbrot ins Holz schlagen".

von Alexander B. (galaxg64)


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Der hat leider keine Lipo abschaltung ind ich will nicht dass mir 
waehrend des Fahrens das boot um die Ohren fliegt

von L. P. (lpg)


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Alexander Becker schrieb:
> Modellbauer und habe mir fuer mein Boot einen Lipo Regler

Nimm doch einfach einen Regler für ein RC-Car mit "reverse" Funktion. 
Das macht viel weniger Bauchweh.

Lg.

von flo (Gast)


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Alexander Becker schrieb:
> Der hat leider keine Lipo abschaltung ind ich will nicht dass mir
> waehrend des Fahrens das boot um die Ohren fliegt

Eine separate Lipo-Schutzschaltung ist öfter zu finden als ein 
Motorregler für rückwärtsfliegende Flugzeuge :-)

von Martin (Gast)


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flo schrieb:
>
> Eine separate Lipo-Schutzschaltung ist öfter zu finden als ein
> Motorregler für rückwärtsfliegende Flugzeuge :-)

Klar, weil dass besser mit Schubumkehr per Verstellpropeller gemacht 
wird.

von Alexander B. (galaxg64)


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koennten wir bitte nicht ueber eine Frage diskutieren, die ich nicht 
gestellt habe, ich moechte lediglich wissen, ob der treiber einen 
permanenten Schaltzustand vertraegt oder nicht
ich wollte bei dem Projekt auch ein wenig dazulernen, wesshalb ich den 
zusaetzlichen Aufwand betreibe
MFG
Alexander

von flo (Gast)


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Alexander Becker schrieb:
> ob der treiber einen
> permanenten Schaltzustand vertraegt oder nicht

Welchen hast du denn genau?

von Martin (Gast)


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Der HIP-4081A hat eine interne Chargepump und kann daher Highsider 
permanent an lassen.

von Alexander B. (galaxg64)


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Ok, Danke fuer die Antwort. Der Schaltzustand ist : entweder Vorwaerts 
oder rueckwaerts das bedeutet jeweils ein eingeschalteter Hi-side und je 
ein eingeschalteter ( leitender) low- side Schalter und halt je nachdem 
wierum der motor laeuft
Vlielen dank nochmal,
Alexander

von eProfi (Gast)


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Vergiß bei Deinem Kenntnisstand den HIP, der ist sowas von zickig.
Da treten Effekte auf, von denen Du nicht mal ahnst, dass es sie gibt.

Beherzige die oben genannten Tips und kaufe Dir einen Regler, der 
Rückwärts kann.
Ich kann mir auch nicht vorstellen, dass es keinen Regler geben soll, 
der Rückwärtsgang und Unterspannungerkennung kann. Suche weiter.

von Greg (Gast)


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Wie wäre es mit 2 P-Kanal und 2 N-Kanal Mosfets?
Bei IR habe ich auf die Schnelle einen P-Kanal ausgesucht: IRF4905S und 
eine n N-Kanal IRF1010ES.
Die Ansteuerung benötigt dann keine Ladungspumpe. Allerdings sollte mit 
ein bischen Logic das Ganze verriegelt werden.

von Greg (Gast)


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Nachtrag:
So in etwa könnte das aussehen. Bitte beachten, die Werte der 
Widerstände sind nur geschätzt (Bauchwerte) sollten unbedingt berechnet 
werden. Ebenso die Dimensionierung der Werte für die Totzeiten mit den 
Bauteilen RT1, CT1, RT2,CT2. Falls daraus eine Leiterplatte gemacht 
werden soll, darauf achten das die Strompfade entsprechend dick genug 
sind. Die Transistoren Q1 bis Q4 benötigen zusätzlich Kühlung. 
Abblockkonis am 74LS14 und zusätzlich an den Treibertransistoren. An Q1 
und Q3 ebenfalls so dicht wie möglich plazieren.
(Muß ich doch nicht hier erwähnen).

Viel Spaß !!
Gruß aus DN
Greg

von Hubert H. (huhu)


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Wenn nur die Drehrichtung, sprich Umpolung erforderlich würde ich ein 2 
poliges Relais mit entsprechender Stromstärke verwenden.
Einfach, robust und billig.

gruß hubsi

von Jan R. (Gast)


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Greg schrieb:
> Nachtrag:
> So in etwa könnte das aussehen. Bitte beachten, die Werte der
> Widerstände sind nur geschätzt (Bauchwerte) sollten unbedingt berechnet
> werden. Ebenso die Dimensionierung der Werte für die Totzeiten mit den
> Bauteilen RT1, CT1, RT2,CT2. Falls daraus eine Leiterplatte gemacht
> werden soll, darauf achten das die Strompfade entsprechend dick genug
> sind. Die Transistoren Q1 bis Q4 benötigen zusätzlich Kühlung.
> Abblockkonis am 74LS14 und zusätzlich an den Treibertransistoren. An Q1
> und Q3 ebenfalls so dicht wie möglich plazieren.
> (Muß ich doch nicht hier erwähnen).
>
> Viel Spaß !!
> Gruß aus DN
> Greg

Wenn das so einfahch wäre, die totzeiten da zu berechenen. 
Offensichtlich weißt du ja eine lösung dafür. Kannst du das hier an der 
Stelle mal erklären? Würde mich echt interessieren.

Jan

von MaWin (Gast)


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Alexander Becker schrieb:
> Kann ich also den Triber verwenden, oder bin ich falsch.

Verwende deinen teuer gekauften Regler und ein zusätzliches Umpolrelais,
beispielsweise aus der KFZ Branche für Fensterheber, das entweder von 
einem zweiten Kanal gesteuert wird, oder die einzige Schaltung die du 
aufbaust wandelt das Fernsteuersignal eines Kanals

Signal   1msec      1.5msec       2msec
         2msec       1msec        2msec   Fahrtregler
         rückwärts     /       vorwärts

Kann man analog oder digital lösen.

von Alexander B. (galaxg64)


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ich bin inzwischen auf die Idee mit den P-Channel Mosfets umgestiegen, 
haette mir aber einfach gedacht die ueber ein Transistor auf GND ziehen 
zu lassen damit die an sind und ueber einen Wiederstand auf 12 V zu 
bringen und so auszuschalten. Die totzeit kann auch eine ms betragen, 
das is nicht so wild und das wierde ich einfach ueber den Controller 
programmieren, wesshalb der Komplizierte Totzeitenschaltkreis deutlich 
vereinfacht wird. Nie Beiden N-Channel steuere ich dann ueber einen 
transistor in die andere richtung und (auf 12V zum an und 0V zum 
ausmachen). die Totzeit wird ueber den Mikrocontroller geasteuert, der 
meine Fernsteuerkanaele ausliest und entsprechend reagiert.
Vielen dank fuer den aufwaendigen Schlatkreis Ich werde ihn mir einem 
Fachkundigen zusammensnschauen und dann gucken ob ich eine solche 
Loesung irgendwann einbaue.
MFG
Alexander

von Alexander B. (galaxg64)


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Achso ich hab da noch iene Frage, wenn ich einen Transistor als 
Treiberstufe von einem Mikrocontroller verwenden will und Im 
Laststromkreis eine Hoehere Spannung vorherrscht, kann ich dan einen 
Transistor verwenden oder gibt es dann einen Strom in den 
Mikrocontroller hinein (revers current)
MFG
Alexander

von Greg (Gast)


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Jan R. schrieb:
> Wenn das so einfahch wäre, die totzeiten da zu berechenen.
> Offensichtlich weißt du ja eine lösung dafür. Kannst du das hier an der
> Stelle mal erklären? Würde mich echt interessieren.
>
> Jan

Naja, Man berechnet über den R C die Ladekonstante. Tau=R*C. Allerdings 
gibt es jetzt hier zu berücksichtigen, dass an der Basis des Transistors 
maximal 0,7V anliegen können. Also nicht Tau von 5V aus dem U? Pin2 
sondern nur ca. 14% von Tau. Normalerweise überschlage ich die Werte 
nur. Ich nehme einen 0,1uF Kondensator für CT1 und Mess die Zeit die der 
Transistor durchgeschaltet hat. (Ich bin Praktiker). Dann pass ich den 
Kondensator an in Richtung kleiner bis dann für diese Anwendung von mir 
aus 1ms der Transistor verzögert.

von Jan R. (Gast)


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Greg schrieb:
> Jan R. schrieb:
>> Wenn das so einfahch wäre, die totzeiten da zu berechenen.
>> Offensichtlich weißt du ja eine lösung dafür. Kannst du das hier an der
>> Stelle mal erklären? Würde mich echt interessieren.
>>
>> Jan

Danke!

Habe auch mal ne kleine Simulation im Anhang

von Greg (Gast)


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Jan R. schrieb:
> Habe auch mal ne kleine Simulation im Anhang

Ist ja schon sehr schön. Aber bedenke, der Transistor soll verzögert 
einschalten und unverzögert wieder ausschalten. Deshalb die Diode zum 
Entladen drin. Du kannst ja mal das so simulieren wie das in der 
Schaltung aufgebaut ist. Natürlich am Eingang ein Rechtecksignal von ca. 
1khz.
Die Verzögerung kann auch statt 1ms 100us sein. Dann schaltet auch der 
langsamste Mostransistor ab. Ich überarbeite mal noch die 
Widerstandswerte im Schaltplan.

Wie hier noch beschrieben ist, mit einem Relais das zu machen ist 
natürlich der Einfachste Weg. Ich kenne aber kein KFZ-Relais mit 2 
Wechselkontakten für 30A.
Frage noch an Alexander Becker, wie ist jetzt dein Regler mit dem Motor 
verschaltet? Ich nehme mal an, dass der ein PWM Signal an den Motor 
abgibt und wie folgt geschaltet ist. Spannungsversorgung am Regler mit 
+14V und 0V = 2 Klemmen. Motoranschluss PWM Ausgang und 0V = nochmal 2 
Klemmen.
Wenn dem so ist, muß die obige Schaltung noch stark verändert werden.
Dann war noch hier ein Arduino erwähnt. Ist der auch noch mit im Boot?

Bis denn..
Greg

von Greg (Gast)


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Alexander Becker schrieb:
> Achso ich hab da noch iene Frage, wenn ich einen Transistor als
> Treiberstufe von einem Mikrocontroller verwenden will und Im
> Laststromkreis eine Hoehere Spannung vorherrscht, kann ich dan einen
> Transistor verwenden oder gibt es dann einen Strom in den
> Mikrocontroller hinein (revers current)

Eine Schaltung an einem Arduinoport oder eines anderen Microcontrollers 
mit Ausgang einer höheren Spannung könnte so aussehen. (Bild)
Wenn es egal ist, ob das Signal invertiert ist, dann kann man auch Q2 
weglassen. Ein Reversestrom vom Kollektor des Q1 in die Basis  des Q1 in 
den Arduino fließt nicht. Die noch geringeren Ströme die dann doch durch 
die Basis rauskommen würden fließen durch R4 ab. Also keine Sorge für 
den Port.
So neben bei, ist die Spannung höher als 14V, so kann das mit R2 
angepasst werden. Sowas wird heufig gemacht für SPS Steuerungen die alle 
24V haben. Diesmal sind die Widerstandswerte berechnet für 14V.
Viel Spass damit.
Gruß aus DN
Greg

von Greg (Gast)


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Mist, an den Moderator, bitte das Erste Bild wegmachen und diesen Teil 
auch. Danke...

von Crazy Harry (crazy_h)


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Greg schrieb:
> Ich kenne aber kein KFZ-Relais mit 2 Wechselkontakten für 30A.

Reichelt FIN 66.82.9 12V

Wie oft kommt das vor, daß du rückwärts fahren willst ? Ist das ein 
Notbetrieb (anderst komm ich nicht mehr raus) oder für den 
originalgetreuen Betrieb notwendig ?

von Achim1970 (Gast)


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Greg schrieb:
> Ich kenne aber kein KFZ-Relais mit 2 Wechselkontakten für 30A.

G8NW-2H

von Alexander B. (galaxg64)


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@Greg
Also der Regler (ist ein fertiges Modul) wird mit dem Akku verkabelt + 
und - der Regler hat 2 ausgaenge Motor + und Motor - dann kommt an den 
Regler meine Umpolschaltung mit zwei Eingaengen vom Regler und zwei 
Ausgaengen zum Motor dann kommt der Motor. In meinem Boot sitzt ein 
Arduino den ich bereits fuer die Lichtsteuerung im Boot verwende (licht 
auf Knopfdruck an oder wieder aus) dieser Arduino kann fernsteuersignale 
auslesen. ich habe noch einen weiteren Kanal vom Arduino ueberwachen 
lassen und mit dem Kanal Steruere ich Zwei Pins an dem Arduino die im 
wechsel entweder an oder aus sind (einer an der andere aus und 
umgekehrt)
an diese Zwei pins werden die Gates der Mosfets angebunden.

@Crazy H
das rueckwaerts fahren gehoert zur vorbildgetreuen Funktion des Modells 
und wird von mir manuell an der fernsteuerung kontrolliert und vom 
arduino im Boot umgesetzt. Daher ist es moeglich per software eine delay 
Time einzuprogrammieren.

Danke fuer die vielen hilfreichen Antworten

Gruesse, Alexander

: Bearbeitet durch User
von Greg (Gast)


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Alexander Becker schrieb:
> Also der Regler (ist ein fertiges Modul) wird mit dem Akku verkabelt +
> und - der Regler hat 2 ausgaenge Motor + und Motor - dann kommt an den
> Regler meine Umpolschaltung mit zwei Eingaengen vom Regler und zwei
> Ausgaengen zum Motor dann kommt der Motor

..Ja, ok.
Was ich jetzt noch wissen muß. Arbeitet der Regler mit PWM? und mit 
welcher Frequenz? Kannst du da einige Messungen vornehmen? Einfacher 
wäre natürlich ein Datenblatt des Reglers verlinken. Oder sogar Beides. 
Nehmen wir mal an, dass der Motor+ Anschluss des Reglers eine PWM 
ausgibt, so muß die von mir gezeichnete H-Brücke geändert werden. 
(Ansteuerung der Mosfets permanent an +14V). Dann die Überlegung, ist im 
Regler noch eine Speicherdrossel drin? Wäre gut zum Entstören aber 
schlecht für die Ausgangsspannung. Wenn die am Motor immer 
rechteckförmig wäre, dann gehts leichter um die P-Kanal Transistoren 
durchschalten zu lassen. (Demnächst mehr). Ich nehme weiter mal an, dass 
der Motor- Anschluss am Regler auch an -Anschluss des Akkus verbunden 
ist. Also nichts Anderes dazwischen. Vielleicht noch ein Shunt im 10mOhm 
Bereich als Strommessung für den Regler um einen Kurzschluss zu 
erkennen.
Falls Relais zum Einsatz kommen sollen.
Die hier vorgeschlagenen Relais sehen ja ganz gut aus. Ausser, dass ich 
dann 2 Relais mit jeweils 2 Schliesserkontakten einbauen würde. Die hier 
gelinkten Relais haben Öffnerkontakte die nicht so belastbar sind wie 
die Schließerkontakte. Also 1 Relais für vorwärts und ein Relais für 
Rückwärts würde ich dann machen. Die 4 Schliesserkontakte als H-Brücke 
am Motor. Auch hier natürlich Zeit verstreichen lassen um das angezogene 
Relais abfallen zu lassen bevor man das andere Relais betätigt. Eine 
Gegenseitige Verriegelung fällt mangels 3. Kontakt flach. Könnte man ja 
dann mit dem Arduino machen. Die Relaisvariante hat den Vorteil, dass 
man keinen Kopf um die Ansteuerung machen muß. Ausser die zuvor 
beschriebene Totzeit zur Spulenansteuerung. Natürlich ist es vom Vorteil 
die Relais zu schalten nur wenn der Motor gerade stromlos ist. Auch die 
Relais abfallen lassen, wenn der Motor gerade nicht in Fahrt ist.

So, jetzt bist du wieder dran.
Gruß aus DN an der Rur. (Auch Bootstauglich).
Greg

von ghjfg (Gast)


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http://modellbauregler.de/shop/product_info.php?products_id=53

wenn Eigenbau, dann gleich den ganzen Regler, so gibts das nur murks.

von Schimanski (Gast)


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4mm² statt "2,5 mm² hochflexibles Anschlusskabel" hätten es sein können 
:)

von Schimanski (Gast)


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Mit den Relais wird das alles viel zu schwer, glaube ich. Man muss auch 
aufpassen, so meine Erfahrung, das man nicht in voller Fahrt den 
Rückwärtsgang einlegt. Man kann damit ja auch gut bremsen, wenn man 
will. Dann fließt "richtig" Strom. Nicht nur 20 Ampere! Ich würde auch 
2x4905 parallel pro Seite als P-CH. und unten was aktuelleres als den 
3705 nehmen (den habe ich drinnen). Da gibt es sicher etwas mit weniger 
RDS_on. Da das Umschalten nicht 1000 in der Sekunde erfolgt, sondern 
eher max. alle 5 Sekunden, muss man da keine Raketentechnik neu 
erfinden.
Wenn man sich schon einen Regler gekauft hat, wird man jetzt nicht noch 
einmal 50Euro für einen "richtigen" Regler ausgeben wollen, obgleich das 
das vernünftigste wäre. Hier scheint ja einiges ein Selbstbauaktivitäten 
statt gefunden zu haben. Kann man also weiterführen. Musst nur 
aufpassen, das Dir mangels Erfahrung, nichts abbrennt :)
Als Treiber nimm einen TLP250. Der hat Push/Pull Stufen im Ausgang, 
schafft 1.5A und dort kannst du den P + N Ch anschliessen.
Schaltung kann ich malen, wenn Bedarf besteht.

viele Grüße
(inkognito)
Schimanski

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