5a via welchem Transistor und mit welchem Vorwiderstand schalten?

Hallo zusammen,

Vorstellung vorab: Ich bin recht neu im Thema Arduino. Hierhin gekommen bin ich, da ich an einem alten Anfang der 80er Jahre Oldtimer – mit einer Lambdaregelung – das Steuergerät via Arduino erstetzen möchte. Diese Steuerung ist sehr simplel, sprich: Es wird lediglich die Voltzahl aus dem Controller einer Breitbandsonde gelesen, welche einen Gemischwert wiedergibt (von 0= sehr fett bis 5V = sehr mager).

Ich habe einen Arduino Nano und der gesamte Aufbau samt Code steht und ... funktioniert :slight_smile: – die alten C Kenntnisse haben mich nicht im Stich gelassen. Sprich, je nachdem welche Voltzahl zwisch en 0 und 5v am Analogeingang anliegt, wird einentsprechend berechneter Dutycycle (PWM Width) am Digitalausgang ein externes Taktventil steuern, und dies ist nichts anders als ein elektrisches Einspritzventil, welches den Steuerdruck innerhalb der Einspritzanlage steuert. Dank Arduino PWM Library klappt das wunderbar.

Dieses Einspritzventil hat eine Spannung dem KFZ nach von 12 Volt und hat gemäß Infos im www 2 bzw 2,4 Ohm. Nach meiner Anfängerkenntnis lägen dann hier ja ca. 5 bzw 6 Ampere an.

Zwei Fragen, bevor ich hier was falsch mache:

  1. Die Pulweitenmodulation schaltet hier die Masse zum Taktventil (low side) und das Plus liegt permanent am Taktventil an . -----> Welchen Transistor würdet Ihr hier empfehlen? Einen logic level IRL540N z.B.?

  2. Da jener Verbraucher ja nur 2 Ohm hat, ... müsste ja ein spezieller Vorwiderstand genutzt werden, welcher Vorwiderstand würde sodann zum o.g. Verbraucher und dem entspr. genannten Transistor benötigt werden?

Herzlichen Dank für Eure Hilfe
Andrew

Hi

Mit diesem FET kannst Du die 5A locker schalten.
Aber wofür brauchst Du nun Vorwiderstände?
Deiner Rechnung entnehme ich, daß Du die Stromstärke anhand des recherchierten Widerstand bei 12V errechnet hast - wo brauchst Du jetzt hier einen Vorwiderstand?
Wenn Du Da Besagten hinzauberst, brauchst Du keinen fetten FET, Der Dir die ganzen Ampere schalten kann - da reicht dann auch eine 08/15-Transe aus der Grabbel-Kiste (sofern der 'Vorwiderstand' über 20 Ω hinaus geht und damit den Strom auf 500mA senkt).

Bis auf den Vorwiderstand - oder gar einen 'speziellen Vorwiderstand' bin ich voll auf Deiner Seite.

MfG

postmaster-ino:
Hi

Mit diesem FET kannst Du die 5A locker schalten.
Aber wofür brauchst Du nun Vorwiderstände?
Deiner Rechnung entnehme ich, daß Du die Stromstärke anhand des recherchierten Widerstand bei 12V errechnet hast - wo brauchst Du jetzt hier einen Vorwiderstand?

Genau, danach habe ich die 5 Ampere ausgerechnet.
Ich dachte, ich muss generell einen Vor-/Basis-Widerstand nehmen?

Wenn Du Da Besagten hinzauberst, brauchst Du keinen fetten FET, Der Dir die ganzen Ampere schalten kann - da reicht dann auch eine 08/15-Transe aus der Grabbel-Kiste (sofern der 'Vorwiderstand' über 20 Ω hinaus geht und damit den Strom auf 500mA senkt).

Hmmm, ich offe, ich verstehe hier gerade.
Also könnte ich auch einen BD911 hierfür nehmen und als Basis/Vorwiderstand die 20 Ω setzen?

Danke Dir für die schnelle Hilfe! :slight_smile:

Bitte bringe nicht Vorwiderstand und Basiswiderstand durcheinander. Das sind zwei völlig verschiedene Dinge

Einen Vorwiderstand brauchst du bei LEDs, da das Halbleiter sind deren Widerstand gegen Null geht. Bei einem Ventil, Relais o.ä. hat die Spule an sich schon einen Widerstand der den Strom begrenzt.

Nimm einen FET wenn du nicht auskennst. Viel einfacher zu handhaben. Selbst BD-Transistoren sind für so hohe Ströme nicht so einfach da die Stromverstärkung nicht wirklich hoch ist. Außerdem bekommt du Probleme mit der Kühlung.

BD911

Bei einem Hfe=15 und 6A brauchst du einen Basisstrom von mindestens 400mA
Wo soll der her kommen?

Hi

JETZT habe ich verstanden :slight_smile:
Du möchtest wissen, was für einen Widerstand Du VOR das Gate packen sollst ... ok, hätte man ggf. drauf kommen können.

Ein FET wird per Spannung geschaltet und das Gate nimmt auch (statisch gesehen) keinen Strom auf.
Viel wird ein 'Angst-Widerstand' von 200 Ω vor das Gate geschaltet, daß der µC-Ausgang nicht kaputt geht, wenn's den FET erwischt und Dieser durchlegiert - also Alles voll nach GND durchschaltet.

Durch den 'Angst-Widerstand' begrenzt sich der Strom zum Gate auf 5V:200 Ω = 0,025A (25mA) - Das kann der µC überleben.

Wichtiger, als dieser 'Angst-Widerstand' ist, daß Du das Gate auf einen definierten Pegel ziehst - EGAL, was der µC so treibt.
Dafür reicht ein 10kΩ Widerstand vom Gate nach GND.
Dieser zieht das Gate sicher auf GND und sperrt somit den FET, wenn die Gate-Leitung vom µC aus 'in der Luft hängt'.
Wenn der µC das Gate aktiv ansteuert, ist der 10kΩ egal, stört also nicht.

MfG

PS: ob 10K oder 2k2 ... passt Alles
Der 'Angst-Widerstand' verlängert die Zeit, bis der FET durchgeschaltet hat - also nicht wesentlich dicker wählen, als der µC-Ausgang dauerhaft liefern/aufnehmen ab kann.

Alles klar, danke Euch!, dann den z.B IRL540 mit 200 Ω vor das Gate und 10k ohm vom Gate zur Masse.
Btw das Ventil läuft mit 70hz, dank Library habe ich das sogar hinbekommen.

Der IRLZ44 ist besser. Hat mit 28 mOhm einen deutlich niedrigeren Drain-Source-Widerstand. Das ist bei 5A nicht unwichtig. P = I² * R

Geht auch noch besser. z.B. IRL8113, IRL3803 oder IRL1404. Die haben < 10 mOhm

Generell, je höher die maximale Drain-Spannung ist, desto höher ist der Drain-Source-Widerstand. Dein IRL540 hält dann 100V aus, aber erkauft sich das mit einem Widerstand von 77 mOhm

In einem 80er Jahre Oldtimer sind 100V Spannungsfestigkeit wegen der dreckigen Versorgungsspannung nicht verkehrt. Vielleicht sollte man sogar noch höher gehen. Ggf. musst du für etwas Kühlung sorgen. Bei einem 30V-Typ besteht ein relativ hohes Ausfallrisiko.

@AndrewCologne: Beschäftige dich mit Stromversorgung im Auto. Im Bordnetz braucht man Filterschaltungen zur Versorgung von Elektronik, da evtl. auftretende Spannungsspitzen leicht Halbleiter killen können.

Theseus:
In einem 80er Jahre Oldtimer sind 100V Spannungsfestigkeit wegen der dreckigen Versorgungsspannung nicht verkehrt. Vielleicht sollte man sogar noch höher gehen. Ggf. musst du für etwas Kühlung sorgen. Bei einem 30V-Typ besteht ein relativ hohes Ausfallrisiko.

@AndrewCologne: Beschäftige dich mit Stromversorgung im Auto. Im Bordnetz braucht man Filterschaltungen zur Versorgung von Elektronik, da evtl. auftretende Spannungsspitzen leicht Halbleiter killen können.

Ja, genau daran hab ich gedacht, da vorher viel in den Foren gelesen. Dies habe ich via einem separaten DC Step-Down Wandler gelöst. Hatte mir alles via Reichelt besorgt – war eben nur wegen dem Transistor unschlüssig.

Bekommt das Ventil eine extra 12V Versorgung oder hängt es direkt am Bordnetz?
Dann wären eher mit 14,4V zu rechnen, macht zwar kaum Unterschied aber sollte man vielleicht beachten.

Darf man fragen um welchen Oldtimer es sich handelt? :slight_smile:

Gruß

Hi

Dieser Thread gefällt mir!

  • Ein TO, Der vorher recherchiert hat
  • Ein TO, Der 'weiter' denkt - 100V Spannungsfestigkeit im KFZ sind nicht verkehrt
  • Ein tolles Projekt zu einem tollen Oldtimer - Letzteres denke ich zumindest :wink:

MfG

Darf man fragen um welchen Oldtimer es sich handelt?

Ich schätze mal, dass das geheim bleiben muss.

Diese Schätzung, ist auch der Grund dafür, dass ich mein erstes Posting hier im Thread schnell wieder entfernt habe.

Also da ist nix geheim, es ist ein 1982er Porsche 911. :slight_smile:

Mit Bosch K-Jetronic Einspritzung und für den Kalifornischen Markt die Ersten mit rudimentärer Lambdasteuerung via Sprungsonde. Also alles noch gut mit Arduino nachzubauen und zu steuern.

Ich platze mit dem Modellnamen oben nur nicht so direkt ins Haus, denn ich bin weniger der Show-Fahrer als mehr der totale DIY'ler was Mechanik, Karosserie, Lack und Elektrik angeht. Ich restauriere Fahrzeuge seit Anfang der 90er und habe aus der Zeit auch noch einen 1950er Brezelkäfer. Der Porsche war vor vielen Jahren noch ein Schnäppchen, jedoch viel dran zu restauerieren, aber da ich alles selber machen kann, ist's eine feine Sache.

Die Idee mit der eigenen Steuerung hier ist vor allem, diese eben nicht mehr restriktiv werkeln zu lassen, sondern im Gegenteil, eher leistungs- und Tempertur-optimierend.

Und für uralte 6v Käfer aus den 50ern, da habe ich auch schon eine Idee, wo genau dieses Thema mit den o.g. Mosfet auch zum Tragen kommt: Eine zeitbegrenzende Schaltung, die bei Aktivieren der Winker (ganz früher anstelle der Blinker) diese nach 2 Minuten automatisch ausgehen lässt – Denn das geht schnell, dass man vergisst, dass einer ausgefahren ist und dann nach mehreren inuten dieser heiß läuft und die Spule durchbrennt! Mal fix hunderte von Euros dahin :open_mouth:

Ein luftgekühlter 6 Zylinder Boxer, einfach ein Traum... :slight_smile:
Hatte vor rund 10 Jahren einen angeboten bekommen und ich Idiot war zu langsam :frowning:
Wünsche dir viel Spass beim restaurieren uns fahren und pass gut darauf auf! :wink:

Wenn ein Arduino auch im Käfer steckt würde ich auch gerade die Öltemperaturen damit Überwachen. Gerade beim Käfer ist es schade wen der Motor kaputt geht nur weil das Thermostat oder die Klappen hängenbleiben

Gruß

postmaster-ino:
Ein FET wird per Spannung geschaltet und das Gate nimmt auch (statisch gesehen) keinen Strom auf.
Viel wird ein ‘Angst-Widerstand’ von 200 Ω vor das Gate geschaltet, daß der µC-Ausgang nicht kaputt geht, wenn’s den FET erwischt und Dieser durchlegiert - also Alles voll nach GND durchschaltet.

Kleine Korrektur: Der Gate-Widerstand begrenzt den Ladestrom des Gate-Kondensators, der sonst ggf. den Ausgang zerstören kann. Als Nachteil handelt man sich eine etwas längere Schaltzeit ein (tau=R*C), und wenn das bei hoher Belastung kritisch werden kann, hilft nur noch ein bipolarer Gate-Treiber mit höherem Schaltstrom.

Dazu kommt noch der Ableitwiderstand, der das Gate bei abgeschaltetem Ausgang (nach Reset…) sperrt.

Der Gate-Widerstand begrenzt den Ladestrom des Gate-Kondensators, der sonst ggf. den Ausgang zerstören kann.

Das ist ein Aspekt, der auf unser AVR zumindest so nicht zutrifft.
Für andere µC allerdings schon.

Interessant ist auch, dass man mit Flanken, Spule, Gatekapazität und Millerkapazität alle Komponenten für einen Schwingkreis beisammen hat.
Gegen das aufschwingen hilft ein Gatewiderstand ungemein.
Ja, FET Schaltungen neigen manchmal zu sowas.
Wenn man es mit spontan platzenden FETs zu tun bekommt, ohne dass eine Ursache zu finden ist, dann lohnt es sich, da ein Augenmerk drauf zu richten.

Bei "richtigen" FET Treibern reichen da 10 Ohm, oder so.

Auch ich möchte so ca 100R bis 200R vor dem Gate empfehlen.
Gar nicht so sehr um den µC zu schützen, sondern um die Rückwirkung auf die Versorgung des µC klein zu halten. Denn das würde einem die ADC Messungen schon etwas verhageln.

Übrigens:
Eine Freilaufdiode würde ich hier vermutlich nicht verwenden wollen.
Eher eine Transil Suppressordiode und einen Parallelwiderstand zur Last.

Was passiert hier eigentlich, wenn der FET durchschlägt und nicht mehr sperrt? Muss man noch Schutzschaltungen einbauen, damit kein teurer Schaden an Einspritzventil und Motor entsteht?

So eine Schutzschaltung nennt sich üblicherweise Sicherung :wink:

Hi

Eine Sicherung schützt im Allgemeinen NUR die Leitung - die empfindliche Elektronik dahinter kann den 5...10fachen Nennstrom so oder so nicht ab.
(5...10 Faustwert bei Schmelzsicherung)

MfG