MOSFET Schaltung. Hilfe!

[ExxY]

Hallo Freunde der Abendruhe,

als Newbe, habe mir mal eine "Art" Schaltplan zusammengeschustert und würde mal Fragen,
ob dieser so auch Funktionieren würde?

Ich würde gern mit einem ESP01 einen Motor schalten. (später gerne auch Drahtlos)

Die Spannungsquelle kann zwischen 6 und 12 Volt schwanken.
(Dass dies Auswirkung auf die Motorleistung hat, weiß ich.)
Ich würde nun gerne wissen ob es Anhand meines "Schaltplans" zu irgendwelchen Einschränkungen kommen könnte, bzw. ob diese so überhaupt Funktioniert.

Der Motor soll nichts machen, außer seine Volle Spannung bekommen welche durch die Batterien bzw. dem Akku bereit steht und durchdrehen.

Zur Spannungsregulierung für den ESP kommt erstmal ein AMS1117-3.3DC4.75V-12V zum Einsatz.
Final würde ich denn dann aber gerne nur durch den darauf verbauten Chip austauschen.

Der MOSFET ist im N Kanal, da ich irgendwo mal gelesen hab, dass diese für derlei Zwecke geeignet sein sollen?!
Welche Bauart jetzt genau gewählt werden soll weiß ich leider auch nicht. Wovon macht man dies den Abhängig?
Eine LED hat ja ihre festen Strom und Spannungsangaben.
Bei einem Motor sieht dass dann wieder anders aus. Der verbraucht ja sehr wahrscheinlich je nachdem unter welcher Last er steht, mehr Strom.
Bin jedoch überfragt, was der Motor den ich hier habe maximal Ziehen kann. bzw. ob ich das mit einem Multimeter messen könnte.

Bei der Diode kommen wir zum gleichen Spiel. Dachte mir nur, falls bzw. da es ja bei einem Elektromotor zu einer Rückspannung kommt, dass eine Diode zum Schutz des ESP'S nicht fehlen sollte. Nicht dass über Masse auf einmal mehr als 3.3 Volt anliegen.

Meine Eigentliche Fragen wären, nimmt der ESP in dieser Schaltung noch immer Schaden durch eine "Rückspannung"? Oder reicht da diese Diode (D1)?
Und wie Funktioniert ein MOSFET? Genauso wie ein NPN Transistor? Sprich,
je mehr Spannung auf B(G) = Niedrigerer Wiederstand zwischen C(S) und E(D)?
Gibt es den MOSFET'S welche Bei minimal Spannung auf dem Gate, Komplett durchschalten?
Oder wie könnte ich dieses Problem Angehen? Der ESP liefert ja leider nur 3.3V?

Ich hoffe Ich konnte meine Problematik relativ verständlich rüber bringen.

Und bin für Konstruktive Kritik immer offen!

Ich würde mich über Hilfe zur Weiterbildung in dieser Thematik riesig freuen.
Da ich mich brennend für Bauelemente und (momentan) einfache Schaltungen Interessiere. Würde jedoch mein Wissen diesbezüglich gern Erweitern.
Wenn jemand also ggf. Fachlektüre/"Azubilehrbücher" kennt, oder selbst Bücher besitzt welche sich auch für Laien verständlich mit der Materie beschäftigen, wäre ich über eine Empfehlung sehr Dankbar!

Im Internet liest sich ja viel. Jedoch ist das meiste entweder Fachdeutsch. Oder einfach für mich noch nicht logisch nachvollziehbar, da mir einfach der Praxisteil fehlt.

Vielen Dank schonmal fürs lesen.

Grüße, Frohe Ostern und gute Nacht.

[noiasca]

Erstes Bild auf dieser Seite: https://www.gammon.com.au/motors

PS: wenn du heute den TX als GPIO belegst, hast du morgen keine Möglichkeit mehr, mittels Serial print den Sketch zu debuggen. Würde ich nicht so machen.

[Klaus_ww]

D1 ist mir völlig unklar, ebenso S1. Freilaufdiode über Motor fehlt (kannst Deine D1 nehmen), mit 3,3 V brauchst Du einen MOS-Fet mit sehr niedriger Gate-Spannung. Was die Logic-Level-Teile zu 3,3 V sagen verrät Dir das Datenblatt.

Und noiasca hat's schon geschrieben: Tx/Rx als GPIO zu nehmen ist keine gute Idee.

[f91w]

Q1 ist falsch gepolt...

[DrDiettrich]

R1 ist auch unsinnig. D1 sollte wohl über der Last (Motor) liegen, und R1 könnte ein Pullup werden, wenn man den Schalter richtig anschließt, oder der fehlende Gate-Vorwiderstand?

Das Schaltbild sieht mir eher nach einem Suchbild aus, wieviele Fehler man mit 8 Bauteilen machen kann

[HotSystems]

Zur Spannungsregulierung für den ESP kommt erstmal ein AMS1117-3.3DC4.75V-12V zum Einsatz.
Final würde ich denn dann aber gerne nur durch den darauf verbauten Chip austauschen.

Das verstehe ich nicht. Welchen verbauten Chip meinst du ?
Auf einem ESP-01 ist kein Spannungsregler drauf.
Auch fehlen an deinem AMS1117 noch Kondensatoren. dazu solltest du dir das Datenblatt ansehen.

Wenn du den ESP-01 außerhalb deines Projektes programmierst, dann kannst du TXD und RXD auch als GPIO verwenden.

Hier mal ein Beispiel, wie es mit einem Motor und N-Channel-Mosfet aussehen sollte.
Ob es noch weitere Entstörmittel für deinen Motor benötigt, musst du prüfen.

[ExxY]

noiasca:
Erstes Bild auf dieser Seite: Gammon Forum : Electronics : Microprocessors : Driving motors, lights, etc. from an Arduino output pin

PS: wenn du heute den TX als GPIO belegst, hast du morgen keine Möglichkeit mehr, mittels Serial print den Sketch zu debuggen. Würde ich nicht so machen.

Vielen Dank,

Dem war ich mir tatsächlich noch nicht so sehr bewusst. Laut Datenblatt ist das Pin 1. wollte zur Übersicht einfach einen Pin belegen, um so die Spannungsquelle für das Gate zu definieren.

f91w:
Q1 ist falsch gepolt...

Wieso sollte Q1 Falsch gepolt sein? Ich Sperre doch die Masse und nicht die Spannung. Somit kommt doch die Spannung vom Motor zurück zur Stromquelle?
Oder sehe ich das hier falsch?

Klaus_ww:
D1 ist mir völlig unklar, ebenso S1. Freilaufdiode über Motor fehlt (kannst Deine D1 nehmen), mit 3,3 V brauchst Du einen MOS-Fet mit sehr niedriger Gate-Spannung. Was die Logic-Level-Teile zu 3,3 V sagen verrät Dir das Datenblatt.

Und noiasca hat's schon geschrieben: Tx/Rx als GPIO zu nehmen ist keine gute Idee.

Das klingt ja alles sehr Stimmig, jedoch stellen sich mir hierbei ein paar Fragen:

Wieso ist dir D1 unklar? Ich meine vom Motor, kommt ja eine gewisse Restspannung zurück zur Stromquelle.
Mit D1 möchte ich lediglich verhindern, das diese über 3.3 V ist und mir Quasi über Masse meinen ESP grillt.

gibt es Indikatoren, wofür Bezeichnungen bei einem Transistor stehen, in wie weit bzw. wonach diese gelistet/gestaffelt sind?
Denn, jetzt jeden erdenklichen Transistor zu recherchieren und deren Datenblätter zu durchforsten, nur um mit viel Glück genau den zu finden, welcher zu meiner Schaltung passt, halte ich für sehr zeitaufwändig und ineffizient. Ich bin mir sicher dass es hierfür Tabellen oder der gleichen geben muss. Zumindest einen Anlaufs punkt welcher hierfür geeignet sein könnte.
Kann mich natürlich auch täuschen, und der ganze elektronikberuf beruht auf tüfteln und langem suchen ^^
Ich würde mich freuen, wenn du mir das etwas näher erörtern würdest.
mfg.

HotSystems:
Das verstehe ich nicht. Welchen verbauten Chip meinst du ?
Auf einem ESP-01 ist kein Spannungsregler drauf.
Auch fehlen an deinem AMS1117 noch Kondensatoren. dazu solltest du dir das Datenblatt ansehen.

Wenn du den ESP-01 außerhalb deines Projektes programmierst, dann kannst du TXD und RXD auch als GPIO verwenden.

Hier mal ein Beispiel, wie es mit einem Motor und N-Channel-Mosfet aussehen sollte.
Ob es noch weitere Entstörmittel für deinen Motor benötigt, musst du prüfen.

Ich meine den Spannungsregler, welcher auf dem chip welchen ich verlinkt habe, verbaut ist.

Welches Datenblatt meinst du? Die Datenblätter auf Amazon sind leider etwas Sperlich, wenn man diese überhaupt als solche deklarieren darf.

Wofür den der Kondensator? Sind die Schwankungen bei einem Stepdown wohl auch so vorhanden? Ich dachte, dass dieses Modul als Spannungsversorgung ausreichen würde :S

DrDiettrich:
R1 ist auch unsinnig. D1 sollte wohl über der Last (Motor) liegen, und R1 könnte ein Pullup werden, wenn man den Schalter richtig anschließt, oder der fehlende Gate-Vorwiderstand?

Das Schaltbild sieht mir eher nach einem Suchbild aus, wieviele Fehler man mit 8 Bauteilen machen kann

Ja deswegen bin ich ja hier?!

Finde es ja toll wenn man sich darüber amüsieren kann ^^

[HotSystems]

ExxY:
Ich meine den Spannungsregler, welcher auf dem chip welchen ich verlinkt habe, verbaut ist.

Dann auch die restlichen Bauteile mit vorsehen. Warum nicht gleich das fertige Modul ?

Welches Datenblatt meinst du? Die Datenblätter auf Amazon sind leider etwas Sperlich, wenn man diese überhaupt als solche deklarieren darf.

Es gibt für jedes Bauteil ein Datenblatt. Z.B. für den AMS1117-3.3

Wieso sollte Q1 Falsch gepolt sein? Ich Sperre doch die Masse und nicht die Spannung. Somit kommt doch die Spannung vom Motor zurück zur Stromquelle?
Oder sehe ich das hier falsch?

Ja, der ist falsch angeschlossen. Sieh dir mein Bild an.

[Klaus_ww]

Wieso ist dir D1 unklar? Ich meine vom Motor, kommt ja eine gewisse Restspannung zurück zur Stromquelle.
Mit D1 möchte ich lediglich verhindern, das diese über 3.3 V ist und mir Quasi über Masse meinen ESP grillt.

Die Diode gehört so eingebaut wie auf HotSystems Bild. Es wird beim Abschalten die Gegenspannung durch die Diode abgebaut, daher ist die in Sperrichtung geschaltet.
Der ESP muss direkt an GND.

Beim MosFet kommt's auch auf die Leistung an - was Dein Motor so schluckt wolltest Du ja noch rausfinden.

[ExxY]

Dann auch die restlichen Bauteile mit vorsehen. Warum nicht gleich das fertige Modul ?

Weil ich sobald die Schaltung dann letztendlich funktioniert, wie ich das will, das gesamte Wirrwar auf ein PCB verbauen möchte. um so platz zu sparen. Benötige ich denn für das "Modul" einen weiteren Kondensator oder nicht? du hast mich nun etwas verwirrt.

Ja, der ist falsch angeschlossen. Sieh dir mein Bild an.

Aber dein Bild sperrt doch die Spannung. Ich sperre die Masse, welche vom Motor abgeht ?!

Bin ich da auf dem Holzweg?

Ich habe Transistoren welche bspw. LED's schalten, immer hinter die LEDS gelegt, um so das Base glimmern zu verhindern.

Ebenso denke ich mir hier, dass es den MOSFET etwas schonen würde, wenn ich diesen Hinter den Verbraucher schalte.

[ExxY]

Klaus_ww:
Die Diode gehört so eingebaut wie auf HotSystems Bild. Es wird beim Abschalten die Gegenspannung durch die Diode abgebaut, daher ist die in Sperrichtung geschaltet.
Der ESP muss direkt an GND.

Beim MosFet kommt's auch auf die Leistung an - was Dein Motor so schluckt wolltest Du ja noch rausfinden.

Also laut Datenblatt, kann der Motor bis 90 A bei 12V Ziehen... wobei das etwas widersprüchlich ist, da es auch heißt: 456W output power...

Wohl bemerkt alles nur die Absoluten Spitzenwerte.

Ich meine mal gelesen zu haben, dass diese Modelbau-Akkus mit T-Stecker, sowieso nur maximal 60 A Durchgang zulassen..

Genaueres kann ich leider erst testen, wenn meine Bestellung angekommen ist

[Klaus_ww]

Aber dein Bild sperrt doch die Spannung. Ich sperre die Masse, welche vom Motor abgeht ?!
Bin ich da auf dem Holzweg?

Beide Bildchen zeigen das Schalten des GND zum Motor - so macht man das auch vorzugsweise. Keine Ahnung, wo Du was anderes siehst. Der Motor hängt in beiden Varianten direkt an +12 V, der Transi schaltet nach GND.

Ich habe Transistoren welche bspw. LED's schalten, immer hinter die LEDS gelegt, um so das Base glimmern zu verhindern.

Versteh ich nicht, wo ist bei einer LED vorn und hinten?

Ebenso denke ich mir hier, dass es den MOSFET etwas schonender würde, wenn ich diesen Hinter den Verbraucher schalte.

Dito - vorn, hinten, bin verwirrt :

[ExxY]

Klaus_ww:
Beide Bildchen zeigen das Schalten des GND zum Motor - so macht man das auch vorzugsweise. Keine Ahnung, wo Du was anderes siehst. Der Motor hängt in beiden Varianten direkt an +12 V, der Transi schaltet nach GND.

Versteh ich nicht, wo ist bei einer LED vorn und hinten?Dito - vorn, hinten, bin verwirrt :

Stimmt mein Fehler.. sry!
Oh gott.. wie peinlich

Vor led = Emiter zur Anode
Hinter led = Kathode zu collector

[Serenifly]

ExxY:
Und wie Funktioniert ein MOSFET? Genauso wie ein NPN Transistor? Sprich,
je mehr Spannung auf B(G) = Niedrigerer Wiederstand zwischen C(S) und E(D)?

FETs funktionieren so. Bipolare Transitoren werden dagegen mit Strom gesteuert

Wieso sollte Q1 Falsch gepolt sein?

Source muss an Masse weil es das Bezugspotential ist. Die Steuerspannung ist nicht einfach die Spannung am Gate, sondern die Gate-Source-Spannung. Bei dir ist Source (der Anschluss mit dem Pfeil) an der Betriebsspannung

Woran man hier geeignete Transitoren erkennt ist neben der "Gate Treshold Voltage" auch Diagramme wie Fig. 1 / 2 hier: https://www.infineon.com/dgdl/irf3708pbf.pdf?fileId=5546d462533600a4015355df7cf5193c (Seite 3)
Da sieht man dass er bei 3.3V etwa 90-100A macht. Es gibt Transistoren die zwar auch schon bei 3.3V richtig schalten, aber mit weniger Maximalstrom.
Und Achtung: das Diagramm ist für sehr kurze Pulse. Dauerstrom ist nur 50-60A

Einen passenden Transistor zu finden kann da manchmal problematisch sein. Viele Transistoren die für sehr hohe Spannungen und Ströme ausgelegt sind erkaufen sich das mit schlechteren Eigenschaften in anderen Bereichen. Als Vergleich z.B.
https://www.infineon.com/dgdl/irl3803pbf.pdf?fileId=5546d462533600a40153565f80172554 (wobei R_DS(on) hier sogar besser sind)

Das vernünftigste bei sowas ist es allergings einfach einen zweiten Transistor als Vorstufe zu nehmen und die Steuerspannung auf 12V anzuheben. Dann hat man diese Einschränkungen nicht

Aber das ist wie gesagt nur was die Steuerspannung betrifft. Da ist die Kühlung nicht berücksichtigt! Wenn der Motor Dutzende von Ampere zieht hast du noch andere Probleme

[wno158]

ExxY:
Ich meine mal gelesen zu haben, dass diese Modelbau-Akkus mit T-Stecker, sowieso nur maximal 60 A Durchgang zulassen..

Die möglichen Belastungen der gängigen Stecksysteme findest Du hier.

[ExxY]

Serenifly:
FETs funktionieren so. Bipolare Transitoren werden dagegen mit Strom gesteuert

Source muss an Masse weil es das Bezugspotential ist. Die Steuerspannung ist nicht einfach die Spannung am Gate, sondern die Gate-Source-Spannung. Bei dir ist Source (der Anschluss mit dem Pfeil) an der Betriebsspannung

Woran man hier geeignete Transitoren erkennt ist neben der "Gate Treshold Voltage" auch Diagramme wie Fig. 1 / 2 hier: https://www.infineon.com/dgdl/irf3708pbf.pdf?fileId=5546d462533600a4015355df7cf5193c (Seite 3)
Da sieht man dass er bei 3.3V etwa 90-100A macht. Es gibt Transistoren die zwar auch schon bei 3.3V richtig schalten, aber mit weniger Maximalstrom.
Und Achtung: das Diagramm ist für sehr kurze Pulse. Dauerstrom ist nur 50-60A

Aber das ist wie gesagt nur was die Steuerspannung betrifft. Da ist die Kühlung nicht berücksichtigt! Wenn der Motor Dutzende von Ampere zieht hast du noch andere Probleme

Hmm. Welche Alternative zu einem transistor gäbe es denn noch?

[HotSystems]

ExxY:
Weil ich sobald die Schaltung dann letztendlich funktioniert, wie ich das will, das gesamte Wirrwar auf ein PCB verbauen möchte. um so platz zu sparen. Benötige ich denn für das "Modul" einen weiteren Kondensator oder nicht? du hast mich nun etwas verwirrt.Aber dein Bild sperrt doch die Spannung. Ich sperre die Masse, welche vom Motor abgeht ?!
Bin ich da auf dem Holzweg?

Ok, das geht dann auch. Wenn du das fertige Modul nimmst, brauchst du keine extra Kondensatoren, die sind da ja schon drauf.

Und ja, du bist auf dem Holzweg. Sieh dir doch die Schaltung mal genau an.
Mit der von mir gezeigten Schaltung wird der GND geschaltet.

Ich habe Transistoren welche bspw. LED's schalten, immer hinter die LEDS gelegt, um so das Base glimmern zu verhindern.

Verstehe ich nicht. Was ist Base glimmen ?
Was bedeutet dahinter gelegt ?

Ebenso denke ich mir hier, dass es den MOSFET etwas schonen würde, wenn ich diesen Hinter den Verbraucher schalte.

Weiß nicht wie du da drauf kommst.
In einem Stromkkreis ist der Strom immer gleich.
Also vor oder dahinter, egal.

[HotSystems]

ExxY:
Hmm. Welche Alternative zu einem transistor gäbe es denn noch?

Eine wäre Relais. Allerdings nicht gerade optimal.

[ExxY]

wno158:
Die möglichen Belastungen der gängigen Stecksysteme findest Du hier.

Du bist ein Schatz!
Dann hat sich die Frage zur maximalen strom Aufnahme ja erledigt

[Serenifly]

ExxY:
Hmm. Welche Alternative zu einem transistor gäbe es denn noch?

Ich habe mein Post nochmal editiert. Lies es dir nochmal durch.

Der grundlegende Fehler bei sowas ist es zu denken dass man das alles mit einem Transistor zu schalten muss. Es ist kein Problem einen "einfacheren" Transistor zu nehmen um die Gate-Spannung auf 12V anzuheben. Dann ist man bei der Wahl des Leistungstransistors nicht eingeschränkt

Ok, die Batteriespannung schwankt je nach Typ und Ladung, aber die sollte trotzdem zwischen etwa 10V und 13V liegen