Hilfe beim Schaltungsdesign (PWM zu analog)

yayeet schrieb:
> Guten Tag liebe Gemeinde,
>
> schon viele Threads zu dem Thema habe ich gelesen (auch hier),

Aha.

> dennoch
> habe ich immernoch gravierende Probleme bei einem kleinen
> Schaltungsprojekt.

Dann hast du die falschen gelesen.

Siehe PWM.

> hat (Teensy 4.0 / ESP32). Mein erster Gedanke war nun einen N-Kanal
> MOSFET mit PWM anzusteuern, allerdings ist diese Möglichkeit nicht
> gegeben, denn durch das Abschalten von GND an der Pumpe, kann ich das
> Geschwindigkeitssignal nicht mehr auslesen mit Interrupt.

Man kann auch VCC schalten.

> Mein zweiter Gedanke war dann: Ja okay, dann nehmen wir halt einen
> P-Kanal MOSFET und schalten die High-Side, dann kann ich auch das
> Tacho-Signal auslesen, weil es dann nicht verkrüppelt wird. Das Problem
> hierbei ist aber, dass mein Controller ja mit 5VIN läuft und der
> Signalpegel 3,3V ist, während die Pumpe aber mit 12V läuft. Ich würde
> also ohne Unterscheidung beider Schaltkreise im schlimmsten Fall 7V
> durch die Pins jagen und der MC wäre gegrillt.

Unsinn.

> Nachdem ich ein wenig geforscht habe (Bild ist angehangen), habe ich
> einen Schaltkreis gebaut, der einen NPN-Transistor dafür nutzt, das Gate
> am P-Kanal-MOSFET zu schalten.

Immerhin ein Fortschritt, auch wenn der Schaltplan falsch ist.

https://www.mikrocontroller.net/articles/Transistor#Wie_kann_ich_mit_5V_vom_Mikrocontroller_12V_und_mehr_schalten?

> von links kommt der Pin vom MC
> R1 ist der Widerstand für die Basis
> Q1 ist ein BC548
> R2 ist ein Pullup für 12V
> Q3 ist ein IRF9540N

Was soll die Lyrik? Beschrifte den Schaltplan!

> 1: Fällt noch jemandem eine bessere / andere Idee ein, die Pumpe zu
> regeln, wobei schon einiges an Leistung (12V / 15W) kurzzeitig abrufbar
> sein müssen?

Kommt drauf an, ob sie PWM wirklich verträgt. Vermutlich nicht, denn die 
meisten dieser Motoren sind elektromisch kommutiert. Also muss man wohl 
oder übel eine lineare Endstufe bauen. RC-Filter, OPV, Endstufe 
(einfacher Darlingtontransistor reicht hier).

> 2: Ist der Schaltkreis, den ich angehängt habe so in Ordnung

Nö.

>oder gibt
> es da grobe Designschnitzer?

Ja.

> 3: Mit Berücksichtigung der Masse des Wassers und der
> Geräuschentwicklung, mit welcher PWM-Frequenz würdet ihr da herangehen,
> vorausgesetzt dem Fall, dass PWM zum Einsatz kommt.

Muss man testen, hängt auch vom Motor ab. Zwischen 0,1-20kHz.

yayeet schrieb:
> Ich möchte eine Wasserpumpe für meinen PC (12V 15W) linear regeln
Hast du vorneweg schon mal im Labor mit einem Labornetzgerät unter 
Laborbedingungen getestet, ob das bei den gewünschten Randbedingungen 
(Fördermenge, Förderhöhe, ...) mit dieser Pumpe überhaupt funktioniert?

Kurz: hast du eine Machbarkeitsstudie durchgeführt und funktioniert das 
Funktionsmodell?

yayeet schrieb:
> 2: Ist der Schaltkreis, den ich angehängt habe so in Ordnung oder gibt
> es da grobe Designschnitzer?
Lies mal dort die Posts wo das Wort "Pfeil" erwähnt wird, dann kannst du 
ganz leicht erkennen, warum dein Schaltplan nicht funktionieren kann 
(nachdem du am zusätzlich einfacherweise die positive Versorgung nach 
oben und GND nach unten gelegt hast).

Beitrag "Thyristor startet von selbst"

Beitrag "MOSFET 24V schalten nicht invertierend."

Beitrag "Thyristor startet von selbst"

Und dann schau deinen Transistor an: kann da der Strom von + nach - in 
Pfeilrichtung fließen?

Und dann noch ein Impuls zum Nachdenken: der Pfeil in einem bipolaren 
Transistor versinndbildlicht die BE-Diode. Das bedeutet aber auch, dass 
die Basis bei einem leitenden (und noch funktionierenden) Transistor 
immer ca. 0,6V positiver sein muss als der Emitter. Wenn du als an der 
Basis 5V hat, welche Spannung hast du dann zwingend am Emitter?

yayeet schrieb:
> ich verpreche mir von diesem Thread viel zu lernen :)
Lernen musst du selber an Fehlern in deiner Schaltung. Also: nur zu, 
probier deine Schaltung einfach aus. Analysiere, warum sie nicht 
funktioniert. Die paar kaputten Bauteile und der entschwundene Rauch 
gehören zum Lernprozess.

yayeet schrieb:
> Nachdem ich ein wenig geforscht habe (Bild ist angehangen), habe ich
> einen Schaltkreis gebaut, der einen NPN-Transistor dafür nutzt, das Gate
> am P-Kanal-MOSFET zu schalten.

Deine Schaltung ist komisch gezeichnet und es hat sich auch ein kleiner 
Fehler dadurch eingeschlichen. Der Emitter des NPN gehört an GND und der 
Kollektor an R2. Dann sollte die Ansteuerung des P-Kanal Mosfets 
funktionieren. Alternativ könntest du auch einen Motortreiber wie den 
TB67H45x von Toshiba verwenden (bei Mouser z.B. verfügbar). Mit rund 
1.5€ das Stück sind die IMHO bezahlbar und machen einem das Leben doch 
deutlich einfacher ;)

Lothar M. schrieb:
> Kurz: hast du eine Machbarkeitsstudie durchgeführt und funktioniert das
> Funktionsmodell?

WOW! Und das am frühen Morgen! Ohje . . .
Inhaltlich hast du recht, aber praktisch ist das ein einfacher Test.

Falk B. schrieb:
> aber praktisch ist das ein einfacher Test.
Ist mir klar.

Aber grade, weil der Test so einfach ist, war meine Frage: wurde er 
gemacht?

Falls er nicht gemacht wurde, woher kommen die ganzen Aussagen zum Strom 
und der Leistung? Basiert die zu entwickelnde Schaltung auf bloßen 
Annahmen oder stecken da real gemessene Daten dahinter?

olaf schrieb:
> https://www.edn.com/precision-dc-motor-speed-control-via-pot-or-dac/
> Zum einen lernt man dann die Grundlagen
Allerdings natürlich die Grundlagen einer linearen Regelung. In der 
Praxis wird man das hier schon getaktet mit einem Mosfet erledigen.

yayeet schrieb:
> denn durch das Abschalten von GND an der Pumpe, kann ich das
> Geschwindigkeitssignal nicht mehr auslesen mit Interrupt.
Nur mal als Gedankenimpuls zum Softwarekonzept: wenn die Pumpe 
abgeschaltet ist, dann interessiert im Grunde auch die Geschwindigkeit 
nicht mehr.

Mein Tipp für deine Anwendung wäre ein Highside-Smart-Switch wie z.B. 
der BSP752 o.ä. Der kann zwar nicht ultraschnell, aber bis 1kHz 
PWM-Frequenz taugt der allemal.

Und wie üblich: Freilaufdiode über dem Motor nicht vergessen 
(Pfeilrichtung beachten... ;-)

Lothar M. schrieb:
>> aber praktisch ist das ein einfacher Test.
> Ist mir klar.
>
> Aber grade, weil der Test so einfach ist, war meine Frage: wurde er
> gemacht?

Ja, aber in der Wortwahl eines Beamten!

yayeet schrieb:
> Denkt ihr, der wäre für den Einsatzzweck geeignet?

Klar, warum nicht? Ist ein ganz normaler Motortreiber für bis zu 3.5A 
(glaub ich).