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
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 RDS(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
Jetzt Raucht der Schädel erst mal
Ok, die Batteriespannung schwankt je nach Typ und Ladung, aber die sollte trotzdem zwischen etwa 10V und 13V liegen
Tut sie leider nicht. Wie schon gesagt schwankt sie je nach akku bzw batterie Typ zwischen 6 bzw. 7.5 und 12 Volt.
Daher wäre meine nächste Frage, wie sich das bei den Berechnungen der Widerstände bemerkbar macht..
Könntest du mir das ggf. Etwas näher erörtern?
Ich werde mich auf jedenfall gleich wieder an den PC setzen und meinen Schaltplan überarbeiten..
Wieso willst du einmal 6V und einmal 12V verwenden? Mit unterschiedlichen Typ meinte ich z.B. einmal LiIonen und einmal LiPo o.ä.
Ok, du hattest das im Eingangspost erwähnt. Und du wirst einen Grund haben, aber nachvollziehen kann ich das daraus nicht. Normalerweise nimmt man doch die gleiche Nennspannung. Wenn man dann plötzlich auf 6V runter geht ist der Motor auch viel schwächer
Bei welchen Maximalstrom sind wir denn jetzt?
Der IRL3803 passt hier wahrscheinlich. Der verträgt bis zu 16V Gate-Source-Spannung und schaltet ab 4V gut durch. Dann muss man nur die 3,3V vom Controller auf die Batterie-Spannung anheben
Serenifly:
Wieso willst du einmal 6V und einmal 12V verwenden? Mit unterschiedlichen Typ meinte ich z.B. einmal LiIonen und einmal LiPo o.ä.
Ok, du hattest das im Eingangspost erwähnt. Und du wirst einen Grund haben, aber nachvollziehen kann ich das daraus nicht. Normalerweise nimmt man doch die gleiche Nennspannung. Wenn man dann plötzlich auf 6V runter geht ist der Motor auch viel schwächer
Bei welchen Maximalstrom sind wir denn jetzt?
Der IRL3803 passt hier wahrscheinlich. Der verträgt bis zu 16V Gate-Source-Spannung und schaltet ab 4V gut durch. Dann muss man nur die 3,3V vom Controller auf die Batterie-Spannung anheben
Also, laut dem Post von wno158
Sind DEAN stecker, welche an meinen Akkus auch verbaut sind, für maximal 65ampere ausgelegt.
Wobei ich bezweifle, dass es sich um ultra plugs handelt.
Somit gehe ich von 40 maximal 50 ampere aus.
HotSystems:
Kannst du bitte noch meine Fragen in Post #16 beantworten.
Entschuldige. Klar..
Verstehe ich nicht. Was ist Base glimmen ?
Was bedeutet dahinter gelegt ?
Auf dem Bild habe ich mal 2 Schaltungen gebaut.
Beide werden über einen Knopf per Transistor geschalten.
in der Oberen Schaltung habe ich die LED vor den Transistor geschalten, sodas der Basis Spannung keine Auswirkung auf die LED hat.
In der Unteren wird diese ja zusätzlich aufgespießt.
Wenn ich jetzt bspw. mit einem Arduino einen Schaltkreis Schließen möchte, Sag ich bspw. dass dieser Pin 1 (welcher dann die Basis ansteuert) auf HIGH gezogen wird, damit die Spannung zwischen Collector und Emitter geschalten werden kann.
Jedoch fließt dann eine Kontinuierliche Spannung über die Basis zum Emitter. Was in der Praxis bei mir zu einer Dauer leuchtenden LED geführt hat. Unabhängig ob ich die Spannung zum Collector anliegen hatte oder nicht.
Ich habe einfach mal zu Versuchszwecken eine LED mit einem Transistor Blinken lassen wollen wenn ich einen Knopf drücke.
Ich habe damals noch nicht ganz verstanden, wie Transistoren Funktionieren, weshalb ich den Knopf zwischen Quelle und Collector eingebaut habe. Die Basis habe ich über den Arduino ansteuern lassen. quasi ein Blink sketch über Pin 13. auf Basis. und 3.3v vom Arduino zum Collector.
Jetzt weiß ich, dass es relativ wenig sinn ergeben hat, da man bei Transistoren ja eigentlich eine dauerhafte Spannung auf dem Collector benötigt, bevor man die basis ansteuert.. dennoch hat sich die obige Schaltung für mich bewehrt.
EDIT:
Kathode und Anode sollten vertauscht sein. (bitte ignorieren :D)
ExxY:
Jetzt weiß ich, dass es relativ wenig sinn ergeben hat, da man bei Transistoren ja eigentlich eine dauerhafte Spannung auf dem Collector benötigt, bevor man die basis ansteuert
Das kann man auf verschiedene Arten betrachten, aber auch hier hilft es wenn du mal über den Bezugspunkt deiner Steuergröße nachdenkst. Der Transistor schaltet über den Basisstrom, bzw. die Basis-Emitter-Spannung (welche bei bipolaren Transistoren im eingeschalteten Zustand aber immer 0,6 - 0,7V ist, auch wenn der Basisstrom steigt. Im Unterschied zu FETs). Die Spannung bezieht sich auf Masse. Deshalb muss auch der Emitter auf Masse legen und du kannst nicht einfach so eine LED dazwischen schalten an der auch Spannung abfällt.
Wobei man Transitoren für andere Anwendung auch anders verschalten kann. Das hat aber hier irrelevant.
damit die Spannung zwischen Collector und Emitter geschalten werden kann.
..
Jedoch fließt dann eine Kontinuierliche Spannung über die Basis zum Emitter
Erstens fließt Strom und Spannung liegt an
Dann im grundlegend zu Bipolar-Transistoren: die werden mit Strom gesteuert! Nicht mit Spannung. Die Spannungen sind auch relevant, aber wenn du nur die Spannungen betrachtest verstehst du die Zusammenhänge nicht. Du hast einen Basisstrom der den Kollektorstrom bestimmt. Spannungen wie die Basis-Emitter-Spannung oder die Kollektor-Emitter-Spannung sind dagegen fast konstant (nicht vollständig, aber für eine einfache Betrachtung kann man das erst mal annehmen)
FETs werden dagegen mit Spannung am Gate gesteuert. Dass sie völlig stromlos gesteuert sind wie manchmal gesagt stimmt zwar nicht. Auch da fließt ein Strom, da das Gate praktisch ein Kondensator ist. Aber diesen Strom kann man bei statischer Betrachtung ignorieren. Praktisch spielt er erst bei einem hohem Laststrom und/oder hohen Schaltfrequenzen eine Rolle
Letzteres ist übrigens auch ein Grund weshalb es nicht immer so eine gute Idee ist so einen Transistor direkt über den µC anzusteuern. Damit schaltet er evtl. zu langsam und der Transistor ist länger im linearen Bereich wo der Widerstand höher ist. Was man da machen sollte hängt halt von der Anwendung ab
Sorry, aber deine Erklärungen sind sehr unverständlich.
Verabschiede dich endlich mal von vor und dahinter. Das versteht keiner.
Richtig wird es heißen: am Kollektor oder am Emitter, bei Leds bzw. Dioden an der Anode oder Katode.
Dann weiß jeder was gemeint ist.
Und deine obere Schaltung ist auch falsch. Der Widerstand gehört an die Anode oder Katode der Led und nicht an den Emitter des Transistors.
Und damit du das alles verstehst, solltest du zwingend die Grundlagen von Transistorschaltungen lernen.
HotSystems:
Sorry, aber deine Erklärungen sind sehr unverständlich.
Verabschiede dich endlich mal von vor und dahinter. Das versteht keiner.
Richtig wird es heißen: am Kollektor oder am Emitter, bei Leds bzw. Dioden an der Anode oder Katode.
Dann weiß jeder was gemeint ist.
Und deine obere Schaltung ist auch falsch. Der Widerstand gehört an die Anode oder Katode der Led und nicht an den Emitter des Transistors.
Und damit du das alles verstehst, solltest du zwingend die Grundlagen von Transistorschaltungen lernen.
Was macht es denn für einen unterschied, wo der widerstand geschalten wird?
Und ja dafür bin ich ja hier.. ^^ Um zu lernen.
Man verzeihe mir bitte meine Laienhafte Ausdrucksweiße.
Serenifly:
Das kann man auf verschiedene Arten betrachten, aber auch hier hilft es wenn du mal über den Bezugspunkt deiner Steuergröße nachdenkst. Der Transistor schaltet über den Basisstrom, bzw. die Basis-Emitter-Spannung (welche bei bipolaren Transistoren im eingeschalteten Zustand aber immer 0,6 - 0,7V ist, auch wenn der Basisstrom steigt. Im Unterschied zu FETs). Die Spannung bezieht sich auf Masse. Deshalb muss auch der Emitter auf Masse legen und du kannst nicht einfach so eine LED dazwischen schalten an der auch Spannung abfällt.
Wobei man Transitoren für andere Anwendung auch anders verschalten kann. Das hat aber hier irrelevant.
Erstens fließt Strom und Spannung liegt an
Dann im grundlegend zu Bipolar-Transistoren: die werden mit Strom gesteuert! Nicht mit Spannung. Die Spannungen sind auch relevant, aber wenn du nur die Spannungen betrachtest verstehst du die Zusammenhänge nicht. Du hast einen Basisstrom der den Kollektorstrom bestimmt. Spannungen wie die Basis-Emitter-Spannung oder die Kollektor-Emitter-Spannung sind dagegen fast konstant (nicht vollständig, aber für eine einfache Betrachtung kann man das erst mal annehmen)
FETs werden dagegen mit Spannung am Gate gesteuert. Dass sie völlig spannungslos gesteuert sind wie manchmal gesagt stimmt zwar nicht. Auch da fließt ein Strom, da das Gate praktisch ein Kondensator ist. Aber diesen Strom kann man bei statischer Betrachtung ignorieren. Praktisch spielt er erst bei einem hohem Laststrom und/oder hohen Schaltfrequenzen eine Rolle
Letzteres ist übrigens auch ein Grund weshalb es nicht immer so eine gute Idee ist so einen Transistor direkt über den µC anzusteuern. Damit schaltet er evtl. zu langsam und der Transistor ist länger im linearen Bereich wo der Widerstand höher ist. Was man da machen sollte hängt halt von der Anwendung ab
Okey..
Dann beißt sich dass aber doch alles mit meinem Versuch, einen Motor damit zu schalten... (verwirrt)
Da sich hier ja die Spannung als auch der Strom Ständig, je nach Spannungsquelle beziehungsweise Last des Motors, ändert.
Das mit der Abhängigkeit vom Strom war eigentlich auch ein Grund wieso ich von einfachen Bipolar Transistoren zu FET Transistoren gewechselt bin, da ich dachte, dass diese besser für die Steuerung von Schaltkreisen, welche an Motoren anliegen geeignet seien.
Ich merke, je mehr ich mich in diese Materie hineinlese, desto weniger verstehe ich...
Wenn du einen Widerstand zwischen Emitter und Masse schaltet sinkt die Basis-Emitter-Spannung mit steigendem Kollektorstrom. Dafür gibt es sogar eine Anwendung: die Temperaturkompensation bei einem Wechselspannungssignal, z.B. Audioverstärker. Da wird das ständig gemacht und Stromgegenkopplung genannt.
Aber wir betrachten hier einen Transitor als Schalter! Du willst du dass er entweder völlig sperrt oder völlig durchschaltet.
Dann beißt sich dass aber doch alles mit meinem Versuch, einen Motor damit zu schalten... (verwirrt)
Da sich hier ja die Spannung als auch der Strom Ständig, je nach Spannungsquelle beziehungsweise Last des Motors, ändert.
Das mit der Abhängigkeit vom Strom war eigentlich auch ein Grund wieso ich von einfachen Bipolar Transistoren zu FET Transistoren gewechselt bin, da ich dachte, dass diese besser für die Steuerung von Schaltkreisen, welche an Motoren anliegen geeignet seien.
Jetzt haben wird dich noch mehr verwirrt
Bei dem was ich da geschrieben habe ging es nur um die Theorie und die grundlegende Funktion von Transistoren. Das hat rein gar nichts damit zu tun was man da wie schaltet. Ich habe auch nicht wirklich was zum Laststrom selbst gesagt. Nur wie dieser von deinen Eingangsgrößen abhängt.
Natürlich kannst du mit einem FET einen Motor schalten. Das wird überall gemacht. Motor ist halt nicht gleich Motor. Du hast hier schon einen sehr ordentlichen Strom. Da muss man mal etwas über den genauen Aufbau und die Kühlung des Transistors nachdenken.
da ich dachte, dass diese besser für die Steuerung von Schaltkreisen, welche an Motoren anliegen geeignet seien.
Das hat gar nicht so sehr mit Motoren zu tun, sondern damit dass du bei Bipolar-Transistoren für einen hohe Laststrom auch einen relativ hohen Eingangsstrom brauchst (Ic = Ib * Verstärkung). Und die Stromverstärkung mit steigendem Laststrom auch noch abnimmt. Außerdem ist der Innenwiderstand viel höher was bei hohem Strom auch schlecht ist. Selbst im besten Fall fallen an dem Transistor ca. 0,2V ab (also P = I * 0,2V).
FETs sind da viel einfacher zu handhaben. Und der Kanalwiderstand liegt im niedrigen milli-Ohm Bereich (bei einem hohem Strom ist das aber auch nicht so wenig, da P = I² * R)
HotSystems:
Und ja, lernen ist ok.
Aber Grundlagen musst du dir selbst beibringen, das können wir nicht auch noch für dich machen.
Schreibte ich das nicht bereits, dass ich auch dahingehend für vieles offen bin? ^^
Bin für jedweige Quelle Dankbar, welche mich in Sachen Grundlagen weiter bringt.
Hab mich natürlich auch über den von dir gesendeten Link gefreut.
Da ich jedoch keinen Beruf in dieser Richtung erlernt habe, dies eigentlich nur Hobbymäßig betreibe, lassen meine Grundkenntnisse und Bezugsquellen leider sehr zu wünschen übrig.
Und wenn wir mal ehrlich sind, hilft einem google, gerade bei Fundierten Wissenslücken meist nur recht schlecht weiter.
Daher frage ich ja Leute, welche entweder vom Fach sind, oder gar schon in meiner Lage waren, wie all jene sich dieses Grundwissen eingetrichtert haben. bzw. ob es denn Möglichkeiten gibt sich dieses möglichst leicht verdaulich selbst beizubringen.
Serenifly:
Ein Bipolar-Transistor schaltet wenn die Basis-Emitter-Schaltung ca. 0,7V erreicht. Die Bezugsgröße deiner Eingangspannung ist Masse: Transistor als Schalter (Prinzip)
Wenn du einen Widerstand zwischen Emitter und Masse schaltet sinkt die Basis-Emitter-Spannung mit steigendem Kollektorstrom. Dafür gibt es sogar eine Anwendung: die Temperaturkompensation bei einem Wechselspannungssignal, z.B. Audioverstärker. Da wird das ständig gemacht und Stromgegenkopplung genannt.
Aber wir betrachten hier einen Transitor als Schalter! Du willst du dass er entweder völlig sperrt oder völlig durchschaltet.
Jetzt haben wird dich noch mehr verwirrt
Bei dem was ich da geschrieben habe ging es nur um die Theorie und die grundlegende Funktion von Transistoren. Das hat rein gar nichts damit zu tun was man da wie schaltet. Ich habe auch nicht wirklich was zum Laststrom selbst gesagt. Nur wie dieser von deinen Eingangsgrößen abhängt.
Natürlich kannst du mit einem FET einen Motor schalten. Das wird überall gemacht. Motor ist halt nicht gleich Motor. Du hast hier schon einen sehr ordentlichen Strom. Da muss man mal etwas über den genauen Aufbau und die Kühlung des Transistors nachdenken.
Das hat gar nicht so sehr mit Motoren zu tun, sondern damit dass du bei Bipolar-Transistoren für einen hohe Laststrom auch einen relativ hohen Eingangsstrom brauchst (Ic = Ib * Verstärkung). Und die Stromverstärkung mit steigendem Laststrom auch noch abnimmt. Außerdem ist der Innenwiderstand viel höher was bei hohem Strom auch schlecht ist. Selbst im besten Fall fallen an dem Transistor ca. 0,2V ab (also P = I * 0,2V).
FETs sind da viel einfacher zu handhaben. Und der Kanalwiderstand liegt im niedrigen milli-Ohm Bereich (bei einem hohem Strom ist das aber auch nicht so wenig, da P = I² * R)
Vielen Dank für diesen Ausführlichen Text.
Musste ihn jetzt erstmal sacken lassen und versuchen zu verstehen.
<<<<<<<<<
Bezüglich des letzten Absatzes, komme ich wenn wir als Beispiel mal den von dir genannten Transistor verwenden, laut der Formel P = I² * R auf
38.025W = (max ampere über DEAN) 65A65A0,009Ohm
Verlust?! das wäre immerhin ein Verlust von knapp 5%
und will nicht wissen wie warm dass dann wird.
Ich möche auf den hohen Strom des Motors eingehen.
Ich nehme mal an, das der Motor ein Gleichstrommotor mit Bürsten und Dauermagnete ist.
Der Motor hat folgende Kenndaten:
Nennspannung: Spannung fü die der Motor ausgelegt ist.
Nennstrom: Strom bei Nennleistung
Nennleistung: Leistung für die der Motor ausgelegt ist. Die Nennleistung ergibt eine Verlustleistung die der Motor über die Obefläche bzw durch die Luftströmung die er produziert abführen kann.
Nenndrehzahl: Drehzahl bei Nennleistung.
Leerlaufstrom: Strom den der Motor aufnimmt wenn keine mechanische Leistung von der Achse abgenommen wird (Last).
Leerlaufdrehzahl: Drehzahl ohne Last
Kurzschlußstrom: Strom wenn der Motor mit Nennspannung versorgt wird und mechanisch blockiert ist. Der Strom ist nur vom Widerstand der Wickling abhängig. Dies ist der hohe Strom den Du in den Daten gefunden hast.
Wenn der Motor sich dreht entsteht eine Gegeninduktionsspannung die der Versorgungsspanung entgegenwirkt und so ist der Strom den der Motor aufnimmt bedeutend kleiner als der Kurzschlußstrom. Da sich der Rotor = Spule in einem Magnetfeld (Magnetfeld des Stators) dreht wird eine Spannung induziert. Daher stammt die Gegeninduktionsspannung. Die Gegeninduktionsspanung ist nicht meßbar da sie im Rotor entsteht und nicht nach außen geführt wird. Die Größe der Gegeninduktionsspannung ist uninteresant für die Auswahl des Motors oder die Berechnung der Ansteuerschaltung.
Der Strom den der Motor im normalen Betrieb aufnimmt sollte zwischen dem Leerlaufstrom und dem Nennstrom leigen. Ist er wegen einer zu hohen Last höher als der Nennstrom wird der Motor überlastet und brennt ducht weil er zu heiß wird. Die Motorauswahl erfolgt indem die Mechanische Last, die der Motor antreiben muß berücksichtigt wird.
Steht der Motor und wird eingeschaltet sließt im ersten Moment der Kurrzschlußstrom. Beschleunigt der Motor dann wird der Strom kleiner bis er den momentanen Strom erreicht. Der Momentane Strom ist von der LEst die der Motor antreiben muß abhängig. siehe oben.
Der Strom des Motors liegt zwischen Leerlaufstrom und Nennstrom und ist von der Last abhängig.
Der Kurschlußstrom wird bei Nennspannung gemessen. Die Spannungsquelle, Leitungen, Regelelemente (MOSFET), Steckverbindungen und Sicherung haben einen Innenwiderstand bzw Widerstand. Der Innenwiderstand macht daß die Bateriespannung an den Klemmen kleiner wird, Alle anderen Widerstände begrenzen zusätzlich zum Wicklungswiderstand den Strom der Fließt und somit ist der Strom der bei blockierten Motor fließt beträchtilch kleiner als der Kurzschlußstrom.
Der Innenwiderstand des Motors ist 12V/90A = 133mOhm.
2 m Kupferkabel zu 1mm^2 Querschnitt ( 1 m Kabel zwischen Batterie und Motor) haben 35mOhm
Und auf der Platine wo der Mosfet drauf ist mit 10mOhm (ein wenig geraten)
Der Mosfet ( Gezeigte Modelle in post #13) haben wenn sie ganz durchgeschalten sind max 6 bzw 12mOhm.
Ich nehme mal an, daß der Motor einen Nennstrom von 9A hat. und wähle ein zufälliges Modell einer Sicherung von 12A träge. Der Widerstand dieser Sicherung beträgt 5,6mOhm.
Beziffern wir den Innenwiderstand einer Btterie zwischen 20 und 10mOhm (habe geraten)
Und die Übergangswiderstände generell (Batterie - Kabel - Sicherung - Klemmen Motor - eventuelle Stecker) 50mOhm
So ergibt sich eine Gesamtwiderstand der Schaltung 133+35+10+6+5,6+10+50 = 249,6 mOhm. Das ergibt einen "Kurzschlußstrom" von 12V /250mOhm = 48 A. Also fast die hälfte.
Man betrachte diese Berechnung als überschlägig um einen Richtwert eines möglichen realen Kurzschlußstrom = Anlaufstrom zu erhalten, mit dem man den MOSFET aussuchen kann. Zu bedenken ist daß der Widerstand durch Erwärmung in allen Teilen Höher wird. Außerdem ist der Innenwiderstand der Batterie vom Ladezustand und der Alterung abhängig (größer).
Gewöhn Dir an oben die + Versorgungsspannung zu zeichen und unten die Masse. Das weil alles das so machen.
So wie Du zeichnest ist es für uns schwierig den Schaltplan zu entziffern weil wir es nicht gewohnt sind.
Grüße Uwe
Bin schon dabei ^^
