Hallo,
im Rahmen eines Semesterprojekts muss ich mich zum ersten mal damit
auseinandersetzen, wie man eine Last per Mikrocontroller steuert.
Ich habe zwar schon die Bauelementvorlesung gehört, jedoch weiß ich
jetzt nicht, welches Bauelement sinnvoll für meinen Zweck ist -
Optokoppler, FET oder Bipolartransistor?
Im Prinzip geht es später um die Regelung eines Kleinkühlschranks per
PWM.
Unser Mikrocontroller arbeitet mit 3,3V und ist nicht 5V-tolerant.
Als Peltierelement kommt eines mit 12V/5A zum Einsatz.
Wir haben bereits ein 12V-Netzteil mit entsprechendem Strom, der
Mikrocontroller hat eine eigene Versorgung über das Entwicklungsboard.
Ich bin jetzt verunsichert, ob man hierzu einfach einen
Bipolartransistor oder FET nehmen kann. Oder bekomme ich dann Probleme,
weil in irgendeinem Zustand mehr als die erlaubten 3,3V am
Mikrocontrollerausgang anliegen?
Dann bräuchte ich ja einen Optokoppler, oder nicht?
Ich möchte nicht, dass hier jemand meine komplette Aufgabe übernimmt,
aber ich bräuchte einen Stups in die richtige Richtung.
Vielen Dank,
Anna
@Anna T (Gast)
>jetzt nicht, welches Bauelement sinnvoll für meinen Zweck ist ->Optokoppler, FET oder Bipolartransistor?https://www.mikrocontroller.net/articles/Transistor#Wann_setzt_man_einen_MOSFET.2C_Bipolartransistor.2C_IGBT_oder_Thyristor_ein_.3F
Mit der Ausnahme von Photomos und einigen anderen Exoten können
Optokoppler keine großen Ströme schalten.
>Ich bin jetzt verunsichert, ob man hierzu einfach einen>Bipolartransistor oder FET nehmen kann.
Siehe oben.
> Oder bekomme ich dann Probleme,>weil in irgendeinem Zustand mehr als die erlaubten 3,3V am>Mikrocontrollerausgang anliegen?
Im Normalfall nicht.
>Dann bräuchte ich ja einen Optokoppler, oder nicht?
NEIN! Das ist eine Seuche, verbreitet von Leuten mit Angst und
Halbwissen!
Anna T schrieb:> Im Prinzip geht es später um die Regelung eines Kleinkühlschranks per> PWM.
Aber nicht per PWM. Damit macht man die Peltiers nur kaputt. Was du
brauchst, ist eine per µC einstellbare Spannungsquelle. Und diese
solltest du schön langsam und gemütlich rauf- oder runterregeln, also
sagen wir mal dU/dt = 1..3 V/sek.
W.S.
W.S. schrieb:> Aber nicht per PWM. Damit macht man die Peltiers nur kaputt.
Controller die man kaufen kann machen das doch eigentlich auch mit PWM.
(über ein Filter)
@Anna - Schau dir doch mal die Datenblätter solcher Controller an, z.B.
LTC1923 oder MAX1969. (Wie die das machen...)
@ Volker SK (vloki)
>> Aber nicht per PWM. Damit macht man die Peltiers nur kaputt.>Controller die man kaufen kann machen das doch eigentlich auch mit PWM.
Jain.
>(über ein Filter)
Eben DAS ist der entscheidende Unterschied! Nur PWM per Schalter reicht
nicht!
Falls das Peltier nur auf eine fixe Temperatur kühlen soll, würde sich
ein Abwärtswandler IC anbieten, dem man nicht die Ausgangsspannung,
sondern die Spannung vom Temperetursensor als Rückkopplungssignal
einspeist. Dann kann das ganze sogar ohne uC funktionieren.
Aber auch mit uC, welcher das PWM produziert, kann über einen Treiber
und ein P-MOSFET ein Abwärtswandler zur Speisung den Peltiers gebaut
werden.
Danke nochmal für eure Hilfe.
Wir hatten ohnehin vor, den Strom im Peltierkreis zu glätten. Wir haben
vorher aber nicht bedacht, dass unser Mikrocontroller nur eine
PWM-Frequenz von maximal 1 kHz hat, was zu sehr problematischer
Bauteildimensionierung führt.
Gibt es dedizierte ICs, die PWM-Signale erzeugen und das Tastverhältnis
vom Mikrocontroller vorgebbar ist?
Anna T schrieb:> Wir haben> vorher aber nicht bedacht, dass unser Mikrocontroller nur eine> PWM-Frequenz von maximal 1kHz hat ...
Das kann ich nicht so recht glauben ;-)
Arduino?
Anna T schrieb:> ich bräuchte einen Stups in die richtige Richtung.
Nur MOSFETs eignen sich, um hohe Ströme durch geringe Steuerstöme von
20mA schalten zu können. Bipolare brauchen zu viel Steuerstrom,
Optokoppler schalten nicht so hohe Ströme mit niedrigen Verlusten.
Du brauchst einen, der schon bei 2.7V 5A schaltet, z.B. IRF7401
Wenn ein Peltier für 12V ausgelegt ist, darf es an eine 12V PWM, aber
der Wirkungsgrad ist schlechter als an z.B. 6V. Daher glättet man den
Strom durch eine vorgeschaltete Drossel mit Freilaufdiode. Also ein
Tiefsetzsteller, die Hälfte eines Buck-Reglers.
Bis jetzt gehen alle Schreiber von einer analogen Regelung aus (PWM mit
Filter, Schaltregler). Das ist natürlich die effektivste und
regelungstechnisch beste Lösung.
Je nach Anforderungen reicht aber auch ein simpler 2-Punkt-Regler:
Peltier volle Leistung Ein/Aus.
Aber vielleicht ist diese Lösung für das Projekt nicht anspruchsvoll
genug...
Gruß Dietrich
Dietrich L. schrieb:> Je nach Anforderungen reicht aber auch ein simpler 2-Punkt-Regler:> Peltier volle Leistung Ein/Aus.
Das habe ich mal ausprobiert, leider nicht sehr erfolgreich. Meine
ausgesuchten Peltier-Elemente hatten einen recht geringen thermischen
Widerstand (evtl. gibt es andere?). Nach dem Abschalten war innerhalb
von Sekunden die Hitze vom Kühlkörper auf der kalten Seite angekommen.
Meine Lösung war dann viel simpler: Ich habe mir so ein billiges China
Labornetzteil mit Steuereingang 0..5V auf der Rückseite besorgt. Mit
einem I²C DAC kann man super bequem Strom & Spannung einstellen.
Inzwischen haben die einen USB Anschluss, da könnte man direkt per
Matlab dran.
> Wir haben vorher aber nicht bedacht, dass unser Mikrocontroller nur eine
PWM-Frequenz von maximal 1 kHz hat, was zu sehr problematischer
Bauteildimensionierung führt.
Was fuer ein Geschwür von Controller kann nur 1kHz PWM?
Oh D. schrieb:> Was fuer ein Geschwür von Controller kann nur 1kHz PWM?
Je nachdem in welcher Auflösung Du das PWM Tastverhältniss
programmierst, können schon recht tiefe Frequenzen das Ergebnis sein.
Nee. Eben nicht. Die Aufloesung desPWM Zaehlers macht man natuerlich 8
bit. Eine erhoehte Aufloesung erreicht man indem man zwischen 2 Werten
wechselt. Wenn man zB 4 mal 160 und dann 4 mal 161 ausgibt ist das
dasselbe wie 160.5.
Ich hab schon 16bit PWM bei 64kHz so erzeugt. Geht sehr gut.
Also lass die PWM bei 50kHz oder mehr laufen.
Man kann auch noch an der Periode drehen.
Angenommen 8Bit:
160 bei vollem Durchlauf 160/256 -> 0.625
161 bei vollem Durchlauf 161/256 -> ~0.629
160 bei Periode 255 (160/255) -> ~0.6275
Dietrich L. schrieb:> Je nach Anforderungen reicht aber auch ein simpler 2-Punkt-Regler:> Peltier volle Leistung Ein/Aus.> Aber vielleicht ist diese Lösung für das Projekt nicht anspruchsvoll> genug...
Nö. So eine Lösung ist Gift für die Peltier-Elemente. Die wollen eben
keine scharfen dU/dt
W.S.
W.S. schrieb:> Dietrich L. schrieb:>> Je nach Anforderungen reicht aber auch ein simpler 2-Punkt-Regler:>> Peltier volle Leistung Ein/Aus.>> Aber vielleicht ist diese Lösung für das Projekt nicht anspruchsvoll>> genug...>> Nö. So eine Lösung ist Gift für die Peltier-Elemente. Die wollen eben> keine scharfen dU/dt>> W.S.
Kannst Du das genauer erklären, warum die das nicht "wollen"?
Dass der Wirkungsgrad bei "echter" (analoger) Teillast natürlich besser
ist als bei Ein/Aus-Betrieb ist klar.
Gruß Dietrich
