Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Schaltung mit Transistor und MOSFET


von ddoeth (Gast)


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Hallo,
ich bin relativ neu in der Elektronik unterwegs und habe deshalb wenig 
Erfahrung. Ich habe für meinen Projektkurs eine Steuerung für den 
Lesekopmotor einer Festplatte gebaut.  Dieser macht ein lautes Geräusch, 
wenn er gegen den Hebel schlägt, der ihn festhält. Um dieses Geräusch zu 
nutzen, benutze ich den Arduino, um diesen zu steuern. Da der Motor zwar 
mit 5 Volt betrieben werden kann, aber 0,5 Ampere zieht, wollte ich die 
Schaltung zuerst über einen NPN-Transistor realisieren. Da dieser aber 
einen zu großen Widerstand hat (vermutlich) und somit den Strom zu stark 
begrenzt hat, wenn ich ihn direkt an den Arduino angeschlossen habe, 
dachte ich daran, einen MOSFET zu verwenden. Dieser alleine hatte aber 
auch nicht die Möglichkeit genug Strom für eine schnelle Bewegung des 
Lesekopfmotors durchzulassen (bei 5 Volt Steuerspannung). Deswegen 
dachte ich an eine Kombination der beiden. Ich wollte den MOSFET über 
einen Transistor mit einer Steuerspannung verbinden und den Transistor 
mit dem Arduino verbinden. In meiner Naivität habe ich aber dann aber 
nicht darauf geachtet, wie genau ich den MOSFET anschließe, weswegen ich 
Gate und Drain vertauscht habe. Das Resultat meiner Bastelei seht ihr in 
der Schaltskizze. Den Widerstand habe ich eingebaut, weil der MOSFET so 
warm wurde und ich dachte das löst das Problem (hat es auch und der Ton 
ist nicht leiser geworden) Da ich aber meine Schaltung verstehen muss, 
um sie bei der mündlichen Überprüfung meiner Projektarbeit vorstellen zu 
können, wäre es super, wenn mir jemand diese erklären könnte.

Danke

PS Transistor ist ein PN2222A und der MOSFET ein IRF520 (ja ich weiß, 
der ist  alt, aber das lag halt grade hier rum). Der "Motor" ist meiner 
Meinung nach nur eine Spule, welche einen Permanentmagneten bewegt. Der 
Motor muss auch nur in eine Richtung bewegt werden, den Rest erledigt 
die Gravitation.

von doedel (Gast)


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was Du gezeichnet hast ist ein sog. High-Side Switch. Dabei ist der 
MOSFET über der Last. Das geht mit N-Channel Mosfet's so aber nicht ohne 
weiteres. Damit schaltet man üblicherweise gegen Masse. Der Stromfluss 
muss also sein: 5V --> Motor --> Mosfet --> GND

von doedel (Gast)


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zudem ist es nicht clever, die 5 Volt aus dem Spannungsregler des 
Arduino zu nehmen, da ihn das ziemlich an die Grenze (oder darüber 
hinaus) bringen wird, was sich dann in einem Spannungseinbruch bemerkbar 
macht. Besser für den Motor eine eigene Spannungsversorgung benutzt. In 
dem Fall aber daran denken, alle GND's (zusätzliches Netzteil + Arduino) 
zu verbinden.

von doedel (Gast)


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und noch eine letzte Anmerkung: der IRF520 ist KEIN Logic Level Typ. 
Damit er voll durchsteuert, braucht er deshalb eine höhere Gate-Spannung 
(10 V). Das heißt im Umkehr-Schluss, dass er bei 5 Volt Gate-Spannung 
eben NICHT voll durchsteuert und damit der Motor auch nicht mit voller 
Leistung läuft (selbst wenn der Rest der Schaltung richtig ware). Also 
besser einen IRLZ34 oder ähnliches nutzen.

von ArnoR (Gast)


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ddoeth schrieb:
> Da ich aber meine Schaltung verstehen muss

Die Schaltung ist totaler Mumpitz. Zwar funktioniert die ein wenig, weil 
der Mosfet passiv als Diode arbeitet und ansonsten inaktiv ist, aber die 
Spannung am Motor kann höchstens 3,6V erreichen und der Bipo muss den 
vollen Strom vertragen.

von ddoeth (Gast)


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doedel schrieb:
> zudem ist es nicht clever, die 5 Volt aus dem Spannungsregler des
> Arduino zu nehmen, da ihn das ziemlich an die Grenze (oder darüber
> hinaus) bringen wird, was sich dann in einem Spannungseinbruch bemerkbar
> macht. Besser für den Motor eine eigene Spannungsversorgung benutzt. In
> dem Fall aber daran denken, alle GND's (zusätzliches Netzteil + Arduino)
> zu verbinden.

JA das habe ich auch so gemacht, das war nur der einfachheit halber so 
eingezeichnet.

doedel schrieb:
> und noch eine letzte Anmerkung: der IRF520 ist KEIN Logic Level Typ.
> Damit er voll durchsteuert, braucht er deshalb eine höhere Gate-Spannung
> (10 V). Das heißt im Umkehr-Schluss, dass er bei 5 Volt Gate-Spannung
> eben NICHT voll durchsteuert und damit der Motor auch nicht mit voller
> Leistung läuft (selbst wenn der Rest der Schaltung richtig ware). Also
> besser einen IRLZ34 oder ähnliches nutzen.

könnte ich nicht auch einfach mit dem Transistor 12 Volt auf das Gate 
legen?

ArnoR schrieb:
> Die Schaltung ist totaler Mumpitz. Zwar funktioniert die ein wenig, weil
> der Mosfet passiv als Diode arbeitet und ansonsten inaktiv ist, aber die
> Spannung am Motor kann höchstens 3,6V erreichen und der Bipo muss den
> vollen Strom vertragen.

Wie wäre es denn besser?

von doedel (Gast)


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Du kannst das Gate auch mit 12V ansteuern. Zeichne doch dafür erstmal 
einen Schaltplan, der zeigt, was Du wirklich machst und keinen 
"vereinfachten". Denn wie gesagt: der im Bild gezeigte ist grob falsch.

von doedel (Gast)


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und noch ein Nachtrag: gewöhn Dir bitte dieses Fritzing gemale erst gar 
nicht an. Nimm lieber einen "richtigen" Schaltplan-Editor. Von mir aus 
auch KiCad wenn es nichts kosten soll aber nicht Fritzing.

von ArnoR (Gast)


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ddoeth schrieb:
> Wie wäre es denn besser?

Nimm einen n-Kanal-Logik-Level-Mosfet, Gate an den µC, Source an Masse, 
Drain an Motor-, Motor+ an +5V.

von ddoeth (Gast)


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doedel schrieb:
> Du kannst das Gate auch mit 12V ansteuern. Zeichne doch dafür erstmal
> einen Schaltplan, der zeigt, was Du wirklich machst und keinen
> "vereinfachten". Denn wie gesagt: der im Bild gezeigte ist grob falsch.

Ok hier der "verbesserte" Schaltplan.

doedel schrieb:
> gewöhn Dir bitte dieses Fritzing gemale erst gar
> nicht an. Nimm lieber einen "richtigen" Schaltplan-Editor. Von mir aus
> auch KiCad wenn es nichts kosten soll aber nicht Fritzing.

Ist Fritzing kacke?

von ddoeth (Gast)


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ArnoR schrieb:
> Nimm einen n-Kanal-Logik-Level-Mosfet, Gate an den µC, Source an Masse,
> Drain an Motor-, Motor+ an +5V.

Ich habe es genau so gemacht wie beschrieben (Hab mir einen IRL540n 
besorgt, geht der?), nur jetzt tut der Motor gar nichts mehr, weil die 
ganze Zeit Strom fließt, egal ob der µC 0 oder 5 Volt ausgibt.

von doedel (Gast)


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ja, Fritzing ist Kacke!

Du versuchst immer noch, High-Side zu schalten. Das funktioniert so 
nicht! Siehe Posts oben.

von doedel (Gast)


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ddoeth schrieb:
> IRL540n

ddoeth schrieb:
>> Nimm einen n-Kanal-Logik-Level-Mosfet, Gate an den µC, Source an Masse,
>> Drain an Motor-, Motor+ an +5V.
>
> Ich habe es genau so gemacht wie beschrieben (Hab mir einen IRL540n
> besorgt, geht der?),

ja, IRL540 geht.

Wenn Du es so gemacht hättest, würde es auch funktionieren :-) Dein 
Schaltplan zeigt aber immer noch etwas gänzlich anderes.

von ddoeth (Gast)


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doedel schrieb:
> Wenn Du es so gemacht hättest, würde es auch funktionieren :-) Dein
> Schaltplan zeigt aber immer noch etwas gänzlich anderes.

Ist das so richtig? Ich habe es genau so aufgebaut, allerdings kriegt 
der Motor so zu wenig Strom(?), jedenfalls bewegt er sich nicht mehr 
sondern klackt nur noch leise. Wenn ich aber den MOSFET überbrücke und 
den Motor direkt mit dem Ground verbinde, klappt alles.

Danke übrigens für eure Hilfe, das ist echt super!

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