Hilfe bei Schaltung (12V Elektronisches Schloss)

Hallo zusammen,

ich benötige Hilfe bei dem Schaltungsplan meines ersten ESP32 Projekts. Ich habe zwar sehr viel Ahnung vom Programmieren, dafür aber quasi gar keine in Elektrotechnik.

Ich möchte ein Elektroschloss über das ESP32 Board öffnen. Das Schloss läuft mit DC 12V 1.5A laut Spezifikationen. Zum Öffnen wird ein 50-100ms Impuls benötigt.

Datenblätter:

Ideen / Pläne:

  • Board + Schloss werden mit einem DC 12V 5A Netzteil betrieben
  • Über einen Buck Converter wird 12V -> 5V runtergedrosselt für das Board
  • Optokoppler (LTV817): 5V vom Board von den 12V vom Schloss trennen
  • N-Channel MOSFET (IRLZ44N): kurzer Impuls zum Öffnen
  • D1 Diode (1N5400): Reststrom nach dem Impuls rausziehen damit die Spule im Schloss nicht platt geht

Problem:

Ich habe mit der o.g. Verkabelung bereits verschiedene Impulse von 50-1000ms probiert, leider passiert gar nichts. Wenn ich die 12V 5A direkt an das Schloss halte für einen kurzen Moment, dann öffnet es sich direkt. Damit lässt sich ausschließen dass das Schloss defekt ist. Die Diode habe ich auch schon mal testweise weggelassen, ebenfalls ohne Erfolg.

Ich vermute, dass mir entweder Widerstände fehlen und/oder die Verkabelung vom MOSFET falsch ist.

Hat jemand eine Idee? Fehlen noch Informationen?

Hallo
Hast du den Optokoppler direkt, ohne µC, angesteuert?

Nein habe ich nicht. Ich habe 5 Optokoppler gekauft gehabt und auch testweise mal ausgewechselt gehabt.

Hallo
Welche Spannungswerte haben die Logikpegel am µC und langen diese den Optokoppler durchzusteuern ?

Zeig doch mal ein Foto deines Aufbaus, auf dem alles gut zu erkennen ist.
Vermutung, der Fet ist falsch angeschlossen.
Hast du mal den Optokoppler direkt mit 3,3 V über den Vorwiderstand angesteuert ?

Hallo fr,

jetzt wäre nett gewesen die Datenblätter vom Optokoppler und vom MOS-FET als downloadlink zur Verfügung zu stellen.

Man kann schon einen schnellen Gesamtaufbau machen und probieren ob das funktioniert.
Wenn es nicht funktioniert geht man zurück auf einzeln testen:

MOS-FET für sich alleine Testen:
mit einer LED und passendem Vorwiderstand
Vorwiderstand für 12V (12V - 2V) / 0.005 A = 2000 Ohm

GND 12V und dann von deinem 5V Spannungsregler die 5V auf das Gate geben.
Leuchtet LED auf?

Wenn ja Spannungsteiler für 3.3V aufbauen und 3.3V auf den Steuereingang geben
Leuchtet LED auf?

Optokoppler für sich alleine testen
Die Optokoppler-LED passenden Vorwiderstand für 3.3V
(3.3V - 1,2V) / 0.01A = 210 Ohm.

Aha und da liegt wahrscheinlich der Hase im Pfeffer
Mit 1000 Ohm Vorwiderstand fließen da nur (3.3V - 1.2V) / 1000 Ohm = 2,1 mA durch die LED
Das ist zu wenig um den Fototransistor durchzuschalten.

Vorsicht ! Ein ESP32 kann pro IO-Pin nur 12mA! Wenn die Optokoppler zum richtig durchschalten mehr als 6-8 mA braucht dann musst du da noch einen Transistor dazwischen hängen der wenigstens 100 mA Strom kann. BC238, BC547 oder ähnlich

Anschlussbelegung vom MOS-FET

vgs

Eigentlich braucht es keinen Logik Level MOSFET aber schaden tuts auch nicht.

Es fehlt der Widerstand zwischen Gate und Masse um den MOSFET auszuschalten. Versuch mal mit einem 1kOhm Widerstand.

Der 330 Ohm Pulldown Widerstand für den Rückmeldungsschalter ist etwas klein dimensioniert. Wie hast Du den Wert ausgewählt?
Grüße Uwe

Grüße Uwe

Vielen Dank für die vielen Anregungen!

In dem Anfangsbeitrag habe ich Links zu den Datenblättern hinzugefügt.

Ich habe versucht den MOSFET Teil zu isolieren, d.h. Mikrocontroller+Optokoppler durch einen Taster ersetzt. Außerdem habe ich das Elektroschloss durch einen 12V LED Streifen ersetzt. Den Widerstand zwischen Gate und Source am MOSFET habe ich hinzugefügt, sowohl 1kOhm als auch 10kOhm beides probiert.

Problem:

Es liegen durchgehend ca. 9,5-10V am LED Streifen an und das MOSFET erhitzt sich ziemlich schnell. Der Taster ändert nichts an der Spannung.

Der MOS-FET ist nicht richtig durchgesteuert. Deshalb fallen an dem MOS-FET 2,5V ab. Und dieser Spannungsabfall mal Stromstärke erhitzt den MOS-FET.

Aus dem Foto kann man nicht erkennen wie du da was angeschlossen hast.
Auf die verbale Beschreibung möchte ich mich nicht verlassen.
Poste einen handgezeichneten Schaltplan wie du das in deinem Testaufbau verschaltet hast.
vgs

Wenn die Spannung gurchgehend anliegt, dann wird er nicht sperren.
Ist das auch der richtige Transistor ?

Es fehlt noch das Datenblatt für das Elektroschloss.

Wenn der MOS-FET richtig durchschaltet wäre dann hat der ein R_On von 0,022 Ohm und mit diesem Widerstand wird der MOS-FET nicht warm da bleibt der kühl.

Bei 2A macht das eine Verlustleistung von

2 Ampere: P = R * I² = 0,022 Ohm * 2² = 0,088W

4 Ampere: P = R * I² = 0,022 Ohm * 4² = 0,352W
vgs

Vielen Dank für eure Hilfe, es hat jetzt geklappt!

Es lag bei mir an folgenden Problemen:

  • 1kOhm Vorwiderstand beim Optokoppler waren zu viel, ich habe es auf 220 Ohm reduziert
  • Beim MOSFET Gate habe ich einen 220 Ohm Vorwiderstand sowie ein 10kOhm Widerstand zwischen Gate und Masse hinzugefügt
  • Mein anfängliches MOSFET war platt, ich habe es ersetzt durch ein neues. Wahrscheinlich wegen falscher Verkabelung und/oder weil ich paar mal testweise die Diode weggelassen hatte

Für mich bleibt nur noch eine letzte Frage offen:

Wie berechne ich sinnvoll welchen Widerstand ich für den Rückmeldungsschalter benötige?

In meiner Skizze oben waren 330 Ohm drin. Das funktioniert zwar, aber ich denke da wird zu viel Strom durchfließen und somit verschwendet? Wieviel Milliamper kommen denn durch den 3.3V Anschluss vom ESP32 durch?

einige µA.

Nimm was zwischen 10kOhm und 100kOHm.
Je größer desto weniger Stromverbrauch hast Du bei betätigtem Taster /Schalter aber desto empfindlicher ist dei Schaltung gegenüber Störungen.
Grüße Uwe

Super, dass es jetzt funktioniert.
Danke fü die Rückmeldung.

prezise gesagt
Bei einem Eingang fließen einige µA Strom.
grüße Uwe