Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Motorensteuerung Raspberry PI


von Maxi1610 (Gast)


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Hallo zusammen,

Ich hätte da mal eine kurze Frage:

Ich würde gerne mit meinem RPI einen 24V Motor steuern. Nun gibt es ja 
die vorgefertigten Relaisplatinen , die man sich günstig kaufen kann. 
Mit denen klappt das ja auch, ABER die halten nicht lange --> hab schon 
einiges mit denen realisiert & bin nicht begeistert --> nicht 
langzeittauglich.

Ich würde mir gerne selbst eine Schaltung zusammenstöpseln (zuerst als 
Bastelprojekt)

Gedacht hätte ich an solch ein Relais: 
https://www.reichelt.de/miniatur-leistungsrelais-jv-5v-1-schliesser-5a-jv-05-p79391.html?&trstct=pol_0&nbc=1

Ist dieses Relais ausreichend?

Könnte mir eventuell jemand erklären, wie eine mögliche Schaltung dazu 
aussieht. Ich denke hierfür benötige ich einen Transistor oder einen 
Optokoppler oder liege ich hier komplett falsch ?

von Robin (Gast)


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Warum ein Relais? Muss es galvanisch getrennt sein? Wenn nicht Nutz doch 
gleich einen mosfet.

von Maxi1610 (Gast)


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Danke für die schnelle Antwort.

Zum Schutz der vorgelagerten Schaltung sollte es schon galvanisch 
getrennt sein oder verstehe ich da etwas falsch ?

von Kybernetiker X. (kybernetiker)


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von Prometheus (Gast)


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Maxi1610 schrieb:
> oder verstehe ich da etwas falsch ?

vermutlich ja.

Das hängt maßgeblich von deinem Motor ab.
1. Hat der Motor eine Freilaufdiode? Ansonsten erzeugt die 
Motorinduktivität beim Abschalten im Relais eine Lichtbogen, der das 
Relai in kurzer Zeit tötet.
2. Der Motor hat im Anlauf einen deutlich höheren Strom als der 
Nennstrom. So ca. 3-5 fach. Das muss das Relais abkönnen.
3. Ein Relais hat mehrere Angaben zu Lebensdauer. Die Schayltzyklen ohne 
Last, eher so 1Mio bis 20Mio. Die Schaltzyklen unter Nennlast sind 
deutlich geringer. Eher so 10.000 oder auch nur 200 bei Leistungsrelais.

von Maxi1610 (Gast)


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Prometheus schrieb:

> Das hängt maßgeblich von deinem Motor ab.
> 1. Hat der Motor eine Freilaufdiode? Ansonsten erzeugt die
> Motorinduktivität beim Abschalten im Relais eine Lichtbogen, der das
> Relai in kurzer Zeit tötet.
> 2. Der Motor hat im Anlauf einen deutlich höheren Strom als der
> Nennstrom. So ca. 3-5 fach. Das muss das Relais abkönnen.
> 3. Ein Relais hat mehrere Angaben zu Lebensdauer. Die Schayltzyklen ohne
> Last, eher so 1Mio bis 20Mio. Die Schaltzyklen unter Nennlast sind
> deutlich geringer. Eher so 10.000 oder auch nur 200 bei Leistungsrelais.

Mein Vorhaben ist einen Motor zu steuern, bis er auf Endschalter fährt 
(Getränkesteuerung). Dies bedeutet, dass er sehr viele Schaltvorgänge 
hat.

Was würde sich hierfür am Besten eignen ?

von kenny (Gast)


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Maxi1610 schrieb:
> Mein Vorhaben ist einen Motor zu steuern, bis er auf Endschalter fährt
> (Getränkesteuerung). Dies bedeutet, dass er sehr viele Schaltvorgänge
> hat.
>
> Was würde sich hierfür am Besten eignen ?

Um zu einem Ziel zu kommen, solltest du auf die gestellten Fragen 
eingehen, sonst wird das hier nix.

von Prometheus (Gast)


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Ach komm, Butter bei die Fische!

Du hats also Irgendeinen Motor, von dem Du nicht mal die Leistungsdaten 
weißt.
Dann hast Du irgendein relais genommen, weil das gerade an den Raspi 
passt.
Und jetzt sollen wir dir sagen wie es richtig geht.

Na gut:
1. Datenblatt des Motors lesen.
2. Ersatzweise, das Typenschild. Vor allem die Leistungsangabe.
3. Leistung durch 24V ergibt Nennstrom. mit 10 Multipliziert ergibt der 
unterste Grenzwert für den benötigten Schaltstrom.
4. Danach das Relais/ den Mosfet aussuchen.
5. Kontrollieren ob auch wirklich eine Freilaufdiode vorhanden ist. Der 
Mosfet stirbt sonst nach einigen wenige Schaltspielen, wahrscheinlich, 
gleich nach dem ersten.
6. Daten hier ansagen, dann kann nochmal jemand drüberschauen ob das 
passt.

von Maxi1610 (Gast)


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Sorry, anbei die Infos


>> 1. Hat der Motor eine Freilaufdiode? Ansonsten erzeugt die
>> Motorinduktivität beim Abschalten im Relais eine Lichtbogen, der das
>> Relai in kurzer Zeit tötet.
Motor hat keine Freilaufdiode


>> 2. Der Motor hat im Anlauf einen deutlich höheren Strom als der
>> Nennstrom. So ca. 3-5 fach. Das muss das Relais abkönnen.
Das ist mir bewusst, weiß den aktuellen Strom nicht auswendig, müsste zu 
Hause im Datenblatt nachsehen

>> 3. Ein Relais hat mehrere Angaben zu Lebensdauer. Die Schayltzyklen ohne
>> Last, eher so 1Mio bis 20Mio. Die Schaltzyklen unter Nennlast sind
>> deutlich geringer. Eher so 10.000 oder auch nur 200 bei Leistungsrelais.
Mein Vorhaben ist einen Motor zu steuern, bis er auf Endschalter fährt
(Getränkesteuerung). Dies bedeutet, dass er sehr viele Schaltvorgänge
hat.

Soll ich den Relaisgedanken verwerfen bzw. was wären die alternative(n) 
?

von Maxi1610 (Gast)


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Motor hat einen Nennstrom von 1,68 A

Hab mir das letztes mal so notiert.

von kenny (Gast)


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Maxi1610 schrieb:
>>> 1. Hat der Motor eine Freilaufdiode? Ansonsten erzeugt die
>>> Motorinduktivität beim Abschalten im Relais eine Lichtbogen, der das
>>> Relai in kurzer Zeit tötet.
> Motor hat keine Freilaufdiode
Dann wirst Du eine benötigen um das Schaltelement zu schützen.
>
>>> 3. Ein Relais hat mehrere Angaben zu Lebensdauer. Die Schayltzyklen ohne
>>> Last, eher so 1Mio bis 20Mio. Die Schaltzyklen unter Nennlast sind
>>> deutlich geringer. Eher so 10.000 oder auch nur 200 bei Leistungsrelais.
> Mein Vorhaben ist einen Motor zu steuern, bis er auf Endschalter fährt
> (Getränkesteuerung). Dies bedeutet, dass er sehr viele Schaltvorgänge
> hat.
> Soll ich den Relaisgedanken verwerfen bzw. was wären die alternative(n)
> ?
Wie bereits schon genannt, könntest Du Mosfets nutzen.

von Kevin M. (arduinolover)


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Nimm MosFETs zum schalten. Ich nehme an es ist ein Bürstenmotor? Dann 
suchst du nach einer Vollbrücke, sofern du die Drehrichtung steuern 
willst. Dafür gibt es fertige ICs von TI, Infineon und vielen mehr. 
DRV8874 ist z.B. einer, du musst natürlich die Eckdaten mit denen vom 
Motor abgleichen und schauen ob das IC die notwendigen Anforderungen an 
Strom etc. erfüllt.

von Prometheus (Gast)


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sowas z.B.

https://www.reichelt.de/entwicklerboards-motodriver2-l298n-debo-motodriver2-p202829.html?&trstct=pos_4&nbc=1

Hat etwas mehr Verlustleistung und ist schon etwas älter. Es klingt aber 
sowieso nicht so, als dass Du den Motor ersten dauerhaft und zweitens 
beim Nennstrom betreiben willst.

Das Platinchen kann auch gleich einen zweiten Motor antreiben.

von Maxi1610 (Gast)


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Ich danke euch schon vorab wirklich für die Hilfe

Habe mal das internet durchstöbert und hab mir folgende Schaltung 
zusammengestöbselt.

Würde das so gehen, oder ist das kompletter Schwachsinn ?

von Maxi1610 (Gast)


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Zusatz:  R30 sollte ein 10k Widerstand sein

von Plopp (Gast)


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Welche Funktion hat (Deiner Meinung nach) hier die Diode?

von Mein Senf (Gast)


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Die Freilaufdiode ist falsch gepolt.

von Mein Senf (Gast)


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Und zu klein. Nimm eine 1N4001.

von Georg (Gast)


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Maxi1610 schrieb:
> oder ist das kompletter Schwachsinn ?

Komplett nicht, aber die Freilaufdiode ist verkehrt herum.

Ausserdem ist die Frage, ob die Ausgangsspannung des Raspi genug ist um 
den MOSFET sicher einzuschalten, habe ich jetzt nicht nachgeprüft. Laut 
Google gibt es den MOSFET nicht.

Georg

von Maxi1610 (Gast)


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Danke für die Tipps,

Habs mal aktualisiert. Bei der Mosfet Bezeichnung war ein Fehler drin.

LG

von Mein Senf (Gast)


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Maxi1610 schrieb:
> Habs mal aktualisiert. Bei der Mosfet Bezeichnung war ein Fehler drin.

"ist" auch noch. Du meinst bestimmt den IRLZ44n.

von Mein Senf (Gast)


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Georg schrieb:
> Ausserdem ist die Frage, ob die Ausgangsspannung des Raspi genug ist um
> den MOSFET sicher einzuschalten, habe ich jetzt nicht nachgeprüft. Laut
> Google gibt es den MOSFET nicht.

Für den IRLZ44n reicht die Spannung vom Raspi schon aus. GSth max 2,0V.
Ich würde den zwar eher mit 8-12 Volt schalten lassen (da nun mal 24V 
vorhanden sind), aber ob der zusätzliche Aufwand "das Kraut wirklich 
fett macht", bezweifel ich.
Für den Anfang würde ich sagen "keep it simple".

von Dieter D. (Firma: Hobbytheoretiker) (dieter_1234)


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Mit Transisistoren als Komplementärdarlingtonschaltung ließe sich das 
auch realisieren.

Beim verbauen von MOSFET darauf achten, dass das Gate empfindlich ist 
und schnell durch elektrostatische Ladungen geschossen ist. Beim Einbau 
des MOSFET soll der Widerstand zwischen Gate und Source daher bereits 
vorher eingebaut werden.

von Nogura (Gast)


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Maxi1610 schrieb:

> Mein Vorhaben ist einen Motor zu steuern, bis er auf Endschalter fährt
> (Getränkesteuerung). Dies bedeutet, dass er sehr viele Schaltvorgänge
> hat.

Muss dein Motor sich nicht auch mal wieder vom Endschalter wegbewegen? 
Deine Transistorlösung eignet sich doch nur für eine Fahrtrichtung.

von Dieter (Gast)


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Nogura schrieb:
> Muss dein Motor sich nicht auch mal wieder vom Endschalter wegbewegen?

Das waere der neachste Thread. Bitte nicht vorwegnehmen. ;)

von Maxi1610 (Gast)


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Dieter schrieb:
> Nogura schrieb:
> Muss dein Motor sich nicht auch mal wieder vom Endschalter wegbewegen?
>
> Das waere der neachste Thread. Bitte nicht vorwegnehmen. ;)

Da hast du natürlich grundätzlich Recht, jedoch ist das so ein 
endschalter, welcher einrastet und bei einer weiteren umdrehung 
nachgibt, wenn du weiß was ich meine 😆

von Maxi1610 (Gast)


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Dieter D. schrieb:
> Komplementärdarlingtonschaltung

da bin ich jzt überfragt...
was meinst du genau ?

von Maxi1610 (Gast)


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Dieter D. schrieb:
> Mit Transisistoren als Komplementärdarlingtonschaltung ließe sich
> das auch realisieren.
>  Beim verbauen von MOSFET darauf achten, dass das Gate empfindlich ist
> und schnell durch elektrostatische Ladungen geschossen ist. Beim Einbau
> des MOSFET soll der Widerstand zwischen Gate und Source daher bereits
> vorher eingebaut werden.

da bin ich jzt überfragt, was meinst du genau?

von Dieter D. (Firma: Hobbytheoretiker) (dieter_1234)


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Maxi1610 schrieb:
> da bin ich jzt überfragt, was meinst du genau?

https://www.elektroniktutor.de/bauteilkunde/mosfet.html
Die elektrostatische Spannung, die dann beim nicht geerdeten Berühren 
freiliegender Elektroden übertragen werden kann, könnte zur Zerstörung 
eines MOS-Bauteils führen.

https://forum.mosfetkiller.de/viewtopic.php?p=97564

von Dieter D. (Firma: Hobbytheoretiker) (dieter_1234)


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Maxi1610 schrieb:
> Dieter D. schrieb:
>> Komplementärdarlingtonschaltung
>
> da bin ich jzt überfragt...
> was meinst du genau ?

https://de.m.wikipedia.org/wiki/Sziklai-Paar
https://www.elektronik-kompendium.de/public/schaerer/kdarl1.htm

von Rainer V. (a_zip)


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Maxi1610 schrieb:
> Da hast du natürlich grundätzlich Recht, jedoch ist das so ein
> endschalter, welcher einrastet und bei einer weiteren umdrehung
> nachgibt, wenn du weiß was ich meine 😆

...also ich weiß es nicht! Also, muß der Motor nun auch zurückfahren 
oder wie oder was??
Gruß Rainer

von Maxi1610 (Gast)


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Rainer V. schrieb:
> Maxi1610 schrieb:
> Da hast du natürlich grundätzlich Recht, jedoch ist das so ein
> endschalter, welcher einrastet und bei einer weiteren umdrehung
> nachgibt, wenn du weiß was ich meine 😆
>
> ...also ich weiß es nicht! Also, muß der Motor nun auch zurückfahren
> oder wie oder was??
> Gruß Rainer

nope muss er nicht, er fährt immer nur vorwärts

LG

von Maxi1610 (Gast)


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Dieter D. schrieb:
> Komplementärdarlingtonschaltung

Dieter D. schrieb:
> Maxi1610 schrieb:
> da bin ich jzt überfragt, was meinst du genau?
>
> https://www.elektroniktutor.de/bauteilkunde/mosfet.html
> Die elektrostatische Spannung, die dann beim nicht geerdeten Berühren
> freiliegender Elektroden übertragen werden kann, könnte zur Zerstörung
> eines MOS-Bauteils führen.
> https://forum.mosfetkiller.de/viewtopic.php?p=97564

oke danke, das heißt du schlagst eine Komplementärdarlingtonschaltung 
vor ?

danke schon im vorraus für die mühe
LG

von Maxi1610 (Gast)


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Hallo,

Ich habe mir noch eine 2 "Variante" überleget. Diesmal mit gal. Trennung 
und P Channel Mosfet.

Wie sieht das aus ?

von Maxi1610 (Gast)


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von Dieter (Gast)


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Maxi1610 schrieb:
> Wie sieht das aus ?

Schon besser, wegen der galvanischen Trennung.
Bitte Schaltplan mit dem richtigen Mosfet richtig herum einezeichnet 
posten.

Die ZD wuerde ich oberhalb des Optokopplers plazieren.

von Dietrich L. (dietrichl)


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Dieter schrieb:
> Die ZD wuerde ich oberhalb des Optokopplers plazieren.

Und ich würde statt der Zenerdiode einen Widerstand nehmen, der zusammen 
mit R43 einen Spannungsteiler bildet.
Und die Lage "oberhalb des Optokopplers" würde ich auch vorziehen, 
obwohl es funktionell keinen Unterschied macht. Es ist irgendwie 
schöner...

von Mein Senf (Gast)


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Der Vorwiderstand für die LED ist für 24V bisschen klein.
Ich nehme 4,7k - 10 k, da ist die LED immer noch hell genug.
Weiterhin würde ich die LED in den Zweig Gate-Optokoppler einfügen. Da 
hast du schon mit 10k den passenden Vorwiderstand drin.

von ACDC (Gast)


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Maxi1610 schrieb:
> Würde das so gehen, oder ist das kompletter Schwachsinn ?

Geht nicht.

von Dieter D. (Firma: Hobbytheoretiker) (dieter_1234)


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Um die Raspi GPIO möglichst wenig zu belasten würde ich einen Widerstand 
von 1k als Vorwiderstand für die LED des Optokopplers vorsehen.

Mit einer 1,5V Batterie und einem Multimeter würde ich ausmessen, 
welcher Stromhub der Ausgangstransistor am Ausgang des Optokopplers 
macht. Wenn dieser zu klein sein sollte, wird ein weiterer Transistor 
zur Verstärkung benötigt. In dem Falle würden der Transistor des 
Optokopplers und ein weitere, zB irgendein BC xxx, zusammen eine 
Darlingtonschaltung bilden.

Der Mosfet muss aber auch etwas Linearbetrieb erlauben, weil dieser 
sonst durch das langsame Schalten so nach und nach sterben könnte. Es 
gab dieses Jahr einen Thread von einem Fragenden, der unwillig war dies 
aufzunehmen. Dessen MOSFET war intern aus ungefähr 300-400 
parallelgeschalteten MOSFET aufgebaut. Nach ungefähr 200-300 
Schaltvorgängen je ausgewechselten Mosfet war die Zehnerpackung 
aufgebraucht.

von Maxi1610 (Gast)


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Dieter D. schrieb:
> Um die Raspi GPIO möglichst wenig zu belasten würde ich einen
> Widerstand
> von 1k als Vorwiderstand für die LED des Optokopplers vorsehen.
oke, danke das ändere ich

>
> Mit einer 1,5V Batterie und einem Multimeter würde ich ausmessen,
> welcher Stromhub der Ausgangstransistor am Ausgang des Optokopplers
> macht. Wenn dieser zu klein sein sollte, wird ein weiterer Transistor
> zur Verstärkung benötigt. In dem Falle würden der Transistor des
> Optokopplers und ein weitere, zB irgendein BC xxx, zusammen eine
> Darlingtonschaltung bilden.
Das muss ich mir anschauen.

>
> Der Mosfet muss aber auch etwas Linearbetrieb erlauben, weil dieser
> sonst durch das langsame Schalten so nach und nach sterben könnte. Es
> gab dieses Jahr einen Thread von einem Fragenden, der unwillig war dies
> aufzunehmen. Dessen MOSFET war intern aus ungefähr 300-400
> parallelgeschalteten MOSFET aufgebaut. Nach ungefähr 200-300
> Schaltvorgängen je ausgewechselten Mosfet war die Zehnerpackung
> aufgebraucht.

Das verstehe ich jetzt nicht...

Beste Grüße

von Maxi1610 (Gast)


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Dieter schrieb:
> Maxi1610 schrieb:
>> Wie sieht das aus ?
>
> Schon besser, wegen der galvanischen Trennung.
> Bitte Schaltplan mit dem richtigen Mosfet richtig herum einezeichnet
> posten.
>
> Die ZD wuerde ich oberhalb des Optokopplers plazieren.

warum oberhalb ?

von Maxi1610 (Gast)


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Anbei der "aktuelle" Schaltplan mit dem richtigem MOSFET

Mosfet: https://cdn-reichelt.de/documents/datenblatt/A100/IRF4905_IR.pdf
Optokopller: 
https://www.reichelt.at/at/de/optokoppler-fototransistorausgang-5-kv-ctr-100-dip-6-4n-35-p2515.html?r=1

Für den Optokopler hab ich jzt einen 4n35 genommen.

von Dieter D. (Firma: Hobbytheoretiker) (dieter_1234)


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Maxi1610 schrieb:
> warum oberhalb ?

Kurze Wege zum nächsten Bauteil am Gate (parasitäre Kapazitäten und 
Induktivitäten), vor allem wenn die Schaltung um einen weiteren 
Transistor ergänzt werden sollte.

Maxi1610 schrieb:
> Das verstehe ich jetzt nicht...

Im schnellen Schalterbetrieb stört es nicht so sehr, wenn U_th der 
parallelen Mosfet stark streut.

von Maxi1610 (Gast)


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Dieter D. schrieb:

> Kurze Wege zum nächsten Bauteil am Gate (parasitäre Kapazitäten und
> Induktivitäten), vor allem wenn die Schaltung um einen weiteren
> Transistor ergänzt werden sollte.

Oke, danke aber brauche ich die ZD dort,  das der Mosfet Vgs +- 20V hat, 
somit würde ich diese mit 24V überschreiten --> die 0,5W 10V Zenerdiode 
schafft Abhilfe oder ?

>
> Maxi1610 schrieb:
>> Das verstehe ich jetzt nicht...
>
> Im schnellen Schalterbetrieb stört es nicht so sehr, wenn U_th der
> parallelen Mosfet stark streut.

was soll ich dagegen machen?

von Dieter D. (Firma: Hobbytheoretiker) (dieter_1234)


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Maxi1610 schrieb:
> die 0,5W 10V Zenerdiode schafft Abhilfe oder ?

Ja, aber nur in Verbindung mit R43.

Maxi1610 schrieb:
> was soll ich dagegen machen?

Datenblätter lesen, ob dieser das kann. Hinweis SOA-Bereich muss eine 
Linie für DC haben. Oder ein Forumsteilnehmer empfiehlt Dir einen 
geeigneten Typen.

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