Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Heizelement mit IRF520 Modul regeln


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von Chris L. (chris_l9)


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Hallo Gemeinde,

ich möchte ein kleines Projekt aufbauen, bei dem ein Temperatursensor 
die Temperatur eines Heizelements ließt. Über eine PID Regelung auf 
einem ESP32 Entwicklungsboard soll eine vorgegebene Solltemperatur 
erreicht werden. Es soll per PWM geregelt werden.
Da das Heizelement mit 12V DC und 1A betrieben wird (kann bis zu 80 °C 
erreichen), habe ich geplant, an den Leistungseingang des IRF520 Moduls 
12V von einem herkömmlichen 12V Schaltnetzteil zu legen. Per PWM Signal 
am Signaleingang des IRF520 Moduls wollte ich die 12V so durchschalten, 
dass am Ende die eingestellte Temperatur am angeschlossenen Heizelement 
erreicht wird.

Im ersten Schritt habe ich das ganze ohne Last betrieben, also 12V drauf 
und Signal von einem ESP32 drauf. Es wird ein PWM-Signal vom ESP32 
ausgegeben, das den Duty Cycle von 0-100% in 10 Sekunden erhöht und 
wiederholt. Ich kann am Last-Ausgang (ohne angeschlossene Last) 12V 
messen (mit Multi). Habe leider keinen Oszi um mir das Signal anzusehen. 
Das Logiksignal vom ESP32 liegt zwischen 0 und 3,3V. Ich gehe davon aus, 
dass das Multi einen zeitlichen Mittel anzeigt.

Da ist schon das erste was mich wundert. Wenn das Logiksignal vom ESP32 
von 0 bis 3,3V wandert, so müsste doch auch die Lastspannung von 0 bis 
12V am Multi wandern oder nicht?

Schalte ich die Last drauf, also das Heizelement, so kann ich am 
Lastausgang des IRF520 Moduls keine Spannung mehr messen (0V). Das 
Heizelement wird auch nicht warm. Schließe ich das Heizelement direkt an 
das 12V Netzteil, so erwärmt es sich sofort.

Was mache ich falsch? Kann das so überhaupt funktionieren?

von Sascha S. (dec)


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Hallo,

hast du Logik-GND und Leistungs-GND verbunden?

Grüße
Sascha

von Chris L. (chris_l9)


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Nein, Logik Ground, also vom ESP32 ist nicht mit dem Last Ground, also 
dem Minuspol des Netzteils direkt verbunden. Beide führen jedoch auf die 
jeweiligen Eingänge an dem IRF520 Modul.

von Stefan F. (Gast)


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Der IRF520 ist für 10 Volt Steuerspannung spezifiziert.

Seine Gate-Threshold Volate liegt je nach Glück zwischen 2 und 4 Volt. 
Es kann also sein, dass er mit den 3,3V vom ESP32 ein bisschen leitet, 
oder auch nicht. Jedenfalls nicht genug, das ist sicher.

Für deinen Fall ist der Transistor ungeeignet. Für weitere Infos zum 
Verständnis sowie Lösungsvorschläge empfehle ich meinen Aufsatz 
http://stefanfrings.de/transistoren/index.html#mosfet

von Sascha S. (dec)


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Dann messe bitte, ob die beiden auf den Board verbunden sind. Oder hast 
du vom Lieferanten einen Schaltplan?

Grüße

von Stefan F. (Gast)


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Sascha S. schrieb:
> Dann messe bitte, ob die beiden auf den Board verbunden sind.

Sind sie, das sieht man doch auf dem Produktfoto.

Schaltplan: 
https://europe1.discourse-cdn.com/arduino/original/4X/3/b/c/3bcd12b24ad992e541a31cbde2ae166ac17e286e.png

von Re (r42)


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Chris L. schrieb:
> Das Logiksignal vom ESP32 liegt zwischen 0 und 3,3V.

Tja:

https://www.vishay.com/docs/91017/irf520.pdf
(a) Figure 1, 2 und 3
(b) R_DS(on) - ist erst ab 10V spezifiziert.
(c) V_GS(th) - sagt sogar, dass manche Exemplare bei 3.3V sogar sicher 
sperren dürften und nicht leiten.

Daraus folgt: Dieser FET passt nicht zu 3.3V U_GS.


Nimm IRF3708, bei dem ist R_DS(on) schon ab 2.8V angegeben:

https://www.infineon.com/dgdl/Infineon-IRF3708-DataSheet-v01_01-EN.pdf?fileId=5546d462533600a4015355df7cf5193c

HTH (re)

von Stefan F. (Gast)


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Re schrieb:
> Nimm IRF3708

Die gibt es leider nicht mehr zu kaufen, außer gefälschte bei 
Aliexpress.

von Re (r42)


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Stefan F. schrieb:
>> Nimm IRF3708
> Die gibt es leider nicht mehr zu kaufen,

Naja, die hat man noch in der Schublade und braucht sie gar nicht kaufen 
;-)

Nungut, für 1A sollte aber auch auch eine Nummer kleiner noch reichen:
| https://cdn-reichelt.de/documents/datenblatt/A200/DS_IRLML6244-IR.pdf
Bei 27mW Verlustleistung braucht es auch keine extra Kühlung.

HTH (re)

von Chris L. (chris_l9)


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Was für Betrüger diese "ebay" Verkäufer. Da steht extra, man könnte es 
mit Arduino und Raspberry steuern.. Bringt natürlich nichts, wenn der 
zum schalten 10V braucht.

Gibt es alternative Module zum IRF3708 (Schaltbar mit 3V) die man direkt 
aus Deutschland (kurze Lieferzeit) geliefert bekommt?

von Chris L. (chris_l9)


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Besten Dank

von Stefan F. (Gast)


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von Georg M. (g_m)


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von Re (r42)


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von Chris L. (chris_l9)


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Den nehme ich jetzt:

https://www.amazon.de/gp/product/B07HBL6VZ9/ref=ox_sc_act_title_1?smid=A3SCFTIO8CSK1X&psc=1

Habe dann noch 4 auf Reserve, falls in Zukunft noch was anderes kommt ;D

von Björn W. (bwieck)


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Mich wundert das sich die Chinesen unbedingt auf den IRF520 
eingeschossen haben. Zumal der bei sämtlichen Controllergebastel absolut 
Untauglich ist.
Gab es den mal als Schüttgut in Millionenzahlen?

von Stefan F. (Gast)


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Re schrieb:
>> IRL3705N
> ... ist leider erst ab U_GS = 4.0V spezifiziert ...

Ja, stimmt. Wenn er Glück hat, reicht der Transistor für die 1A. Ist 
aber nicht sicher.

Chris L. schrieb:
> Den nehme ich jetzt (LR7843)

Der ist erst ab 4,5 Volt spezifiziert und auch seine Gate-Threshold ist 
noch höher, als beim IRL3705N. Wird auch nur mit (noch mehr) Glück 
gehen.

von Jack V. (jackv)


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Wenn für das Modul sowieso 12V zur Verfügung stehen, könnte man den 
MOSFET nicht einfach damit mittels eines BJT schalten, den man 
seinerseits mit dem μC bedient?

von Stefan F. (Gast)


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Vermutlich ja. Dennoch würde ich mich über einen Nachfolger zum IRF3708 
freuen.

von Re (r42)


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Jack V. schrieb:
> könnte man den
> MOSFET nicht einfach damit mittels eines BJT schalten

Natürlich, so macht man das, wenn man keinen richtigen Treiberbaustein 
nehmen möchte. Oder mit einem Optokoppler, wie es der TO nun macht oder 
wie es Georg M. im Beitrag #7424968:
> https://www.ebay.de/itm/284102566895

vorgeschlagen hat.


so gesehen ist ...

> Da steht extra, man könnte es mit Arduino und Raspberry steuern..

... streng genommen auch gar nicht gelogen :-)

(re)

: Bearbeitet durch User
von Manfred P. (pruckelfred)


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Chris L. schrieb:
> Den nehme ich jetzt:
> ...www.amazon.de/gp/product/B07HBL6VZ9

Taugt für den ESP auch nicht.

von Michael B. (laberkopp)


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Stefan F. schrieb:
> Schaltplan

Für ESP unbrauchbares Modul.

Wahrscheinlich geht dieses

https://www.reichelt.de/entwicklerboards-mosfet-irf9540n-debo-com-mosfet-p316199.html

muss aber anders angeschlossen werden (schaltet plus).

von Mi. W. (mikuwi)


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von Stefan F. (Gast)


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Danke für die beiden Links. Ich suche allerdings nach einem in THT. Ich 
glaube ich muss flexibler werden.

von Mi. W. (mikuwi)


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Stefan F. schrieb:
> Danke für die beiden Links. Ich suche allerdings nach einem in THT. Ich
> glaube ich muss flexibler werden.

Mamamia.... SMD in TO252 oder TO263 ist nun wirklich kein Hexenwerk 
35Jahre nachdem es Massentauglich geworden ist. Layoutieren ist um 
Welten einfacher als mit THT, Prototypenbau auf einseitiger mit Cu 
kaschierter Platine und Skalpel geht ebenso deutlcih entspannter als mit 
Lochrasterplatinen und wenn man 2seitig Cu hat ist die Massefläche 
gleich mit dabei.

...was Verfügbarkeiten angeht, selber schuld wenn man auf sinkende 
Schiffe hofft.

Aber egal. klick Dir ein anderes Suchkriterium zusammen und Du wirst 
fündig, sogar lieferbar: PHP79NQ08LT

das war nur eine 5Sek-Suche bei Nexperia...

: Bearbeitet durch User
von H. H. (Gast)


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Michael W. schrieb:
> PHP79NQ08LT

Taugt nicht für 3V Gate Drive.

von Stefan F. (Gast)


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Ich konnte mich zum Glück noch mit reichlich vielen gefälschten IRF3708 
eindecken. Die haben mehr RDSon aber sind ansonsten für 3 Volt geeignet. 
Jedenfalls ergaben das meine Stichproben mit 5A Last.

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