PWM Siginal mit Optokoppler auf 40-100W Halogenspot übertragen

Hallo Leute, ich wollte gerne mit dem Arduino einen 40-100W Halogenspot dimmen.

Zur Verstärkung des PWM-Signals, wolte ich einen Optokoppler nehmen. Allerdings, lese ich überall etwas von maximal 50mA Ausgangstrom, aber schon ein 40W Halogenstrahler hätte ja bei Vollast eine Stromaufnahme von 3 1/3 A. Was muss ich da beachten? Wäre ein Optokoppler überhaupt geiegnet? Was für einen müsste ich da wählen?

Ich hoffe mir kann jemand helfen.

gruß

Du willst, wie du selbst schon festgestellt hast, dein PWM-Signal verstärken.
Ein Optokoppler ist ein Bauteil zur galvanischen Trennung.

Was du suchst ist ein Bauteil das hohe Leistungen (schnell) schalten kann.
da bietet sich ein Mosfet an (z.B. der IRLZ44N)

so zum Beispiel:
Denk dir anstelle des Motors deine 12V lampe
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Hallo,

der Optokoppler würde zur galvanischen Trennung zwischen dem µC (Arduino) und dem Rest der Schaltung dienen. An den Optokoppler muß dann noch die Leistungsstufe ran die letztlich die Lampe mit 230V~ versorgt. Was dafür am Besten geeignet ist weis ich nicht. Triac oder Solid State Relais. Irgend sowas.

Kannst ja mal mit "halogenlampe mit µC dimmen" googeln ...

Edit: okay, ist keine 230V~ Lampe ;)

hi,

schau mal bei “Dimmen” in wikipedia. da steht bei halogenlampen was von phasenan- oder abschhittssteuerung. bist Du sicher, daß Du halogenlampen mit PWM dimmen kannst?

hast Du schon über LED-lampen nachgedacht? eine 2,2W-led ersetzt bei mir locker eine 20W-halogenlampe. da solltest Du mit 15W LED locker auskommen, und dimmen geht dann über PWM.

gruß stefan

Um Dir antworten zu können: Wie wird die Lampe mit Spannung versorgt? Über einen Trafo oder über ein Netzteil? Wenn es ein Netzteil ist kann es mit PWM angesteuert werden?

Falls es der IRLZ44N sein könnte ist er für 40W geeignet aber bei 100W ist er unterdimensioniert weil die Halogenlampe einen großen Einschaltstromimpuls hat.

Grüße Uwe

@Eisbär: das mit der PhasenAn- bzw. Abschnittsteuerung gilt nur für Wechselspannung.

Wobei du hier implizit eine wichtige Frage aufgeworfen hast: Wechselspannung oder Gleichspannung? Oft geben Halogentrafos 12V~ aus. Die kann man natürlich nicht mit einem Fet steuern.

@Neustratege: kannst du mal ein Bild vom Typenschild deines Trafos einstellen?

Hallo Leute, erstmal Danke für die vielen Antworten!

Ich habe jetzt mal beide Möglichkeiten (MOSFET und Optokoppler) in Fritzing durchgespielt, und möchte sie auch hier mal anhängen. (Anstatt der LED’s einfach die besagte Lampe denken, sowie die Widerstände))

Ja, mir ging es darum das PWM-Signal auf eine Halogenlampe zu ,übertragen". Es geht aber mir dabei weniger um die Lichausbeute, sondern um die Wärme. Ich wollte damit ein kleines Wasserbecken (ca. 10-20 Liter) erwärmen. Das Ganze soll ein reines Experiment, ohne praktischen Nutzen sein. Ich dachte daher, sind Halogenlampen am besten geiegnet, da ich auch die Kosten relativ gering halten wollte. Als Netzteil wollte ich ein klassisches PC-Netzteil nehmen. Davon hab ich genug, und die liefern ja bekanntlich genug Leistung. Ich wollte die GND Leitung dann über den Koppler ,wie man in der Skizze sieht, schalten. Darüber, das Netzteil selbst über die braune und grüne Leitung am 24-Pin Stecker zu schalten hab ich nicht nachgedacht, da ich mir gedacht hatte dass das Netzteil zu träge sei.

Galvanische Trennung war mir auch wichtig, und ich habe auch schon über eine Schaltug aus MOSFET und Optokoppler nachgedacht.

Ich würde auch etwas anderes als eine Halogenlampe wählen. Es sollte halt nur eine 12V Lampe sein. Wüsste da jemand eine Alternative?

Einen 24V Trafo hab ich auch noch (Typenshild im Anhang), daher kämen 24V DC auch in Frage

Hallo,

Ich habe jetzt mal beide Möglichkeiten (MOSFET und Optokoppler) in Fritzing durchgespielt, und möchte sie auch hier mal anhängen. (Anstatt der LED's einfach die besagte Lampe denken, sowie die Widerstände))

Kannst Du auch einen normalen Schaltplan posten? Ich hasse diese bekloppten Fritzing Verdrahtungsbilder. Das ersetzt kein Schaltplan. Das hilft nur beim übertragen des Schaltplan auf ein Steckbrett.

Als Netzteil wollte ich ein klassisches PC-Netzteil nehmen. Davon hab ich genug, und die liefern ja bekanntlich genug Leistung. Ich wollte die GND Leitung dann über den Koppler ,wie man in der Skizze sieht, schalten. Darüber, das Netzteil selbst über die braune und grüne Leitung am 24-Pin Stecker zu schalten hab ich nicht nachgedacht, da ich mir gedacht hatte dass das Netzteil zu träge sei.

Bevor Du hier was wichtiges verwechselst. Einen normalen nackten Trafo kann man dimmen. Aber kein Schaltnetzteil. Wenn Du ein Schaltnetzteil wie ein PC-Netzteil mit "Power-On" Signal takten möchtest, dann klappt das vielleicht wenn Du Glück hast 20x hinterander. Danach geht das Teil in Rauch auf. Du mußt die Betriebsspannung der Lampe selbst takten. Also wenn dann die 12V ausgangsseitig vom PC-Netzteil. Ich würde jedoch noch auf die 5V vom PC-Netzteil eine Mindestlast von 0,5A geben die nicht mit getaktet wird. Dauerlast. Damit die Ausgangsspannungen stabil im Toleranzfenster bleiben. Bei alten PC-Netzteilen ist das ganz wichtig. Sicher ist sicher.

Ich würde auch etwas anderes als eine Halogenlampe wählen. Es sollte halt nur eine 12V Lampe sein. Wüsste da jemand eine Alternative? Einen 24V Trafo hab ich auch noch (Typenshild im Anhang), daher kämen 24V DC auch in Frage

Das 24V Netzteil geht auch. Mußt nur zwei 12V Halogenlampen in Reihe schalten. Und diese 24V takten, sprich dimmen.

Danke für deine Antwort!

Im Anhang hab ich nochmal beides mit LTspice. Der LT3476 soll den Arduino darstellen, und der gekennzeichnete Widerstand die Lampe.

Ich dachte mir jetzt einen Optokoppler zur galvanischen Trennung sowie einen IRF3205 zu wählen. Dieser ist ja relativ kostengünstig und kann ja relativ hohe Ströme schalten. Davon habe ich auch einen Schlatplan im Anhang. Die 5V für den MOSFET wollte ich an der 5V Schiene des PC-Netzteils abgreifen. Der Grund ist, dass ich den Arduino komplett von dem Laststromkreis fernhalten möchte.

Welche Lösung haltet ihr für am sinnvollsten? Und, was für eine 12V Lampe würdet ihr mir empfehlen, die auch viel Wärme abgibt, und einen relativ geringen Ausstrahlwinkel hat?

Lassen wir mal außer acht daß Du den LT3476 völlig falsch verwendest.

Die LED des Optokopplers braucht einen Vorwiderstand!!!

Der IRF3205 ist keine Logic Level MOSFET. Darum sind 5V zu wenig um ihn sicher völlig durchzuschalten.

Du brauchst keine 5V. Die Ansteuerung des MOSFETS kannst/sollst Du besser mit 12V machen.

Ein Optokoppler verträgt nur 100mA. Du kannst keine Lampe ansteuern.

Wie gesagt sind 5V zuwenig um den MOSFET richtig anzusteuern.

Ein PC Netzteil hat eine Strombegrenzung. Ich glaube nicht daß es genug Strom liefert um eine Lampe einzuschalten. Wenn Du eine Heizung machen willst dann besorg Dir ein Heizelement und benutze keine Lampe.

Ein PC-Netztei kann nicht über den POWER_ON Eingang mittels PWM gesteuert werden.

Grüße Uwe

Also, ich habe nicht vor das Netzteil selbst zu schalten. Der MOSFET soll zwischen Lampe und GND Leitung des Netzteils.

Aber warum kann denn ein PC-Netzteil keine 40-100W Lampe einschalten? Ich hab an diesem PC-Netzteil bereits eine KFZ-Endstufe betrieben, auch mit höherer Lautstärke und hatte da eigentlich keine Probleme. Das Netzteil hat 2 12V Schienen. Eine mit 10 A die andere mit 15 A.

Meine Frage wäre jetzt noch: Verträgt der Optokoppler die 12 V für den MOSFET?

Hallo,

klar verträgt das PC-Netzteil die Lampe. Sehe ich gar kein Problem.

Dein erster Schaltplan ist fast richtig. Würde aber schon scheitern weil beide Massen von 5V und 12V nicht verbunden sind. Nur wie Uwe schon sagte, mach alles mit 12V. Dann haste auch mehr Spannungspotential für den Mosfet Eingang.

Der Optokoppler verträgt die 12V wenn Du den Vorwiderstand richtig berechnest. Ohne Vorwiderstand würde der auch 5V nicht verkraften.

Mal mal einen neuen Schaltplan.

Neustratege: Also, ich habe nicht vor das Netzteil selbst zu schalten. Der MOSFET soll zwischen Lampe und GND Leitung des Netzteils.

Aber warum kann denn ein PC-Netzteil keine 40-100W Lampe einschalten? Ich hab an diesem PC-Netzteil bereits eine KFZ-Endstufe betrieben, auch mit höherer Lautstärke und hatte da eigentlich keine Probleme. Das Netzteil hat 2 12V Schienen. Eine mit 10 A die andere mit 15 A.

Meine Frage wäre jetzt noch: Verträgt der Optokoppler die 12 V für den MOSFET?

Weil eine Halogenlampe sich anders als eine KFZ-Endstufe verhält. Eine Glühlampe ist ein kaltleiter der im kalten Zustand einen geringen Widerstand hat. Glühlampen haben bis zum 10 fachen Einschaltstrom; Halogenlampen noch mehr.

Grüße Uwe

Okay, vielen Danke für euere Antworten.

Also, da es ja jetzt 2 Unterschiedliche Meinungen zum PC-Netzteil gibt, werd ich es gleich mal ausprobieren ob es der Lampe standhält. Ansonsten, werde ich halt 2 x 12V in Reihe legen und den 24V Trafo nehmen. Ich werde dann halt zwsichen 20 und 40 W wählen.

Also, ich denke nicht das 100W von nöten sind, ich lege meine Ansprüche auf 40-80 Watt Gesamt runter.

Hier wäre der neue Schaltplan. Gäbe es einen MOSFET und einen Optokoppler, den ihr mir da spontan empfehlen könntet?

kombi2.JPG

Hallo,

der Schaltplan an sich ist laut meiner Meinung richtig.

Bei der Mosfetauswahl kann ich nicht helfen. guntherb hat oben allerdings schon einen Logikleveltyp genannt. IRLZ44N. Ob der immer noch passend ist kann ich nicht sagen.

Wegen der Kaltleitereigenschaft. Ja das stimmt schon. Aber dann müßte laut der Theorie bei allen in der Wohnung jedesmal die Sicherung fliegen, auch wenn die träge sind. Außerdem steuerst Du Deine Lampenleistung mittels PWM. Wenn Du die langsam hochfährst bist Du auf der sicheren Seite, falls das Netzteil doch nicht Kurzschlussfest ist.

Zwei Dinge zu deinem Schaltplan: a) du mußt die -12V mit dem Arduino GND verbinden b) ich empfehle dringend einen Widerstand zwischen Gate und Source des Mosfet. Wert: etwa 10mal Rv2; wenn du 24V verwendest: = Rv2

du kannst den IRF3205 nehmen, der passt.

Ok, Danke euch Allen nochmal.

Ich hab da noch ne Verständnisfrage: Wozu muss denn der Minuspol von 12V an den GND des Arduino? Hab ich dann noch eine galvanische Trennung? Und, wofür ist der Widerstand zwischen Gate und Source? Mag jetzt wie ne ziemlich blöde Frage klingen, ich hab nur noch nicht so die Praxiserfahrung.

Als Optokoppler wollte ich jetzt den LTV817 den bekomme ich eben wie den IRF3205 ziemlich günstig beim selben Händler. Wäre der geeignet?

Für RV2 wollte ich jetzt 240 Ohm nehmen. Damit bei 12 V die Stromstärke nicht höher als 50mA ist. Wäre das angebracht? Oder soll ich doch einen geringeren Widerstand wählen?

Edit: Im Anhang nochmal ein überarbeiteter Schaltplan

Hallo,

die beiden Massen darfst Du natürlich nicht verbinden. Sonst wäre der Optokoppler quatsch. Ich würde den Kollektorstrom nicht voll ausreizen. Vielleicht 30 bis 40mA. Den Diodenstrom würde ich mit 15mA ansetzen. Deine 220 Ohm gehen auch. Wären 17mA.

LTV 817 Typ. Vorwärtsspannung: 1,2 V Typ. Vorwärtsstrom: 20 mA Max. Vorwärtsspannung: 1,4 V Max. Vorwärtsstrom: 50 mA Collector-Emitter-Spannung: 35 V Collector-Strom: 50 mA Isolationsspannung I/O: 5000 V CTR: 50 - 600 %

Ok, ich denke für Rv2 würde ich dann 330 Ohm nehmen. Dann wäre der Strom ja nicht höher als 36 mA. RGS müsste ich dann ja wie gesagt entweder = 3300 Ohm wählen, oder halt auch 330 Ohm. Mhm. Okay, ich denke ich werde mir dann die besagten Bauteile mal Bestellen. Da scheinbar ja nichts dagegen spricht. Widerstände habe ich erstmal ausrechend :)

Neustratege: Und, wofür ist der Widerstand zwischen Gate und Source?

Damit der Transistor sicher sperrt. Das Gate eines FETs ist ein Kondensator. Wenn du dann plötzlich das Ansteuersignal wegnimmst, bleibt der aufgeladen. Außerdem es ist ein extrem hochohmiger Eingang, der als Antenne wirken und sich Störungen einfangen kann wenn er offen ist.