Motorsteuerung

Hallo zusammen. Ich möchte mir mit meinem Arduino eine Motorsteuerung bauen. Da ich nicht vom Fach bin und mein Physikunterricht jedoch mehr als 10 Jahre zurück liegt und zugegebenermaßen auch leider nicht sehr gut war bin ich etwas unsicher und würde mich freuen, wenn jemand so nett ist und einmal über meinen Schaltplanversuch drüber schaut.

Ziel ist es die Drehzahl der 4 Motoren über den Arduino per PWM zu steuern. Dazu möchte ich 4 Mosfets verwenden, die ich vor die Motoren lege und über den Arduino ansteuer. Um die Mosfets zu schützen liegen zwischen Motor und Mosfet jeweils noch eine Diode. Jeder Motor benötigt ca. 4,3A.

Meine Frage ist jetzt ob das grunsätzlich so funktioniert wie ich mir das gedacht habe, nämlich jeden einzelnen Motor über den Arduino anzusteuern, oder ob ich mir irgendwo einen großen Fehler eingebaut habe. Grade beim Ground bin ich mir nicht ganz sicher. Desweiteren würde ich mich über eine Mosfet empfehlung sehr freuen.

Vielen Dank und schönen Gruß schonmal im vorraus.

Nein. Einen Motor steuert man so mit einem FET an:

Die Diode kommt parallel zum Motor

Für den FET IRLZ34 oder IRLZ44

Nur zur Sicherheit: Deine 7,4 V Spannungsquelle muß 4 x 4,3 A = 17,2 A (besser 20 A) liefern, das ist eine Menge. Die Kabel benötigen einen entsprechend großen Durchmesser (Lautsprecherkabel oder aus der Kfz-Technik). Die dünnste Stelle kann sich erhitzen und im schlechtesten Fall einen Brand verursachen.

Du gehörst zu den wenigen neuen Forumsmitgliedern, die eine Zeichnung veröffentlichen können, gefällt mir :slight_smile:

Damit willkommen im Forum!

Die FETs sollten besser im Masse-Zweig sitzen, damit sie von den Arduino Ausgängen (0-5V) gesteuert werden können.

Okay. Dankeschön. Auch für's willkommen heißen. Was die Zeichnungen angeht. Die sind mit dem Tablet ja schnell gezeichnet und helfen allen :).

Dann würde das ganze also so aussehen:

Ich lasse die Dioden wegen des Abflusses parallel laufen korrekt? Bei meiner Version hätte er sich "gestaut".

Wieso es aber besser ist die FETs im Masse Zweig laufen zu lassen erschließt sich mir jedoch grade nicht?

Die Kabel und auch der Akku sind groß genug und für die Motoren ausgelegt. Ich denke da gibt es kein Problem.

Die Dioden sind noch falsch gepolt, die Kathode muß an + damit sie normalerweise gesperrt sind. Sonst fließt der Strom nur durch die Dioden statt durch die Motoren.

Für die Steuerung eines FET ist die Spannung zwischen Gate und Source maßgeblich. Deshalb sollte Source auf einem Potential liegen, daß auch beim Arduino vorkommt, also 0 (Gnd) oder 5V (Vcc).

Der Anlaufstrom eines Motors ist ein vielfaches des Nennstroms. Das mußt Du bedenken.
Auch ist es sinnvoll Sicherungen einzubauen.
Grüße Uwe

Okay dankeschön ihr zwei. Die Dioden habe ich übersehen. Mist :slight_smile: .

Was die Sicherungen angeht. Was nehme ich da am besten? Multifuse Sicherungen? Mein Kontakt mit Sicherungen beschrenkt sich auf FI Schalter sowie KFZ Sicherungen. Mir ist auch nicht klar, wo ich diese genau einsetze. Ich nehme mal an vor den Motoren?

Heimdall:
Was die Zeichnungen angeht. Die sind mit dem Tablet ja schnell gezeichnet und helfen allen :).

Ja, finde ich auch! Wenn doch mehr das umsetzen würden :grin:

Heimdall:
Die Kabel und auch der Akku sind groß genug und für die Motoren ausgelegt. Ich denke da gibt es kein Problem.

Gut!

Feinsicherungen (Wert nach Bedarf)

Sicherungshalter

Autosicherungen gehen auch. Ich würde eine Sicherung direkt hinter der Batterie (Batterie +) platzieren.

Okay. Was die Stromstärke angeht habe ich dann noch eine Frage. Da der Strom beim anlaufen der Motoren sicherlich desöfteren über die normale Stromstärke der Motoren geht sollte da die Stärke der Sicherung bei den kummulierten Normalwerten der Motoren liegen oder etwas darüber? Die Motoren ziehen unter Volllast 17,2A und ich weiß nicht wie viel beim "anspringen".

Die Sicherungen sollten IMO möglichst träge sein.

Bei Ansteuerung mit PWM käme eine digitale Stromüberwachung in Frage, dann könnte der Arduino auch abschalten wenn ein Motor blockiert, entweder nur diesen oder alle. Das ersetzt aber keine ordinäre Sicherung (Automat, Schmelzsicherung), die immer sicher trennen kann!

Wert der Sicherung: Das ist schwierig zu sagen. Was sagt der Hersteller der Motoren?
Ich würde jedem Motor eine Sicherung spendieren; da hat man kleinere Stromstärken.

Grüße Uwe

Heimdall:
Wieso es aber besser ist die FETs im Masse Zweig laufen zu lassen erschließt sich mir jedoch grade nicht?

Wenn du die Betriebsspannung schalten willst, brauchst du P-Kanal FETs. Wenn dann Betriebsspannung > Gatesspannung reichen 5V am Gate nicht aus um den Transistor zu sperren, da die Steuerspannung immer noch die Gate-Source-Spannung ist, aber Source auf der Betriebsspannung hängt.

Bei N-Kanal FETs ist Source dagegen Masse. Macht das ganze wesentlich einfacher.

agmue:
Ich würde eine Sicherung direkt hinter der Batterie (Batterie +) platzieren.

uwefed:
Ich würde jedem Motor eien Sicherung spendieren; da hat man kleinere Stromstärken.

Die Platzierung der Sicherungen hängt natürlich auch davon ab, wie die Kabel verlegt werden. Beispiel: Autobatterie vorne, Verbraucher im Heck, da mache ich eine Sicherung direkt hinter die Autobatterie, um einen Masseschluß des Kabels abzusichern. Ist alles nah beieinander, sieht es anders aus. Grundsätzlich würde ich die Sicherung(en) möglichst nah an der Spannungsquelle platzieren.

Vielen Dank für die ganze Hilfe. Ich denke ich werde 4 Sicherungen nehmen. Der weg ist nicht weit und die paar Cent sind es wert. Die elektronische Spannungsabschaltung ist ne nette Idee für später mal. Danke für die Anregung.

Ich habe nur noch eine Frage zum den Dioden. Mir ist klar, dass ich eine normale Diode nehmen muss, aber spielt es eine Rolle welche Diode ich genau nehme? Der Sperrstrom ist mir ja in dem Fall egal. Falls ich das jetzt richtig ausgedrückt habe.

Die Dioden müssen den vollen Strom der Motoren verkraften können, also nicht am falschen Ende sparen!

Jede induktive Last, wie Motoren und Spulen, versucht beim Abschalten den bisherigen Strom weiter fließen zu lassen (EMK), bis ihr elektromagnetisches Feld abgebaut ist. Dies führt zu einer sehr hohen Spannung am Schalter, die hier den FET zerstören könnte, sofern man dem Strom keinen anderen Weg (durch eine Diode o.ä.) anbietet. Dabei sind Schottky-Dioden einmal schnell, sie übernehmen den Strom also ohne daß sich vorher eine große Spannung aufbauen kann, und dann haben sie noch eine niedrige Durchlaßspannung, erzeugen also weniger Abwärme als normale Dioden.

Bei der Größe der Motoren und der PWM des Arduinos kommt noch ein unangenehmes “singen” der Motors dazu. Du wirst nicht von Drehzahl “Null” an starten können bzw wird es Reibung(Last)abhänig zu unterschiedlichem Anlauf kommen. gehst du mit der PWM Frequenz höher musst du höhere Verluste in den FET´s berücksichtigen. Also Fets nehmen die mehr als genug Reseven haben z.B. IRL540N Hier den dürfest du noch gut ohne Kühlköper betreiben können bei höheren PWM Frequenzen auf die Temperatur achten .
Gruß
DerDani

Abwärme kommt bei FETs einmal vom Rdson, der ziemlich konstant ist, und dann noch (frequenzabhängig) von Schaltverlusten. Sind die Schaltverluste bei größeren FETs nicht höher, weil die aufgrund ihrer Größe langsamer schalten? Ab welcher Frequenz machen sich die Schaltverluste tatsächlich bemerkbar?

DrDiettrich:
Sind die Schaltverluste bei größeren FETs nicht höher, weil die aufgrund ihrer Größe langsamer schalten?

Hier muss man auf die die Gate-Kapizität achten. Je geringer die Kapazität, desto schneller ist das Gate geladen und desto schneller ist man aus dem lineraren Bereich heraus.

Danke. Das hilft mir alles wirklich weiter. Ich habe hier und mit nachlesen jetzt schon mehr gelernt als vorher. Die IRL 540N wollte ich eh bestellen. Was haltet ihr von dieser Diode? 7,5A Durchgangsstrom. Hält kurze Spannungssprüunge bis 60Volt aus, dazu eine Schottky Diode. Sollten doch genug Reserven sein.