+5V Puls und -5V Puls

[Steven S. (steven_s446)]

Hi und moin,

ich habe im Keller eine alte Gardena Wasseruhr gefunden, die ich einem 
Esp8266 oder ähnlichem fernsteuern möchte.

Das Ventil ist Zustandsstabil und benötigt zum Zustandswechsel entweder 
einen kurzen Puls +5V oder halt -5V. Nehmen wir an Öffnen ist plus, 
Schließen ist minus.

Wie gehe ich das geschickt an? Meine erste Idee war, dass über zweimal 
ueei Transistoren zu lösen, die jeweils +5V und Gnd schalten. Bin ich da 
auf dem richtigen Weg? Gibt es einen IC der das schon direkt kann?

Vielen Dank für die Hilfe.

Lg
Steven

[Axel R. (axlr)]

Schalte einen dicken Elko in Reihe zum Magnetventil. dauerhaft H-Pegel 
lädt ihn auf und du hast "Plus", wenn du auf LOW umschaltest, entlädst 
Du den Elko und hast "minus" am Magnetventil. Das Andere Bein des 
Magnetventils bleibt am MINUS.
Kannst aber auch ne Transistorbrücke nehmen. Musst aber schauen, dass 
der Impuls wirklich nur ein Impuls ist. Nicht, dass die Spule 
"durchglüht". ;)

[Frank K. (fchk)]

Steven S. schrieb:

> Wie gehe ich das geschickt an? Meine erste Idee war, dass über zweimal
> ueei Transistoren zu lösen, die jeweils +5V und Gnd schalten. Bin ich da
> auf dem richtigen Weg? Gibt es einen IC der das schon direkt kann?

Ja.

Schau mal hier:

https://www.ti.com/lit/ds/symlink/l293d.pdf

Damit kannst Du eine Halbbrücke aufbauen. Dein Ventil schließt Du an 
zwei Ausgänge an. Wenn beide Ausgänge den gleichen Wert haben, ist die 
Spannungsdifferenz 0, wernn einer high und der andere low ist, hast Du 
ein Signal, das entweder positiv oder negativ ist, je nachdem, welcher 
Pin high und welcher low ist. Siehe Abschnitt 8.2 im Datenblatt bzw der 
dort gezeigten Abbildung. Die Dioden, die da eingezeichnet sind, haben 
einen Sinn - sie schützen das IC vor Schaltspitzen, die durch das 
Ausschalten verursacht werden.

fchk

[Steven S. (steven_s446)]

Moin,

das ging ja schnell! Vielen Dank. Ich lese mich mal ein :-)

Vg
Steven

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

Frank K. schrieb:
> Damit kannst Du eine Halbbrücke aufbauen.

Es geht auch einfacher mit nur zwei Transistoren. Der TE benötigt ja nur 
je einen Impuls.

[Steven S. (steven_s446)]

Michael M. schrieb:
> Frank K. schrieb:
>> Damit kannst Du eine Halbbrücke aufbauen.
>
> Es geht auch einfacher mit nur zwei Transistoren. Der TE benötigt ja nur
> je einen Impuls.

Uiii, das sieht einfach aus. Hilf mir kurz:
Oben ein NPN Transistor, dann ein PNP-Transistor. Dazwischen ein Abzweig 
zum Kondensator. Das mit dem Pfeil ist mein GPIO?
Was ist das rechts unter dem Kondensator? Ist das mein Ventil?

Aber wie funktioniert das? Oder ist meine Annahme falsch?

Sorry, ich bin eher so Hobbyelektronikanfänger. Wenn das zu groß ist, 
bitte sagen :-)

[Hp M. (nachtmix)]

Steven S. schrieb:
> einen kurzen Puls +5V oder halt -5V

Wirklich nur ein kurzer Impuls, also weniger als 1 Sekunde?
Oder muss die Spannung doch für einige Sekunden anliegen, weil da ein 
Motörchen drin ist, das eine Weile braucht, bis es in die jeweilige 
Endstellung gelaufen ist, und sich  dort selbst abschaltet?

[Steven S. (steven_s446)]

Hp M. schrieb:
> Steven S. schrieb:
>> einen kurzen Puls +5V oder halt -5V
>
> Wirklich nur ein kurzer Impuls, also weniger als 1 Sekunde?
> Oder muss die Spannung doch für einige Sekunden anliegen, weil da ein
> Motörchen drin ist, das eine Weile braucht, bis es in die jeweilige
> Endstellung gelaufen ist, und sich  dort selbst abschaltet?

Hi, ich hatte das ausprobiert. Einmal kurz antippen reicht. Das ist kein 
Kugelventil, sonder ein Magnetventil, das aber stabil bleibt. Eigentlich 
batteriebetrieben, da will ich aber weg.

Lg
Steven

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

Steven S. schrieb:
> Aber wie funktioniert das? Oder ist meine Annahme falsch?

Du hast alles richtig im Kopf rekonstruiert. Du brauchst nur noch dein 
3,3 Volt GPIO Signal an den Eingang anschließen und die Massen 
verbinden. Das Magnetventil wird so rum an den Ausgang dran 
angeschlossen, dass es das Richtige tut, wenn der GPIO High rausballert. 
Als Transistoren kannst du 2x BC337 (NPN) und 1x BC327 (PNP) einsetzen.

[Steven S. (steven_s446)]

Michael M. schrieb:
> Steven S. schrieb:
>> Aber wie funktioniert das? Oder ist meine Annahme falsch?
>
> Du hast alles richtig im Kopf rekonstruiert. Du brauchst nur noch dein
> 3,3 Volt GPIO Signal an den Eingang anschließen und die Massen
> verbinden. Das Magnetventil wird so rum an den Ausgang dran
> angeschlossen, dass es das Richtige tut, wenn der GPIO High rausballert.
> Als Transistoren kannst du 2x BC337 (NPN) und 1x BC327 (PNP) einsetzen.

Hi, ich habe mir das Bild angeschaut. Klar kann ich das nachbauen, aber 
verstehen tu ich das nicht :-)

Ich nenne die Transistoren mal
T1: NPN oben am +6V
T2: PNP darunter
T3: der am Gpio

T1 ist doch immer leitend, da Kollektor und Basis an +6V hängen. Was 
bringt der dann?

Und den Kondensator verstehe ich da auch nicht. Der sammelt doch Ladung 
bis zur Sättigung und gibt die wieder ab, wenn keine Spannung mehr 
anliegt.

Hilfe!!!

[Georg M. (g_m)]

Steven S. schrieb:
> Hilfe!!!

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

[Rainer W. (rawi)]

Michael M. schrieb:
> 20230401_142228.png

Bezeichne doch bitte die Bauteile eindeutig, damit man sich in der 
Diskussion darauf beziehen kann.

[Klaus H. (hildek)]

Steven S. schrieb:
> T1 ist doch immer leitend, da Kollektor und Basis an +6V hängen. Was
> bringt der dann?
Immer nicht, nur wenn an T3-Basis LOW anliegt. Kommt da HIGH, dann dann 
leitet der untere. Also immer nur einer. Deshalb fließt dauerhaft auch 
kein Strom, die Emitter gehen dann jeweils auf 0.7V bzw. 5.3V, je 
nachdem ob du am GPIO LOW oder HIGH anlieferst. Die Emitter folgen der 
Spannung am Kollektor von T3 (es sind ja zwei Emitterfolger).

> Und den Kondensator verstehe ich da auch nicht. Der sammelt doch Ladung
> bis zur Sättigung und gibt die wieder ab, wenn keine Spannung mehr
> anliegt.
Ja, und während er "Ladung sammelt" muss ein Strom durch das Ventil 
fließen.

Nehmen wir an, dass die Emitter auf LOW liegen. Dann hat sich der 
Kondensator über das Ventil geleert.
Schaltest du jetzt um, so dass die Emitter auf HIGH gehen, dann fließt 
ein Strom durch den oberen Transistor, durch das C (bis es voll ist) und 
durch das Ventil. Damit liegt für kurze Zeit eine positive Spannung am 
oberen Pol vom Ventil an und es fließt anfangs ein Strom von oben nach 
unten durch das Ventil. Nach der Zeit C*R_Ventil fließt dann kein Strom 
mehr, der Kondensator ist auf rund 4.6V aufgeladen; Plus wie 
eingezeichnet.

Schalten die Emitter auf LOW, dann wird die Plusseite des C auf Masse 
gezogen und im ersten Moment wandert die Minusseite des C auf -4.6V.
Jetzt fließt also ein Strom in die andere Richtung durch das Ventil - 
bis der Kondensator leer ist. Danach ist wieder Ruhe.
Das sind dann die kurzen Strompulse durch das Ventil - das was du haben 
willst.

[Ron-Hardy G. (ron-hardy)]

Aber was passiert bei seeeehr langen Perioden wenn sich der Kondensator 
wegen Leckstrom selbst entladen hat? Dann sollte doch das Abschalten 
Fehlschlagen?
Zum Glück kann man das über ein erneutes ON/OFF workarounden.

[Roland F. (rhf)]

Hallo,
Ron-Hardy G. schrieb:
> Aber was passiert bei seeeehr langen Perioden wenn sich der Kondensator
> wegen Leckstrom selbst entladen hat?

Der Kondensator wird nicht entladen weil er in der Luft "hängt" und 
Leckströme fließen: entweder er wird geladen bis er voll ist (T1 ist 
durchgeschaltet, T2 gesperrt) oder er wird entladen bis er leer ist (T2 
ist durchgeschaltet, T1 gesperrt).

rhf

[Ron-Hardy G. (ron-hardy)]

Roland F. schrieb:
> Der Kondensator wird nicht entladen weil er in der Luft "hängt" und
> Leckströme fließen:

Blitz, jetzt hab ichs realisiert, gibt ja keinen offenen Ausgang...

[Steven S. (steven_s446)]

Hi,
also da ich noch nicht zu Hause mit Computer bin, werde ich nächstes mal 
digital virtuell nachbauen - funktioniert bestimmt und dann kommt 
vielleicht auch Verständnis.

Dann baue ich es am Brotbrett nach.

Vielen Dank an euch alle!

[Steven S. (steven_s446)]

Moin,

ich bin endlich dazu gekommen, die Schaltung zu bauen und 
auszuprobieren. LTSpice ist nicht meins... irgendwann entnervt 
aufgegeben.

Also Schaltung gebaut.

Ja, funktioniert im Trockenbetrieb mit Ventil. YAY!!!

Nein, funktioniert nicht im Testbetrieb mit Wasser. Nooooooo!

Ich gehe davon aus, dass nach 8 Jahren das Ventil nicht mehr ganz ok 
war. Zumindest hat der Strom nicht gereicht, das Ventil gegen den 
Wasserdruck wieder zu schließen. Auch im folgenden Trockenbetrieb ging 
das Ventil gar nicht mehr.

Ich werde es mal zerlegen und schauen, ob ich da was richten kann.

Vielen Dank für eure Hilfe und die Schaltung.

Bis demnächst
Steven

[H. H. (Gast)]

Steven S. schrieb:
> Nein, funktioniert nicht im Testbetrieb mit Wasser. Nooooooo!

Mehr Power!

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

H. H. schrieb:
> Mehr Power!

Genau das wäre meine nächste Frage gewesen. Wieviel Strom benötigt dein 
Ventil, bzw. welchen Innenwiderstand hat es?

[Klaus H. (hildek)]

H. H. schrieb:
> Mehr Power!

Heißt in dem Fall: Elko vergrößern, die Transistoren müssen es aber auch 
können, also entsprechend den Basisstrom anpassen.
Auch: die 6V erhöhen, eine kurzzeitig höhere Spannung tut einer 
Magnetspule nicht weh.

[Frank K. (fchk)]

Steven S. schrieb:

> Ich gehe davon aus, dass nach 8 Jahren das Ventil nicht mehr ganz ok
> war. Zumindest hat der Strom nicht gereicht, das Ventil gegen den
> Wasserdruck wieder zu schließen. Auch im folgenden Trockenbetrieb ging
> das Ventil gar nicht mehr.

Genau deswegen hatte ich dir das H-Brücken-IC vorgeschlagen. Da bist Du 
eben nicht auf die im Kondensator gespeicherte Energie beschränkt, 
sondern kannst den Puls in seiner Zeitdauer beliebig steuern und 2, 5 
oder 10 Sekunden lang machen, je nachdem, was Dein Ventil braucht. Und 
mit einem Drucksensor dahinter könntest Du auch detektieren, ob und wann 
das Ventil reagiert hat und danach die Pulslänge entsprechend steuern.

fchk

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

Frank K. schrieb:
> Genau deswegen hatte ich dir das H-Brücken-IC vorgeschlagen.

Dafür bräuchte er dann aber zwei GPIO-Ausgänge.

Eine andere Möglichkeit ist, ein 5V Relais einzusetzen, dann braucht man 
sich über die Transistoren keine Gedanken mehr machen.

[Steven S. (steven_s446)]

Hi,

ich denke, dass das Ventil auch 9V verträgt. Zumindest war in der 
ursprünglichen Batteriekiste eine 9V Batterie drin.

Innenwiderstand sind 33 Ohm. Sagt zumindest das Multimeter.

Ich habe auch schon versucht das Ventil direkt mit der 9V Batterie zu 
schalten. Ergebnis: Auf geht. Zu nicht.

Ich fürchte tatsächlich, dass es es hinter sich hat. Vielleicht eine 
Rückstellfeder ausgelutscht oder oder oder.

Beim Auseinanderbauen war Wasser bis zum Magneten hoch. Das sollte 
eigentlich der trockene Bereich sein. Ich probier nochmal weiter.

Falls ich es unter Wassserdruck mit der Batterie direkt geschaltet 
kriege, können wir nochmal weiter diskutieren, wie ich das komfortabel 
hinbekomme.

2 GPIOs wären kein Problem denke ich. Mal schauen was der Kontroller 
wird. ESP oder vielleicht ein PI Nano - mal sehen

[Steven S. (steven_s446)]

Sodele,

Ventil aufgeschraubt.

Ich habe das Schaltteil mal alleine bestromt. Im Grunde ist das ein 
kleiner Elektromagnet, bei dem beide magnetischen Pole flach ausgeführt 
sind. Darauf sitzt eine Metallplatte (wahrscheinlich magnetisch) mit 
einer Gummikuppel drauf. Zwischen EMagnet und Metallplatte ist noch eine 
kleine Feder. Beim Auflegen hat die Platte ca. 1mm Abstand zum 
E-Magneten.

Bestromt zieht der EMagnet die Platte ran gegen den Widerstand der 
Feder. Ich denke, dass da noch kleine Dauermagnete drin sind, die die 
Metallplatte dann bündig festhalten. Der EMagnet zieht ja nicht mehr.

Beim umgekehrten Bestromen hebt die Platte noch nicht mal ab. Ich 
fürchte also, dass die Feder nicht reicht, um die Platte von den 
Dauermagneten fernzuhalten bzw. den EMagneten so zu unterstützen, dass 
die Platte aus dem Magnetfeld entkommen kann.

Also sind wir jetzt bei einem mechanischen Problem.

Oder wird das Magnetfeld stärker je mehr Spannung ich drauf gebe?

[Steven S. (steven_s446)]

Also,

ich habe da mal ein Bild gefunden.... 
https://www.ebay.de/itm/304490316137

Es geht um 16,17,26 - 16:Metallplatte mit Gumminöppel, 17 ist die Feder.

[Mod: Lebenslauf aus Link entfernt]

[Steven S. (steven_s446)]

Aha,

ich habe noch einen älteren Beitrag hier gefunden, der genau mein 
Problem beschreibt bzw. dessen Lösung:
Beitrag "Ansteuern von Magnetventil Gardena 1251 zur Gartenbewässerung"

Anscheinend ist mein Strom zum Öffnen zu groß bzw. zu lang.

Ich war ja bisher nur mit der Hand am Breadboard unterwegs. Ich glaube 
ich muss da eine genauere Steuerung per Software anlegen.

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

Steven S. schrieb:
> Anscheinend ist mein Strom zum Öffnen zu groß bzw. zu lang.

Dann bau doch mal in den Öffnerstromkreis einen 33R Widerstand R2 ein 
und/oder verkleiner die Kapazität von C1 von 1000uF auf 470uF.

[Steven S. (steven_s446)]

Hi, sorry, war etwas beschäftigt und keine Zeit für Hobbies :-)

Also nach meinem Verständnis:
- kleinerer Kondensator bewirkt einen kürzeren Puls zum schließen
- größerer Widerstand bewirkt einen kleineren Strom

Ich probier mal rum :-)

[Abdul K. (ehydra)]

Von TE gibt es dazu eine AppNote. Cmin ist von R und L abhängig.