Verdrillung bei unterschiedlichen GND

[Florian B. (srml)]

Hallo,

ich habe eine Frage zu Verdrillung. Es handelt sich um eine ähnliche 
Schaltung wie in diesem Artikel beschrieben (oder siehe Bild):

https://circuitjournal.com/how-to-use-a-p-channel-mosfet-with-an-arduino

Dabei wird über einen Arduino ein P-Channel MOSFET geschaltet, der die 
Spannungsversorgung einer Last (in diesem Beispiel ein Motor) 
pulsweitenmoduliert. Die 5V des Arduino werden dabei mit den 12V der 
Motorversorgung verbunden, der Ground des Arduino entspricht also nicht 
dem Ground der Motorversorgung und beide sind daher nicht verbunden.

Ich würde nun gerne den Leiter zwischen dem Arduino Pin und dem MOSFET 
Gate (also das 5V PWM Signal, blaue Linie im Bild) vor Störungen 
schützen, indem ich ein verdrilltes Kabelpaar verwende. Aber womit muss 
ich den Leiter verdrillen? Normalerweise würde ich den Ground des 
Arduino nehmen, aber der ist ja an nichts angeschlossen. Kann bzw. muss 
ich stattdessen die Arduino 5V (= Motor 12V) nehmen?

Danke für eure Hilfe.

[dummschwaetzer (Gast)]

Nimm doch MotorMasse, den Schirm auf aduino-Seie nich verbinden.

[Lothar M. (Firma: Titel) (lkmiller) (Moderator)]

Du wirst dir bei dieser Schaltung noch ganz hübsch die Augen reiben. 
Denn natürlich hast du die GND der beiden Versorgungen da durchaus auch 
verbunden, und zwar implizit über die Versorgungsspannungen.
Das kann ganz hübsch Funken, wen. Du da dann mal einen weiteren GND 
anschließen willst (z. B. einen USB am Arduino und ein Oszi am Motor).

Ansonsten ist es bei dieser Schaltung irrelevant, was da mit wem 
verdrillt wird, solange du nur einen kleinen Teil betrachtest. Um zu 
wissen, was am Besten womit verdrillt werden sollte, muss man die 
Gesamtschaltung (mit Stromquellen) und die Strompfade betrachten. Denn 
jeder Strom, der irgendwo herkommt MUSS dorthin wieder zurück. Und diese 
Stromkreise müssen eine kleine Fläche haben, um wenig Störungen aus- 
oder einzukoppeln.

[MaWin (Gast)]

Florian B. schrieb:
> Die 5V des Arduino werden dabei mit den 12V der Motorversorgung
> verbunden, der Ground des Arduino entspricht also nicht dem Ground der
> Motorversorgung und beide sind daher nicht verbunden.

D.h. du hast 2 galvanisch getrennte Netzteile und verbindest nur +5V des 
Arduino mit +12V der Motorversorgung.

Ja, dann liegt GND des Arduino ca. 7V über GND der 12V.

Florian B. schrieb:
> Ich würde nun gerne den Leiter zwischen dem Arduino Pin und dem MOSFET
> Gate (also das 5V PWM Signal, blaue Linie im Bild) vor Störungen
> schützen, indem ich ein verdrilltes Kabelpaar verwende.

Unsinn, verdrillen hilft gegen induzierte Störungen bzw. dämpft 
ausgesendete Störungen die durch STROM passieren. In der Gate-Leitung 
fliesst praktisch kein Strom. Also nutzlos. Zudem ist sie niederohmig am 
Arduino Ausgang angeschlossen, das blockt Störungen gut ab.

Verdrillen wurde man die Zuleitung zum Motor, wenn die länger ist. Zudem 
sollte der Motor eine Entstörung bekommen.

                 +--47uH--+---+---+
                 |        |   |   |
                 |        | 47nF  |
 ----------------+        |   |   |
verdrillte Zuleitung    47nF  +--(M)
 ----------------+        |   |   |
                 |        | 47nF  |
                 |        |   |   |
                 +--47uH--+---+---+

Dass du 5V des Arduino mit dem Source des PMOSFETs verbindest und nicht 
mit + des 12V Netzteils ist gut.

Hast du auch einen LogicLevelPMOSFET der den Anlaufstrom=Blockierstrom 
des Motors übersteht ?

[asdf (Gast)]

Wenn man die Ansteuerung unbedingt verdrillen will, dann wären das die 
Source- und Gateleitung, da der Bezug des MOSFETs die Source ist, bzw. 
die Gate-Source Spannung den MOSFET steuert.
Mit einem niedrigeren Gatewiderstand würde das Signal auch robuster 
werden.

Den Motor zu entstören und seine Leitungen zu verdrillen ist aber 
wichtiger.

[Florian B. (srml)]

Hallo MaWin,
ich dachte, dass Verdrillung bei niedrigen Stromstärken die 
Empfäglichkeit für Störungen reduziert, und bei hohen Stromstärken das 
Aussenden von Störungen. Mir geht es bei meiner Frage nur um die 
Störungen, die auf die Gate Leitung einwirken.
In meiner Schaltung ist es kein Motor, sondern ein Peltierelement, dem 
noch ein LC Filter 4ter Ordnung vorgeschaltet ist um zu vermeiden, dass 
davon Störungen ausgehen. Verdrillt werden die Leitungen dort auch. Die 
maximal zu erwartende Stromstärke ist 2A, wenn man nach dem Datenblatt 
des Peltierelements geht.
Ich habe den IRF4905 ausgewählt, und die Schaltung in LTSpice getestet, 
in der Simulation passt es.

[Florian B. (srml)]

Hallo asdf,
danke, ich verwende gar keinen Motor, sondern ein Peltierelement, siehe 
meinen vorigen Beitrag.
Source und Gateleitung verdrillen heißt, dass ich mit der Verbindung 
zwischen den 5 und 12 V verdrille, wie ursprünglich vorgeschlagen, 
richtig?
Es kann durchaus sein, dass es kein praktisch relevantes Problem gibt. 
Ich möchte es nur möglichst vorher ausschließen. Über den Arduino werden 
mehrere Peltierelemente PID geregelt, und sowohl Gate- als auch 
Versorgungsleitungen sind mindestens einen Meter lang.

[asdf (Gast)]

Florian B. schrieb:
> Source und Gateleitung verdrillen heißt, dass ich mit der Verbindung
> zwischen den 5 und 12 V verdrille, wie ursprünglich vorgeschlagen,
> richtig?

Ja genau. Die Steuer- und Leistungsleitungen sollten nach Möglichkeit 
auch nicht all zu lange parallel verlaufen. Bzw. falls sie es müssen, 
sollte die Verdrillung einen unterschiedlichen Schlag haben.

Hat es einen speziellen Grund, dass die Mosfets irgendwo in der Mitte 
hängen? Wenn die nahe am Arduino sind und die Leitung zum Peltier 
entsprechend länger wird, brauchst Dir darum weniger Sorgen machen.

Bei Peltiers ist aber zu beachten, dass ein Konstantstrom effizienter 
ist, als eine PWM-Steuerung (Wärmestrom ist proportional zu I, 
Verlustleistung im Peltier zu I^2). Wenn Deine Filterung entsprechend 
ausgelegt ist, passt das aber auch schon.

Die Freilaufdiode parallel zum Verbraucher kannst du dir sparen, wegen 
der langen Leitungen inkl. Filter, brauchst du aber evtl. etwas, um den 
Mosfet beim Abschalten vor Spannungsspitzen zu schützen. z.B. eine 
Zenerdiode parallel (gleiche Richtung wie die Bodydiode/Anode an Drain, 
Kathode an Source, Wert höher als die 12V, kleiner als U_DSmax deines 
Transistors)

[Phasenschieber S. (Gast)]

Florian B. schrieb:
> ich dachte, dass Verdrillung bei niedrigen Stromstärken die
> Empfäglichkeit für Störungen reduziert, und bei hohen Stromstärken das
> Aussenden von Störungen. Mir geht es bei meiner Frage nur um die
> Störungen, die auf die Gate Leitung einwirken.

Verdrillung ist nur relevant bei symmetrischen Leitungen!

Sobald eine der verdrillten Adern auf Ground liegt, ist sie nichtmehr 
symmetrisch und somit ist die phasenbedingte Auslöschung der Störsignale 
hinfällig.