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Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Hilfe bei Relais-Suche: ist das richtig?


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von Andreas B. (firefrog)


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Moinmoin,

der Frosch hätte da mal eine Frage an euch...

ich habe letztens angefangen, mich in Arduino und generell ein wenig 
Elektronik einzuarbeiten, um meine Möglichkeiten an Dingen, die ich so 
basteln kann, zu erweitern. Jetzt steht das erste größere Projekt an, 
und ich bin mir unsicher ob das alles so passt wie ich es mir vorstelle.

In einem alten Projekt steckt ein 24V-DC-Motor, der bislang von einem 
24V/10A-Netzteil gespeist und einer bald zehn Jahre alten, 
selbstgelöteten PWM-Platine von Conrad gesteuert wird. Da letztere aber 
einerseits groß und unpraktisch ist und das Projekt andererseits 
erweitert werden soll, möchte ich die Steuerung auf Arduino und ein 
Relais umbauen.

Der Schaltplan entspricht mehr oder weniger dem aus dem Lehrbuch, ich 
habe das mal als Anhang in selbstgezeichnet drin. "Ar" links ist der 
Arduino, "Rel" in der Mitte das Relais. An den Schaltzeichen arbeite ich 
noch ;) Habe ich an der Stelle etwas vergessen oder übersehen?


Jetzt aber zu meiner eigentlichen Frage: als Relais, mit dem ich den 
Motor schalten will, habe ich ein "G5LE-1 5DC" von Reichelt 
(https://www.reichelt.de/leistungsrelais-tht-5-vdc-10a-1-wechsler-g5le-1-5dc-p243127.html?&trstct=pol_1) 
herausgesucht.

- ist das ausreichend, um das Netzteil unter Volllast zu betreiben? Ich 
vermute, dass der Motor nie wirklich 240W ziehen wird, aber man weiß ja 
nicht was kommt. Wäre ein 12A-Relais sicherer?

- wie verhält es sich mit den Schaltzeiten, wenn ich das Teil mit einem 
PWM-Signal betreibe? Ist es dafür geeignet?

- das "Durability"-Diagramm im Datenblatt verstehe ich nicht so richtig. 
Was bedeutet hier resistive load, und wieso ist die "switching current" 
(also meine Schaltspannung, korrekt?) nur bis 12V aufgetragen, obwohl 
das Relais auch 240V schalten kann?

- Wenn ich in besagtem Durability-Diagramm jetzt die 30VDC-Linie 
hernehme, habe ich bei niedrigen Schaltspannungen etwa 100000 Zyklen, 
bei steigender Spannung drastisch sinkend. Eine PWM schaltet ja nu 
mehrmals pro Sekunde - heißt das, dass mir das Relais nach ein paar 
Minuten direkt durchbrennt?


Ich glaube, das wars erstmal. Ich hoffe, meine Fragen sind nicht zu 
stumpf; bis hierhin bin ich gekommen, aber bevor ich jetzt irgendeinen 
Mist kaufe (auch wenn er nur nen Euro kostet..) hoffe ich ein bisschen 
auf eure Hilfe :)

Vielen Dank schonmal im Voraus!


/edit: eine weitere Frage kommt mir grad noch in den Sinn, bei der ich 
allerdings noch nicht recherchiert habe: gibt es eine (sinnvolle) 
Möglichkeit, den Arduino aus dem 12V-Netzteil zu speisen, um das 
5V-Netzteil einzusparen? Oder ist es sinnvoller, ein solches einfach zu 
verbauen und sich keine weiteren Gedanken mehr darüber zu machen?

: Bearbeitet durch User
von Thomas E. (Firma: Thomas Eckmann Informationst.) (thomase)


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A. B. schrieb:
> - wie verhält es sich mit den Schaltzeiten, wenn ich das Teil mit einem
> PWM-Signal betreibe? Ist es dafür geeignet?

Nein. Dafür ist kein Relais geeignet. Deine nächsten Fragen stellen sich 
demzufolge dann gar nicht mehr.

Guck dir das mal an:

https://www.mikrocontroller.net/articles/Motoransteuerung_mit_PWM

von Stefan F. (stefanus)


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Im Datenblatt vom Relais steht, dass seine Kontakte bei induktiver Last 
(= alles was Spulen enthält) maximal 5A vertragen. Bedenke, dass Motoren 
beim Anlaufen und beim Blockieren typischerweise 5 bis 10 mal so viel 
Strom aufnehmen, wie danach.

Der Maximale Strom ergibt sich aus der Spannung geteilt durch den 
Gleichstromwiderstand des Motors. Kannst du ja mal ausmessen und 
berechnen.

Eine "resistive Load" wäre zum Beispiel eine Glühlampe.

Ob dein Arduino Modul direkt mit 12V versorgt werden kann, steht in 
dessen Produktbeschreibung. Bei den meisten geht das, wenn du dann ein 
12V Relais verwendest. Du hast vergessen, welches Arduino Board du 
verwendest.

Wegen der PWM hast du ja schon eine Antwort erhalten.
In diesem Buch Band 2 findest du Schaltungen mit MOSFET, die für PWM 
taugen.
http://stefanfrings.de/mikrocontroller_buch/index.html

von Stefan F. (stefanus)


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A. B. schrieb:
> wieso ist die "switching current"
> (also meine Schaltspannung, korrekt?)

switching-current = Schalt-Strom

> nur bis 12V aufgetragen, obwohl
> das Relais auch 240V schalten kann?

Wo hast du das gesehen?

Das Diagramm "Maximum Switching Capacity" zeigt, was das Relais 
verträgt. Du musst im Bereich links unten unterhalb der Linie bleiben.

Mit der X-Achse vom Durability Diagramm ist vermutlich falsch 
beschriftet. Es soll sicher 12 Ampere (nicht Volt) heißen.

von Andreas B. (firefrog)


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Thomas E. schrieb:
> Nein. Dafür ist kein Relais geeignet. Deine nächsten Fragen stellen sich
> demzufolge dann gar nicht mehr.



Die Antwort kam schnell und direkt. Was mich allerdings wundert ist, 
dass sich ein paar Bekannte, die mehr mit Elektro können als ich, 
meinten, ich solle einfach SSRs nehmen - also doch Relais, wenn auch 
spezielle!?

Ich werde mich aber mal bei den Mosfets einlesen, dannke für den Link.

von Stefan F. (stefanus)


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A. B. schrieb:
> ich solle einfach SSRs nehmen - also doch Relais,

Unter "Relais" verstehen wir genau wie du die elektromechanischen 
Klapperteile.

Ein SSR besteht hingegen nur aus Halbleitern. Die meisten SSR eignen 
sich allerdings nur für Wechselstrom und nicht für PWM, weil sie im 
Nulldurchgang ein und aus schalten.

Du kannst gerne Frage zu einem konkreten SSR stellen, dann aber bitte 
nicht auf so ein mechanischen billigst-Relais von Conrad verweisen, 
sondern auf das SSR, um das es geht.

: Bearbeitet durch User
von Andreas B. (firefrog)


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> Ein SSR besteht hingegen nur aus Halbleitern. Die meisten SSR eignen
> sich allerdings nur für Wechselstrom und nicht für PWM, weil sie im
> Nulldurchgang ein und aus schalten.


Okay, SSR ungleich Relais, obwohls im Namen steckt, verstanden. Wie 
gesagt, ich bin neu in der Thematik.

Wenn ich in obiger Zeichnung das Relais durch ein (für PWM geeignetes) 
SSR ersetze, ist sie dann so funktional? Oder empfiehlt sich doch der 
Aufbau über einen Mosfet mit entsprechendem Treiber? Das erscheint mir 
deutlich komplexer als obige Schaltung.

von Stefan F. (stefanus)


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A. B. schrieb:
> Wenn ich in obiger Zeichnung das Relais durch ein (für PWM geeignetes)
> SSR ersetze, ist sie dann so funktional?

Stelle konkrete Fragen. Welche Stromversorgung, welcher Motor und 
welches Relais willst du verwenden?

Eine allgemeingültige Antwort für alle SSR gibt es nicht.

Üblicherweise werden zur Ansteuerung MOSFET Transistoren verwendet. Es 
gibt auch fertige MOSFET Module, falls du die Anzahl der Bauteile 
reduzieren möchtest. Es gibt sogar welche mit umfangreichen 
Überlastungs-Schutz (Stichwort Pro-FET).

: Bearbeitet durch User
von Andreas B. (firefrog)


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> Stelle konkrete Fragen. Welche Stromversorgung, welcher Motor und
> welches Relais willst du verwenden?


Netzteil ist ein Meanwell HLG-240H-24V mit 24V/10A, Motor ist ein Valeo 
403.568 Getriebemotor 
(http://www.smolka-berlin.de/onlineshop/de/artikel/SWF_VALEO_NIDEC_ITT_403.568_Motor,Getriebemotor_24_V/4071). 
Die Steuerung läuft (hoffentlich bald) über einen Arduino Uno 3.

Die Frage, welches Relais ich nutzen möchte, kann ich so nicht 
beantworten. Ich möchte letzten Endes die Drehzahl des Motors über den 
Arduino steuern können. Genau von diesem Punkt habe ich aber keine 
Ahnung - offensichtlich, da ich das bislang über eine Relais-Schaltung 
lösen wollte. Ob über SSR oder Mosfet ist mir an und für sich egal, da 
Mosfets aber der verbreitete Standard zu sein scheinen, recherchiere ich 
lieber in diese Richtung.

Ich bin gerne für Tipps offen, wie sich mein Problem möglichst simpel 
lösen lässt, lese mich aber ansonsten erstmal weiter in 
Mosfet-Schaltungen ein.

von Stefan F. (stefanus)


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Da der Motor etwa 1,5Ω hat, wird er beim Anlaufen 16 Ampere aufnehmen. 
Das Netzteil ist also schon zu schwach.

von Andreas B. (firefrog)


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Stefan F. schrieb:
> Da der Motor etwa 1,5Ω hat, wird er beim Anlaufen 16 Ampere aufnehmen.
> Das Netzteil ist also schon zu schwach.

Kann ich nicht bestätigen, er läuft in der alten Konfiguration 
problemlos, auch wenn ich ihn unter Last eingeschaltet habe.

Der Einschaltvorgang erfolgt allerdings immer im Langsamlauf, falls das 
etwas ändert. Ich schalte nie auf 100% ein, sondern "fahre langsam 
hoch".


Ich war zwischenzeitlich soweit, etwas wie den L6203 in Erwägung zu 
ziehen. Da dieser aber nur Spitzenströme von 5A abkann, ist das zu 
schwach, korrekt?

von Stefan F. (stefanus)


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A. B. schrieb:
> Kann ich nicht bestätigen, er läuft in der alten Konfiguration
> problemlos, auch wenn ich ihn unter Last eingeschaltet habe.

Vermutlich greift bei dir der "Überlastschutz durch Strombegrenzung".

> Ich schalte nie auf 100% ein, sondern "fahre langsam hoch".

Das wird die Sache erheblich entschärfen.

> Da dieser (L6203) aber nur Spitzenströme von 5A abkann,
> ist das zu schwach, korrekt?

Ich denke, der ist zu schwach.

von HildeK (Gast)


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A. B. schrieb:
> Kann ich nicht bestätigen, er läuft in der alten Konfiguration
> problemlos, auch wenn ich ihn unter Last eingeschaltet habe.

Wenn dein Netzteil eine Strombegrenzung hat und nicht bei Überstrom 
einfach abschaltet, dann wirkt das wie ein Sanftanlauf.

Zu deinem Problem: Können die Massen von der Ansteuerung und vom Motor 
miteinander verbunden werden oder sind sie es bereits?
Wenn ja, kannst du die PWM mit einem selbstgebauten 'SSR' durchführen: 
statt des Transistors, der das Relais bedient, einen leistungsfähigen 
MOSFET einsetzten und damit den Motor direkt betreiben. Wenn deine PWM 
einigermaßen niederfrequent ist, kann man das recht einfach lösen.

von Andreas B. (firefrog)


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Stefan F. schrieb:
> Ich denke, der ist zu schwach.

Mittlerweile bin ich auf BTS7741G gestoßen - Datenblatt hier:
https://pdf1.alldatasheet.com/datasheet-pdf/view/100911/INFINEON/BTS7741G.html

Rein von den Daten her müsste der gehen, oder? Da ich mich jetzt aber 
gerade auf ein vollkommen unbekanntes Feld wage: falls der IC passt, 
kann mir jemand mit der Schaltung helfen? Was brauche ich noch alles an 
Vorwiderständen, Dioden etc., und was ist schon verbaut? Brauche ich 
einen Kühlkörper?



Stefan, mir ist übrigens gerade aufgefallen, dass nahezu alle Antworten 
auf meinen Thread hier von dir kamen. Daher auch nochmal Danke (auch an 
die anderen, die mir hier helfen), ich habe das Gefühl, zumindest ein 
bisschen Fortschritte zu machen...



HildeK schrieb:
> Wenn dein Netzteil eine Strombegrenzung hat und nicht bei Überstrom
> einfach abschaltet, dann wirkt das wie ein Sanftanlauf.

Überstromschutz ist im Netzteil integriert. Aber wie gesagt, da ich eh 
immer langsam anfahre, schätze ich fast, dass das schon ausreicht.

> Zu deinem Problem: Können die Massen von der Ansteuerung und vom Motor
> miteinander verbunden werden oder sind sie es bereits?

Wie gesagt, bislang lief ein PWM-Bausatz, den ich vor Jahren 
zusammengebrutzelt habe. Was da wie genau verbunden ist, frag mich 
nicht. Bei der neuen Lösung bin ich eigentlich davon ausgegangen, dass 
die beiden Stromkreise getrennt sein sollten.

> Wenn ja, kannst du die PWM mit einem selbstgebauten 'SSR' durchführen:
> statt des Transistors, der das Relais bedient, einen leistungsfähigen
> MOSFET einsetzten und damit den Motor direkt betreiben.

Aber habe ich dann nicht immer noch das Problem, dass das Relais dafür 
nicht geeignet ist, wie Thomas in der ersten Antwort festgestellt hat? 
Oder meinst du Mosfet statt Transistor UND Relais?

> Wenn deine PWM einigermaßen niederfrequent ist, kann man das recht
> einfach lösen.

Wie definierst du "einigermaßen niederfrequent"? Meine Anforderungen 
sind ein runder Lauf und eine möglichst geringe Lautstärke. Vorallem 
letzteres steht einigen Frequenzbereichen im Weg, das hat mich auch an 
der alten PWM schon gestört. Die hatte eine Frequenz von 50Hz bis 5kHz, 
ich meine mich zu erinnern dass vorallem der Bereich von 2-3 kHz zu sehr 
starkem Fiepen geführt hat.

: Bearbeitet durch User
von Stefan F. (stefanus)


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> Mittlerweile bin ich auf BTS7741G gestoßen

Wo denn? Den gibt es gar nicht zu kaufen.

Mit "maximum peak current 10A" er ohnehin zu schwach bemessen.

"Low RDS ON: 110 mΩ" war in den 90er Jahren vielleicht mal "low". Jetzt 
ist es nur noch mies.

Warum verwendest du nicht einfach einen handelsüblichen MOSFET?

Der IRLZ44N kostet nur 66 Cent und bietet dabei 0,022Ω und fast 50 
Ampere!

> kann mir jemand mit der Schaltung helfen? Was brauche ich noch alles an
> Vorwiderständen, Dioden etc., und was ist schon verbaut? Brauche ich
> einen Kühlkörper?

Lies mein Buch, da sind all diese Fragen auf Hobby-Bastler Niveau 
beantwortet.

> Bei der neuen Lösung bin ich eigentlich davon ausgegangen, dass
> die beiden Stromkreise getrennt sein sollten.

Wirklich? Kann man machen, würde ich aber nur tun, wenn wirklich 
notwendig.

Dafür bieten sich Optokoppler mit integriertem Schmitt-Trigger an, denn 
diese liefern ein sauberes Rechtecksignal für den MOSFET, was die 
Schaltverluste minimiert.

Andreas B. schrieb:
> Die hatte eine Frequenz von 50Hz bis 5kHz,
> ich meine mich zu erinnern dass vorallem der Bereich von 2-3 kHz zu sehr
> starkem Fiepen geführt hat.

Wenn du mit der Frequenz zu hoch gehst, sinkt das Drehmoment des Motors 
stärker ab, als Dir lieb ist. Es erhöhen sich die Schaltverluste und 
damit die Abwärme am Transistor. Außerdem möchtest du keinen 
universellen Störsender bauen. Je höher die Frequenz, desto eher 
passiert das aber.

von HildeK (Gast)


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Andreas B. schrieb:
> Überstromschutz ist im Netzteil integriert. Aber wie gesagt, da ich eh
> immer langsam anfahre, schätze ich fast, dass das schon ausreicht.
Langsam anfahren heißt doch PWM? Oder wie machst du das sonst?

Andreas B. schrieb:
> Aber habe ich dann nicht immer noch das Problem, dass das Relais dafür
> nicht geeignet ist, wie Thomas in der ersten Antwort festgestellt hat?
> Oder meinst du Mosfet statt Transistor UND Relais?

Ja, das Relais entfällt, der Transistor wird durch den MOSFET ersetzt. 
Dann brauchst du auch die Schaltspiele nicht zu zählen :-).
Aber du benötigst eine gemeinsame Masse!

Andreas B. schrieb:
> Wie definierst du "einigermaßen niederfrequent"?
Bis wenige hundert Hz. Wenn du schneller werden willst, ist ein 
Gatetreiber notwendig.

von Stefan F. (stefanus)


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HildeK schrieb:
> Bis wenige hundert Hz.

Würde ich auch empfehlen.

von Andreas B. (firefrog)


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Stefan F. schrieb:
> Wo denn? Den gibt es gar nicht zu kaufen.

Ebay-Artikel Nr. 253794484578


> Mit "maximum peak current 10A" er ohnehin zu schwach bemessen.
>
> "Low RDS ON: 110 mΩ" war in den 90er Jahren vielleicht mal "low". Jetzt
> ist es nur noch mies.

Genau deshalb frage ich hier nach. Mir hätte man diese Zahlen als 
neuesten Stand der Technik verkaufen können :'D


> Warum verwendest du nicht einfach einen handelsüblichen MOSFET?

Allem voran weil ich keine Ahnung habe was ich tue. Zudem habe ich in 
anderen Threads einiges über H-Brücken, zusätzliche Schutzschaltungen 
etc. gelesen, deswegen bin ich nach dem Grundsatz "besser haben als 
brauchen" gegangen.

> Der IRLZ44N kostet nur 66 Cent und bietet dabei 0,022Ω und fast 50
> Ampere!

Ist notiert.

> Wirklich? Kann man machen (Stromkreise trennen), würde ich aber nur tun,
> wenn wirklich notwendig.

Gut zu wissen. Dann gemeinsame Masse, und eine Mosfet-Schaltung.

> Dafür bieten sich Optokoppler mit integriertem Schmitt-Trigger an, denn
> diese liefern ein sauberes Rechtecksignal für den MOSFET, was die
> Schaltverluste minimiert.

Bezieht sich das auf meine Aussage, die Stromkreise trennen zu wollen? 
Sprich, brauche ich auch Schmitt-Trigger, wenn ich eine Schaltung nach 
Hildes Vorschlag mache?


> Wenn du mit der Frequenz zu hoch gehst, sinkt das Drehmoment des Motors
> stärker ab, als Dir lieb ist. Es erhöhen sich die Schaltverluste und
> damit die Abwärme am Transistor. Außerdem möchtest du keinen
> universellen Störsender bauen. Je höher die Frequenz, desto eher
> passiert das aber.

Nicht das, was du damit sagen wolltest, aber: da der Motor selbst bei 
höheren Frequenzen problemlos lief, gehe ich damit davon aus, dass mein 
Netzteil stark genug für den Betrieb unter der vorgesehenen Last ist.
Davon ab, gut zu wissen. eine höhere Frequenz sorgt aber für runderen 
Lauf des Motors, richtig? Bis wie hoch würdet ihr denn aus dem Bauch 
heraus die Frequenz ansetzen?

HildeK schrieb:
> Langsam anfahren heißt doch PWM? Oder wie machst du das sonst?

Korrekt. Was ich meinte war, dass ich schätze, dass durch das langsame 
Anfahren (durch die PWM gesteuert) der Anfahrstrom geringer ausfällt als 
wenn ich direkt auf Vollgas gehe, und dass deswegen der Überstromschutz 
nicht greifen und für Sanftanlauf sorgen muss.


> Ja, das Relais entfällt, der Transistor wird durch den MOSFET ersetzt.
> Dann brauchst du auch die Schaltspiele nicht zu zählen :-).
> Aber du benötigst eine gemeinsame Masse!

Alles klar, darauf wird es dann wohl rauslaufen. Bis auf das Relais, von 
dem ich dachte, es wegen dem für den Arduino zu hohen Strom zu brauchen, 
war das ja quasi das, was ich vor hatte. Das macht auch noch simpler, 
das mag ich :)

> Bis wenige hundert Hz. Wenn du schneller werden willst, ist ein
> Gatetreiber notwendig.

Okay, gut, einen Richtwert zu haben. Ich werde damit herumtesten, sobald 
die Schaltung fertig ist. Kann ich Dinge kaputtmachen und/oder 
abfackeln, wenn ich mit der Frequenz zu hoch/zu niedrig gehe?

von Stefan F. (stefanus)


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Optokoppler eignen sich dazu, Stromkreise zu trennen. Welche mit Schmitt 
trigger eignen sich besser als ohne. Ohne guten Grund würde auf diesen 
SchnickSchnack der Potentialtrennung verzichten.

Etwas abfackeln ist weniger tragisch, als wochenlang  irgendwelche 
Funknetze zu stören und dafür belangt zu werden. Bleibe unter 1kHz.

: Bearbeitet durch User
von Andreas B. (firefrog)


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Stefan F. schrieb:
> Ohne guten Grund würde auf diesen SchnickSchnack der
> Potentialtrennung verzichten.

Das machts nur einfacher für mich.

> Etwas abfackeln ist weniger tragisch, als wochenlang  irgendwelche
> Funknetze zu stören und dafür belangt zu werden. Bleibe unter 1kHz.

Ist notiert. Irritiert mich jetzt allerdings auch wieder etwas, da 
"Motoransteuerung mit PWM", von Thomas in der ersten Antwort gepostet, 
einen idealen Bereich von 1-2 kHz angibt, in der aber viele Motoren 
pfeifen sollen, weswegen dort alternativ 5-15 kHz vorgeschlagen wird.
Solang mein Motor aber bei <1 kHz rund und leise läuft, sind wohl alle 
glücklich.

von Andreas B. (firefrog)


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Sooo, von meiner Seite her gibts ein Update. Den Schaltplan hab ich mal 
in Eagle zusammengepfuscht, ich hoffe, ihr seht mir kleinere Fehler bei 
den Schaltzeichen nach, es waren die besten, die ich jeweils gefunden 
hab. Bis auf den Motor, da habe ich einfach gar keinen gefunden, von 
daher müssens zwei Pins tun - geht das besser?


- Als Mosfet habe ich im lokalen Fablab einen IRLZ34N gefunden, dieser 
arbeitet laut Datenblatt bis 55V/30A, sollte also bei weitem im grünen 
Bereich sein. Die Frage ist, hat der Arduino auf den Signalports genug 
Bumms, um ihn zu schalten? Ich bin (mit Hilfe der Elektromenschen im 
Lab, aber auch die konnten nichts finden) das Datenblatt durchgegangen, 
aber welche Angabe sagt mir, wie groß Schaltstrom und -Spannung sein 
müssen?

- Als Freilaufdiode habe ich eine 1N4007 sowie eine BYV26C da. Mit 
letzterer konnte leider niemand von den Anwesenden etwas anfangen. Was 
ist denn eine "Avalanche Diode"? Ist eine von beiden geeignet? Ich gehe 
mal davon aus, dass meine induzierten Ströme beim Abschalten durchaus 
einige Ampere betragen können.
Beide Dioden sind für einen Dauerstrom von 1A ausgelegt; bei der 1N4007 
gibt es zusätzlich die Angabe des "Peak Reverse Current" von 30A, die 
BYV26C kennt diese Angabe nicht. Habt ihr Meinungen dazu?

- In einem älteren Beitrag (den ich natürlich gerade nicht mehr finde) 
mit ähnlichen Rahmenwerten (es ging um eine Aquarium-Steuerung) wurde 
empfohlen, "möglichst nahe des/der Mosfet(s)" einen Kondensator zwischen 
Quelle und Masse einzubauen. Habe ich entsprechend übernommen und einen 
1000μF/40V Elko hier liegen. Gibt es gegen diesen Einwände?

- sonstige Tipps, Vorschläge, Erweiterungen? Ansonsten würde ich das 
Ding morgen mal auf dem Breadboard zusammenstecken und testen und, wenn 
alles funktioniert, auf die Platine übernehmen.


/edit: im Schaltplan nicht zu sehen, aber GND von der gezeigten 
Schaltung hängt mit GND vom Arduino zusammen, wie oben vorgeschlagen. 
Nur der Vollständigkeit halber ;)

/edit2: empfiehlt sich ein Pulldown am Mosfet bzw. das Einschalten 
dieser Funktion im Arduino? Wenn ich es richtig verstanden habe, wäre 
dieser dazu da, ein "Zittern" zu verhindern, wenn die Schaltung 
eigentlich auf low ist, richtig?

: Bearbeitet durch User
von Joachim B. (jar)


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Andreas B. schrieb:
> Sooo, von meiner Seite her gibts ein Update. Den Schaltplan hab ich mal
> in Eagle zusammengepfuscht

R1 würde ich auf 1k - 100 Ohm verringern und einen 10k bis 1k vom Gate 
nach GND spendieren.

1. soll der FET nicht schalten wenn das Gate floatet
2. ist ab Start erst mal der IO auf Input und high oder offen

von Andreas B. (firefrog)


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Joachim B. schrieb:
> R1 würde ich auf 1k - 100 Ohm verringern

Wird gemacht. 1k hab ich da, werde ich als erstes testen.

> und einen 10k bis 1k vom Gate nach GND spendieren.
> 1. soll der FET nicht schalten wenn das Gate floatet
> 2. ist ab Start erst mal der IO auf Input und high oder offen

Das wäre mein edit2, falls du den nicht mehr gelesen hast. Soweit ich 
weiß kann man aber das Signal vom Arduino auch auf low initialisieren 
und arduino-seitig einen Pulldown aktivieren. Reicht das, oder hat diese 
IC-seitige Implementation Nachteile gegenüber einem physikalischen 
Widerstand zwischen G und GND?

/edit: Bild

: Bearbeitet durch User
von örf (Gast)


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Stefan F. schrieb:
> Eine "resistive Load" wäre zum Beispiel eine Glühlampe.

Deren Einschaltstrom (PTC-Verhalten) ist dabei irrelevant?

von Andreas B. (firefrog)


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Hat noch Jemand Antworten auf meine anderen Fragen? Ich fasse hier mal 
zusammen:

- IRLZ34N: kann der Arduino den ohne Verstärkung schalten? Wo kann ich 
die nötigen Daten im Datenblatt ablesen?

- Ist eine Freilaufdiode notwendig, oder ist die im Mosfet integriert? 
Wenn benötigt: 1N4007 vs. BYV26C, ist eine von beiden (besser) geeignet? 
Was ist eine Avalanche Diode?

- Elko (1000μF/40V) zwischen 24V und GND, nutzt der, schadet der?

- braucht der Mosfet einen Pulldown am Gate? Ich habe nochmal 
nachgeschaut, intern kann der Arduino nur einen Pullup auf +5V, muss 
also wenn dann über einen Widerstand laufen.

von Stefan F. (stefanus)


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Für PWM sind 1kΩ noch zu viel, nimm 100Ω. DU willst den Transistor zur 
Reduktion von Verlustwärme so schnell wie möglich ein/aus schalten aber 
dabei nicht den Mikrocontroller und dessen Stromversorgung überlasten.

Für PWM ist die 1N4007 zu träge. Sie wird einen Kurzschluss verursachen, 
weil sie nicht schnell genug in den nicht-leitenden Zustand wechselt.

> Was ist eine Avalanche Diode?

Befindet sich parasitär im MOSFET, kannst du für deine Anwendung nicht 
nutzen.

> Elko (1000μF/40V) zwischen 24V und GND, nutzt der, schadet der?

Kommt auf's Netzteil an. Wozu hast du ihn eingeplant?

> braucht der Mosfet einen Pulldown am Gate?

Ja, damit der Transistor einen definierten (aus) Zustand hat, solange 
das Programm noch nicht gestartet ist. Das dauert ja ein paar 
Milliskunden.

Ohne Pull-Down wird das Gate irgendeinen zufälligen Pegel haben, 
eventuell gar Radiowellen empfangen und verstärken.

: Bearbeitet durch User
von Andreas B. (firefrog)


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> Für PWM sind 1kΩ noch zu viel, nimm 100Ω.

Ich hätte halt erstmal lieber zuviel als zu wenig genommen und 
reduziert, wenn es nicht funktioniert. Better safe than sorry und so. 
Aber okay, dann schau ich mal dass ich einen 100Ω-Widerstand organisiere

>
> Für PWM ist die 1N4007 zu träge.

Okay. Hast du dann einen Tipp, welche ich nutzen kann? Ab wann ist eine 
Diode denn nicht mehr "zu träge"? Hängt vermutlich von meiner 
PWM-Frequenz ab, aber die hatten wir ja schon auf ein paar hundert Hz 
beschränkt.

> Befindet sich parasitär im MOSFET

Das heißt? Sie wäre parasitär drin, oder hat der Mosfet schon eine 
verbaut? Alternativ: gibt es eine deutsche Übersetzung für 
Avalanche-Diode, mit der ich mich schlaulesen kann? Ich habe auf Anhieb 
nichts gefunden.

> Kommt auf's Netzteil an. Wozu hast du ihn (Elko) eingeplant?

Stromspitzen beim Ein- und Ausschalten puffern, vgl. 
Beitrag "H-Brücke mit 10A Anlaufstrom"

> Ohne Pull-Down wird das Gate irgendeinen zufälligen Pegel haben,
> eventuell gar Radiowellen empfangen und verstärken.

Klingt nach einer interessanten Zusatzfunktion, vielleicht bau ich sowas 
mal absichtlich irgendwann. Aber alles klar, dann kriegt die aktuelle 
Schaltung einen Pulldown.

von Stefan F. (stefanus)


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Andreas B. schrieb:
> Ich hätte halt erstmal lieber zuviel als zu wenig genommen

Dann verglüht dir halt der Transistor.

> Hast du dann einen Tipp, welche ich nutzen kann?
1N5819 für Motoren/Spulen bis 1A.

> Ab wann ist eine Diode denn nicht mehr "zu träge"?
Nach dem Abklingen des Induktions-Stromes muss sie hochohmig werden, 
bevor der nächste PWM Zyklus beginnt. Die Datenblätter geben 
normalerweise Hinweise, für welche Schaltfrequenzen die jeweilige Diode 
gedacht ist. Die 1N4007 ist für 60Hz spezifiziert.

> Das heißt? Sie wäre parasitär drin, oder hat der Mosfet
> schon eine verbaut?

Guck doch ins Datenblatt. Die meisten MOSFET Transistoren enthalten eine 
parasitäre Diode. Da sie aber an anderer Stelle sitzt, als die 
Freilaufdiode, kann sie keine Freilaufdiode ersetzen. Außerdem ist die 
Belastbarkeit dieser Diode nur bei "Avalance rated" Transistoren 
spezifiziert. Langer Rede kurzer Sinn: Vergiss sie, sie nützt Dir 
nichts.

von Andreas B. (firefrog)


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Stefan F. schrieb:
> Dann verglüht dir halt der Transistor.

Warum verglüht mir der Transistor, wenn ich mit einem größeren 
Widerstand "weniger durchlasse? Wir sprechen schon noch von R1 am Gate, 
oder?

> 1N5819 für Motoren/Spulen bis 1A.

Genau da ist wieder das Problem - bis 1A. Laut Datenblatt aber bis 25A, 
nicht-repetitiv, "for one cycle" und ebenfalls bei 60Hz - das haut aber 
doch nicht hin, wenn sie jedes Mal leitend wird, wenn meine PWM 
abschaltet? Oder liege ich hier völlig daneben? Ich möchte nicht 
undankbar über deine Tipps wirken, versuche nur, sie zu verstehen.

> Langer Rede kurzer Sinn: Vergiss sie, sie nützt Dir nichts.

Ist akzeptiert, ich lege sie wieder ins Lager ;)

von Harald W. (wilhelms)


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Stefan F. schrieb:

> Langer Rede kurzer Sinn: Vergiss sie, sie nützt Dir nichts.

Jau, am besten ausbauen und hier im Forum verkaufen. :-)

von HildeK (Gast)


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Andreas B. schrieb:
> - IRLZ34N: kann der Arduino den ohne Verstärkung schalten? Wo kann ich
> die nötigen Daten im Datenblatt ablesen?

Es gibt eine Zeile unter den Kenndaten, da ist für eine oder mehrere 
Gatespannungen der RDS_on angegeben (Seite 2). Den kleinsten Wert für 
UGS, den du findest, solltest du nicht unterschreiten. Für den IRLZ34N 
sind das 4.5V, es geht also mit 5V-Logikpegel, jedoch mit 3.3V eher 
nicht.
Da hat er 60mΩ, kann noch 14A mit <300µs Pulsweite und Dutycycle <2%. Es 
ist ein thermisches Problem.

Andreas B. schrieb:
> - Ist eine Freilaufdiode notwendig, oder ist die im Mosfet integriert?
> Wenn benötigt: 1N4007 vs. BYV26C, ist eine von beiden (besser) geeignet?

Die 1N4007 ist 'schnarchlangsam', über 1ms Reverse Recovery Time. Weit 
oberhalb 50Hz ist die nicht zu gebrauchen.
Nimm die andere oder eine Schottkydiode. Sie sollte kurzzeitig den 
Motorstrom abkönnen.

von Stefan F. (stefanus)


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Andreas B. schrieb:
> Warum verglüht mir der Transistor, wenn ich mit einem größeren
> Widerstand "weniger durchlasse? Wir sprechen schon noch von R1 am Gate,
> oder?

Siehe 
http://stefanfrings.de/mikrocontroller_buch/Einstieg%20in%20die%20Elektronik%20mit%20Mikrocontrollern%20-%20Band%202.pdf 
Kapitel 2.2.2

Andreas B. schrieb:
> das haut aber doch nicht hin

Die max. 25A Pulsbelastung gilt nur für einen einzelnen Impuls, z.B. bei 
Gleichrichtern wenn man das Gerät einschaltet.

Solange die Eigenschaften der Last nicht genau bekannt sind, soll man 
die Diode für den vollen Betriebsstrom auslegen. Wer mutig ist, kann es 
mit Hälfte versuchen - ich würde das aber nicht tun. Es lohnt sich 
nicht, den Transistor zu gefährden, bloß um ein paar Cent bei der Diode 
zu sparen.

Bei einem Ausfall kommen ja noch weitere Kosten dazu, nicht nur der 
Kaufpreis der Bauteile.

: Bearbeitet durch User
von Andreas B. (firefrog)


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Harald W. schrieb:
> Jau, am besten ausbauen und hier im Forum verkaufen. :-)

Sind die so selten? :'D


HildeK schrieb:
> Es gibt eine Zeile unter den Kenndaten, da ist für eine oder mehrere
> Gatespannungen der RDS_on angegeben (Seite 2). Den kleinsten Wert für
> UGS, den du findest, solltest du nicht unterschreiten.

Ah, DA finde ich das. Gut zu wissen, danke.

> Da hat er 60mΩ, kann noch 14A mit <300µs Pulsweite und Dutycycle <2%. Es
> ist ein thermisches Problem.

Bei 200-500 Hz bin ich ja eher im Millisekundenbereich, dafür dürfte 
mein Dutycycle höher liegen. Kühlkörper liegt aber schon bereit, und ich 
werde wohl auch einen Lüfter verbauen.

> Nimm die andere oder eine Schottkydiode. Sie sollte kurzzeitig den
> Motorstrom abkönnen.

Es wird wohl auf eine Schottky-Diode rauslaufen, ich muss nur noch 
rausfinden welche ;)

von Joachim B. (jar)


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Andreas B. schrieb:
> Soweit ich
> weiß kann man aber das Signal vom Arduino auch auf low initialisieren
> und arduino-seitig einen Pulldown aktivieren.

wo hast du das gelesen?

beim AVR ATmega nur pullups!
Beim boot sind die auch erst mal offen bevor der INIT losgeht!

Stefan F. schrieb:
> Für PWM sind 1kΩ noch zu viel,

Stefan F. schrieb:
> Für PWM ist die 1N4007 zu träge.

nun ja, ob es hier eine Rolle spielt?

schneller sind natürlich BA157 und BA159
http://www.vishay.com/docs/88536/ba157.pdf

Andreas B. schrieb:
> Was ist eine Avalanche Diode?

manche Fragen beantwortet das Elektronik-Kompendium
https://www.elektronik-kompendium.de/sites/bau/0201211.htm
Etwas googeln wäre auch hilfreich.

Andreas B. schrieb:
> Warum verglüht mir der Transistor, wenn ich mit einem größeren
> Widerstand "weniger durchlasse? Wir sprechen schon noch von R1 am Gate,
> oder?

Die Gatekapazität muss ja umgeladen werden und die ist bei dicken FET 
recht hoch und bei gebremster Umladung durch den Gatewiderstand R x C 
dauerts halt länger und der FET ist nicht mehr im Schalterbetrieb P tot 
= U x I
Bei U = 0 am FET durchgeschaltet ist P nahe 0 und bei I = 0 FET gesperrt 
ist P nahe 0, ABER dazwischen liegt die Leistung P = U x I solange der 
FET weder offen noch zu ist an und das kann für den zuviel sein, hohe 
Schaltfrequenz umso öfter.
Aber auch mit R Gate = 0 gehts nicht unbedingt schneller denn der Steuer 
µC kann ja dem Gate Kondensator nicht zum Umladen nicht unendlich viel 
Stom liefern um die Zeit möglichst klein zu machen.
https://www.elektroniknet.de/elektronik/halbleiter/die-bedeutung-des-sicheren-arbeitsbereichs-137492-Seite-2.html

von Andreas B. (firefrog)


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Stefan F. schrieb:
> Siehe
> 
http://stefanfrings.de/mikrocontroller_buch/Einstieg%20in%20die%20Elektronik%20mit%20Mikrocontrollern%20-%20Band%202.pdf
> Kapitel 2.2.2

... weil ich zwar weniger rein-, aber auch weniger rauslasse. Verstehe. 
Das Buch hatte ich tatsächlich auch gerade offen, allerdings eine Seite 
weiter.

> Die max. 25A Pulsbelastung gilt nur für einen einzelnen Impuls, z.B. bei
> Gleichrichtern wenn man das Gerät einschaltet.
> Solange die Eigenschaften der Last nicht genau bekannt sind, soll man
> die Diode für den vollen Betriebsstrom auslegen. Wer mutig ist, kann es
> mit Hälfte versuchen - ich würde das aber nicht tun. Es lohnt sich
> nicht, den Transistor zu gefährden, bloß um ein paar Cent bei der Diode
> zu sparen.

Genau das meinte ich. Ich muss ja erstmal davon ausgehen, dass jeder 
Impuls relativ stark ausfallen kann. Da es ein Einzelprojekt ist und 
keine Massenfertigung, tendiere ich also zu einer sicher 
überdimensionierten Diode.


Joachim B. schrieb:
> wo hast du das gelesen?

Gar nicht ;-) ich dachte mich zu erinnern, habe aber mittlerweile 
nachgelesen dass nur ein Pullup möglich ist. Pulldown-Widerstand wird 
also extern verbaut.

> nun ja, ob es (1N4007 zu träge) hier eine Rolle spielt?

Wie meinst du das?
>
> schneller sind natürlich BA157 und BA159
> http://www.vishay.com/docs/88536/ba157.pdf

Aber auch wieder nur auf 1A ausgelegt. Ich habe zwischenzeitlich die 
SB570 und die SR804 gefunden, die sind für nominell 5A bzw. 8A mit "peak 
current" von 150A. Was haltet ihr davon?


> manche Fragen beantwortet das Elektronik-Kompendium
> https://www.elektronik-kompendium.de/sites/bau/0201211.htm
> Etwas googeln wäre auch hilfreich.

Gegoogelt hatte ich, allerdings die Verknüpfung Avalanche <-> Z-Diode 
nicht gefunden. Danke dafür, jetzt wird mein Verständnis von 
unterschiedlichsprachigen Quellen auch größer.


> Die Gatekapazität muss ja umgeladen werden...

Japp, jetzt hab' ichs verstanden. Das Buch von Stefan hat auch sehr 
geholfen.

: Bearbeitet durch User

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