Hallo, ich würde gerne mittels eines Arduino die Zuleitung für das Starter Relais eines Autos (20A) bei Bedarf unterbrechen. Vor einigen Wochen hatte ich eine ähnliche Frage gestellt, da war der Arduino aber noch nicht in die Schaltung eingeplant und ich wollte ein Relais verwenden. Aus Platzgründen würde ich allerdings nun auf einen Transistor statt auf ein Relais zurückgreifen wollen. Meine Fragen hierzu wären: Gibt es qualitativ hochwertige und zuverlässige Transistoren, die dazu in der Lage wären? Macht es dem Transistor etwas aus 99% der Zeit durchgeschaltet zu sein, ohne dass tatsächlich Strom auf der Kollektor-Emitter Strecke fließt? Welche Schaltung wäre empfehlenswert, wenn ich möglichst wenig Bauteile verwenden möchte und den Transistor mit 5V vom Arduino Ausgang ansteuern möchte?
Recht gut geeignet sind MOSFET-Transistoren, da diese keinen Ruhestrom verbrauchen. Vorteilhaft wäre es wenn man den MOSFET in die Masseleitung des Relais einbauen könnte, dann würden sich die n-Kanal-Typen anbieten, z.B. der IRFB 7437. Legt man an dessen Gate +5 V an, leitet er (1,5 mOhm, daher nur ca. 0,6 W Verlust bei 20 A) , bei 0 V sperrt er. Wenn man die 12-V-Leitung trennen muss, kann man das Gate eines Kleinsignal-Mosfet an den Ausgang des Arduino hängen, dessen Source kommt an Masse, und Drain an das Gate eines p-Kanal-Leistungs-Mosfet, und gleichzeitig über einen Widerstand (kOhm-Bereich) an +12 V. Als Leistungs-Mosfet bietet sich z.B. der IRF 4905 an. Da dessen Rds,on mit 20 mOhm etwas größer ist würden bei 20 A etwa 8 W freigesetzt, so dass entweder ein kleiner Kühlkörper oder die Parallelschaltung von zwei gleichen Mosfets IRF 4905 nötig würde - dann nur noch ca. 2 W je Mosfet. Viele Grüße, Steffen
Beitrag #5335374 wurde vom Autor gelöscht.
Danke für die perfekte Antwort, damit kann ich arbeiten. Wie sieht es denn in Sachen Haltbarkeit und Zuverlässigkeit bei den Bauteilen aus, muss man sich diesbezüglich Sorgen machen?
Steffen Fuchs schrieb: > IRFB 7437 Martin W. schrieb: > Danke für die perfekte Antwort, damit kann ich arbeiten. Wie sieht > es > denn in Sachen Haltbarkeit und Zuverlässigkeit bei den Bauteilen aus, > muss man sich diesbezüglich Sorgen machen? Den IRFB 7437 bringst du nicht kaputt bei deinen Anforderungen. Ausser du legst mehr als 40V an :P
Bistabiles Relais, benötigt nur beim Wechsel vom einen in den anderen
Zustand Strom.
Wozu dient das Ganze? Wegfahrsperre.
Den Arduino musst Du im Auto vor Spannungsspitzen im Bordnetz schützen.
Martin W. schrieb:
Gibt es qualitativ hochwertige und zuverlässige Transistoren, die dazu
in der Lage wären?
Glaube ich eher nicht. Die Transistoren die ich kenne sind nach 100
Schaltvorgängen kaputt? Sorry, der musste sein?
Natürlich sind Transistoren zuverlässig, wenn sie der Aufgabe
entsprechend ausgewählt werden. Ggf. sind Schutzmaßnahmen für den
Transistor notwendig.
Jörg R. schrieb: > Wozu dient das Ganze? Wegfahrsperre. Genau Jörg R. schrieb: > Den Arduino musst Du im Auto vor Spannungsspitzen im Bordnetz schützen. Gibt es eventuell einen konkreten Bauteilvorschlag für eine stabile 5V Spannungsversorgung
Es sollte nicht unerwähnt bleiben, sogenannte Freilaufdioden vorzusehen. Das zu schaltende Relais ist eine induktive Last und die mögen es nicht, wenn sie abgeschaltet werden. Wird keine Freilaufdiode vorgesehen kann die generierte Induktionsspannung beim Abschalten sehr leicht zur Zerstörung des Transistors führen. Und nein, die Body-Diode eines Mosfets ist nicht als Freilaufdiode in der geplanten Schaltung geeignet.
Martin W. schrieb: > Jörg R. schrieb: >> Den Arduino musst Du im Auto vor Spannungsspitzen im Bordnetz schützen. > > Gibt es eventuell einen konkreten Bauteilvorschlag für eine stabile 5V > Spannungsversorgung Verwechsle nicht stabil mit geschützt. Im Bordnetz können unangenehme Spannungsspitzen auftreten vor denen Du die Schaltung schützen musst. Das Thema wurde hier im Forum sicher schon behandelt, suchen musst Du leider selbst. Wenn! ich mir so etwas einbauen würde dann total simpel mit Schalter und Relais. Störungssicher und einfach. Prinzipiell greife ich überhaupt nicht in die Bordelektrik ein.
M. K. schrieb: > Es sollte nicht unerwähnt bleiben, sogenannte Freilaufdioden vorzusehen. > Das zu schaltende Relais ist eine induktive Last und die mögen es nicht, > wenn sie abgeschaltet werden. Das ist ein guter Hinweis, das sollte ich auf jeden Fall berücksichtigen. Jörg R. schrieb: > Verwechsle nicht stabil mit geschützt. Eine entsprechende Schutzschaltung wird ebenfalls in die Spannungsversorgung integriert.
Jörg R. schrieb: > Wenn! ich mir so etwas einbauen würde dann total simpel mit Schalter und > Relais. Störungssicher und einfach. Ratespiel, was kommt als nächster Thread: [ ] Hilfe, meine Software stürzt ab, wenn das Relais schaltet [ ] Mein FET wird heiß und geht kaputt [ ] Mein FET schaltet (manchnmal) nicht Ich würde mich vielleicht sogar trauen, Transistoren im Kfz einzusetzen. Wird aber nichts, weil ich dann erstmal die Elektronik von dem neumodischen Teil begreifen müsste.
Der TO hat klar gestellt, dass er für ein Relais nicht genug Platz hat. Eine geeignete Schaltung aus Halbleitern wäre jedoch noch, vor allem Wegen der notwendigen Kühlung. Es ist ja wesentlich mehr notwendig, als nur ein einzelner Transistor.
PS: ich lese seit Jahren von dem bösen Monster der Spannungsspitzen im KFZ-Boardnetz. Im LKW-Bereich habe ich ca. 200-250 ATtinys die letzten 5 Jahre verbaut. Ohne einen besonderen Schutz. Kein Einziger hat den Geist aufgegeben. Alle laufen tadellos. Mit den ATtinys werden Infinion Profets angesteuert. BST 462, BTS 555, BTS 432. Teilweise per PWM. Alle laufen. Ausfall: 0%
Stefan U. schrieb: > Der TO hat klar gestellt, dass er für ein Relais nicht genug Platz > hat. > Eine geeignete Schaltung aus Halbleitern wäre jedoch noch, vor allem > Wegen der notwendigen Kühlung. > > Es ist ja wesentlich mehr notwendig, als nur ein einzelner Transistor. Würde ich jetzt einfach in meine Kiste greifen und einen BTS550 rauskramen.
Relais schrieb: > PS: ich lese seit Jahren von dem bösen Monster der Spannungsspitzen im > KFZ-Boardnetz. Verkehrt ist eine entsprechende Schaltung zum Spannungsschutz sicherlich nicht, wenn diese dann in der Realität gar nicht nötig ist, umso besser. Trotzdem finde ich es gut, dass auf die Gefahr aufmerksam gemacht wird und viele sehr konstruktive Lösungsvorschläge genannt wurden. Wie bei jedem Thema rund ums Auto gibt es natürlich auch immer die eine Person, die das KFZ mystifiziert und für die bereits das Öffnen der Motorhaube ein Spiel mit dem eigenen Leben darstellt. Warum man sich dann allerdings an einer Diskussion zu dem "neumodischen Teil" beteiligt, erschließt sich mir nicht. Zurück zum Thema: Ich müsste leider die etwas aufwändigere Lösung wählen und die 12V Leitung trennen. Spricht etwas gegen die Lösung aus Post 2: Steffen Fuchs schrieb: > Wenn man die 12-V-Leitung trennen muss, kann man das Gate eines > Kleinsignal-Mosfet an den Ausgang des Arduino hängen, dessen Source > kommt an Masse, und Drain an das Gate eines p-Kanal-Leistungs-Mosfet, > und gleichzeitig über einen Widerstand (kOhm-Bereich) an +12 V. Wie vorgeschlagen zwei parallele IRF 4905 als Leistungs-Mosfets und diese mit Freilaufdioden schützen. Wäre das eine gute Lösung oder gibt es Gegenvorschläge?
Ja, einen passenden Profet. Halb so viel Bauteile. Schließlich wurden die Tele dafür gemacht,.
z.B. den besagten BTS550? Bräuchte ich dann Arduino Ausgangsseitig keine weiteren Bauteile und kann den Profet direkt über den Arduino ansteuern?
Ich habe mir den empfohlenen "Spannungspitzenkiller" hier aus dem Forum angeschaut bestehend aus Suppressordiode und Drossel. Diese Lösung gefällt mir sehr gut, weil sie simpel ist, allerdings baut mir die TSL0808-470K1R2 zu hoch auf. Gibt es dahingehend noch eine Alternative die flacher baut?
Sollte das ganze nicht kleiner als ein Relais werden? Du bist so wenig auf Rückfragen eingegangen, dass hier alle auf Antworten warten bevor sie Unfug verzapfen.
Auf welche Rückfrage bin ich denn nicht eingegangen? Um noch einmal konkret die Größe der Schaltung zu umreißen: Von den Abmaßen der Grundfläche möchte ich mich gerne an der Größe eines Arduino Nano orientieren. Die benötigten Bauteile sollten also allesamt relativ flach bauen und auf eine Platine passen, die die Grundfläche eines Arduino Nanos hat. Diese Platine soll dann umgekehrt auf die Unterseite des Arduinos geklebt werden, sodass die Bauhöhe möglichst niedrig bleibt. Wäre ein LM2940IMPX-5.0/NOPB prinzipiell ausreichend um eine stabile und geschützte Spannungsversorgung zu gewährleisten?
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Dieser Spannungsregler eignet sich bis maximal 26V. Hier im Forum wurde mehrfach geschrieben, dass im KFZ deutlich höhere Spitzen üblich seien und daher eine Filterschaltung nötig sei. Die bekommst du aber vermutlich nicht klein genug. Andererseits nutze ich seit vielen Jahren mobiles Zubehör, das ohne Filter und speziellen Schutz bisher überlebt hat. Ob dieser Profet geeignet ist, kann ich nicht mit Sicherheit sagen. Ich habe noch nie einen Profet benutzt. Die Beschreibung im Datenblatt sieht allerdings vielversprechend aus.
Ich denke ein Schutz bis 26V ist schon ein guter Start, falls jemand noch ein leistungsfähigeres Bauteil (möglichst flach) kennt, bin ich für jeden Vorschlag offen. Als Profet würde ich dann den BTS550 und als Freilaufdiode eine SB130 nehmen. Damit sollte es eigentlich gut funktionieren, oder?
Martin W. schrieb: > Ich denke ein Schutz bis 26V ist schon ein guter Start... Nein, das ist kein guter Start. Der Regler alleine macht es nicht. Stefan U. schrieb: > Hier im Forum wurde mehrfach geschrieben, dass im KFZ deutlich höhere > Spitzen üblich seien und daher eine Filterschaltung nötig sei. Die > bekommst du aber vermutlich nicht klein genug. So siehts aus;-) Das Bordnetz im Auto ist nicht ohne! Wenn Du so wenig Kentnisse hast lass die Finger davon. Das was Du machst ist herumraterei, mit der Hoffnung dass es am Ende irgendwie funktioniert. Ich möchte dich nicht entmutigen. Nur, wenn ich von etwas gar keine Ahnung habe muss ich es lassen - oder auf eine Fertiglösung zurückgreifen. Martin W. schrieb: > Wie vorgeschlagen zwei parallele IRF 4905 als Leistungs-Mosfets und > diese mit Freilaufdioden schützen. > > Wäre das eine gute Lösung oder gibt es Gegenvorschläge? Martin W. schrieb: > Als Profet würde ich dann den BTS550 und als Freilaufdiode eine SB130 > nehmen. > > Damit sollte es eigentlich gut funktionieren, oder? Was nutzen Dir „Gegenvorschläge“, wenn Du nicht beurteilen kannst ob sie gut oder schlecht sind??
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Jörg R. schrieb: > Was nutzen Dir „Gegenvorschläge“, wenn Du nicht beurteilen kannst ob sie > gut oder schlecht sind?? Um eventuell in andere Richtungen zu denken und neue Ideen zu bekommen? Ich bin die Datenblätter noch einmal durchgegangen und habe festgestellt, dass die Modelle LM2940-N KTT, NFE, NAC, NDE, DCY eine maximale Spannung von 60V für 100ms aushalten. Das Problem ist nur, dass ich keine Bezugsquelle gefunden habe. Gibt es vergleichbare Alternativen?
Nachdem ich mir verschiedene Beiträge zum Thema Spannungsspitzen im KFZ hier aus dem Forum durchgelesen habe bin ich zu dem Schluss gekommen, dass die hier im Board vorgeschlagene Transientenschutzschaltung sicherlich doch die beste Lösung ist. Um den Platz dafür zu schaffen habe ich die Verkabelung meiner Schaltung nun noch einmal neu überdacht und bin nun auch in der Lage, die Masseleitung des Relais zu trennen. Kann ich dazu dann einfach einen IRFB 7437 Transistor nehmen den ich direkt mit dem Arduino Ausgang ansteuern kann?
Martin W. schrieb: > Kann ich dazu dann einfach einen IRFB 7437 Transistor nehmen... Schaltet der bei 5 Volt am Gate sicher durch? Ein LL ist es nicht.
Oh entschuldigung, ich habe vergessen zu erwähnen dass ich den Arduino mit 3,3 V betreiben würde, ich kann dann den Ausgang mit 3,3 V beaufschlagen, damit liege ich ja denn perfekt im Feld zwischen 3 V und 3,9 V Edit: Ist ja quatsch, das bedeutet ja nur dass der Transistor beginnt in dem Bereich leitfähig zu werden. Ein sicheres Durchschalten ist in dem Bereich noch lange nicht garantiert, richtig?
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Martin W. schrieb: > Oh entschuldigung, ich habe vergessen zu erwähnen dass ich den > Arduino > mit 3,3 V betreiben würde, ich kann dann den Ausgang mit 3,3 V > beaufschlagen, damit liege ich ja denn perfekt im Feld zwischen 3 V und > 3,9 V > > Edit: Ist ja quatsch, das bedeutet ja nur dass der Transistor beginnt in > dem Bereich leitfähig zu werden. Ein sicheres Durchschalten ist in dem > Bereich noch lange nicht garantiert, richtig? Für den IRFB7437 findest Du keine Spezifikationen Ugs für 3,3 Volt. Definitive Werte Rdson gibt es lt. Tabelle für 6 Volt und 10 Volt Vgs. Der Transistor ist für den Anwendungsfall nicht geeignet.
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Ok, das sehe ich ein, um einen Kleinsignal-Mosfet komme ich wahrscheinlich nicht herum als Zwischenbauteil. Könnte mir vielleicht jemand einen geeigneten Transistor oder Profet empfehlen?
> Als Profet würde ich dann den BTS550 ... nehmen. > Könnte mir vielleicht jemand einen geeigneten ... Profet empfehlen? Schreibe zuerst mal, warum du den BTS550 plötzlich nicht verwenden willst.
Den möchte ich prinzipiell natürlich nicht ausschließen, ich bin aber zum Beispiel noch auf den BTS432 gestoßen, der ist vielleicht besser geeignet, weil direkt über den Arduino ansteuerbar. Dafür müsste ich dann aber wieder die 12V Leitung trennen, was an sich kein Nachteil darstellt, oder?
> Dafür müsste ich dann aber wieder die 12V Leitung trennen
Wie meinst du das?
Ich glaube ich habe mir die falsche Beispielschaltung angeschaut, ich bräuchte doch eigentlich sowohl bei 12V Trennung als auch bei Masse Trennung jeweils nur einen Widerstand hinter dem Ausgang. Bei 12 V käme wegen des Relais noch eine Diode hinzu. Prinzipiell bietet aber keine der beiden Varianten einen großen Nachteil, oder?
Ich kann deinen Gedankengängen nicht folgen. Zeichne das mal auf und erkläre deine Bedenken anhand der Zeichnung.
Angehängte Dateien:
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Schaltung.jpg
73 KB
So, ich habe es mal skizziert. Der Widerstand war überflüssig, deshalb habe ich ihn weggelassen.
Stefan U. schrieb: > Ich kann deinen Gedankengängen nicht folgen. Zeichne das mal auf > und erkläre deine Bedenken anhand der Zeichnung. Ich vermute das Martin noch dazwischen schwankt die Last gegen Vcc oder GND zu schalten, also ob N-Channel und P-Channel Mosfet. @Martin Dee LM2940 hat eine recht hohe Eigenstromaufnahme von > 10mA. Das klingt nicht viel, würde ich im Auto aber nicht unberücksichtigt lassen. Dazu kommt noch das was er versorgen soll.
Was willst du mit der Diode erreichen? Falls das eine Freilaufdiode zum Unterdrücken von induzierter Spannung sein soll: dann gehört sie nicht in Reihe zum Relais, sondern (umgekehrt gepolt) parallel zum Relais.
@Jörg Die Eigenstromaufnahme ist tatsächlich etwas hoch, deshalb werde ich wahrscheinlich auf eine Traco Power Wandler zurückgreifen, der verbraucht deutlich weniger (ca 4mA). Da ich zusätzlich vor Transienten schütze sollten die 42V Eingangsspannung dann auch ausreichend sein. @Stefan Us danke für die Richtigstellung, das macht natürlich nach Lenz auch mehr Sinn. Dann danke ich allen für die Hilfe. Ich hätte noch eine abschließende Fragen: 1) Wenn ich hinter den DC-DC Wandler noch einen Kondensator setzen möchte, welcher würde sich da anbieten?
Ich nehme hinter einem Traco Power TSR-1 immer 100nF direkt an dessen Ausgang. Aber ich bin unsicher, ob das überhaupt nötig ist. Mangel Ahnung und Messgeräte verteile ich davon im Zweifelsfall lieber ein paar mehr als zu wenige. Falls ein Funkmodul dran hängt, dann zusätzlich 100µF direkt an den Versorgungs-Pins des Funkmoduls.
Schaden wird es sicherlich nicht und von den Kosten ist es ja auch zu vernachlässigen. Ich bin gerade dabei bei Mouser zu bestellen, die TSL0808-470K1R2 ist leider nicht mehr verfügbar (für den Transientenschutz), kann ich alternativ folgende Drossel nehmen? Vom Gleichstromwiderstand und der Induktivität ist sie recht ähnlich ausgelegt. https://www.mouser.de/ProductDetail/Panasonic/ELC-09D470F?qs=sGAEpiMZZMsg%252by3WlYCkU1Q0vYEkTgzhNmZgEgf3Xj0%3d
Martin W. schrieb: > Das Problem ist nur, dass ich keine Bezugsquelle gefunden habe. Hast du es mal bei einem vernünftigen Elektronikhändler versucht? https://www.digikey.de/products/de/integrated-circuits-ics/pmic-voltage-regulators-linear/699?k=LM2940&k=&pkeyword=LM2940&pv1779=56&FV=ffe002bb&quantity=0&ColumnSort=0&page=1&pageSize=25
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