MOSFET Schaltung. Hilfe!

[Serenifly]

HotSystems:
Bei zwei Transistoren würde ich lieber einen P-Channel Mosfet nehmen, der die +Spannung schaltet und den mit einem NPN-Transistor zum Steuern.

Das hatte ich mir auch mir auch gerade gedacht.

Ein NPN als Treiber für einen N-FET geht im Prinzip (aber nicht so wie da eingezeichnet). Das Problem dabei ist dass man durch den NPN eine Invertierung drin hat. Dann wäre der FET im Ruhezustand eingeschaltet. Das ist nicht gut.

Durch einen P-FET umgeht man das. Viele P-FETs haben aber leider schlechtere Eigenschaften als N-FETs. Da ist man schnell mal bei 0,1-0,3 Ohm R_DS(on)!
Der IRF4905 vielleicht - der geht noch relativ gut mit 6V, aber er hat seinen Widerstand bei 10V spezifiziert.
Gibt sicherlich noch andere, aber ich habe nur mal kurz bei Reichelt geschaut.

Es gibt auch noch komplexere Alternativen für den Gate-Treiber wie eine Push-Pull-Stufe oder einen speziellen MOSFET-Treiber. Wobei bei denen eher um reine Schaltgeschwindigkeit geht. Das ist hier zwar nicht völlig irrelevant, aber bisher geht es eher um die passende Gate-Spannung zu erreichen damit er ganz durchschaltet.

Das Problem ist das dem Poster hier zu viel Wissen fehlt um zu entscheiden wie man diese Optionen gegeneinander abwiegt

[DrDiettrich]

Dumme Frage: warum mußt Du gleich mit einem so fetten Motor einsteigen statt erst einmal das Prinzip mit einem kleineren Motor auszuprobieren und zu verstehen?

[anon89961697]

uwefed:
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).

Grüße Uwe

Lieber Uwe..

Erstmal ein dickes Dankeschön, für diesen mehr als Ausführlichen Text.
Tatsächlich grenzt bzw. hilft mir das bei der Wahl ungemein.
Nur eine Frage bleibt mir offen. Wozu soll die Sicherung gut sein? vor allem 12 A?
Jagt es die nicht jedes mal durch, sobald der Motor mal anfängt anzuliegen?

Dennoch werde ich mir die Formel merken, und an meine (wenn sie den endlich da sind) vorhandenen Kabel und der bis dahin konfigurierten Schaltung angleichen.

Vielen Dank.

Und bezüglich des Schaltplanes werde ich mir mal ein paar vorlagen ansehen. und die nächste dementsprechend Aufbauen.

Mfg.

Das Problem ist das dem Poster hier zu viel Wissen fehlt um zu entscheiden wie man diese Optionen gegeneinander abwiegt

Ich hoffe dass man mich trotzdem nicht aufgibt... ^^

DrDiettrich:
Dumme Frage: warum mußt Du gleich mit einem so fetten Motor einsteigen statt erst einmal das Prinzip mit einem kleineren Motor auszuprobieren und zu verstehen?

Keine dumme Frage!

Nun. ich habe Bedingt durch mein momentan auf Eis liegendem Hobby (Airsoft) noch einige Motoren aus Umbauten etz. hier herum liegen, und wollte einfach mal schauen, was man damit alles anfangen kann.

Ich habe vorher schon Damit ein wenig herumexperimentiert und wollte dies nun einfach auch mit einem ESP drahtlos verwirklichen. Mehr nicht.

Da ich hierbei einfach auch enorm viele Lipos der Stärke 7.6, 9.2 und 11.1 herumliegen habe, wollte ich einfach mal schauen was man damit noch so anfangen kann.

[anon89961697]

HotSystems:
Leider funktioniert das nicht.
Der Taster ist immer noch falsch angeschlossen.
Und deinen NPN-Transistor bekommst du so nicht durchgeschaltet.

Bei zwei Transistoren würde ich lieber einen P-Channel Mosfet nehmen, der die +Spannung schaltet und den mit einem NPN-Transistor zum Steuern.

Jetzt habe ich deinen Kommentar glatt übersehen,
Wie genau meinst du das?

Steuer ich nicht schon das Mosfet mit einem Transistor? Wurde Mit ja so vorhin erst empfohlen, damit das Mosfet auch Komplett durchschaltet, und nicht mit 3.3 V angesteuert wird.
Hänge hier tatsächlich im Mom extrem

[Serenifly]

Ich habe dir empfohlen einen Transistor als FET-Treiber zu verwenden. Ich habe nichts dazu gesagt wie der verschaltet wird. Das ist du falsch gemacht. Das ist nicht böse gemeint, aber es ist einfach falsch. Auch hier gehört eine normale Emitterschaltung hin. Du machst hier aber immer noch die gleichen Fehler wie bei der LED.

Aber wie gesagt NPN und N-FET ist praktisch vielleicht nicht die beste Lösung. Das geht, aber damit läuft der Motor sofort an und schaltet ab wenn der µC High liefert. Daran hatte ich ursprünglich nicht gedacht. Mir ging es dabei nur erst mal um die Gate-Spannung hoch genug zu bekommen, da 3,3V bei diesem hohem Laststrom etwas problematisch ist.

Die Alternative ist ein P-FET: http://electronics-diy.com/schematics/1012/Driving_P-Channel_MOSFET.gif

Da muss man aber bei der Auswahl des FETs noch mehr aufpassen, da die meisten was Strom und Kanalwiderstand betrifft schlechter sind als N-FETs.

Ich weiß auch nicht genau was man da jetzt empfehlen soll, da du darauf angewiesen wisst dass du alle Informationen geliefert bekommst. Und schlecht selbst entscheiden kannst was du brauchst.

[uwefed]

oh, Mann
Wieso zitierst Du den ganzen Text.

" @Uwe " genügt vollens.

Die Stromstärke der Sicherung ist geraten. da die einzige Info die ich hatte der Kurzschlußstrom des Motors ist.

Eine träge Sicherung kann in bestimmten Maße Anlaufstromerhöhungen überleben.

Grüße Uwe

[HotSystems]

ExxY:
Jetzt habe ich deinen Kommentar glatt übersehen,
Wie genau meinst du das?

Steuer ich nicht schon das Mosfet mit einem Transistor? Wurde Mit ja so vorhin erst empfohlen, damit das Mosfet auch Komplett durchschaltet, und nicht mit 3.3 V angesteuert wird.
Hänge hier tatsächlich im Mom extrem

Wie du sicher merkst, ist das alles nicht einfach.
Die von mir genannte Schaltung könnte so aussehen.
Nur der Mosfet muss etwas größer dimensioniert werden und an JP1 kommt der Motor inkl. Freilaufdiode sowie evtl. weitere Entstörmaßnahmen. Und der R2 darf gerne 470 Ohm haben.

[anon89961697]

Serenifly:
Ich habe dir empfohlen einen Transistor als FET-Treiber zu verwenden. Ich habe nichts dazu gesagt wie der verschaltet wird. Das ist du falsch gemacht. Das ist nicht böse gemeint, aber es ist einfach falsch. Auch hier gehört eine normale Emitterschaltung hin. Du machst hier aber immer noch die gleichen Fehler wie bei der LED.

Aber wie gesagt NPN und N-FET ist praktisch vielleicht nicht die beste Lösung. Das geht, aber damit läuft der Motor sofort an und schaltet ab wenn der µC High liefert. Daran hatte ich ursprünglich nicht gedacht. Mir ging es dabei nur erst mal um die Gate-Spannung hoch genug zu bekommen, da 3,3V bei diesem hohem Laststrom etwas problematisch ist.

Die Alternative ist ein P-FET: http://electronics-diy.com/schematics/1012/Driving_P-Channel_MOSFET.gif

Da muss man aber bei der Auswahl des FETs noch mehr aufpassen, da die meisten was Strom und Kanalwiderstand betrifft schlechter sind als N-FETs.

Ich weiß auch nicht genau was man da jetzt empfehlen soll, da du darauf angewiesen wisst dass du alle Informationen geliefert bekommst. Und schlecht selbst entscheiden kannst was du brauchst.

Okey sry.. aber genau da habe ich einfach ein Verständnis bzw. logik-problem.

Mein Verständnis: ...

3.3V liegen auf dem Emitter des Transistors.
Welcher dann die 12 Volt 60 Amp Auf den Motor schaltet.
Wozu dient denn dann das Mosfet in dieser Schaltung`? Ich verstehe, dass sobald der Transistor durchgeschalten wird, dass die Spannung welche noch auf dem Gate lag auf ground gezogen wird. und gleichzeitig damit der Kanal zwischen source und drain geöffnet wird.. Verstehe aber nicht wozu das gut sein soll..

Könntest du mir das erklären?

[HotSystems]

ExxY:
Okey sry.. aber genau da habe ich einfach ein Verständnis bzw. logik-problem.

Mein Verständnis: ...

3.3V liegen auf dem Emitter des Transistors.
Welcher dann die 12 Volt 60 Amp Auf den Motor schaltet.
Wozu dient denn dann das Mosfet in dieser Schaltung`? Ich verstehe, dass sobald der Transistor durchgeschalten wird, dass die Spannung welche noch auf dem Gate lag auf ground gezogen wird. und gleichzeitig damit der Kanal zwischen source und drain geöffnet wird.. Verstehe aber nicht wozu das gut sein soll..

Könntest du mir das erklären?

NEIN.....
Der Emitter des NPN liegt auf GND. Die Basis bekommt im aktiven Zustand HIGH (3.3V) vom Controler. Damit schaltet der durch und gibt GND auf den Kollektor und ebenso auf das Gate vom Mosfet.
Der Mosfet wird durch die 12Volt am Gate gesperrt.
Dieser schaltet jetzt auch durch und liefert die "12V"-Spannung an den Motor.

Weiter habe ich die Schaltung vom Controller für dich angepasst, damit das auch funktioniert.
GPIO0 ist der Ausgang zum NPN-Transistor.

[anon89961697]

Auf ein neues...

@HotSystems
Wofür ist denn der Kondensator C1 Gut ?

Na ich merke ich sollte Schlafen gehen. Ich bin nur noch bedingt Aufnahme Fähig.

Ich werde mich noch etwas hineinlesen. Und versuchen die ein oder andere Schaltung zu verstehen.
Aber dann doch recht bald schlafen gehen

Vielen Dank an alle welche sich heute hier die Zeit genommen haben!

Und gute Nacht.

[Serenifly]

https://rn-wissen.de/wiki/index.php/Abblockkondensator

Bei der jetzigen Schaltung muss du halt beachten dass das jetzt in P-FET ist. Dadurch passt der ursprünglich vorgeschlagene Transistor nicht mehr

[anon89961697]

Serenifly:
Abblockkondensator – RN-Wissen.de

Bei der jetzigen Schaltung muss du halt beachten dass das jetzt in P-FET ist. Dadurch passt der ursprünglich vorgeschlagene Transistor nicht mehr

Ich werde die Tage mich dahingehend nochmal schlau machen und dann den vollständigen Schaltplan mit meiner Auswahl erneut Hochladen.

Vielen dank nochmal..

[Serenifly]

Ich habe mal bei Farnell geschaut. Es gibt schon super P-FETs mit sehr niedrigem Widerstand. Die meisten davon außerhalb von Großhändlern zu bekommen ist aber problematisch.

Bei Reichelt gibt es welche von IXYS, die mit IXTP... anfangen. Sind allerdings relativ teuer. z.B.:
https://www.reichelt.de/mosfet-p-ch-50v-140a-298w-0-009r-to220ab-ixtp140p05t-p257283.html?&trstct=pos_12&nbc=1

Der IRF4950 den ich gleich am Anfang gefunden habe hat da das beste Preis-Leistungsverhältnis von den leicht verfügbaren

Und wie schon gesagt ist da ein gut dimensionierter Kühlkörper Pflicht. Überlege dir ob das wirklich als Lern-und Spaßprojekt willst. Für das Geld kannst du auch einen kleineren Motor kaufen

[HotSystems]

ExxY:
Auf ein neues...

@HotSystems
Wofür ist denn der Kondensator C1 Gut ?

An jedes IC gehört ein Abblockkondensator. An einem fertigen Modul ist es nicht unbedingt nötig, allerdings kommt bei meinen Projekten an jedes "Modul" und an jedes IC ein 100nF Abblockkondensator. Diese dienen zur Minderung der höher frequenten Störungen auf der Betriebsspannung.
Für mich immer ein Muss!

Ich verstehe allerdings nicht, warum du wiederholt den Taster falsch anschließt, trotz Vorlage.
Auch solltest du deinen R2 kleiner machen.

[HotSystems]

Serenifly:
Abblockkondensator – RN-Wissen.de

Bei der jetzigen Schaltung muss du halt beachten dass das jetzt in P-FET ist. Dadurch passt der ursprünglich vorgeschlagene Transistor nicht mehr

Sorry, das hatte ich leider nicht noch mal deutlich hervorgehoben.

[uwefed]

Es braucht nicht nur Abblockkondensatoren an jedem IC sondern auch das Datenblatt des 78xx sieht Kondensatoren vor um zu verhindern das dieser schwingt.

Grüße Uwe

[HotSystems]

uwefed:
Es braucht nicht nur Abblockkondensatoren an jedem IC sondern auch das Datenblatt des 78xx sieht Kondensatoren vor um zu verhindern das dieser schwingt.

Stimmt Uwe, dieses Thema hatten wir in #7 schon, worauf der TO wohl auch hier ein komplettes Modul nehmen wollte.

Auch in diesem Fall sollte der TO eine korrekte Zeichnung mit richtiger Bezeichnung posten. Anders entstehen immer wieder Irritationen und unnötige Nachfragen.

[Serenifly]

Auch schon mal dran gedacht wie die Leiterbahnen aussehen müssen wenn man da wirklich mit 50A arbeitet? Das ist ebenfalls nicht trivial

[anon89961697]

HotSystems:
Ich verstehe allerdings nicht, warum du wiederholt den Taster falsch anschließt, trotz Vorlage.
Auch solltest du deinen R2 kleiner machen.

Also laut Daten Blatt hat der ESP doch einen Input_pullup widerstand..?!
Muss ihn doch dann nur auf Ground bzw. High ziehen, um ein Signal zu bekommen welches er auslesen kann...

Funktioniert zumindest bei jedem Arduino welchen ich sonst so hier rumfahren habe

Es braucht nicht nur Abblockkondensatoren an jedem IC sondern auch das Datenblatt des 78xx sieht Kondensatoren vor um zu verhindern das dieser schwingt.

Also als Spannungswandler sehe ich im mom. noch ein fertiges Modul vor. Dieses hat von Haus aus schon Kondensatoren verbaut..

Werde diese Problem Auch erst angehen, wenn ich es mir selber zutraue.

Auch schon mal dran gedacht wie die Leiterbahnen aussehen müssen wenn man da wirklich mit 50A arbeitet? Das ist ebenfalls nicht trivial

Deshalb ja die "einfache Durchschaltung" der ESP wird ja niemals 60 oder gar 110A ziehen, geschweige denn wird über ihn oder seine Leiterbahn diese Menge an Strom fließen. Er wird ja Quasi Parallel zum Motor geschalten, lediglich die Masse welche vom Motor zum Akku läuft, wird durch das MOSFET gesteuert...

Gefühlt kommt mir die ganze Schaltung welche da jetzt zusammen gekommen ist, doch recht Komplex rüber. vielleicht sogar zu Komplex.

Daher stellt sich mir auch die Frage, wie das in dieser Maschine in welcher der Motorverbaut war, bewerkstelligt wurde.. sollten tatsächlich derlei Ströme zustande kommen, welche der Motor auch annimmt.

Weder waren hier irgendwelche Sicherungen in derlei Größenordnungen verbaut, noch sieht bspw. die Abzugseinheit irgendwelche Überdimensionierten Kabel, Kühlkörper oder dergleichen vor. Ganz im Gegenteil. meist läuft alles sogar über einen dieser Mikroschalter ...
Was mich halt extrem Stutzig macht. vor allem wenn halt einfach mal von 110A spitze beim Anlaufen die rede ist.. Wo doch Dean Stecker maximal 65A zulassen !?

Es werden hierfür extra fertige MOSFET Platinen angeboten, welche eigentlich (wenn man es genau nimmt) nichts anderes machen, als den Strom nicht über die Abzugseinheit laufen zu lassen, um so den Mikroschalter zu schonen.
Hierfür wird der Schalter dann auch "einfach" neu verkabelt Aus der Reihenschaltung entkoppelt, und Parallel über ein MOSFET zum Motor geschalten.
Quasi Abzug betätigen, Motor Kontrolleinheit bekommt Spannung, und steuert einen Zyklus.
Vorgeschlagen für den Selbstbau werden hier immer mal wieder derlei MOSFET's..
jedoch kommen mir diese wenn ich mir so die Datenblätter anschaue immer recht unterdimensioniert vor?!

Genau hier fehlt es mir einfach am Verständnis dieser Materie.
Was mich extrem wurmt, damals nicht doch Die Mechatroniker Bahn gewählt zu haben...

[uwefed]

Auch schon mal dran gedacht wie die Leiterbahnen aussehen müssen wenn man da wirklich mit 50A arbeitet? Das ist ebenfalls nicht trivial

Ja, 2 m breit.

Aber im Ernst.
Reden wir hier immernoch vom Kurzschlußstrom vom 90A der jetzt über den Maximalstrom des MOSFEt zu 50 geschrumpft ist?

Was ist der Nennstrom des Motors?

Grüße Uwe