Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik IGBT schon bei kleiner Last durchgebrannt


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von Frank (Gast)


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Hallo,

ich bin neu hier im Forum und habe bisher nur kleine Schaltungen für den 
Raspberry Pi und ähnliches gemacht. Habe also keine Ahnung von 
Leistungselektronik.
Folgendes Projekt habe ich gerade am laufen:
Ich möchte ein elektromagnetisch betriebenen Schmiedehammer 
konstruieren. Vom Prinzip her wie ein Elektrotacker. Ein Stempel aus 
Edelstahl mit angeschweisstem Eisenkern wird mit einer Feder schwebend 
über einer großen Spule platziert. Durch einen hohen Stromimpuls wird 
dann der Eisenkern in die Spule gezogen und der Stempel nach unten 
beschleunigt um dasWerkstück zu bearbeiten. Nach Abschaltung der Spule 
zieht die Feder den Stempel mit Eisenkern wieder nach oben. Die 
angestrebte Schlagfrequenz liegt bei 2-4 Hz. Der Strom der niederohmigen 
Spule ist noch experimentell zu ermitteln. Versuche mit einem 
Schweisstransformator ergaben bei 100A schon ganz brauchbare 
Beschleunigung. Ich gehe aber davon aus dass ich bei 200-300A landen 
werde. Da die Magnetkraft direkt von der Stromstärke und nicht von der 
Spannung abhängt würden 12V Betriebsspannung vollkommen reichen denke 
ich.
Zur Ansteuerung habe ich mir einen kleinen Rechteckgenerator mit NE555 
gebaut und den Ausgang dann an einen IGBT angeschlossen. 
(https://www.conrad.de/de/p/ixys-ixgn200n60b3-igbt-modul-sot-227b-einzeln-standard-600-v-160817.html)
Zum Testen hab ich erstmal ein kleines Ladegerät mit 12V und 15A max. 
genommen. Das hat ungefähr 15 Sekunden funktioniert und dann war der 
Strom auf einmal konstant bei ca. 3A. Der IGBT hatte einen Collector - 
Emittier Widerstand von 0,9 Ohm. Mit anderen Worten das Teil ist im A.., 
obwohl es 200A abkönnen sollte.

Die Frage ist also wie schalte ich 200-300A mit einer Frequenz von 
2-4Hz. Ist der igbt die falsche Wahl oder habe ich ihn falsch 
angeschlossen? Ist es vielleicht die Induktivität der Spule?

Vielen Dank schon einmal im Voraus.

Mit freundlichen Grüßen

Frank

von Frank F. (effzwo)


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ich hab mich jetzt auch richtig angemeldet.

Gruß

Frank

von hinz (Gast)


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Die Spule muss zwischen Kollektor und +Vcc!

von hinz (Gast)


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hinz schrieb:
> Die Spule muss zwischen Kollektor und +Vcc!

Und eine Freilaufdiode oder andere Spannungsbegrenzung nicht vergessen!

von Frank F. (effzwo)


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Ihr seid ja schnell!!
Danke für die Tips. Aber wie konkret muss das ganze dimensioniert sein?

von (prx) A. K. (prx)


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Obendrein sind bei niedriger Spannung IGBTs nicht unbedingt erste Wahl.

von Peter D. (peda)


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IGBT sind Schalter, dürfen also nicht analog betrieben werden.
Zum Einschalten sollte U_G etwa 10V höher als U_S sein. Das ist in 
Deiner Schaltung nicht der Fall.

Bei 100A fallen etwa 1,5V ab, d.h. Du must 150W wegkühlen. Daher nimmt 
man IGBT erst für >100V.

von Harald W. (wilhelms)


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hinz schrieb:

> Und eine Freilaufdiode oder andere Spannungsbegrenzung nicht vergessen!

Ja, ohne diese kann man die Spule zwar einschalten, aber bereits
beim ersten Ausschalten ist der Transistor kaputt.

von (prx) A. K. (prx)


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Wär billiger, nicht gleich mit 3-stelligen Ampere anzufangen, sondern 
kleiner und billiger. Auf Dauer gehen 40€ pro versemmeltem Modul ins 
Geld.

von Johannes M. (johannesm)


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Wie groß ist deine U_GE Spannung? Schau dir mal Fig. 5 im Datenblatt an, 
wenn U_GE zu klein ist, steigt U_CE sehr stark an.

von Frank F. (effzwo)


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ja das geht ins geld wenn die Dinger so empfindlich sind...
Es muss ja nicht unbedingt ein igbt sein aber bei der Leistung hab ich 
nichts passendes gefunden...
U ge hab ich nicht gemessen. das Teil ist ja nun auch kaputt.

von (prx) A. K. (prx)


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Frank F. schrieb:
> ja das geht ins geld wenn die Dinger so empfindlich sind...

Das wird auch nicht der letzte gewesen sein, auch wenn die Schaltung 
irgendwann bei 1A funktioniert und du den Anfang der Lernphase 
gemeistert hast. Grosser Strom und kleiner Strom unterscheiden sich 
nicht nur im Exponenten.

: Bearbeitet durch User
von hinz (Gast)


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Frank F. schrieb:
> ja das geht ins geld wenn die Dinger so empfindlich sind...

IGBTs sind ausgesprochen robust.

von Frank F. (effzwo)


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Ich hab jetzt leider immer noch keinen Plan, wie ich den igbt ansteuern 
soll. Ich habe natürlich recherchiert und etliche Beispiele gefunden 
aber in meinem konkreten Fall kann ich das mit meinen geringen 
Kenntnissen dieser Bauteile nicht realisieren. Könnte vielleicht mal 
jemand eine kleine Skizze der Ansteuerung beisteuern? Das würde mir sehr 
helfen.

Mit freundlichen Grüßen

Frank

von Frank F. (effzwo)


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Der Einwand, dass igbt´s bei niedrigen Spannungen nicht die erste Wahl 
sind habe ich nicht ganz verstanden. Gibt es vielleicht auch 
Alternativen, die ich nicht bedacht habe?

von Uwe (Gast)


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Hi,
<Der Einwand, dass igbt´s bei niedrigen Spannungen nicht die erste Wahl
<sind habe ich nicht ganz verstanden. Gibt es vielleicht auch
<Alternativen, die ich nicht bedacht habe?
Ja, Mosfets. Bei 12V eigentlich ideal RDSon < 5mOhm sind durchaus zu 
finden.
Sollte der Strom nicht langen 2 oder 3 parallel mit ordenlichem Treiber, 
da wird kaum was warm. Achte aber unbedingt auf gute Freilaufdioden 
sonst ist ganz schnell UDSmax erreicht und die Dinger lassen den 
eingebauten Rauch entweichen.
Viel Erfolg, Uwe

von (prx) A. K. (prx)


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Frank F. schrieb:
> Der Einwand, dass igbt´s bei niedrigen Spannungen nicht die erste Wahl
> sind habe ich nicht ganz verstanden. Gibt es vielleicht auch
> Alternativen, die ich nicht bedacht habe?

Die Flussspannung von MOSFETs steigt mit deren zulässiger Sperrspannung. 
Die von IGBTs tut das nicht, liegt aber bei 1,5-2V. Folglich sind 
MOSFETs bei 12V viel besser, IGBTs hingegen bei 1000V.

von Frank F. (effzwo)


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von Frank F. (effzwo)


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von (prx) A. K. (prx)


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Frank F. schrieb:
> was haltet ihr von dem hier? Der hat die Diode schon eingebaut.

Oben schreibst du, dass 12V reichen werden. Ein 500V MOSFET ist bei 12V 
viel schlechter als ein 50V MOSFET.

: Bearbeitet durch User
von Frank F. (effzwo)


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von Axel R. (axlr)


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Bei den hohen Strömen hebt es Dir dein Emitterpotential an. Dann leitet 
der Tansistor nicht mehr richtig, weil relativ dazu (quasi automatisch) 
deine Gate-Spannung um den gleichen Betrag sinkt. Heisst ja nicht 
umsonst U_GE und nicht U_G_GND. Deshalb ist es auch einfacher, die 
"Last" in den Kollektor zu packen und sinnvollerweise die 
Masseverbindung deiner Ansteuerelektronik direkt mit dem Emitterbeinchen 
vom IGBT zu verbinden. von der "linken Seite" aus, den Minus-Anschluss 
der Last dann "von rechts" an den Emitter anschliessen. Bei den hohen 
Strömen zählt jeder Zentimeter...
Freilaufdiode usw. wurde ja schon genannt.

von hinz (Gast)


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Frank F. schrieb:
> was haltet ihr von dem hier? Der hat die Diode schon eingebaut.
> 
https://asset.conrad.com/media10/add/160267/c1/-/en/000564313DS01/datenblatt-564313-ixys-ixfx98n50p3-mosfet-1-n-kanal-1300-w-plus-247-3.pdf

Die kann so aber nicht als Freilaufdiode wirken.

von hinz (Gast)


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In Elektrotackern werden Thyristoren verwendet, das wäre auch für deinen 
Fall die richtige Wahl.

von Axel R. (axlr)


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Die Diode haben alle...

von Michael M. (michaelm)


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Uwe schrieb:
> ...Achte aber unbedingt auf gute Freilaufdioden...

Frank F. schrieb:
> ...Der hat die Diode schon eingebaut....
Leider ja .... :-( Ich wünsche mir schon lange einen MOSFet, der 
keine Body-Diode drin hat.

In jedem MOSFet ist sie grundsätzlich drin; es ist nur eine Frage, wie 
gut sie ist.

von (prx) A. K. (prx)


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Frank F. schrieb:
> Der hat die Diode schon eingebaut.

Die bringt dir hier aber nichts. Die Freilaufdiode muss antiparallel zur 
Spule, nicht zum Schalter.

: Bearbeitet durch User
von Axel R. (axlr)


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hinz schrieb:
> In Elektrotackern werden Thyristoren verwendet, das wäre auch für deinen
> Fall die richtige Wahl.

Mit Löschthyristor dann aber.

von Axel R. (axlr)


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von DANIEL D. (hiege) Benutzerseite


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Also ich würde mich auf jeden Fall freuen wenn du ein Bild von dem 
Magnethammer hochlädst. Das klingt alles sehr interessant.

von Frank F. (effzwo)


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Hallo Leute,

ich bin begeistert von den vielen schnellen Antworten. Leider muss ich 
jetzt arbeiten gehen.
Vielen dank

Frank

von Frank F. (effzwo)


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Im Moment ist es nur ein Metallrohr mit Spule drum herum.
Der nächste Prototyp wird aber kommen. Mit ordentlicher Wicklung und gut 
passendem Eisenkern.

Allerdings muss meine Drehbank erstmal in die Werkstatt und 
angeschlossen werden...

Wird also noch etwas dauern

von hinz (Gast)


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Axel R. schrieb:
> hinz schrieb:
>> In Elektrotackern werden Thyristoren verwendet, das wäre auch für deinen
>> Fall die richtige Wahl.
>
> Mit Löschthyristor dann aber.

Nö, mit ungeglätter Netzspannung.

von hinz (Gast)


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Axel R. schrieb:
> Die Diode haben alle...

Nein.

von DANIEL D. (hiege) Benutzerseite


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Frank F. schrieb:
> Allerdings muss meine Drehbank erstmal in die Werkstatt und
> angeschlossen werden...
> Wird also noch etwas dauern

Ja das macht ja nichts.

Aber mit großen Spulen muss man vorsichtig sein, wenn man sie 
einschaltet entsteht ja ein Magnetfeld, und wenn man sie ausschaltet 
erzeugt das Magnetfeld eine teilweise sehr hohe Spannung, mit 
umgekehrter Polung. Deswegen diese Freilaufdioden um diese Spannung zu 
vernichten.

Man kann sich damit sogar böse verletzen, weil dann auf einmal deutlich 
mehr wie 12 Volt, oder was man zum halt zum Ansteuern verwendet hat, aus 
so einer Spule herauskommen. Mein Chef hat sich z.b. mal die Hand 
verbrutzelt weil er einen riesigen Elektromotor mit einer 9 Volt 
Batterie getestet hatte, und sich beim Abklemmen ein kleiner Lichtbogen 
in seiner Hand verewigt hat.

: Bearbeitet durch User
von Der Peter (Gast)


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Frank F. schrieb:
> Im Moment ist es nur ein Metallrohr mit Spule drum herum.

Das "Metallrohr" ist dann eine Kurzschlusswicklung mit einer Windung. Na 
gut, das macht auch ein Magnetfeld. Es fließt aber ein hoher Strom. Dick 
Kupfer wäre empfehlenswert.

von dirk (Gast)


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Gruss

Bei dem Strom und der Energie der Spule
ist aber die Dimensionierung der Funktion
einer Freilaufdiode, aber auch nicht ohne.

Dirk St

von Christian M. (likeme)


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In dieser Schaltung wird der IGBT bestenfalls halbleitend. Man sollte 
dem Transistor 20V am Gate gönnen um seine Milliohm zu erreichen. Alles 
andere ist dann nur normaler Transistor mit 0,7V oder mehr. Gibt hierfür 
spezielle Treiber die das generieren.

https://www.mouser.de/new/stmicroelectronics/stm-mosfet-igbt-gate-drivers/?gclid=Cj0KCQiAyoeCBhCTARIsAOfpKxiWGnkToEIfpxDgmnykvvkOuVvEeryRXtLRLxm3I2bGvGRlR5SsaqAaAgUBEALw_wcB
 e.c.t.

: Bearbeitet durch User
von Falk B. (falk)


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Das Wesentliche, was hier "klein" ist, ist das Grundlagenwissen auf den 
Gebieten E-Technik und Mechanik.

von dirk (Gast)


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Gruss

Das einzigste, es sind zwei, was ich in dem Bereich gefunden habe ist 
die DSEI 2*121-02A, als Recovery Diode.
Praxis mit so etwas habe ich keine.

Dirk St

von Pandur S. (jetztnicht)


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Allenfals waere der Magnet auch optimierbar. Denn eine Kraft ergibt sich 
nur mit einem inhomogenen Magnetfeld. Fuer ien maximale hinderlich ist 
das Saettigungsverhalten von Eisen. Denn dann nimmt der Strom zu und 
bringt nichts mehr. Kurz etwas mehr Physikalsiche Optimierung ist 
moeglich und moeglicherweise sinnvoll.
In der Zwischenzeit trag die Halbleiter kuebelweise zur Entsorgung.

von DANIEL D. (hiege) Benutzerseite


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Pandur S. schrieb:
> Allenfals waere der Magnet auch optimierbar. Denn eine Kraft
> ergibt sich nur mit einem inhomogenen Magnetfeld. Fuer ien maximale
> hinderlich ist das Saettigungsverhalten von Eisen. Denn dann nimmt der
> Strom zu und bringt nichts mehr. Kurz etwas mehr Physikalsiche
> Optimierung ist moeglich und moeglicherweise sinnvoll.
> In der Zwischenzeit trag die Halbleiter kuebelweise zur Entsorgung.

Also ich würde das Metall komplett weglassen. Und man könnte ja wie bei 
einem Käfigläufer eine geschlossene Wicklung verwenden. Oder eine Spule 
in einer Spule gegeneinander verschaltet.

Man kann bei der inneren Spule zwei Schraubkontakte herausführen, und 
diese dann in einem Rohr mit Kunstharz ausgießen.
Das Kabel zur Ansteuerung der inneren Spule würde ich auf jeden Fall als 
wechselbares Verschleißteil betrachten.

Naja aber es ist auf jeden Fall sinnvoll die Induktivität durch einen 
Eisenkern nicht noch zusätzlich zu erhöhen. Da wird der Magnet ganz 
schön träge und langsam in der Ansteuerung.

von Falk B. (falk)


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DANIEL D. schrieb:
> Naja aber es ist auf jeden Fall sinnvoll die Induktivität durch einen
> Eisenkern nicht noch zusätzlich zu erhöhen. Da wird der Magnet ganz
> schön träge und langsam in der Ansteuerung.

Zeig mir mal, wo ein Schmiedehammer direkt per Magnet angetrieben wird. 
Die allermeisten die ich kenne, machen das mit einem Motor und einer 
Schwungmasse, an die ein Excenter angekuppelt werden kann. Die gibt von 
klein über groß bis mega!

von einloggen (Gast)


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Einfach mal in den Artikeln unter "Leistungselektronik" schmökern

von DANIEL D. (hiege) Benutzerseite


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Falk B. schrieb:
> DANIEL D. schrieb:
>> Naja aber es ist auf jeden Fall sinnvoll die Induktivität durch einen
>> Eisenkern nicht noch zusätzlich zu erhöhen. Da wird der Magnet ganz
>> schön träge und langsam in der Ansteuerung.
>
> Zeig mir mal, wo ein Schmiedehammer direkt per Magnet angetrieben wird.
> Die allermeisten die ich kenne, machen das mit einem Motor und einer
> Schwungmasse, an die ein Excenter angekuppelt werden kann. Die gibt von
> klein über groß bis mega!

Habe ich noch nie mit Elektromagneten gesehen. Am coolsten finde ich ja 
diese Lufthämmer, das ist wohl alles sehr aufwendig, da braucht man wohl 
auch einen speziellen Boden wegen den Erschütterungen. Und tolerante 
Nachbarn.

Ob das mit einem Elektromagneten sinnvoll funktioniert keine Ahnung, 
aber danach hat TE ja nicht gefragt. Ich habe das so verstanden dass er 
das einfach mal probiert ob das geht.

Zu den Zeiten wo diese Hämmer überwiegend gebaut wurden, hatte man ja 
noch nicht so diese hochstromfähige Regelungstechnik wie heute 
massenweise verfügbar. Also meiner Meinung nach könnte es möglich sein 
dass sowas funktioniert.

Und es gibt ja das Sprichwort alle sagten das funktioniert nicht, bis 
einer kam der das nicht wusste und es einfach machte.

von Frank F. (effzwo)


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Ich hab mal mit der Thyristor-Idee herumgesponnen und eine kleine 
Schaltung entworfen. Bitte nicht wundern, dass es nicht so toll 
aussieht. Hab das Programm gerade erst in Betrieb genommen (DipTrace).
Der erste Thyristor schaltet die Spule an die Versorgungsspannung und 
wenn der Timer umschaltet wird der andere Thyristor gezündet um den 
ersten zurück zu setzen. Soweit die Theorie. Aber knallt es nicht, wenn 
Thyristor 2 angeht? Ist die Verdrahtung so machbar oder raucht der 
Thyristor so auch ab.

Zu der Sache mit dem Eisenkern muss ich sagen, dass es bei 
Elektrotackern so gemacht wird und meine Tests dahingehend gut 
verliefen.

Der Eisenkern wird ja in die Spule hereingezogen wenn das Magnetfeld 
schon besteht. Habe ich mit einem Physiker schon drüber gesprochen. 
Ausserdem ist ein Eisenkern mehr oder weniger verscheleißfrei und 
unempfindlich.

Ich hab das folgende Thyristormodul schon da, weil ich im ersten Moment 
an ungefilterte Netzspannung gedacht habe. Das ist aber aus 
Sicherheitsgründen absolut obsolet, da auch nicht erforderlich.

Mit freundlichen Grüßen

Frank

von Frank F. (effzwo)


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hab gerade gesehen, dass die Schaltung furchtbar aussieht. Hier die 
besser lesbare Version.

von DANIEL D. (hiege) Benutzerseite


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Frank F. schrieb:
> Der Eisenkern wird ja in die Spule hereingezogen wenn das Magnetfeld
> schon besteht. Habe ich mit einem Physiker schon drüber gesprochen.
> Ausserdem ist ein Eisenkern mehr oder weniger verscheleißfrei und
> unempfindlich.

Stimmt da hast du vollkommen recht, dann ist ja die Induktivität im 
Zeitpunkt der Ansteuerung überhaupt nicht durch den Kern erhöht.

von Frank F. (effzwo)


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von DANIEL D. (hiege) Benutzerseite


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Bzw nochmal zu dem Ansatz mit 2 Spulen, es hätte einige Vorteile, z.B 
wäre es einfach einen viel größeren Arbeitsweg zu bauen, und damit 
könnte man deutlich mehr Bewegungsenergie erzeugen. Und man könnte den 
großen Kolben mit einer H-Brücke ansteuern und leicht schwingen lassen, 
auf und ab um noch mehr Bewegungsenergie zu haben, welche in der Feder 
gespeichert ist.

Wie bei diesen coolen Lufthämmern.

Man könnte das Schwingen so Regeln das man dosiert damit arbeiten kann.

Bei einem Eisenkern welcher in eine Spule nur gezogen wird, ist der Hub 
in dem die Spule mit viel kraft arbeiten sehr gering. Es ist wie ein 
schlechtes Lautsprecher Chassis mit sehr geringem Linearen Hub. Damit 
braucht man nicht versuchen tiefen Bass zu erzeugen.

Du musst dir dann halt nur neben dem Physiker noch einen Elektroniker 
suchen.

: Bearbeitet durch User
von Pandur S. (jetztnicht)


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12V Betriebsspannung... sind ein Witz.
Wenn etwas in dieser Richtung Rumms haben soll, nimmt man hoehere 
Spannungen. Nehmen wir eine Spulse mit zB 10uH, und man moechte eine 
Stromanstiegszeit von 1A/us, so benoetigt man 10V. Bei 500V ergibt sich 
dann 50A/us. und in 10us ist der Strom auf 500A. Jetzt brauchst du nur 
noch die passenden Kondensatoren.

von Frank F. (effzwo)


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Die Spule hat eher 2-3 uH und die Frequenz sollte ja bei 2-4 Hz liegen.
Ich denke da hat die Stromanstiegszeit keine so große Auswirkung. Aber 
das sollte man vielleicht wirklich mal testen.
Der Trick besteht darin, dass die Spule aus mehreren Lagen besteht die 
alle parallel geschaltet sind. So wird der Strom aufgeteilt und ist der 
Widerstand geringer.

Mit freundlichen Grüßen

Frank

von Frank F. (effzwo)


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Daniel, deine Idee finde ich sehr interessant.
ich mache mir nur Sorgen ob die innere Wicklung nicht zu heiß werden 
würde. Abgesehen davon bin ich mir nicht so sicher wie die Wicklung 
aussehen müsste.

von Frank F. (effzwo)


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Hat sich schon jemand meine kleine Schaltung angesehen? Macht das Sinn?

von DANIEL D. (hiege) Benutzerseite


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Frank F. schrieb:
> Daniel, deine Idee finde ich sehr interessant.
> ich mache mir nur Sorgen ob die innere Wicklung nicht zu heiß werden
> würde. Abgesehen davon bin ich mir nicht so sicher wie die Wicklung
> aussehen müsste.

Ja du kannst ja erstmal mit dem Arbeiten was du hast, vielleicht ist es 
auch sinnvoll anstelle der inneren Wicklung einen Stapel Neodym Magnete 
zu verwenden. Das sind wie gesagt alles nur Ideen ohne Garantie das 
wirklich gut funktioniert.

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



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Würde mit so eine Schaltung versuchen das zu bauen.

von Falk B. (falk)


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Dieter D. schrieb:
> Würde mit so eine Schaltung versuchen das zu bauen.

Klar, ein Hubmagnet mit 4uH (MIKROHenry) . . .

von Frank F. (effzwo)


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Hallo Dieter,

in deiner Schaltung hast du normale Transistoren verwendet. Das mag ja 
mit einem kleinen Testaufbau funktionieren aber wenn ich über 100A 
fließen lassen will komme ich da nicht weiter.
Ich habe heute aus lauter Frust mal ein China-SSR und einen 24V Trafo 
versucht. Leider konnte das SSR keine 2Hz verarbeiten. Dann hab ich 
gedacht ich mache das Schalten einfach manuell und dabei ist es nach 
kürzester Zeit abgetaucht. Dabei war es für 40A ausgelegt.
Hat denn keiner eine möglichst einfache Idee, wie ich die Spule 
ansteuern kann?

von Achim S. (Gast)


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Frank F. schrieb:
> Hat denn keiner eine möglichst einfache Idee, wie ich die Spule
> ansteuern kann?

der Einstieg wurde oben schon genannt:

einloggen schrieb:
> Einfach mal in den Artikeln unter "Leistungselektronik" schmökern

Mit "den Aritkeln" war z.B. das hier gemeint:
https://www.mikrocontroller.net/articles/Leistungselektronik

Und: es gibt keinen "ganz einfachen Weg", wie man ein Spule mit noch 
unbekannten Parametern mit ein paar 100A bestromen kann. Und damit dann 
ernsthaft einen Schmiedehammer bauen zu wollen ist erst recht nicht 
einfach.

von DANIEL D. (hiege) Benutzerseite


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Ja es ist leider wahr das man eine komplette Schaltung entwickeln 
müsste, wo einiges unklar ist usw.

Wäre eine dieser Punktschweißgerätplatinen von eBay vielleicht eine 
Möglichkeit die Spule anzusteuern? Natürlich in Kombination mit einer 
Freilaufdiode in der Spule?

von ACDC (Gast)


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DANIEL D. schrieb:
> Wäre eine dieser Punktschweißgerätplatinen von eBay vielleicht eine
> Möglichkeit die Spule anzusteuern?

Mist mit Mist zu verbessern ist nur Mist.

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


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Frank F. schrieb:
> in deiner Schaltung hast du normale Transistoren verwendet. Das mag ja
> mit einem kleinen Testaufbau funktionieren aber wenn ich über 100A
> fließen lassen will komme ich da nicht weiter.

Das ist das skizzierte Funktionsprinzip für eine Ansteuerung eines 
solchen Teils über eine sogenannte unvollständige H-Brücke. Beim 
Abschalten wird die Energie aus der Spule zurückgespeist. Das wäre dabei 
noch zu beachten.

Je nach Leistung, Halbleitertyb, BJT, IGBT, MOSFET, muss natürlich diese 
um eine Treiberstufe erweitert werden.

Davon 10 Stück parallel (mit Emitterwiderstand),
2SC3284, 14A, hFE Rank: Y: 90 to 180, einen ähnlichen Komplementärtyp 
für die die andere Stufe und einen BDxxx für T22 liesse sich schon 
einiges erreichen.
Aber bei Deiner niedrigen Frequenz wäre das mit MOSFET besser 
aufzubauen.

von DANIEL D. (hiege) Benutzerseite


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Ordentlich wäre meiner Meinung nach ein System mit Magnet und Spule, 
angesteuert von einer fetten H-Brücke, geregelt von einem 
Mikrocontroller.

An dem Hubmagneten vielleicht seitlich angebracht ein Lochstreifen mit 
Gabellichtschranke, welcher die Bewegungsrichtung vom Hubmagneten 
umkehrt wenn eine bestimmte Zeit keine (Millisekunden oder µ Sekunden) 
keine Änderung von der Gabellichtschranke gekommen ist. Ich würde dann 
nur noch über PWM die Leistung vom großen schwingenden Magnetkolbending 
regeln.

Im Innern vom Hubmagnet einen Stapel runder Neodym Magnete, oder auf 
eine Eisenstange geklebte Quaderförmiger Magnete mit Nord Süd 
Ausrichtung zur längeren Seite hin. Bei der äußeren angesteuerten Spule 
würde ich 16 einzelne Spulen übereinander Stapeln, und die erst alle in 
Reihe verschalten, dann testen Stromaufnahme messen etc., dann 2x8 
zusammen schalten wenn Test erfolgreich usw.


Naja so würde ich das halt versuchen, aber ich bin nur Handwerker und 
müsste es halt bauen und rumprobieren, und könnte es jetzt nicht 
irgendwie im voraus berechnen ob es wirklich so toll funktioniert.

: Bearbeitet durch User
von Frank F. (effzwo)


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Das klingt ja schon fast nach Linear Motor. Ich habe übrigens gerade 
einfach per Hand die Drähte zusammen gehalten. Hat natürlich ordentlich 
gefunkt aber der Effekt war schon ganz erstaunlich. Diesmal war es wie 
gesagt ein Trafo mit 24 V Wechselspannung. Scheint also aus zu reichen. 
In diesem Fall würde ein Thyristor Als Schalter funktionieren. Kann ich 
den Thyristor auch einfach so dazwischen klemmen oder raucht er mir aber 
dann auch ab?

von Harald W. (wilhelms)


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Frank F. schrieb:

> Hat denn keiner eine möglichst einfache Idee,

Ja, "einfach" funktioniert ein "armbetätigter" Schmiedehammer.

von A. H. (pluto25)


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Frank F. schrieb:
> oder raucht er mir aber
> dann auch ab?
Klar raucht der ab. Für 200A Wechselstrom wären mehrere Triac nötig 
(z.B. 4 Stück 100A Type).
Einer kann das nicht schaffen: Die Verlustleistung könnte nicht 
abgeführt werden und auch die Bond Drähte schaffen keine 200A.
Einer könnte jedoch den Trafo schalten. Bzw zwei - Drehstromtrafo?

: Bearbeitet durch User
von Falk B. (falk)


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Harald W. schrieb:
> Ja, "einfach" funktioniert ein "armbetätigter" Schmiedehammer.

Geht auch, ist aber eher groß und sperrig.

https://www.annaberg-buchholz.de/de/kultur/frohnauer-hammer.php

Dort war ich mal als Kind bei einer Vorführung. AHHHHHHH, eine 
Höllenlärm! Das hat mir echt Angst gemacht. 8-0

Ich würde so ein Teil heut ehe als Fallhammer bauen. Einfach per Seilzug 
einen schweren Hammer 1m hochziehen und fallen lassen. Schwerkraft ist 
kostenlos. Man erreicht zwar nicht die Schlagzahl einen Lufthammers, 
aber besser als ein verkorkster Magnetantrieb ist es allemal. Man kann 
ja mal überschlagen, wieviel Energie man in welcher Zeit (=Leistung) 
über den Antrieb in den Hammer pumpen muss, um die gewünschte 
Schlagenergie dort reinzukriegen.

Auch als übermotivierter aber deutlich unterqualifizierter Bastler 
sollte man erstmal schauen, wie sowas bisher von den Profis gemacht 
wird. Denn dort hat man lange drüber nachgedacht, wie das gut geht. Dann 
kann man das in den meisten Fällen nachbauen.

https://de.wikipedia.org/wiki/Lufthammer

https://de.wikipedia.org/wiki/Gesenkschmiedehammer#Riemenfallhammer

von DANIEL D. (hiege) Benutzerseite


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Falk B. schrieb:
> Man kann
> ja mal überschlagen, wieviel Energie man in welcher Zeit (=Leistung)
> über den Antrieb in den Hammer pumpen muss, um die gewünschte
> Schlagenergie dort reinzukriegen.

Das Würde mich auch sehr interessieren, momentan ist es ja wie ein 
Elektrotacker, die schaffen ja es ja immerhin Nägel einzuschlagen.

Wenn es ein linearer Magnetmotor wäre der auf eine Feder arbeitet, 
könnte man sagen bei 10 Schlägen/Schwingungen die Sekunde wirkt kraft N? 
100ms auf das schwingende System. Naja so wie ich mir das vorstelle ist 
es ja ein komplett andere Ansatz, anstelle sehr viel Energie in sehr 
kurzer durch die Spule zu jagen, soll stattdessen möglichst viel 
Bewegungsenergie in den schweren schwingenden Kolben gebracht werden. Da 
könnte die Elektronik zur Ansteuerung und der Spulenstrom auch deutlich 
kleiner ausfallen, zum Ausgleich wird dann ja dauerhaft Energie in das 
schwingende System eingebracht. Vielleicht reicht da dann sogar ein 
BTS7960B BTN7960. Ein Endschalter für unten, welcher ein Signal gibt 
kurz bevor der Hammer sein Ziel erreicht wäre auch noch sinnvoll.

Das es Funktionieren würde, da bin ich mir relativ sicher, nur ob dann 
am Ende auch mit genug Joule auf das Werkstück eingeschlagen wird ist 
wirklich ungewiss. Möglicherweise ist das ganze dann auch zu schwach, 
und es dauert ewig bis es richtig schwingt. Kommt halt darauf an mit 
wieviel N der Magnet den Kolben antreiben wird.

Der lineare Magnetmotor hat den Vorteil das man den Antrieb der Bewegung 
leicht anpassen kann, und dass sich nur die Teile bewegen welche es am 
ende auch sollen. Die Konstruktionen von Bastlern mit Elektromotor und 
Kurbelwelle sind übelste Wackeldinger, da geht sicher haufenweise 
Energie verloren.

Ich finde Schmieden ja auch cool und würde das gerne machen und lernen, 
aber so ein Ding werde ich sicher nicht bauen, da kann ich ja direkt den 
Nachbarn den Krieg erklären.

@Frank F. Ich glaube selbst für die Leute die sich im Gegensatz zu mir 
sehr gut mit E-Technik auskennen, ist es unmöglich eine verlässliche 
Aussage zu Ansteuerung einer komplett unbekannter Spulen-Konstruktion zu 
geben. Zumal es ja nicht mal eine gewöhnliche Spule ist, sondern ein 
Antrieb.

: Bearbeitet durch User
von Frank F. (effzwo)


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Moin moin, das wird ja immer interessanter. Zu den mechanischen 
Konstruktion kann ich nur sagen dass die entweder sehr schlecht oder 
sehr aufwändig sind. Die Mechanik bei so einem Hammer wird ja extrem 
belastet und durch meine Konstruktion würde das ganze wesentlich 
vereinfacht sowohl platzmäßig als auch die Führung des Schlag Zylinders. 
Die Schlag Energie bei einem kommerziellen Lufthammer der angestrebten 
Größenordnung beträgt circa 0,1-0,2 Kj.

von Frank F. (effzwo)


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Bei 24 V und 100 A würde ich bei einer Schlagfrequenz von drei Herz und 
einem Wirkungsgrad von 50 % immerhin auf 0,4 Kj Kommen.

von Falk B. (falk)


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Frank F. schrieb:
> 0,4 Kj Kommen.

<Krümelkacker>
KiloJoule werden als kJ abgekürzt.
</Krümelkacker>

von DANIEL D. (hiege) Benutzerseite


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Frank F. schrieb:
> Die Mechanik bei so einem Hammer wird ja extrem
> belastet und durch meine Konstruktion würde das ganze wesentlich
> vereinfacht sowohl platzmäßig als auch die Führung des Schlag Zylinders.

Ja so sehe ich das auch, die Teile aus den YouTube Videos wackeln als 
würden sie mehr der Aufgabe einer Rüttelplatte nachkommen wie der eines 
Hammers. Das System mit Hubmagneten könnte da durchaus überlegen sein.

von Harald W. (wilhelms)


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Falk B. schrieb:

>> 0,4 Kj Kommen.
>
> <Krümelkacker>
> KiloJoule werden als kJ abgekürzt.
> </Krümelkacker>

Vielleicht hat Frank eine Gross/Kleinschreibschwäche.

von Frank F. (effzwo)


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Nein das war mit dem Handy...

von Frank F. (effzwo)


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Nach dem Ausflug in die Semantik könnten wir ja mal wieder ind die 
Elektronik wechseln.

Frage a) Macht der Vorschlag den Trafo primärseitig zu schalten sinn? 
Ich habe Bedenken ob der das ab kann und ob der Strom schnell genug an 
meiner Spule ankommt.
b) Der Einwand mit 3-Phasen Trafo. Da habe ich ein grundsätzliches 
Verständnisproblem. Wenn ich mit 3 Phasenverschobenen Strömen 
Sekundärseitig eine einzelne Spule ansteuern will kann das doch 
eigentlich nicht klappen...
Ob 3 Spulen da die Lösung sind wäre wahrscheinlich nur durch 
Ausprobieren herauszubekommen. Oder habe ich da was übersehen?
c) Wenn ich die Spule mit einem Thyristor schalte, wie kann ich den 
Thyristor vor Gegeninduktion der Spule schützen? Eine Freilaufdiode 
macht bei Wechselstrom nicht so viel Sinn...

Mit freundlichen Grüßen

Frank

von DANIEL D. (hiege) Benutzerseite


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In Schweißgeräten werden die Drehstromtrafos oft mit einem großen 
Schützen geschaltet. An einen Dreiphasenwechselstrom Trafo kann man 
einen Dreiphasengleichrichter anschließen. Da erhältst du dann 
Gleichstrom.
Ich würde mir eher Gedanken machen dass man das Ganze schnell genug 
wieder ausschaltet. Da kannst du ja eine Art Schalter an deinen Hammer 
bauen, der die Steuerspule vom Schütz, wieder stromlos macht.

von Frank F. (effzwo)


Angehängte Dateien:

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Ich hab mal meinen Testaufbau gefilmt. Ich hoffe ich kann hier auch 
Filme hochladen.

von Frank F. (effzwo)


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OK, das hat offensichtlich nicht geklappt.

von Frank F. (effzwo)


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Ich hab das Video mal auf youtube hochgeladen: 
https://youtu.be/2GxJEzS-cbk

von DANIEL D. (hiege) Benutzerseite


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Frank F. schrieb:
> OK, das hat offensichtlich nicht geklappt.

Doch man konnte sich das ansehen, aber ich muss noch auf 
Wirbelstromverluste aufmerksam machen, also so ist das am ende nur ein 
fallendes Stück Eisen.
Also Magnetfelder induzieren Spannungen in Metallen, welche dafür sorgen 
das im Metall der Strom im kreis fließt, deswegen würde ich bei der 
Spulenkonstruktion nur da Metall verbauen wo es die Effizienz nicht 
verringert.

von Frank F. (effzwo)


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das war natürlich nur ein Versuch. Der Draht für eine vernünftige Spule 
ist schon da. Eine bessere Feder hab ich auch schon bestellt. Im Moment 
hängt der Stempel an einer alten Zugfeder. Das schwingt natürlich nicht 
korrekt...
Hat jemand zufällig eine gute Schaltung mit der man Einschaltdauer und 
Frequenz getrennt regeln kann? Mit dem NE555 hab ich im Moment ein 1:1 
Verhältnis. Das ist nicht so optimal wie mir scheint. Ausserdem ist der 
Treiber zu schwach für beide Thyristoren. Deshalb hab ich auch nur eine 
Halbwelle nutzen können.

von Äxl (Gast)


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Das Metallrohr ist natürlich 'doof' an der Stelle, stellt es doch eine 
Windung dar. Da fließt RICHTIG Strom durch.  Mach da n Schlitz rein.

von Frank F. (effzwo)


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Hallo Daniel,

ich würde ungern auf ein stabiles Rohr verzichten. Vielleicht könnte man 
das Rohr im Bereich der Spule mehrfach schlitzen.
Wenn ich mit dieser Konstruktion soweit bin würde ich mal statt 
Eisenkern eine Wicklung probieren.
Das Waren übrigens nur ca. 20A.
Laut Forum sollte über der Last noch ein sog. Snubber gelegt werden. Ich 
hab mir das mal durchgelesen aber wie soll ich das berechnen, wenn ich 
weder die Induktivität des Trafos, der Spule und schon gar nicht die 
Kapazität kenne. Bringt es was einfach pi mal Daumen 20 Ohm und 10uF 
daneben zu packen?

von Äxl (Gast)


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Wie sieht denn nun die Schaltung dazu aus?

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


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Frank F. schrieb:
> Hat jemand zufällig eine gute Schaltung mit der man Einschaltdauer und
> Frequenz getrennt regeln kann? Mit dem NE555

wäre diese natürlich. Kann man schön das Tastverhältnis einstellen, bzw. 
beide Zeiten getrennt mit zwei Potis. Geht mit einem OP natürlich auch.

Zum Beispiel hier:
http://www.ne555.at/2014/index.php/timer-ic-ne555/grundschaltungen/149-astabile-kippstufe-multivibrator-mit-einstellbarer-ein--aus-zeit
oder hier:
https://www.elektronik-kompendium.de/public/schaerer/pwm555.htm

: Bearbeitet durch User
von Äxl (Gast)


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Ich meinte eigentlich den aktuellen Aufbau. Da gibt's doch sicher ne 
Skizze.

von Frank F. (effzwo)


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Nein eine Skizze gibt es nicht. Ich habe einfach den Ausgang meines 
Rechteckgenerators auf den Thyristor gegeben. Die 24 V laufen durch die 
Spule und den Thyristor. Um den Strom etwas zu begrenzen habe ich einen 
Wiederstandsdrahtstückchen vor die Spule geschaltet. Der wird übrigens 
schön warm.

von Frank F. (effzwo)


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Hallo Dieter, vielen Dank für den Link. Die Schaltung werde ich als 
Nächstes ausprobieren. Braucht der Typ ist doch eigentlich noch eine 
Schutzschaltung. Im Moment hängt er ja voll im Strom. Ist die Frage ob 
er das ohne den begrenzten Widerstand durch hält.

von Frank F. (effzwo)


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Hallo Zusammen,

ich bin mir noch nicht so sicher ob ich das ganze mit Wechselstrom 
betreiben soll oder doch mit Gleichstrom. Für Wechselstrom spricht die 
einfachere Ansteuerung mit Thyristor und das einfachere Netzteil ( 
einfach nur ein Trafo). Dafür ist aber die maximale Stromleistung 
begrenzt, da ich nur eine Phase nehmen kann.

Bei der gelichstromvariante wäre ein dreiphasentrafo und ein 
entsprechender Gleichrichter und Glättungskondensatoren erforderlich.
Die Schaltung ist dann natürlich auch nicht so einfach. Ich hab hier was 
interessantes gefunden, könnte man sicher auf meine Bedürfnisse 
anpassen:

https://www.aero-hg.de/winde.htm

Was meint Ihr?

von Jan K. (keksstein)


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Der Elektromagnet wird ja einen relativ kleinen DC Widerstand haben, 
selbst wenn ein Mosfet die 300A schalten kann, deine Spule wird das 
nicht lange überleben mit der NE555 Ansteuerung. Stell dir mal vor da 
geht was kaputt und der (eher die) Mosfets sind voll durchgesteuert, das 
sind 3,6kW die über Deiner kleinen Spule abfallen. Und auch wenn nicht 
wird der Wirkungsgrad bescheiden sein.

Der erste Schritt wäre den Strom am Source zu messen und wenn die 300A 
mehr als einige us (oder so) fließen die Endstufe schnell abzuwürgen. 
Lieber mit höheren Spannungen und kleineren Strömen arbeiten, das lässt 
sich viel leichter Handhaben. Die Freilaufdiode muss ein fetter Brocken 
sein und wird knallheiß, nicht so toll.

Schau dir mal die Lieblingsprojekte diverser Halbstarker auf YT an, 
Railgun. Das ist ähnlich wie das was Du suchst, "fette" Kondensatoren 
werden auf hohe Spannungen geladen und Schlagartig über Mosfets 
(vielleicht auch Thyristoren?) in mehrere Spulen nacheinander entladen. 
Wie schnell Du die Kondensatoren nachladen kannst, davon hängt ab wie 
schnell der Hammer wird. Aufgrund der normalerweise hohen Spannungen 
nicht ungefährlich.

Ich halte das aber besonders für einen Hobbyelektroniker für nicht 
machbar, auf jeden Fall wird es leichter wenn man sich die Schwerkraft 
zu nutze macht. Ein Linearmotor könnte den Hammer in der Röhre ein gutes 
Stück nach oben bewegen, eine Lichtschranke erkennt das er oben 
angekommen ist und schaltet die Elektromagnete ab.

von Dieter D (Gast)


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Frank F. schrieb:
> Was meint Ihr?

Ein paar Anregungen lassen sich dort entnehmen. Der Impulserzeugungsteil 
kann durch die gestern verlinkte Schaltung mit dem NE555 einfacher 
realisiert werden.

Fuer die Leistungsstufe muss man ein paar Daten bestimmen zur Mechanik, 
denn davon haengen auch Flanken ab.

Zum Beispiel die Masse des Kloppers, benoetigte Geschwindigkeit und 
Hubweg. Wenn man das unguenstig auslegt, kann man durchaus das zwei bis 
vierfache an Leistung benoetigen, als es sein muesste.

von Frank F. (effzwo)


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Vielen Dank für die Anregungen.
Ich habe gerade mit einem Trafo-Hersteller gesprochen. Der war sehr nett 
und gab mir den Tipp, das ganze mit einem Dreiphasentransformator zu 
machen und primärseitig mit Thyristoren zu schalten. Sekundärseitig 
würde dann ein dreiphasengleichrichter arbeiten und fertig.

Die andere Frage ist natürlich ob man mit geringer Spannung und hohem 
Strom arbeitet oder mit hoher Spannung und niedrigem Strom. Die 
Magnetische Kraft hängt ja von der Anzahl der Wicklungen und dem Strom 
ab.
Hier das beste Gleichgewicht zu finden ist wahrscheinlich nur 
experimentell möglich.
Wie im Video zu sehen war, ist mit dieser Murks-Konstruktion ja schon 
einiges passiert. Wenn man das ganze optimiert sehe ich da eine gute 
Möglichkeit relativ einfach und günstig zum Ziel zu kommen.

Mit freundlichen Grüßen

Frank

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


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Magnetische Kraft steigt proportional zu N (Windungszahl)
Induktivität L aber mit N^2

Je höher L wird, desto mehr Spannung wird benötigt um das Magnetfeld in 
der gleichen Zeit aufzubauen.

Beispiel:
N=50, L=1mH, U=10V, für I=100A wäre benötigtes B-Feld vorhanden.
t=LI/U=10ms

N=100, L=4mH, U=20V, für I=50A wäre benötigtes B-Feld vorhanden.
t=LI/U=10ms

Stab 50gr, 400J=0,5*m*v^2, v=126m/s
Beschleunigungshubweg 2cm,
t=0,3ms
a=400 km/s²
F=20kN

Klammer mit 8mm Beinchen wird eingepreßt:
8mm*20kN=160J
t<0,3ms

Summe <0,6ms

Eine Halbwelle 50Hz wäre eigentlich viel zu lange. Ein Großteil der 
Energie wird in dem Beispiel verbraucht um auf die bereits eingepreßte 
Klammer noch eine Zeitlang zu drücken.

von Äxl (Gast)


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Also könnte man doch wie beim Blitzlicht zB. Einen Kondensator aufladen 
und über einen thyristor diesen dann in den Magneten entladen.
Entsprechend viele Halbwellen, die ja sonst zu lange auf die Klammer 
drücken (ich schreib das jetzt mal so) laden den Kondensator auf und der 
entlädt dann im 0.6milliSekunden die gesammelte energie in den 
Hubmagneten.

von Frank F. (effzwo)


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Hallo Dieter,

du hast das Problem sehr schön dargestellt. Ich werde also fürs erste 
bei niedrigen Spannungen, hohen Strömen und weniger Windungen bleiben.
Die Idee mit den Kondensatoren scheitert an der Aufladezeit. Ich möchte 
ja 4 Schläge pro Minute max. erreichen.
Ich habe gestern versucht meinen Thyristor mit beiden Halbwellen zu 
betreiben und dafür den Timer aus deiner Antwort nachgebaut und dann mit 
zwei Transistoren versucht den Thyristor zu zünden. Leider ging das 
völlig in die Hose.
Einzelheiten folgen.

von Frank F. (effzwo)


Angehängte Dateien:

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Ich habe dieses Thyristormodul:
https://asset.conrad.com/media10/add/160267/c1/-/en/000160629DS01/datenblatt-160629-ixys-mcc95-16io1b-thyristor-scr-modul-to-240aa-1600-v-116-a.pdf

Ich hab mal eine kleine Skizze meiner Schaltung gemacht. Bitte 
entschuldigt die schlechte Qualität. War nur eben zwischendurch.
Folgendes ist passiert:
Wenn ich nur eine Diode des Thyristors schalten wollte, hat der 
Transistor zwar geschaltet aber es wurde nur eingeschaltet und nicht 
mehr ausgeschaltet. Als ich beide Mausanschlüsse angeschlossen hatte 
sind mir die Kabel abgeraucht! Wenn ich beide Dioden schalten wollte 
sind die Transistoren abgeraucht.
Daraufhin habe ich zwischen den Masseanschlüssen des Thyristormoduls die 
Spannung gemessen und das waren 24V AC!?

von Axel R. (axlr)


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Frank F. schrieb:
> Ich möchte
> ja 4 Schläge pro Minute max. erreichen.

Dann hast Du doch Zeit zwischen den Schlägen.
Alle 250ms einen Schlag ausführen, die Energie für diesen Schlag wurde 
oben errechnet (Respekt!) und soll in 0.6mSekunden umgesetzt werden.
Haste also 249.4mSekunden Zeit deine C's mit o.g. 400J aufzuladen.
Wo willst denn sonst 100Ampere oder mehr mit 4Hz hernehmen? muss man 
nicht immer auch die Fläche unter der zeit sehen?
Spannendes Thema!
Hab leider keine Werkstatt oder gar'n Hof oder ne Schmiede, wo man das 
mal ausprobieren könnte...
Ich würde den Hammer hochheben mitm Magnet und fallen lassen. Dann hast 
Du 249 Zeit, den Hammer zu "ziehen" und in der letzten millisekunde 
lässt du ihn einfach fallen. Den Schweren Hammer in einer viertel 
Sekunden hochzu ziehen, stelle ich mir einfacher vor, als ihn innerhalb 
einer Millisekunde bei gleicher benötigter Energie nach unten zu 
beschleunigen.
Ich würde auch versuchen, da ein mechanisch resonantes System draus zu 
machen. Dann brauchts nur die Energie wieder "auffüllen" und nicht 
jedesmal neu bereitstellen.
Und mit der Spannung hoch. Dann fallen die Zwei-Drei Volt im Halbleiter 
nicht so sehr ins Gewicht.
Ja, coole Sache, ansich ;)

von Frank F. (effzwo)


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Hallo Axel,

scroll mal ein bisschen hoch, da hab ich ein kleines Video gepostet. 
Dann kann man sich das ganze wenigstens in etwa vorstellen. Ist aber nur 
eine sehr provisorische Konstruktion. Es fehlen noch einige Teile für 
einen vernünftigen Prototypen. Deshalb quäle ich mich gerade mit der 
Ansteuerung herum..

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


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Frank F. schrieb:
> und dann mit zwei Transistoren versucht den Thyristor zu zünden.

Bei Trafos wäre es besser einen Triac zu verwenden. Zwei positive oder 
zwei negative Halbwellen hintereinander schießt den Trafo über die 
magnetische Sättigungsgrenze hinaus.

Der Ausgang des NE555 darf nicht zu hoch belastet werden, sonst klappt 
das mit der Rückkopplung nicht und wechselt den Zustand nicht mehr. 
Gleiches gilt, wenn das Poti an den Anschlag gedreht wird und kein 
zusätzlicher Mindestwiderstand in Reihe geschaltet wurde.

Ersteres gilt für die Schaltung des zweiten Links. Letzteres für beide 
Links. Aus diesem Grunde soll man auch vorher den Schaltplan malen und 
posten. Das geübte Auge sieht so etwas.

von Axel R. (axlr)


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Frank F. schrieb:
> Ich habe dieses Thyristormodul:
> 
https://asset.conrad.com/media10/add/160267/c1/-/en/000160629DS01/datenblatt-160629-ixys-mcc95-16io1b-thyristor-scr-modul-to-240aa-1600-v-116-a.pdf
>
> Ich hab mal eine kleine Skizze meiner Schaltung gemacht. Bitte
> entschuldigt die schlechte Qualität. War nur eben zwischendurch.
> Folgendes ist passiert:
> Wenn ich nur eine Diode des Thyristors schalten wollte, hat der
> Transistor zwar geschaltet aber es wurde nur eingeschaltet und nicht
> mehr ausgeschaltet. Als ich beide Mausanschlüsse angeschlossen hatte
> sind mir die Kabel abgeraucht! Wenn ich beide Dioden schalten wollte
> sind die Transistoren abgeraucht.
> Daraufhin habe ich zwischen den Masseanschlüssen des Thyristormoduls die
> Spannung gemessen und das waren 24V AC!?

qualität ist doch okay. Besser als Prosa.
Aber was hast Du dir denn da ausgedacht?
Das geht so nicht, "denke ich"...

von Axel R. (axlr)


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Frank F. schrieb:
> Hallo Axel,
>
> scroll mal ein bisschen hoch, da hab ich ein kleines Video gepostet.
> Dann kann man sich das ganze wenigstens in etwa vorstellen. Ist aber nur
> eine sehr provisorische Konstruktion. Es fehlen noch einige Teile für
> einen vernünftigen Prototypen. Deshalb quäle ich mich gerade mit der
> Ansteuerung herum..

Ich lese hier schon von Anfang an mit... ;)

von Frank F. (effzwo)


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Sorry normalerweise mach ich mal einen kleinen BC547 (die ich hier 
verwendet habe) an einen Logikausgang vom Raspberry Pi. Das hier ist 
alle s Neuland für mich.

von Frank F. (effzwo)


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Hallo Dieter,
ich brauche doch noch etwas mehr Hilfe bei der ganzen Sache. Warum ist 
zwischen den beiden Anschlüssen hinter den Thyristoren ( also der 
Mausanschluss zum Zünden) eine Spannung von 24V.
Meinst du der 1K Widerstand an der Basis der BC547 ist zu klein? Oder 
sind die Transistoren zu schwach?
Ich will doch nur diesen verdammten Thyristor zünden und zwar beide 
gleichzeitig um beide Halbwellen nutzen zu können.

von Axel R. (axlr)


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Dieter D. schrieb:
> Bei Trafos wäre es besser einen Triac zu verwenden.

nun hat er aber das dicke Doppel-Thyristormodul. Antiparallel schalten 
ginge lastseitig. Dann brummt der Magnet vor sich hin, kann das sein?
Also, noch ne Dicke Graetzbrücke davor? lieber die Thyristoren dort 
hinein integrieren.

von Axel R. (axlr)


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naja, so richtig stimmt dein Aufbau mit dem, was du schriebst nicht, 
oder?
Oder du hast doch einen anderen Thyristor.
Das Anschlussbild auf deinem Thristor ist jedenfalls ein anderes, als 
das, was im von dir verlinkten Datenblatt erscheint.
Kann man ja im Video am Aufkleber des Moduls fast erkennen:
1 und 3 hast Du angeschlossen. das ist natürlich der rechte Thyristor. 
Im datenblatt wären das beide in Reihe...
Wo bist du mit den kleinen Klemmen rangegangen? an 7 und 6? das kann man 
dann wirklich nicht erkennen, was da bei deinem Teil wo drann geht.
Wäre schon schön, das passende Datenblatt zu zeigen oder GENAU 
abzumalen, was du da gebaut hast.
Hast Du noch ein zweitess Modul? dann könntest Du daraus eine steuerbare 
Greatzbrücke bauen.
Das Problem mit der Ansteuerung steht nochmal auf nem anderen Blatt, ist 
aber lösbar.

von Frank F. (effzwo)


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Hallo Axel, das Bild ist von meinem alten Setup.
Gestern Abend habe ich einen neuen Rechteckgenerator mit einstellbarer 
Pulslänge und Dauer gebastelt. Den hab ich dann wie auf meiner Skizze 
mit den Transistoren kombiniert. Das Datenblatt ist schon richtig. Ich 
habe MCC Version 1.

von Frank F. (effzwo)


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Oh Schei...
Ich glaube ich hab gestern Abend zu lange gemacht. Ich hab wohl Eingang 
1 und 3 gebrückt anstatt 2 und 3!

von Frank F. (effzwo)


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Dei Idee mit der Graetz-Brücke bzw. später bei dreipahsen Trafo 
entsprechend Dreiphasengleichrichter aus Thyristoren zu bauen ist super.
Scheitert aber im Moment an den Fehleden Thyristoren. Wenn ich 
Ansteuerung endlich gelöst habe werde ich das mal probieren.

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


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Frank F. schrieb:
> Wenn ich nur eine Diode des Thyristors schalten wollte, hat der
> Transistor zwar geschaltet aber es wurde nur eingeschaltet und nicht
> mehr ausgeschaltet.

Das sieht danach aus, das der sogenannte Flyback der Induktivitäten der 
Last und des Trafos den Impuls so verlängert hatten, das bei der 
nächsten Halbwelle es zur du/dt-Steilheitsrückzündung kam.

Als ich beide Mausanschlüsse angeschlossen hatte
> sind mir die Kabel abgeraucht! Wenn ich beide Dioden schalten wollte
> sind die Transistoren abgeraucht.

Aus diesem Grunde werden unter anderem auch Optokoppler oder 
Zündimpulsübertrager (Trafo) verwendet.

Anbei ein Tipp zum Zeichnen von Schaltplänen mit LibreOffice:
https://www.strippenstrolch.de/5-7-5-open-office-draw-als-schaltplanzeichner.html
"Wir schreiben heute den 15:10.2018 (also fast 10 Jahre später) und
OpenOffice hat sich inzwischen zu LibreOffice gewandelt. Die 
grundlegenden Handgriffe blieben die gleichen ..."

von Peter D. (peda)


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Thyristoren haben auch sehr hohe Flußspannungen.
Bei nur 24V sind MOSFETs am besten.

von Frank F. (effzwo)


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Meine Transistoren können nur 100mA ab. Das war wohl zu wenig?

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


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Nach Datenblatt sollte der Impuls zum Zünden des Thyristors 200mA haben.

von Frank F. (effzwo)


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Was Haltet Ihr von dieser Schaltung?

von Frank F. (effzwo)


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Welche Transistoren würdet Ihr empfehlen?

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


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Frank F. schrieb:
> Was Haltet Ihr von dieser Schaltung?

Im Schaltplan ist schon mal ein Fehler bei Pin 1 vom NE555.
Versorgung von +/-12V, also Differenz 24V, sind etwas arg viel für den 
kleinen Kerl.

Bin noch am Überlegen, ob man das nicht sogar invertieren und statt mit 
npn mit pnp-Transistoren aufbauen müßte.

: Bearbeitet durch User
von Frank F. (effzwo)


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Das mit den -12V war ein Tippfehler.

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


Angehängte Dateien:

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Diese Schaltung wäre benötigt worden, aber dafür eignet sich Dein Modul 
nicht.

von Frank F. (effzwo)


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so eine ähnliche Schaltung hab ich gerade eben gefunden. Trotzdem Danke.

Leider mit meinem Modul nicht realisierbar.

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


Angehängte Dateien:

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Diese nach Grätz wäre eine Möglichkeit.

von Frank F. (effzwo)


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Respekt,

da wär ich glaube ich nicht so schnell drauf gekommen!
Ich weiß nur nicht ob die Auslösekontakte der Thyristoren noch entladen 
werden müssen?

Vielen Dank

Frank

von Frank F. (effzwo)


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Ich hab keine stärkeren Transistoren. Kann man zwei parallel schalten?

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


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Frank F. schrieb:
> Kann man zwei parallel schalten?

Ja. Jeweils mit einem eigenen Widerstand im Emitter und in der 
Basisstrecke um den Einfluss der Streuungen zu reduzieren.

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


Angehängte Dateien:

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Im Prinzip hast Du diese Schaltung. Galvanisch getrennt über Optokoppler 
und verstärkende Transistoren kann man diese zünden. Ein Übertrager 
zwischen die Gates würde das auch ermöglichen.

Damit die Schläge jeweils immer gleich stark ausfallen, müßte man aber 
die Auslösung mit dem 50Hz Netz noch zusätzlich synchronisieren, oder 
man löst immer nur im Bereich des Spannungsmaximas der Sinushalbwelle 
aus. Und das kann man mit einem µC einfacher realisieren, womit wir 
wieder beim Hauptthema des Forums wären.

von Frank F. (effzwo)


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Die Synchronisation könnte man mit Hilfe dieser Schaltung vielleicht 
einfacher realisieren.

http://www.fundus.org/pdf.asp?ID=6035

von Frank F. (effzwo)


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Meinst du die Dioden in meinem Entwurf reichen nicht aus? Optokoppler 
müsste ich auch erst bestellen...

von Axel R. (axlr)


Angehängte Dateien:

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Ich habe das hier gefunden.
Was passiert eihentlich, wenn du nur die Drähte der 24V kurz 
zusammenhältst?
Zieht der Magnet auch bei 24V Wechselspannung den Kern nach oben?
Ich dachte, man gibt ihm Gleichspannung, die an anschliessend umpolt..
(Gut, im Video gibts nur postive Halbwellen)
Ein Thyristor soll mit einem kurzen Impuls am Gate, Positiv zur Kathode 
"gezündet" werden. Man lässt die Gatespannung dann nicht einfach an.
Ist er einmal gezündet liegt das gate sowieso auf Anodenoptenzial und es 
fliesst kein nennenswerter GateStrom mehr, so habe ich das rausgelesen.
"Thyristor appnotes" hab ich mal gegoogelt, ist ja auch schon wieder ne 
weile her, als wir Lichtorgeln mit Thyristoren gebaut haben.

edit:
#und den noch ( auch wieder mit Optokoppler)
https://www.bristolwatch.com/ele3/1d.htm

von Frank F. (effzwo)


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hallo Axel,

der Eisenkern ist an ein Edelstahlrohr geschweißt. Wenn die Spule 
bestromt wird ( egal ob Gleich oder Wechselstrom) wird der Eisenkern in 
die Spule gezogen und das Edelstahlrohrende kommt aus dem äusseren Rohr 
mit der Spule herausgeschossen. Die Rückholfeder Zieht das ganze dann 
wieder zurück sobald der Strom nicht mehr fließt. Angestrebt ist 
natürlich eine schwingendes System...

Das ganze hat nichts mit einem Fallhammer zu tun!!

von Frank F. (effzwo)


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Deine Schaltung muss ich mir mal in Ruhe zu Gemüte führen.
Sieht ja ganz so aus als ob es da spezielle Treiber gibt.

von hinz (Gast)


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Axel R. schrieb:
> Ich habe das hier gefunden.

So wird das in SSR gemacht.

von hinz (Gast)


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Frank F. schrieb:
> Sieht ja ganz so aus als ob es da spezielle Treiber gibt.

Ja, es gibt dafür Optokoppler mit Triacausgang, und wenn mans braucht 
auch mit Nulldurchgangseinschaltung.

von Frank F. (effzwo)


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Versuche gerade sowas zu finden. Bei Semikron gibt es eine 
Treiberplatine die Kostet allerdings über 70€ und erst ab 3St.

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


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Axel R. schrieb:
> Was passiert eihentlich, wenn du nur die Drähte der 24V kurz
> zusammenhältst?

Nicht gut. Zu viel Strom für das Gate. Figure 4 musst Du aufbauen mit 
den Widerständen, dann kannst Du die Optokopplerpins verbinden.

Aber es geht auch ohne Optokoppler.

von hinz (Gast)


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Frank F. schrieb:
> Versuche gerade sowas zu finden. Bei Semikron gibt es eine
> Treiberplatine die Kostet allerdings über 70€ und erst ab 3St.

Die Dinger heißen z.B. MOC3023.

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


Angehängte Dateien:

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Frank F. schrieb:
> Optokoppler müsste ich auch erst bestellen...

Im Bild steht wie es ohne Optokoppler geht. Wichtig dabei ist, das es 
nur diese eine Masse gibt, aber der 24V AC Teil keine andere Verbindung 
zu der Masse hat.

Rechts habe ich nur einen Teil des Bildes Figure 4 Deines Linkes 
gezeichnet.

: Bearbeitet durch User
von Frank F. (effzwo)


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Danke

das muss ich mir mal genau zu Gemüte führen. Leider muss ich erstmal 
Schluss machen. Vielleicht heute am späten Abend wieder.

Gruß

frank

von dirk (Gast)


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Gruss zum Abend

Die MOCs sind recht gebräuchlich.
Anwendung bei Triacs und Tyristoren.
Eine Referenz findet sich auch bei:
https://www.mikrocontroller.net/articles/TRIAC
und in Foren Beiträgen.
Ich finde die Dokumentationen der MOCs
aber nicht ausreichend. Die gehen nur auf die
Standard Beschaltung ein, ist aber auch rechtens.
Nur wenn man all die realen  Variationen im Internet anschaut fehlen 
einem die Informationen
dazu.

Schönen Abend

Dirk St

von Frank F. (effzwo)


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Hallo,

da ich sowieso bestellen muss, denke ich ich mache es mit den MOC´s. 
Jetzt ist nur die Frage welchen Typ. Es gibt na den MOC3040, der 
schaltet bei Nulldurchgang. Macht das in meinem Fall sinn? Es würde 
zumindest einen theoretisch etwas langsameren Stromanstieg bewirken.
Dann hab ich in den Datenblättern gesehen, dass die Teile einen 
Ausgangsstrom von 100mA haben. Das war bei meinen Transistoren schon zu 
wenig. Und in den Beispielschaltungen wurden sogar zwei Thyristoren 
angesteuert.

Hab ich da etwas falsch verstanden oder braucht es noch einen Transistor 
nach dem Treiber?

Mit freundlichen Grüßen

Frank

von Frank F. (effzwo)


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Ich hab mir die MOC 3043 und 3063 angeschaut, die scheinen mir am 
passendsten. Was meint Ihr?

von Dieter D (Gast)


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Genug Strom kann der Optokoppler nach Datenblatt schalten.
Da die nicht teuer sind, wuerde ich zum Vergleichen mit und ohne zero 
crossing Funktion nehmen.
Bei der jetzigen Auslegung muesste fuer die maximale Schlagkraft ca. 
1...2ms vor dem Maximum gezuendet werden.  Fuer diese zusaetzliche 
Funktion kann der zero crossing trickreich verwendet werden, wenn man 
moechte.

von Frank F. (effzwo)


Angehängte Dateien:

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Hallo,

ich hab mal gemalt und würde gerne Eure Meinung hören.
Die MOC3043 scheinen Ihre Zündspannung aus dem Netz zu bekommen. Daher 
habe ich ein Poti für R10 und R11 genommen um die richtige Spannung 
einstellen zu können. Die Snubber C3 + R14 und R15 + C4 habe ich 
geschätzt. Ob sie an der richtigen Stelle sitzen ist mir nicht so ganz 
klar. Sie sollen ja über dem Thyristor sein. Bei den studierten 
Beispielen war meist nur ein Thyristor und die Snubber über der Last....

von hinz (Gast)


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Frank F. schrieb:
> Die MOC3043 scheinen Ihre Zündspannung aus dem Netz zu bekommen.

Nein.


> Daher
> habe ich ein Poti für R10 und R11 genommen um die richtige Spannung
> einstellen zu können.

Voll daneben. Wie soll dann noch ausreichend Zündstrom für den dicken 
Thyristor fließen.

von Frank F. (effzwo)


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könntest du das bitte etwas genauer ausführen?

von Udo S. (urschmitt)


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DANIEL D. schrieb:
> Im Innern vom Hubmagnet einen Stapel runder Neodym Magnete

Die mögen es ja ganz besonders mit mehrere 100g (negativ) beschleunigt 
zu werden wenn der Hammer auf das zu schmiedende Werkstück trifft.

Frank F. schrieb:
> Angestrebt ist
> natürlich eine schwingendes System...

Klar "schwingen" wenn bei jedem Schwung mehrere 100 Joule aka Ws in das 
zu schmiedende Werkstück übertragen werden sollen.
Da schwingt nix mehr. Die Energie wird in die Verformungsarbeit 
umgewandelt.

Tolles Projekt, bitte die Ergebnisse posten :-)

von DANIEL D. (hiege) Benutzerseite


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Udo S. schrieb:
> Die mögen es ja ganz besonders mit mehrere 100g (negativ) beschleunigt
> zu werden wenn der Hammer auf das zu schmiedende Werkstück trifft.

Hast Recht hatte ganz vergessen dass das Zeug explodieren kann. Dann 
doch lieber im Innern eine weitere Spule oder die Neodym-Magnete nach 
außen. Oder vielleicht einfach wie bei einem Asynchronmotor/Käfigläufer 
eine kurzgeschlossene Wicklung im Innern in Kunstharz aufgegossen.

Aber das ist ja nur eine Idee, momentan ist es eine Spule um ein 
Metallrohr gewickelt, wo im Innern ein Metallbolzen schlagartig bewegt 
wird. Also nichts mit schwingendem Linearmotor.

von Frank F. (effzwo)


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Zum Testen brauche ich erstmal eine vernünftige Ansteuerung...
Habt Ihr euch den Plan mal angesehen?

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


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Bei Deiner Schaltung ist das Problem, das Du zum Zünden des Thyristors 
einen Strom von 200mA schaffen solltest. D.h. der Widerstand in Reihe 
zum Schaltelement im Optokoppler auf das Gate muss so ausgelegt werden, 
das bei 24V auch 200mA fließen können.


Von Deinem Versuchsteil wäre es gut, wenn Du das Gewicht Deiner 
Klopfstange und den Hubweg mitteilen könntest. Wenn die überschlagene 
Zeit dann immer noch deutlich unter 10ms liegt, dann kannst Du Dir den 
ganzen Aufwand mit dem zweiten Thyristor und den Dioden komplett sparen. 
Wenn Du vier Schläge in der Sekunde machen willst, dann wären das bei 
50Hz jeweils nach zwölf bis dreizehn positiven Halbwellen ein Schlag 
durchzuführen.

In dem Falle wuerde man das ganz anders machen. Man nimmt einen Zähler. 
bzw. Teiler und läst es dann krachen.
https://www.elektroniktutor.de/digitaltechnik/teiler.html
https://www.elektronik-kompendium.de/sites/dig/0212221.htm

Den NE555 kann man auch als Frequenzteiler verwenden:
https://www.elektroniktutor.de/analogverstaerker/timer555.html

An Deinem Beispiel ist gut zu erkennen, wie man durch tieferen Einblick 
in die Randbedingungen und Details auch noch auf anderen Ideen und 
möglichen Vereinfachungen kommt.

: Bearbeitet durch User
von Frank F. (effzwo)


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Hubweg: 200mm
Masse: 2000g

von Frank F. (effzwo)


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Sehr interessante Idee mit dem Frequenzteiler.
Flexibler zum Testen ist aber denke ich die Variante mit einstellbarer 
Pulsbreite und Pulslänge um überhaupt herauszubekommen wie viel Zeit man 
zum Durchschwingen braucht.
Mich würde sehr interessieren was ihr zu den Snubber-Elementen C3 + R14 
und R15 + C4 sagt.

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


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Stab 2kg, 400J=0,5*m*v^2, v=20m/s

Beschleunigungshubweg wäre vermutlich nur ein Teil der Gesamtstrecke
von 200mm, bzw. 0,2m.

Die Zeit wäre am längsten, wenn während des gesamten Weges beschleunigt 
werden müßte:

x=0,5*a*t^2
v=a*t
(nach a auflösen und oben einsetzen)
t=0,2s

Damit würde man nie 4 Schläge in der Sekunde schaffen.

Wenn nur 10% der Strecke beschleunigt würde, wären das
t=0,02s Beschleunigung und t=0,01s für die Reststrecke, Summe 0,03s

Damit würde man 4 Schläge in der Sekunde schaffen.

von DANIEL D. (hiege) Benutzerseite


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Dieter D. schrieb:
> Stab 2kg, 400J=0,5*m*v^2, v=20m/s

Woher weißt du eigentlich das der Magnet 400J Bewegungsenergie in das 
Eisen einbringt. Hast du das aus Strom Spannung Zeit errechnet? Könntest 
du das eventuell kurz erklären?

Also ich wäre sehr dankbar, zu not auch einfach nur paar Infos nach was 
man suchen muss um die Formeln und passenden Erklärungen zu finden. In 
Internet finde ich nur Beispiele wo ein Magnet mit Kern ein Stück Eisen 
mit kraft x anzieht, in der und der Entfernung. Aber eine Spule in die 
ein Kern hineingezogen wird, und die wirkenden Kräfte habe ich nicht 
gefunden.

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


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DANIEL D. schrieb:
> 400J Bewegungsenergie

Die kommt daher:

Frank F. schrieb:
> einem Wirkungsgrad von 50 % immerhin auf 0,4 Kj Kommen.

Ob der Magnet genügend Kraft für die benötigte Beschleunigung bei einem 
so kurzen Beschleunigungsweg aufbringt, ist eine andere Baustelle. Die 
Berechnung zeigt nur, wenn der kurze Weg nicht möglich ist, er seine 
Forderung nach der maximalen Zahl von Schlägen pro Sekunde zurücknehmen 
muss oder die ganze Mechanik noch massiv zu ändern hat.

von DANIEL D. (hiege) Benutzerseite


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Ahh ok, aber trotzdem Danke.
Ich glaube ich werde die Tage mal mit einer Spule experimentieren, also 
wieviel Newton bei welcher Windungszahl, Spannung, Strom, Position etc. 
wirken, müsste ja mit einer Küchenwaage funktionieren.

von Frank F. (effzwo)


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Hallo,

ich hab da was tolles gefunden:

https://shop.semikron.com/out/media/ds/SEMIKRON_DataSheet_SEMiX241DH16s_27890840.pdf

Nur kann man da keinen Snubber einbauen. Ist der überhaupt notwendig?

Mit freundlichen Grüßen

Frank

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


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Frank F. schrieb:
> Nur kann man da keinen Snubber einbauen.

Sowas ist natürlich möglich. Die Anschlusse von den Thyristoren sind 
doch alle zugänglich. So eine Vollbrücke benötigt eine richtige und 
zuverlässige Ansteuerung, weil es sonst ganz schön kracht.
Bei den höhen Strömen gibt unschöne Überschwinger, allerdings bei 24V 
gibt es genug Reserven bis zur Durchbruchspannung so das der Snubber 
nicht sorgfältig ausgelegt werden muss.

Bei dem Modell im Video ist vielleicht die Stange 200mm lang, aber der 
Hubweg den diese ausführt ist aber kleiner, geschätzt 4-5cm.

von Frank F. (effzwo)


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Ja, das ist auch nur der erste Test gewesen.
Ich warte noch auf die restlichen Bauteile und die Steuerung steht na 
auch noch nicht....

Meinst du meine Schaltung ist so in Ordnung?

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


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Frank F. schrieb:
> Meinst du meine Schaltung ist so in Ordnung?

Meinst Du die vom 10.03.21 nach 18 Uhr gepostet:
https://www.mikrocontroller.net/attachment/496251/Ansteuerung_Induktionshammer.jpg

Unverändert, d.h. ohne ein paar Kommentare zu berücksichtigen, die 
danach kamen, wird das noch nicht funktionieren.

von Thomas O. (kosmos)


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ich habe mir jewtzt nicht alles durchgelesen, deswegen könnte es sein 
das der Vorschlag schon kam.

Ich würde einfach einen Nocke nehmen die von einem Motor angetrieben 
wird und deinen Hammer anhebt, dieser kann dann mittels Gummiband oder 
Federkraft schneller nach unten bewegt werden.

Stellt dir das wie einen Wippe vor auf der einen Seite sitzt der 
Hammerkopf und auf der anderen Seite ein Motor mit einer Nocke die die 
Wippe runterdruckt, irgendwann löst sich die Nocke von der Wippe und der 
Hammer fällt runter.

Du müsstest also nur einen Motor antreiben und dessen Geschwindigkeit 
regeln.

von Axel R. (axlr)


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Die Schaltung ( von den kleinen Schnitzern, die drinn sind, mal 
abgesehen) den Nachteil, dass immer ein Zweig aktiv ist. Positiv 
gleichgerichtet oder negativ gleichgerichtet. Sehe ich das richtig? 
Komme jetzt mit dem Gratz icht ganz mit, grins.
Ich hätte beide LEDs in Reihe geschaltet und gut. Die 
nullspannungserkennung in dne Optos macht dann den Rest. Also beide 
Thyristoren kurz an und lange aus, nicht abwechselnd den einen und dann 
den anderen.
PIN 5 und 6 siehste dir nochmal an.
2 + 6 zusammen, rüber zum Kondensator unters Poti. PIN5 mit 10nF an 
Masse.
Die Potis an den Thyristoren müssen wieder raus und durch 22Ohm ersetzt 
werden.

: Bearbeitet durch User
von Frank F. (effzwo)


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Du hat Recht, die abwechselnde Ansteuerung ist quatsch.
Die zwei LED´s sind nur zur optischen Kontrolle um die Auslösung der 
Thyristoren zu beurteilen.
Was mich bei der Ansteuerung der Thyristoren irritiert ist, dass sie vom 
Lastkreis gezündet werden. Da ich die Trafos ja fast kurzschließe habe 
ich Sorgen ob es evtl. zu Fehlern kommt. Des Weiteren soll der Thyristor 
offen bleiben solange das Signal vom Taktgeber kommt. So wie ich es sehe 
wird er aber bei jedem Nulldurchgang neu gezündet bis das Signal vom 
Taktgeber nicht mehr kommt? Ist das sinnvoll?

von Frank F. (effzwo)


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Ich habe die Schaltung nochmal überarbeitet.

Ich bitte um konstruktive Kritik.

von Dieter (Gast)


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Die Optokoppler sind noch konfus angeschlossen. Der OK gehoert hier 
simpel mit einem Vorwiderstand zwischen Anode und Gate des Thyristors 
gehaengt.

von Frank F. (effzwo)


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Bei D2 kann ich mir das noch vorstellen aber bei D1 wäre zwischen Anode 
und Gate ja gar keine Spannung!?

Sorry aber mit Thyristoren kenne ich mich gar nicht aus.

Ich habe das Datenblatt mit den Beispielen nicht verstanden.
Ich habe für jeden Thyristor einen MOC genommen weil meine großen 
Thyristoren doch recht viel Strom brauchen.

https://asset.conrad.com/media10/add/160267/c1/-/en/000185590DS01/datenblatt-185590-on-semiconductor-optokoppler-triac-moc3043m-dip-6-triac-ac-dc.pdf

von Peter F. (toto)


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Frank schrieb:
> Habe also keine Ahnung von
> Leistungselektronik.

Frank schrieb:
> Ist es vielleicht die Induktivität der Spule

Ja, IGBT sind ziemlich empfindlich gegen Überspannung und haben anders 
als Mosfets auch keine Avalanche-Charakteristik.

von Frank F. (effzwo)


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Es geht hier um den Anschluss der Thyristoren. Von IGBt s hab ich erst 
mal Abstand genommen. Die sind für diese Anwendung glaube ich nicht so 
geeignet

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


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Im Prinzip werden diese so verschaltet, wie in der Skizze.

von Frank F. (effzwo)


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Danke, das hab ich gebraucht!

von Frank F. (effzwo)


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kleines update,

ich warte sehnsüchtig auf die bestellten Bauteile....

von Äxl (Gast)


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Bei mir würde schon alles wieder in einer Ecke verstaut stehen. Würde 
mir alles zu lange dauern ...
Wie weit bist'n gekommen. Schon einen Schlitz in dein Rohr geflext, um 
die Kurzschlusswindung im inneren der Spule zu beseitigen?

von Frank F. (effzwo)


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nächster wunder Punkt.
Ich wollte die Wicklung schön sauber mit meiner neuen Drehmaschine 
machen aber die bekomme ich nicht in die Werkstatt transportiert weil 
alle die helfen wollten natürlich dann doch nicht können....

Die Federn haben auch Lieferschwierigkeiten...


es ist zum Mäuse-Melken

von hinz (Gast)


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Frank F. schrieb:
> es ist zum Mäuse-Melken

Die ganz kleinen Melkmaschinen haben sehr lange Lieferzeit!

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


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Frank F. schrieb:
> weil alle die helfen wollten natürlich dann doch nicht können....

Es schleppt sich mit Maske nicht besonders, weil die Luft fehlt. Beim 
Anblick des Gewichtes der Maschine sind die Helfer also alle getürmt.

Und an die Federn kommst Du erst, wenn die Vogelschützer nicht auf der 
Hut sind. Die könntest Du Doch selber zupfen.

Ein paar Lieferzeiten sind normal. Zwei Wochen waren früher ganz normal.

Aber es gibt bei uns Politiker, die meinten Impfstoff und Schnelltests 
braucht man nur schnell mal zu bestellen und sofort wären diese da, ohne 
daran zu denken, das dies unter die Beschaffungsvorschriften des Bundes 
und der EU fällt. Da sind Ausschreibungen Pflicht, wenn die Menge über 
einen bestimmten Betrag geht. Diese Vorschriften sind im Netz jederzeit 
einzusehen. Für die Angebote muss den Firmen eine angemessene Frist für 
die Abgabe der Angebote gewährt werden. Dann muss eine Auswertung der 
Angebote gemacht werden, der Zuschlag erteilt werden, eine Mindestfrist 
für möglichen Beschwerden der unterlegenen Anbieter gewährt werden. Wenn 
Schritte noch mehr verkürzt oder ausgelassen werden sollen, wird die 
schriftliche Zustimmung der anderen Resorts benötigt. Wenn diese 
herumhamperln, weil diese keinen Mumm haben zuzustimmen, dann dauert das 
natürlich seine Zeit. Würde sich ein Mitarbeiter, um es zu 
beschleunigen, über die Regelungen hinwegsetzen, wuerde dieser die 
Entlassung inklusive ein paar Jahre Gefängnis riskieren.

Die Politiker keine Ahnung davon und blubbernd dummes Zeug. Die Pressen 
keine Ahnung davon, fragen dummens Zeug bei den Presseterminen und 
schreiben dummes Zeug.

Und was soll das Ganze hier im dem Thread?

Nur zeigen mit welchen Problemen Du nicht zu kämpfen hast. Du must 
ohne Bearbeitungszeiten nicht mindestens zwei bis vier Wochen für jeden 
obigen Schritt einrechnen. Sondern jammerst schon wegen der mikrigen 
drei Tage. So wenig Durchhaltevermögen, gibt zu denken.

von Frank F. (effzwo)


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das ist ja schon fast philosophisch. Aber auf die Federn warte ich schon 
4Wochen. Der Kupferlackdraht ist wenigstens gestern gekommen (2 Wochen).
Da kann ich mich ja fast mit deutschen Behörden messen lassen.....

von Schmidtchen Schleicher (Gast)


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hinz schrieb:
> Axel R. schrieb:
>> Die Diode haben alle...
>
> Nein.

Alle IGBTs? Sicher nicht. Viele zwar, aber nicht alle.
Die entsteht nicht bei der Herstellung wie beim Power Fet,
sondern kann (je nach Bedarf) mit ins IGBT- Package.

Frank F. schrieb:
> ich würde ungern auf ein stabiles Rohr verzichten.

Nimmst Du zwei übereinander, jew. mit Schlitz, sauberst
entgratet, mit Isolierfolie dzwischen, und Schlitze 180°
versetzt? Wäre stabiler als nur eines, Kurzschluß damit
trotzdem vermieden.

von Äxl (Gast)


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Schmidtchen Schleicher schrieb:
> hinz schrieb:
>
>> Axel R. schrieb:
>>> Die Diode haben alle...
>>
>> Nein.
>
> Alle IGBTs? Sicher nicht. Viele zwar, aber nicht alle.
> Die entsteht nicht bei der Herstellung wie beim Power Fet,
> sondern kann (je nach Bedarf) mit ins IGBT- Package.
> Frank F. schrieb:
>
Ich bin jetzt nicht mehr ganz sicher: zum Zeitpunkt meiner Aussage 
"Diode ham die alle" waren wir beim MOSFET, nicht beim IGBT ... ob beim 
IGBT auch ne Diode drinn ist, weiß ich nicht.
Bei researchgate steht zB was
https://www.researchgate.net/publication/261392441_A_new_high_voltage_shorted-anode_IGBT_with_intrinsic_body_diode_improves_performance_of_single-ended_induction_cooker

von Schmidtchen Schleicher (Gast)


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Äxl schrieb:
> ob beim IGBT auch ne Diode drinn ist, weiß ich nicht.

Dann laß Dir von mir sagen: Zumeist ist es so, wie beschrieben.
(Das darfst/solltest Du mir trotz Anonymität unbedingt glauben,
oder... sieh Dir einfach mal ein paar DaBlas mehr an.)

Und das rg Paper zeigt eine seltenere Ausnahme dieser Regel. Für
IH wurden immerhin auch schon mal Rückwärtssperrfähigkeits-IGBT
"extra" entwickelt, so daß mich so etwas kaum stark wundert.

Beim N-Mosfet/Igfet Symbol wird nicht umsonst die Body-Diode mit
dargestellt, damit keiner auf die Idee kommt, der kleine Pfeil
würde nur bis zur Mitte gehen und keinen PN-ÜG@S->D bedeuten.
(Beim P- "von der Mitte aus-")

Bei IGBTs hat man allgemein die Auswahl, ob mit FRED oder ohne.

von Schmidtchen Schleicher (Gast)


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Schmidtchen Schleicher schrieb:
> (Beim P- "von der Mitte aus-")

(und PN durch NP (oder S->D durch D->S) ersetzt)

von Axel R. (axlr)


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Gibts'n update?

von Frank F. (effzwo)


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Ja,

die Federn sind heute gekommen und die Drehbank steht auch. Jetzt muss 
ich nur noch den ersten richtigen Prototypen bauen....
Also bitte noch etwas Geduld.

Mit freundlichen Grüßen

Frank

von FrankF. (Gast)


Angehängte Dateien:

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Hallo zusammen,

ich bin jetzt endlich ein paar Schritte weiter.
Die Steuerelektronik erlaubt nun die Einstellung der Frequenz und der 
Impulsdauer. Die 100A werden mit einem Thyristorblock geschaltet. 
Zusätzlich sind zwei Dioden verbaut so dass ich einen gesteuerten 
Gleichrichter habe. Leider werden meine Kabel bei solchen Strömen sehr 
schnell heiß, so dass ich nicht allzu lange arbeiten kann...
Ich hoffe das Video funktioniert. Man sieht hier dass das ganze mit 
recht kurzen Stromimpulsen auskommt. Allerdings auch nur bei 
Resonanzfrequenz. sobald ich mal eine Dachlatte darunter halte ist die 
Resonanz so stark gestört, dass überhaupt keine Schlagkraft mehr da ist 
oder die Bewegung sogar zusammenbricht. Das ist umpraktikabel. Ich 
müsste praktisch ständig nachregulieren um in Resonanz zu bleiben. Eine 
elektronische Lösung fällt mir nicht ein, ich hab ja kaum eine Messgröße 
mit der ich die Resonanzfrequenz bestimmen kann.

Vielleicht hat jemand von Euch eine Idee.

Mit freundlichen Grüßen

Frank

von Axel R. (axlr)


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Gefällt mir irgendwie ...
Nice.

von Rainer Z. (netzbeschmutzer)


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Gefällt mir auch! Mit einem geöffneten Bier zur Feier des Tages. Was 
mich beim Betrachten des Videos noch interessierte: Was genau gedenkst 
Du mit dem Schmiedehammer zu bearbeiten?

Ach so: Das ist reine Neugier.

von FrankF. (Gast)


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Natürlich Stahl und Eisen... glühend, versteht sich.
Ist ein Hobby von mir. Ich mache auch gerne Messer aus Monostahl oder 
auch Damast. Dabei ist das Ausrecken und Falten per Hand doch schon sehr 
lästig. Deshalb der elektrische Hammer!

von Rainer Z. (netzbeschmutzer)


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Danke! Falls Du es im Forum bereits erwähnt haben solltest, dann sorry. 
Neugier ist befriedigt. Dir noch Spaß und Erfolg mit dem E-Hammer!!

Schätze, Du wirst ein Leben lang an Verbesserungen arbeiten. Aber so ist 
das Leben. War nicht bös gemeint, geht mir genauso.

von FrankF. (Gast)


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Hat jemand eine Idee, wie man den Hammer in Resonanz halten kann, wenn 
sich der Abstand durch dazwischen liegendes Schmiedegut verändert? Das 
ganze müsste dynamisch passieren.

von Rainer Z. (netzbeschmutzer)


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Sach' ich doch mit den Verbesserungen... :))

Vergiss nicht, den Hammer als Patent oder zumindest Geschmackmuster 
anzumelden...

von FrankF. (Gast)


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Guter Einwand mit dem Patent.
Falls ich zu brauchbaren Ergebnissen komme werd ich das sicher in 
Erwägung ziehen.

von Thomas O. (kosmos)


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das liegt daran das du zum richtigen Zeitpunkt/Position des Hamemers die 
Spulen bestromen musst, deswegen wäre es besser du machst mehr Abgriffe 
in deine Spulen so das du geziehlt den Strom dann einbringen kannst, 
wenn der Hammer an der richtigen steht, es wäre aber eine 
Positionsbestimmung nötig. Es gibt so Messwerkzeug schaut ähnlich aus 
wie ein Stoßdämpfer und gibt dir je nach Position einen analoge Spannung 
aus. Ansonsten könnte man mit kleinen Lichtschranken oder Hallgebern 
arbeiten, dann spart man sich eine Analog/Digitalwandlung.

Wenn du die Spannung erhöhst erreichst du auch mehr Leistung und kannst 
die Impulse kurzer gestalten, da du ja an mehreren Punkten die Spule 
bestromen willst.

Dein Projekt ist ideal um mal mit einen µC anzufangen, dann kannst du 
das alles viel flexibler machen, gerade was Impulslänge, -folge usw. 
angeht und vor allem etwas zur Rückmeldung einmlesen zu können wann dein 
Hammer z.B. oben unten oder in der Mitte ist.

Weiter so, und so ein Feedback wie ein Video ist gern gesehen.

von FrankF. (Gast)


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Hi Thomas,

meinst du sowas wie einen Raspberry Pi?
Ist der denn schnell genug?
Mit einem Wegmesssystem hab ich aber noch immer keine Information ob das 
System richtig schwingt....

von Test (Gast)


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Ne ein Arduino und ein industrieller induktiver Näherungsschalter 
reichen voll aus. Der Mikrocontroller wird so programmiert, dass der 
Impuls immer erfolgt wenn der Hammer an der richtigen Position steht.

von Thomas O. (kosmos)


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ne ich meine eher soetwas wie einen AVR ATMega
https://www.mikrocontroller.net/articles/AVR-Tutorial

In einer Sekunde macht der 16 Millionen Befehle, absolut ausreichend für 
deinen Anwendung.

Mit der Wegmessung bekommst du ja raus wo sich der Hammer gerade 
befindet wie schnell er eine gewisse Strecke zurückgelegt hat, ob er 
beschleunigt hat oder abgebremst wurde....

hier mal ein Beispiel mit mehreren Spulen
https://de.wikipedia.org/wiki/Datei:Coilgun_animation.gif

von Frank. F. (Gast)


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Also einen Raspi habe ich zu hause noch rumliegen aber ich habe bisher 
nur mit sT programmiert (codesys Programmierumgebung).
Ich weiß nicht ob ein Hallsensor in direkter Nähe zu meinem extremen 
Magnetfeld funktionieren würde. Ein Wiederstands-Wegmessystem ist sehr 
teuer und bei starker Beschleunigung und Abbremsung sicher auch nicht 
die erste Wahl. Bleiben wohl nur Lichtschranken!?!
Aber wer soll das ganze programmieren?
Ich kann wie gesagt nur ST ind einer Programmierumgebung, die 
höchstwahrscheinlich die Geschwindigkeit stark ausbremst.

von Thomas O. (kosmos)


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Hallo Frank,

ja so kleine Gabellichtschranken sind wahrscheinlich am 
unempfindlichsten und billigsten. Wie gesagt schau dir das Tutorial mal 
durch würde für diese kleine Aufgabe Assembler vorschlagen.

Ein/Ausgänge und Timer, Interrupts wären so das wichtigste was du 
brauchst.

Achso und falls du dicke günstige Kabel suchst suche nach 
Schweißleitungen die haben ein recht gutes Preis/Leistungsverhältniss.

Kann gut sein das der Spannungsabfall an deinen Leitungen sehr hoch ist, 
das alleine durch dickere Leitungen deinen Power am Hammer um einiges 
Steigt. Kannst ja mal die Spannung direkt am Trafoausgang messen und 
einmal an der Spule.

von Frank F. (effzwo)


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Ich überlege gerade ob ich das ganze nicht doch ohne Controller machen 
kann. Man könnte die Spulen wie bei der Coilgun durch Positionierung der 
Lichtschranken auf entsprechenden Höhen direkt einschalten. Dann würde 
jede Spule zum optimalen Zeitpunkt starten. Setzt natürlich einiges an 
Herumprobieren voraus. Wenn mann 4-5 Spulen übereinander schichtet 
müsste daraus doch eigentlich automatisch eine annähernd optimale 
Schlagfrequenz entstehen.....

Naja, so hohe Ströme schalten ist auch nicht so einfach und nicht 
billig.

von Schmidtchen Schleicher (Gast)


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Leider sind so stark variierende Hub/Fallwege wie mit ner
Dachlatte drunter eventuell sehr praktikabel - obwohl auch
prinzipiell machbar mittels solch mehrerer höhenversetzter
Anzapfungen, würde das die Komplexität unfaßbar steigern.

Tja nun, leider verlangt solch eine variabel umschaltbare
Bestromung (weil ja auch dynamisch erfolgend, also schnell)
noch mehr "schnelle" Schalter, um auf die richtige Spule
hin -schalten zu können.

Und wie Du sagtest: Die Schalter sind nicht ganz billig.

Du hast schon recht, vor allem oberhalb eines bestimmten
Frequenz bzw. Schlagzahlbereiches muß das Konstrukt an
Kraft verlieren. Ganz einfach, weil die Bestromungszeit d.
Spule kürzer wird... wegen der L sinkt dabei der Stromwert
und somit die mögliche Kraft überproportional_schnell_und
weit ab. Und dann soll sie aber zugleich schneller den
Weg auf/nieder zurücklegen, und auch noch die identische
Schlagkraft? Wirkung vglb. einer Resonanzfrequenz, das ist
schon richtig (auch schon ganz ohne Federung). Weil auch
nach unten hin irgendwo Schluß ist, gibt's ein Optimum.

Allerdings brauchst Du nur fest bei Frequenz + Schlagweg
der optimalen Funktion zu bleiben, theoretisch. Kurbel zur
Höhenverstellung kombiniert mit untersch. Unterlagen...?

(Anfangs sind Werkstücke freilich höher, evtl. auch viel
höher - und man muß auch mal Teile unterschiedlicher Maße
in Höhe und Breiten 90° drehen zum bearbeiten - ist klar,
im Grunde, ich weiß nur nicht, welche exakten Strecken-
unterschiede da gefordert sind... daher jetzt nur mal so
Ideen, die da vielleicht helfen könnten.)


Eins noch:
Innerhalb gewisser Grenzen geht schon "mehr" als jetzt...
eine Steigerung der Kraft bei höherer Schlagzahl wäre noch
prinzipiell drin, ohne den elektr. wie mechanischen Aufbau
zu verändern: Kürzere Pulse würden ja höhere Treibspannung
erlauben, ohne daß gleich der RMS-Strom der Spule in einen
"Drahtschmelzbereich" kommen müßte.

Da wäre also "Luft nach oben" - zumindest ein wenig. Aber
nur, wenn eben die Treibspannung variabel (bzw. zumindest
in 1-x Stufen erhöhbar) wäre, und -mir ist ja auch nicht
bekannt, wie sehr Deine Spule evtl. jetzt schon am Limit
ist, bzgl. Verlustleistung- je nachdem einzig erlaubt bei
kürzeren Pulsen. (Sonst brennt die einfach durch... )-:

von Schmidtchen Schleicher (Gast)


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Schmidtchen Schleicher schrieb:
> praktikabel

_*un*_ -praktikabel!

von Thomas O. (kosmos)


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von Rainer Z. (netzbeschmutzer)


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Thomas O. schrieb:
> Ich habe da gerade etwas fertiges mit Video gefunden

Interessanter Fund, dieses Teng-Dong. Irgendwie ist mir Franks Selbstbau 
mit Feierabendbier trotzdem sympathischer...

von Götz (Gast)


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Ob das alles vielleicht so ganz ohne Silizium gehen könnte? Ja, ja, 
verruchte Ketzerei sowas hier.
Ich würde zuerst an ein Relais denken, einen Anlasser sezieren und 
dessen Kontakte ins Spiel bringen. Schlimmeres als große Funken sind 
nicht zu befürchten.

von FrankF. (Gast)


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Schmidtchen Schleicher schrieb:
> Allerdings brauchst Du nur fest bei Frequenz + Schlagweg
> der optimalen Funktion zu bleiben, theoretisch. Kurbel zur
> Höhenverstellung kombiniert mit untersch. Unterlagen...?

Hallo,

du hast die Problematik sehr gut verstanden. Das mit verschiedenen Höhen 
ist beim Arbeiten eher unpraktisch.
Ich habe mir gestern noch den Kopf zermartert und ein paar Tests 
gemacht. Erster Test:
Ich habe mit einem federnden Draht am oberen Totpunkt einen 
provisorischen Schalter gebastelt, der den Timer meiner Schaltung bei 
jedem Kontakt resettet. Das Ergebnis war, dass ich eine höhere Frequenz 
einstellen konnte und trotzdem nahezu in Resonanz blieb. Wenn ich dann 
eine Dachlatte dazwischen gehalten habe stieg die Frequenz an und ich 
war annähernd noch im Bereich einer Resonanz. Aber zufriedenstellend war 
das ganze nicht. Die Regulierung der Schlagkraft geht eifach über die 
Impulslänge. Kurze Impulse = kleine Auslenkung, längere Impulse = mehr 
Schlagkraft aber zu lange Impulse Bremsung bei der Aufwärtsbewegung und 
Resonanzverlust.

von FrankF. (Gast)


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Ein anderer Gedanke ist,

statt einer langen Spule mehrere kurze Spulen und diese dann 
nacheinander schalten. Dadurch würde sich die Schwingung evtl. 
selbständig einstellen?

Konkret wären 4-5 Spulen übereinander geschaltet und am Oberen Ende der 
Stange mit Lichtschranken die der Höhe der Spulen entsprechend 
angeordnet sind. So würde immer die Spule zünden der der Eisenkern am 
nächsten ist ist. Ich weiß nur noch nicht wie ich die Impulsdauer dann 
einstellen soll. Was Haltet Ihr davon? Das wäre natürlich wieder ein 
recht aufwändiger Versuchsaufbau. Das möchte man nur machen wenn es auch 
eine Verbesserung verspricht.

Mit freundlichen Grüßen

Frank

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