Mit Arduino zwischen 2 Stromquellen umschalten

[Christian (chris37)]

Hallo zusammen.
Ich möchte mit Arduino zwischen 2 Stromquellen umschalten und einen DC 
Motor (12V) antreiben.
Dazu hätte ich Mosfets verwendet, diese ich über Arduino ein und 
ausschalte.
Bei der 2ten Stromquelle möchte ich den Motor auch mal in die andere 
Richtung drehen lassen, VCC2 und GND2 miteinander vertauschen, diese ich 
auch über Arduino steuern kann.
Nur, wie könnte man das ambesten lösen? Gibt es dafür spezielle ICs oder 
müsste ich mehrere Mosfets verwenden?
Die Geschwindigkeit des Motors soll nicht geregelt werden, sondern nur 
ein und ausschalten.
Mit mehrere Mosfets hätte ich da etwas zusammen gebastelt, nur weiß ich 
nicht, ob das eine so gute Lösung ist.

Im Anhang habe ich es mal Aufgezeichnet, wie ich es vor habe.

Ich würde mich sehr freuen, wenn mir da wer helfen kann.
Danke im Voraus.

Gruss

[Michael B. (laberkopp)]

Christian schrieb:
> Im Anhang habe ich es mal Aufgezeichnet, wie ich es vor habe.

Man könnte ein Relais mit 2 Umschaltkontakten verwenden, um die 
Spannungsquellen umzuschalten.
Da ist dann ohne Ansteuerspannung auch VCC1 verwendet, und die 
Relaiskontakte kommen mit der umgepolten Spannung der Steuerung/Regelung 
klar.

Schwieriger wird es, wenn mitten in der Fahrt umgeschaltet wird, 
womoglich noch auf eine Spannungsquelle in falscher Ruchtung. Das kann 
einem Motor und den Relaiskontakten schon zusetzen.

[Wolfgang (Gast)]

Christian schrieb:
> Nur, wie könnte man das ambesten lösen? Gibt es dafür spezielle ICs oder
> müsste ich mehrere Mosfets verwenden?

Das kommt auf die Leistungsklasse deines Motors an.
Die Drehrichtungsumschaltung kannst du z.B. mit einer H-Brücke 
erreichen.

[Wolfgang (Gast)]

Michael B. schrieb:
> Schwieriger wird es, wenn mitten in der Fahrt umgeschaltet wird,
> womoglich noch auf eine Spannungsquelle in falscher Ruchtung.

Das sollte der Arduino zu verhindern wissen.

[Christian (chris37)]

Vielen Dank für die Antworten.

Michael B. schrieb:
> Christian schrieb:
>> Im Anhang habe ich es mal Aufgezeichnet, wie ich es vor habe.
>
> Man könnte ein Relais mit 2 Umschaltkontakten verwenden, um die
> Spannungsquellen umzuschalten.
> Da ist dann ohne Ansteuerspannung auch VCC1 verwendet, und die
> Relaiskontakte kommen mit der umgepolten Spannung der Steuerung/Regelung
> klar.
Das Problem ist, das ich die fertige Schaltung dann auf einer 
Leiterplatte bringen möchte und der Relais meistens auch viel Platz 
benötigt.
Aber ich werde mal etwas passendes raussuchen, vielleicht werde ich es 
dann doch erstmal mit einem Relais machen.

Wolfgang schrieb:
> Christian schrieb:
>> Nur, wie könnte man das ambesten lösen? Gibt es dafür spezielle ICs oder
>> müsste ich mehrere Mosfets verwenden?
>
> Das kommt auf die Leistungsklasse deines Motors an.
> Die Drehrichtungsumschaltung kannst du z.B. mit einer H-Brücke
> erreichen.
Danke Dir. Aber wie sieht es dann mit der Freilaufdiode aus?
Diese dient ja zum Schutz vor einer Überspannung beim Abschalten einer 
induktiven Gleichspannungslast.
Könnte ich die Freilaufdiode bei einer H-Brücke komplett weg lassen?

Gruss

[Christian (chris37)]

Ich werde mir einen Motor-Treiber (L293D) besorgen, der schon eine 
H-Brücke mit integriert hat.
Jetzt muss ich nur noch schauen, welchen Relais ich für mein vorhaben 
verwenden soll.

Gruss

[Veit D. (devil-elec)]

Hallo,

tue dir das Hornalte Teil L293 nicht an. Hat wenig eingebaute 
Schutzmaßnahmen und außerdem viel zu viel Verluste. Such auf ebay nach 
"Arduino BTS7960", eine fertige Platine mit robuster H-Brücke.

[Christian (chris37)]

Veit D. schrieb:
> Hallo,
>
> tue dir das Hornalte Teil L293 nicht an. Hat wenig eingebaute
> Schutzmaßnahmen und außerdem viel zu viel Verluste. Such auf ebay nach
> "Arduino BTS7960", eine fertige Platine mit robuster H-Brücke.
Ich Danke Dir.
Allerdings hätte ich das ganze gerne auf eigener Leiterplatte, da noch 
andere Sachen hinzu kommen.
Im Anhang habe ich eine Schaltung hochgeladen, wie wärs denn damit?
Der Motor ist ja nicht in dauerbetrieb und ist nur kurzeitig mal am 
laufen.
Also, der Motor dreht sich z.B. für 0,5 - 1 Sekunde nach rechts und 
anschließend wieder zurück, danach ist er für ein Paar Sekunden gestoppt 
und dann das gleiche wieder von vorne.

Gruss

[Veit D. (devil-elec)]

Hallo,

habs jetzt nicht geprüft, sieht nach der allgemeinen H-Brücken Schaltung 
aus die man zum Erklären hernimmt wie diese funktioniert. Siehe Bild. 
Hat keinerlei Schutzmaßnahmen, ich würde das nicht machen. Im 
Platzbedarf wird sich das nichts nehmen. Kannste auch Huckepack 
montieren. Bei der genannten fertigen H-Brücke muss man als Einzigste 
Maßnahme aufpassen nicht beide Halbbrücken gleichzeitig durchzuschalten. 
Dafür kann man noch eine eigene kleine Logik davor schalten die 
Programmierfehler kompensiert.

[Stefan F. (stefanus)]

Falls wenige hundert mA reichen:
TC4467, TC4468, TC4469

Sonst hätte ich auch den BTS7960 empfohlen. Den gibt es auch einzeln als 
IC.

[Stefan F. (stefanus)]

Christian schrieb:
> Im Anhang habe ich eine Schaltung hochgeladen, wie wärs denn damit?

Bei fehlerhafter Programmierung hat sie die Fähigkeit, sich selbst zu 
zerstören. Ansonsten: Für niedrigen Schaltfrequenzen wird das wohl 
gehen.

R5 und R6 dürfen ruhig viel hochohmiger sein.

[Christian (chris37)]

Danke euch.

Stefan F. schrieb:
> Falls wenige hundert mA reichen:
> TC4467, TC4468, TC4469
>
> Sonst hätte ich auch den BTS7960 empfohlen. Den gibt es auch einzeln als
> IC.
Ich hab den Motor jetzt mal ohne zusätzliche Bauteile getestet, wieviel 
Amper er tatsächlich zieht.
Mein Messsgerät hatte bei beginn kurzzeitig um die 0,8 Amper angezeigt 
und ging dann sofort runter auf 0,15 - 0,18 Amper, wenn ich Ihn weiter 
laufen lasse.
Aber eventuell könnte der Anfangswert noch bisschen höher gewesen sein, 
da ich nicht weiß, wie gut mein Messgerät anzeigt. Es könnten höhere 
Werte in Millisekunden-Bereich da gewesen sein.

Stefan F. schrieb:
> Christian schrieb:
>> Im Anhang habe ich eine Schaltung hochgeladen, wie wärs denn damit?
>
> Bei fehlerhafter Programmierung hat sie die Fähigkeit, sich selbst zu
> zerstören. Ansonsten: Für niedrigen Schaltfrequenzen wird das wohl
> gehen.
>
> R5 und R6 dürfen ruhig viel hochohmiger sein.
Ich werde mal schauen, ob ich das nun mache oder doch einen fertigen 
kaufe.
Es ist halt nichts großes und ob es notwendig ist, so einen fertigen zu 
kaufen, der bis 43 Amper ausgelegt ist.

Und vielen Dank erstmal für alles.
Ich werde mir das bis später mal durch den Kopf gehen lassen, was ich 
nun mache.

Gruss

[Michael M. (Firma: Autotronic) (michael_metzer)]

Christian schrieb:
> Bei beginn kurzzeitig um die 0,8 Ampere angezeigt und ging dann sofort
> runter auf 0,15 - 0,18 Ampere.

Dann genügt evtl. auch eine kleine selbstsichere H-Brücke aus 2xBD135 
und 2xBD136. Die benötigt keine Schutzlogik, hat allerdings eine 
Dropspannung von 1,4 Volt. Für den Motor bleiben dann nur noch 10,6V 
übrig.

[Steve van de Grens (roehrmond)]

Christian schrieb:
> Aber eventuell könnte der Anfangswert noch bisschen höher gewesen sein

Davon gehe ich aus. Die TC44xx reichen dafür auf jeden Fall nicht.

[Christian (chris37)]

Steve van de Grens schrieb:
> Christian schrieb:
>> Aber eventuell könnte der Anfangswert noch bisschen höher gewesen sein
>
> Davon gehe ich aus. Die TC44xx reichen dafür auf jeden Fall nicht.
Scheint so, aber Danke Dir.

Michael M. schrieb:
> Christian schrieb:
>> Bei beginn kurzzeitig um die 0,8 Ampere angezeigt und ging dann sofort
>> runter auf 0,15 - 0,18 Ampere.
>
> Dann genügt evtl. auch eine kleine selbstsichere H-Brücke aus 2xBD135
> und 2xBD136. Die benötigt keine Schutzlogik, hat allerdings eine
> Dropspannung von 1,4 Volt. Für den Motor bleiben dann nur noch 10,6V
> übrig.
Danke Dir für die Mühe.
Ich werde die Schaltung vorher auf einem Breadboard erst einmal testen, 
dazu muss ich mir zuerst die benötigte Komponenten bestellen.
Im Anhang befindet sich jetzt die Schaltung, die ich in KiCad erstellt 
habe.
Bei Q5 und Q6 habe ich einen "NPN BC337 Transistor" verwendet und hoffe, 
das diese ausreicht.
Bei D1 - 4 habe ich 1N4148 Dioden (bis 2 Ah) eingesetzt.

Ich hoffe, das ich in der Schaltung nichts übersehen habe.

Gruss

[Michael M. (Firma: Autotronic) (michael_metzer)]

Christian schrieb:
> Ich hoffe, das ich in der Schaltung nichts übersehen habe.

Sehr gut! Die Dioden D1 bis D4 sollten auch die 800mA aushalten. Besser 
1N4004 oder 1N4007 dafür nehmen.

Direkt vor den Basen von den beiden BD136 könntest du auch noch je einen 
220R Widerstand schalten.

R1 und R2 sollten 1 Watt Widerstände sein!

[Christian (chris37)]

Michael M. schrieb:
> Christian schrieb:
>> Ich hoffe, das ich in der Schaltung nichts übersehen habe.
>
> Sehr gut! Die Dioden D1 bis D4 sollten auch die 800mA aushalten. Besser
> 1N4004 oder 1N4007 dafür nehmen.
>
> Direkt vor den Basen von den beiden BD136 könntest du auch noch je einen
> 220R Widerstand schalten.
>
> R1 und R2 sollten 1 Watt Widerstände sein!
Vielen Dank. Ich habe das jetzt geändert und werde aufjedenfall 1 Watt 
Widerstände verwenden.

Gruss

[Steve van de Grens (roehrmond)]

Ich habe allerdings Zweifel, dass diese Schaltung besser (im Sinne von 
effizienter und Preisgünstiger) als der L293(D) ist, von dem gestern 
abgeraten wurde.

[Sebastian W. (wangnick)]

Steve van de Grens schrieb:
> Ich habe allerdings Zweifel, dass diese Schaltung besser (im Sinne von
> effizienter und Preisgünstiger) als der L293(D) ist, von dem gestern
> abgeraten wurde.

Ich werfe noch mal den SN754410 (auch schon älter aber sicher besser als 
L293D) oder, falls später eine low-side-Strommessung möglich sein soll, 
den DRV8844 in die Runde.

LG, Sebastian

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

Christian schrieb:
> Michael M. schrieb:
>> Christian schrieb:
>>> Ich hoffe, das ich in der Schaltung nichts übersehen habe.
>> Direkt vor den Basen von den beiden BD136 könntest du auch noch je einen
>> 220R Widerstand schalten.
> Vielen Dank. Ich habe das jetzt geändert
Du meinest die R5 und R6?
Dazu ein Wort: Basis ist nicht Emitter.

Steve van de Grens schrieb:
> Zweifel, dass diese Schaltung besser (im Sinne von effizienter und
> Preisgünstiger) als der L293(D) ist
Sehe ich aus so. Dann lieber den L293.

[da-schüttels-mich (Gast)]

Christian schrieb:
> Bei D1 - 4 habe ich 1N4148 Dioden (bis 2 Ah) eingesetzt.

Dioden sind kein Akkus. Wo nimmst du diese Bis-Angabe her und was soll 
das für ein Parameter sein?

[Christian (chris37)]

Lothar M. schrieb:
> Christian schrieb:
>> Michael M. schrieb:
>>> Christian schrieb:
>>>> Ich hoffe, das ich in der Schaltung nichts übersehen habe.
>>> Direkt vor den Basen von den beiden BD136 könntest du auch noch je einen
>>> 220R Widerstand schalten.
>> Vielen Dank. Ich habe das jetzt geändert
> Du meinest die R5 und R6?
> Dazu ein Wort: Basis ist nicht Emitter.
Ups, werde das natürlich ändern und Danke für den Hinweis.

> Steve van de Grens schrieb:
>> Zweifel, dass diese Schaltung besser (im Sinne von effizienter und
>> Preisgünstiger) als der L293(D) ist
> Sehe ich aus so. Dann lieber den L293.
Dann werde ich mir das auch mal überlegen, eventuell doch einen L293 zu 
verwenden.

Gruss

[Veit D. (devil-elec)]

Hallo,

übrigens, falls das jemanden interessiert, ich hatte einmal den 
Schaltplan vom BTS7960 Board abgenommen. Allerdings gibt es die 
BTN/BTS7960 nicht mehr einzeln zu kaufen, nur noch auf den fertigen 
Boards. Bei den geringen Strömen hier könnte man den Kühlkörper sogar 
abnehmen.
Der aktuelle Typ BTN9970 ist derzeit nicht erhältlich.
Das soll hier nicht in Werbung ausarten, aber man könnte hier einen 
IFX9201SGAUMA1 nehmen, der wäre bei Mouser erhältlich und für jeden 
lötbar, RM 1mm. Sowas gibts natürlich auch von anderen Herstellern. Wenn 
es Christian modern und platzsparend haben möchte.

[Michael M. (Firma: Autotronic) (michael_metzer)]

Christian schrieb:
> Ups, werde das natürlich ändern und Danke für den Hinweis.

https://www.mikrocontroller.net/attachment/583967/Schaltung.png

Perfekt 👍

[Christian (chris37)]

Veit D. schrieb:
> Hallo,
>
> übrigens, falls das jemanden interessiert, ich hatte einmal den
> Schaltplan vom BTS7960 Board abgenommen. Allerdings gibt es die
> BTN/BTS7960 nicht mehr einzeln zu kaufen, nur noch auf den fertigen
> Boards. Bei den geringen Strömen hier könnte man den Kühlkörper sogar
> abnehmen.
> Der aktuelle Typ BTN9970 ist derzeit nicht erhältlich.
> Das soll hier nicht in Werbung ausarten, aber man könnte hier einen
> IFX9201SGAUMA1 nehmen, der wäre bei Mouser erhältlich und für jeden
> lötbar, RM 1mm. Sowas gibts natürlich auch von anderen Herstellern. Wenn
> es Christian modern und platzsparend haben möchte.
Super, ich werde mir das mal Sichern und bei gelegenheit genauer 
anschauen, vielen Dank.

Michael M. schrieb:
> Christian schrieb:
>> Ups, werde das natürlich ändern und Danke für den Hinweis.
>
> https://www.mikrocontroller.net/attachment/583967/Schaltung.png
>
> Perfekt 👍
Danke Dir.

Ich habe allerdings noch eine Frage zum Relais, wie vor den einigen 
Posts gesprochen wurde, und zwar wollte ich ja zwischen 2 Stromkreise 
wechseln und habe dazu mal einen Relais "HFD2-L 12V Signal relay 
bistable, 2 Pole 2A" in meiner Schaltung hinzugefügt, wie es im Anhang 
zusehen ist und würde mich freuen, wenn da wer drüber schauen könnte, ob 
das mit dem Relais OK ist.

Nachtrag: Die Bezeichnung vom Relais stimmt nicht im Schaltplan und habe 
vergessen diese zu ändern, da ich den Relais, ohne das L, in KiCad 
importiert und dieses Sysmbol bearbeitet habe.

Vielen Dank im Voraus.

Gruss

[Christian (chris37)]

Michael B. schrieb:
> Christian schrieb:
>> Im Anhang habe ich es mal Aufgezeichnet, wie ich es vor habe.
>
> Man könnte ein Relais mit 2 Umschaltkontakten verwenden, um die
> Spannungsquellen umzuschalten.
> Da ist dann ohne Ansteuerspannung auch VCC1 verwendet, und die
> Relaiskontakte kommen mit der umgepolten Spannung der Steuerung/Regelung
> klar.
>
> Schwieriger wird es, wenn mitten in der Fahrt umgeschaltet wird,
> womoglich noch auf eine Spannungsquelle in falscher Ruchtung. Das kann
> einem Motor und den Relaiskontakten schon zusetzen.
Wie sieht es mit der vorherige Schaltung aus?
Macht es dem Motor was aus, wenn ich die richtung umschalte, während er 
fährt?

Gruss

[Steve van de Grens (roehrmond)]

Christian schrieb:
> Macht es dem Motor was aus, wenn ich die Richtung umschalte,
> während er fährt?

Hinterfrage lieber, ob es der vom Motor angetriebenen Mechanik schadet. 
Es fängt schon beim Getriebe an. Da die Auslegung und Belastbarkeit 
dieser Komponenten höchst unterschiedliche sein können, ist dazu keine 
pauschale Aussage möglich.

Kurzzeitige Erwärmung des Motors ist selten problematisch. Die Frage 
ist, wie lange die Umkehr der Laufrichtung dauert. Das hängt auch wieder 
stark davon ab, was an dem Motor hängt. Bei einem (Modell-)Auto oder 
einen Hubschrauber würde ich jedenfalls ohne weitere Maßnahmen einfach 
so versuchen, den Motor umzupolen. Sicher spielt auch die Kühlung eine 
Rolle. Wenn der Motor schon vorher kurz vor dem einschmelzen war, sollte 
man nicht noch einen drauf setzen.

[Christian (chris37)]

Danke Dir.

[Stefan F. (stefanus)]

Steve van de Grens schrieb:
> ei einem (Modell-)Auto oder einen Hubschrauber würde ich
> jedenfalls ohne weitere Maßnahmen einfach so versuchen,
> den Motor umzupolen.

Offenbar fehlt in dem Satz das Wort nicht, man sollte es nicht 
einfach so versuchen.