Vierquadrantensteller, Motoren plötzlich zu langsam

[Manuel R. (manu_se)]

Hallo!

Momentan versuche ich Motoren in beide Richtungen drehen zu lassen. Dazu 
habe ich mir einen Vierquadrantensteller mit 4 IRL520N-Mosfets 
aufgebaut. Als Freilaufdioden habe ich BY251's verwendet. Der Motor 
läuft normalerweise mit 9V, die habe ich auch an die H-Brücke angelegt 
(Spannungsversorgungsgerät liefert maximal 1A, schließe ich den Motor 
direkt an, dreht er sich schnell). Es handelt sich um einen normalen 
Elektromotor von Lego Technic, allerdings zeigen andere 9V-Motoren den 
gleichen Effekt. Tatsächlich funktioniert die Schaltung auch 
prinzipiell, die Motoren drehen sich in die unterschiedlichen 
Richtungen, allerdings sehr langsam. Ich brauche eine größere Leistung 
und Drehzahl. Mein ArduinoMega2560 liefert 5V an den Pins.

Im Programm habe ich einfach abwechselnd pin1 & pin4 bzw. pin2 & pin3 
auf HIGH und dann wieder LOW gestellt.

Woran liegt das? Ist die Schaltung unbrauchbar und wenn ja, was muss ich 
verändern?

Mit freundlichen Grüßen, danke im voraus für die Antworten
Manu

[Sebastian G. (htl_sebo)]

Hallo,

die Schaltung sieht soweit ganz gut aus, aber bist du sicher das die 5V 
vom Arduino als Ugs ausreichen um den FET ganz durchzusteuern. Dazu 
solltest du das Datenblatt konsultieren.

Lg

[joooooo (Gast)]

Stichwort: Highside Drive

[liga (Gast)]

Manuel R. schrieb:
> Woran liegt das? Ist die Schaltung unbrauchbar

Ja, ist unbrauchbar. Erklärungen finden sich zu ähnlichen Schaltungen 
(N-Fet als High-Side Schalter) x-fach im Inet.

> und wenn ja, was muss ich
> verändern?

P-channel Fets statt der Dinger, die direkt an +9V liegen.

[joooooo (Gast)]

Ugs 5V ist ok siehe Vgs vs Ids Diagramm im DB.

[Klaus (Gast)]

liga schrieb:
> P-channel Fets statt der Dinger, die direkt an +9V liegen.

Reicht nicht. Damit die richtig ausgehen braucht man noch einen Arduino 
mit 9V am Ausgang.

MfG Klaus

[Lothar M. (Firma: Titel) (lkmiller) (Moderator)]

joooooo schrieb:
> Ugs 5V ist ok siehe Vgs vs Ids Diagramm im DB.
Bei einem N-Kanal FET ist die Source immer um Ugs niedriger als das 
Gate. Wenn der Fet gut ist, und nur 2V Ugs hat, dann kommen am 
High-Treiber an der Source gerade mal 3V heraus. Fazit: unbrauchbar...

Du brauchst also dort den erwähnten P-Kanal FET und eine Treiberstufe, 
die aus den 5V 9V macht. Am einfachsten geht das mit einem NPN-Inverter.

[Falk B. (falk)]

@ Manuel R. (manu_se)

>    IMG_20150205_195344.jpg

Deine "Vollbrücke" ist Schrott. Nimm eine voll integrierte ala L293, 
L297 oder L6203. Die brauchen aber eher so 12V als Minimum.

Merke. Eine H-Brücke ist MEHR als 4 Transistoren. Vor allem viel mehr 
Know How!

Siehe H-Brücken Übersicht.

Wenn es auch mit 5V aufwärts gehen soll und nur kleine Ströme im Bereich 
von 0,5A geschaltet werden sollen, reicht ein MOSFET-Treiber ala 
ICL7667.

[joooooo (Gast)]

siehe meinen ersten Beitrag Lothar... das war bezogen auf die Low Side.

[User (Gast)]

sofern die Drehzahl nicht gestellt werden muss reichen auch 2 Relais.

[Andi (Gast)]

Also,

ein N Fet braucht eine positive Spannung UGS, sagen wir 5V.
Im Idealfall ist dein Fet Kurzschluss wenn EIN, und Unterbruch wenn OFF.

Jetzt liegen aber die oberen N-Fets zwischen Versorgung (deinen 9V) und 
dem Motor. Möchtest du nun den oberen N-Fet einschalten, bekommt dem 
Motor an entsprechendem pin ja idealerweise 9V. Der Source-Anschluss 
deines oberen N-Fet hat also auch 9V. UGS muss >5V sein (oder eben laut 
Datenblatt), dem entsprechend muss die Spannung am Gate-Anschluss deines 
oberen N-Fet mindestens Vcc + UGS betragen, beispielsweise 14V.

[Thorsten O. (Firma: mechapro GmbH) (ostermann)]

Hallo Falk,

> Deine "Vollbrücke" ist Schrott. Nimm eine voll integrierte ala L293,
> L297 oder L6203. Die brauchen aber eher so 12V als Minimum.

Wovon dann wieder 2-3 Volt an den Brückentransistoren abfallen. 
Inwzischen gibt es wirklich modernere Vollbrücken als die von dir 
genannten Antiquitäten, z.B. den A3959 von Allegro.

> Merke. Eine H-Brücke ist MEHR als 4 Transistoren. Vor allem viel mehr
> Know How!

Da bin ich allerdings ganz deiner Meinung.

Mit freundlichen Grüßen
Thorsten Ostermann

[Markus F. (blackflip)]

Weiterhin solltest du noch einen Pulldown von mindestens 10k eher 50 
oder 100k vom Gate der N Kanal Mosfets nach GND verbauen.

Derzeit betreibst du die oberen Mosfets im Linear Bereich, weil sie 
nicht komplett durch schalten. diese sollten auch vermehrt warm werden.

[Paul Baumann (Gast)]

Hier ist auch noch umfangreiches Lesematerial zum Thema:
http://rn-wissen.de/wiki/index.php/Getriebemotoren_Ansteuerung#Ansteuerung_mit_Relais_und_MOS-FET

MfG Paul

[Udo S. (urschmitt)]

Thorsten Ostermann schrieb:
> Inwzischen gibt es wirklich modernere Vollbrücken als die von dir
> genannten Antiquitäten, z.B. den A3959 von Allegro.

Wenn du gute Bauteiletipps hast, könntest du die evt. in die
H-Brücken Übersicht einpflegen?
Das wäre super.

[Manuel R. (manu_se)]

Soo...

Danke für die vielen schnellen Antworten.

Ich hab einen zweiten Anlauf für euch. Passt das so? Bei den 
Vorwiderständen der NPN-Transistoren bin ich mir ziemlich unsicher.

MfG
Manu

[Kai M. (kai_mauer)]

Manuel R. schrieb:
> Passt das so? Bei den
> Vorwiderständen der NPN-Transistoren bin ich mir ziemlich unsicher.

Ja, geht so.
Die Vorwiderstände an den Basen kannst Du ruhig auf 1KOhm erhöhen.

[Manuel R. (manu_se)]

Sehr schön, werde ich tun.

Oh, ich habe wohl die Freilaufdioden vergessen...

Dazu noch eine Frage:
Brauche ich die wirklich, oder reicht dazu die integrierte Diode, die 
(bspw. beim IRL520N) im Datenblatt zu sehen ist?

Mfg
Manu

[Kai M. (kai_mauer)]

Manuel R. schrieb:
> Oh, ich habe wohl die Freilaufdioden vergessen...

Mach welche dran -daran soll es doch nicht scheitern.