PWM-Modul - MosFet-Modul - Motoransteuerung

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PWM-Modul - MosFet-Modul - Motoransteuerung

Beitragvon Karl » 01 Jun 2019, 01:40

Hallo,

neuer Monat...., neues Projekt !
Habe eine interessante Kombination verschaltet und getestet. Damit sind Frequenzen von 0 Hz bis 150 kHz und
eine PWM-Modulation von 0 % bis 100 % einstellbar. Betrieb mit Fischertechnik 9 V problemlos möglich.
Frequenzschritte je nach Bereich, angegeben jeweils auf den Anbieterseiten, und PWM in 1 % Schritten.
Auch sonstige technische Hinweise sind meist auf den Anbieterseiten vorhanden.

Interessant für individuell einstellbare (Motor-) Verbraucher-Stromkreise, z. B. 400 Hz und Pulsweite 25 %
bei Betrieb mit Schaltern und Relais sowie einfache Transistor-Schaltstufen.
Auch als Taktgenerator für Schrittmotorantriebe zum Testen verwendbar. Einfach die MosFet-Stufe
mit 5 V oder entsprechender Eingangsspannung der Schrittmotorstufe versorgen. Vielleicht am Ausgang des
MosFet-Moduls noch einen Widerstand von 1 kOhm anbringen um bei nicht angesteuertem Modul ein
definiertes Low-Signal zu haben.

Für Betriebe mit TX - TXT - Elektronische Steuergeräte mit eingebauten Brücken-Endstufen, (H-Brücke) würde
ich die Finger von lassen. Dann einfach Relais zwischenschalten oder galvanisch entsprechend umrüsten bzw. einrichten.
Eigentlich dürften die getakteten 9V den Geräten nicht schaden eher die Funktionen beeinträchtigen.

Bild - Um Urheberrechtsprobleme zu vermeiden habe ich die Module ähnlich selbst gezeichnet.

Ich habe den verwendeten MosFet-Treiber deshalb eingesetzt weil der Eingang über einen Optokoppler von
der davorliegenden Schaltung getrennt ist. Mit dem PWM-Generator-Modul funktioniert es gut.
Einen kleinen Kühlkörper evtl. auf dem Transistor kleben, damit dürften Ströme bis 10 A kein Problem sein.
(Eine Ansteuerung durch Arduino, Raspberry Pi usw. mit 3,3V bis 5V- Ausgangsspannung sollte bei diesem
MosFet-Modul auch mnöglich sein).

Die Freilauf-Diode unbedingt bei induktiven Lasten einsetzen.
Am besten so nah wie möglich am Verbraucher, Spule, Relais, Motor.


Bezugsmöglichkeiten über Händler seines Vertrauens, diese nur als Beispiele:

Signal-Generator:
https://www.ebay.de/itm/Signal-Generato ... SwnpBbQBT6

Mos-Fet-Treiber:
https://www.ebay.de/itm/3V-5V-Niedrig-C ... SwLzZc2zwn

Nachtrag: Auch mit USB-Anschluß, z. B am PC, funktioniert es. Sollte mit Microcontrollern auch klappen.
Man kann das Modul auch mit dem Rechner über USB-Serial auslesen.

Bild - Um Urheberrechtsprobleme zu vermeiden habe ich die Module ähnlich selbst gezeichnet.

Gestrichelte Verbindung möglich wenn man die hintere Verbindung am USB-Serial-Wandler nicht nutzen möchte.
( Wenn seitliche Anschlüsse genutzt werden bitte genau hingucken ).

Nachtrag: Der von mir verwendete obige USB-Serial-Adapter mit FTDI-Chipsatz:
https://www.ebay.de/itm/FTDI-Adapter-FT ... Sw4~1cpIJr

PS: Die Kabel sind 0,25 qmm von Lapp-Kabel, die Steckerchen, Glühlampe und Motore sind original-Fischertechnik, Diode weiss ich nicht von welchem Hersteller.
Netzadapter ist von Fischertechnik, Strom, der Gute von ELE - falls jemand auf Probleme stößt.
Grüße von
Karl
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Re: PWM-Modul - MosFet-Modul - Motoransteuerung

Beitragvon MasterOfGizmo » 01 Jun 2019, 11:02

Blöde Frage: Warum die Freilaufdiode so dicht wie möglich am Motor und nicht so dicht wie möglich am zu schützenden Transistor?
ftDuino, der Arduino für fischertechnik: http://ftduino.de
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Re: PWM-Modul - MosFet-Modul - Motoransteuerung

Beitragvon Karl » 01 Jun 2019, 11:18

Entstörungen immer nahe beim Verursacher. Sonst sind lange Zuleitungen als
Antenne für die Induktionsspitzen. Sollen doch die Induktionsspannug kurzschließen.
Waren nicht die ersten drahtlosen Sender mit ähnlicher Funktion.
Fehlt bei Fischertechnik nur noch der Kohärer.
Am Motor, wenn der umgepolt wird, direkt nicht die Diode anbringen. Dann andere
Schutzschaltungen anwenden, z. B. Kondensatoren, Suppressordiode, RC-Glieder.
Sollen ja auch evtl. die Funkenbildung in einem Kollektormotor lindern.
Kannst aber auch zusätzlich noch eine Diode direkt am MosFet-Ausgang schalten.
(Pssss..., habe ich aktuell gemacht da Zuleitung nur ca. 10 cm ist).
Polarität wird in diesem Fall ja nicht gewechselt. ;)
Na ja, bei den riesig langen Zuleitungen beim Fischertechnik-System nicht ganz
so kritisch.
Freilaufdioden in relaisbehafteten Steuerschaltungen sind auch immer nahe
am jeweiligen Relais.
Ich habe mir seit jeher angewöhnt die Schutzdioden oder Schutzbeschaltungen immer
in der Nähe von Verursachern anzubringen.
Wenn die Schutzbeschaltungen nicht direkt am Verursacher genutzt werden können, dann aber
waren die im Steuerschrank vorhanden. Dort haben wir in der Industrie abgeschirmte Zuleitungen
zu den Motoren verwendet. Die Abschirmung war praktisch lückenlos vom Motorgehäuse bis zum
Steuerschrank sehr niederohmig ausgeführt.

Dann habe ich auch eine Frage: "Sind die Fischertechnik-Motore überhaupt entstört,
habe bis aktuell noch keinen zerlegt ?". Glaube doch, glauben heißt aber nicht wissen.
Grüße von
Karl
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Re: PWM-Modul - MosFet-Modul - Motoransteuerung

Beitragvon Karl » 01 Jun 2019, 13:37

Und weil wir mal bei u. a. auch Motore sind.
Hier mal ein Motor "Andersrum", sprich...., Generator.
Der letzte noch funktionierende Maschinensender ohne Röhren und Halbleiter !
https://www.t-online.de/nachrichten/wis ... chten.html
Gibbet bei Fischertechnik samt Kohärer noch nicht. :(

Auch ein interessanter Link aus grauer Vorzeit, ein klein wenig älter als Fischertechnik: ;)
http://www.seefunknetz.de/zenneck.htm
Waren das noch "handfeste" Teile.

Nachtrag: Hier sieht man die "Größenverhältnisse".
http://www.bayern-online.com/v2261/arti ... nator.html

Klar ist auch warum dieses nicht von Fischertechnik jibbt, die Teile passen nicht in einen
Fischertechnik-Karton.
Grüße von
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Re: PWM-Modul - MosFet-Modul - Motoransteuerung

Beitragvon Lars » 02 Jun 2019, 14:29

Hallo Karl,

woher weißt Du, daß man noch eine externe Freilaufdiode braucht? Bei einem solch einfachen Schalter würde ich erwarten, daß sie bereits integriert ist. Es gibt sogar Leistungstransistoren, die sie schon mitbringen. Der Anbieter weist nur auf das Erfordernis eines Kühlkörpers hin, wenn größere Ströme geschaltet werden.

Zum Alternator: Auch bei der Eisenbahn hat man Frequenzen zuerst einfach durch entsprechende Generatoren und nicht durch elektronische Schaltungen erzeugt. Dampflok haben die drei für die Indusi (induktive Sicherungsschaltung) benötigten Frequenzen von 500, 1.000 und 2.000 Hz anfänglich direkt durch entsprechende Generatoren mit einer kleinen Dampfturbine erzeugt. Zweck der Indusi war (und ist) es, Eisenbahnfahrzeuge am Halt zeigenden Hauptsignal ggfs. auch ohne Triebfahrzeugführer noch vor dem Gefahrpunkt zum Stillstand zu bringen. Heißt heute im Netz der Deutschen Bahn PZB 90, also punktförmige Zugbeeinflussung, Entwicklungsstand 1990 und muß jedes Triebfahrzeug minimal an Bord haben, das dort verkehren will.

Mit freundlichen Grüßen
Lars
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Re: PWM-Modul - MosFet-Modul - Motoransteuerung

Beitragvon Karl » 02 Jun 2019, 16:52

Oh Schöpfer, wußte nicht daß Fischertechniker eine Allergie gegen Freilaufdioden haben, frage mich nur..., warum. An den paar Cents gegenüber den Fischertechnik-Preisen kann es doch nicht liegen.
Wer meint, keine zu benötigen läßt sie halt weg...., Lösung ist doch ganz einfach.
Ich habe geschrieben daß ich generell bei indutktiven Lasten eine einbaue, wenn möglich, nahe beim Verursacher. Ob es richtig oder falsch ist soll jeder für sich selbst entscheiden.

Nur als kleine unverbindliche Info:
http://robojax.com/learn/arduino/?vid=r ... ch_IRF5305
Nicht erschrecken, das Modul schaltet den (+). Das Schöne daran, Masse bleibt Masse, auch am Verbraucher.
Voraussetzung ist daß der (-)Pol als Masse in der Schaltung definiert ist.
Bei Umpolung vor dem Verbraucher entsprechend betrachten und verschalten. ;)

Betreffend des Alternators, war mein Hinweis darin begründet daß in den Anfangsjahren der HF-Technik u. a. Maschinensender auf elektromechanischer Basis verwendet wurden.
Klar, man konnte auch anders einige Frequenzen erzeugen aber mit den Leistungen von "Maschinensendern" sicherlich nicht. Daß Kollektormotore höhere Frequenzen erzeugen
ist doch klar, sonst würden die keine "drahtlosen" Störungen verursachen. Die Grundfrequenz ist meist relativ niedrig aber..., es gibt sicherlich auch "Oberwellen".
Wäre ja mal ein Experimentierfeld für Fischertechniker diese mit diversen Schwingkreisen versuchen zu selektieren und über die "Silberlinge" nachzuweisen.
Hochfrequenz soll ein sehr interessantes Gebiet sein.

TIPP: Sich nicht vom Funk-Meßdienst erwischen lassen. Der kann eh nicht überall gleichzeitig sein. Ansonsten in die "Wallachei" fahren und in aller Abgeschiedenheit
die Experimente durchführen.

Was Du meinst mit der punktuellen Abfrage bei der Eisenbahn ist sicherlich die "Indusi". Die Frequenz wird stationär erzeugt und auf dem am Boden befindlichen "Indusi-Magneten" gegeben. Auf der Lok befindet sich dann ein Schwingkreis mit evtl. Verstärkungen für Alarm und Auslösung der Bremse. Dazu gibts auch eine sog. Geschwindigkeits-
Überwachung - Zeitmessung, gleich ob elektronisch oder elektromechanisch zwischen den sich allgemein vor dem Signal vorhandenen drei Indusi-Magneten.
Wenn zu schnell gefahren oder Zeit zu kurz erfolgt eine Notbremsung des Zuges. Vorausgesetzt daß alle Module richtig funktionieren.
500 Hz - 1 kHz - 2 kHz - fällt dabei etwas besonderes auf ?

Nicht zu verwechseln mit der "Sifa". Dies ist eine Zeitschalteinrichtung welche sich nur auf dem Fahrzeug befindet und vom "Lokführer" regelmäßig zurückgesetzt wird.
Zurücksetzen durch Loslassen der Taste - aber...., wenn die Taste nicht wieder gedrückt wird, aus welchem Grunde auch immer, wird auch nach kurzer Zeit die Bremse
ausgelöst, ebenso wenn die Taste nicht reglmäßig losgelassen wird. Zuvor gibts kurzzeitig einen Hinweis über Leuchtmelder etc.
Könnte man doch schaltungsmäßig und evtl. auch praktisch mit Fischertechnik auch mal experimentiermäßig realisieren.
Nachtrag: Controller oder andere Elektronik-Bauelemente, bzw. Module, dürfen auch genutzt werden

Kabel, welche sich im Gleis zwischen den Schienen befinden und regelmäßig gekreuzt werden, nennt man Linienzugbeeinflussung. Diese hat meist mehrere, u. a. auch
sicherheitsrelevante Aufgaben. Ist u. a. eingeführt worden weil bei hohen Geschwindigkeiten der Fahrzeuge die allg. 1000m Bremsstrecke nicht mehr ausreicht.
Wer es genauer wissen will, kann Wikipedia bemühen.
Versuch, den ich allerdings noch nicht ausprobiert habe. 2 Ft-Kabel parallel regelmäßig gekreuzt. Dann mit einem der sog. Supermagnete darüberfahren - dieses mal ohne
Freilaufdiode :D . Evtl. mit Ft-Silberling-OP, den ich nicht habe, verstärken. Müssten doch Impulse entstehen die angezeigt werden könnten.

Fischertechniker..., es gibt viel zu entdecken und zu tun, packen wir es an.
Zuletzt geändert von Karl am 02 Jun 2019, 18:29, insgesamt 3-mal geändert.
Grüße von
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Re: PWM-Modul - MosFet-Modul - Motoransteuerung

Beitragvon Lars » 02 Jun 2019, 18:20

Hallo Karl,

Karl hat geschrieben:Oh Schöpfer, wußte nicht daß Fischertechniker eine Allergie gegen Freilaufdioden haben, frage mich nur..., warum. An den paar Cents gegenüber den Fischertechnik-Preisen kann es doch nicht liegen.

daran liegt es auch nicht. Es geht eher darum, daß solche externen Bauteile dann neben der Elektronik auch noch ins Modell integriert werden müssen. Das kostet Platz, den man nicht immer hat. Außerdem soll es Fischertechniker geben, die ihrem Aufbau auch etwas Ästhetisches abgewinnen und kein Knäuel aus Drähten und einzelnen Elektronikbauteilen haben wollen.

Wenn man über fremde Technik schreibt, würde zumindestens ich gerne wissen, wie sich eine konkrete Anforderung begründet: Erhebt sie der Hersteller der Schaltung, hast Du sie aus einer Betrachtung der relativ übersichtlichen Schaltung und der darin verwendeten Bauteile gewonnen oder postulierst Du sie einfach nur?

Meine Güte.

Karl hat geschrieben:http://robojax.com/learn/arduino/?vid=robojax_e-switch_IRF5305

Dem Schaltschema würde ich entnehmen, daß das MOSFET-Bauteil die Freilaufdiode bereits mitbringt.

Karl hat geschrieben:Was Du meinst mit der punktuellen Abfrage bei der Eisenbahn ist sicherlich die "Indusi". Die Frequenz wird stationär erzeugt und auf dem am Boden befindlichen "Indusi-Magneten" gegeben.

Die Indusi bzw. PZB 90 benötigt keine Stromzufuhr für ihre stationären Elemente. Sie ist auch bei "einsamen", über kilometerlange Zugdrähte betätigten Signalen anwendbar, die mit Gas beleuchtet werden und keinerlei Stromversorgung bereitstellen können. Demgegenüber haben Lokomotiven immer eine Stromversorgung an Bord, auch schon vor dem zweiten Weltkrieg, zu dieser Zeit zumindestens alle auf Fernbahnen eingesetzten Triebfahrzeuge.

Aus dieser Überlegung folgt das Funktionsprinzip: Im Gleis liegt ein passiver Schwingkreis (vom Eisenbahner einfach als "Magnet" bezeichnet), den etwa ein Signal ggfs. rein mechanisch über einen elektrischen Kontakt wirksam oder unwirksam schalten kann. Dieser Kontakt muß den Schwingkreis einfach nur kurzschließen, um ihn unwirksam zu machen. In komplizierteren Fällen sind auch zwei oder drei passive Schwingkreise für die drei Frequenzen 500, 1.000 und 2.000 Hz enthalten, die ebenfalls über Kontakte wirksam oder unwirksam gemacht werden können. Wirksam geschaltete "Magnete" entziehen dem Schwingkreis auf der Lok Energie, wenn der Magnet auf der Lok über das ortsfeste Gegenstück hinwegschwebt. Diesen Energieverlust kann die Schaltung auf der Lok detektieren und ggfs. eine Reaktion wie etwa die schlagartige Entlüftung der Bremsleitung des Zuges auslösen, um so eine Schnellbremsung zu bewirken.

Karl hat geschrieben:Nicht zu verwechseln mit der "Sifa".

... von der hier ja auch keiner geschrieben hat.

Karl hat geschrieben:Kabel, welche sich im Gleis zwischen den Schienen befinden und regelmäßig gekreuzt werden, nennt man Linienzugbeeiflussung.

... bei der Deutschen Bahn heißt sie linienförmige Zugbeeinflussung (LZB, hat mit "Linienzügen" nichts zu tun) und ist AFAIR spätestens seit den 1970er Jahren im Einsatz. Sie wurde nur auf Hauptbahnen mit Fernverkehr eingebaut; wegen der dichten Zugfolge wurde aber auch die Münchener S-Bahn auf der Stammstrecke damit ausgerüstet. Die LZB ist aber eine deutsche Spezialität.

Mit freundlichen Grüßen
Lars
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Re: PWM-Modul - MosFet-Modul - Motoransteuerung

Beitragvon Karl » 02 Jun 2019, 18:47

Hallo Lars,

Na ja, die Ästhetik tritt bei mir eher in den Hintergrund. Es ist nun mal
technisches Gerät. Man kann aber trotzdem einen relativ sauberen Aufbau
hinbekommen.
Ft hat ja bei seinem 3D-Drucker ja auch schlabbernde Kabel usw. Sieht ja nicht sehr
professionell aus.
Schaltungen, Module, welche ich hier bekannt gebe, habe ich selbst aufgebaut und ausprobiert.
Wenn ich meine, daß diese von Intesse sein könnten, gebe ich die auch unverbindlich bekannt.
Es gibt auch bei Fischertechnik tausende von Einsatzfälle und den Einsatz solcher Tipps
muß oder soll auch jeder für sich selbst entscheiden. Man soll ja auch mitdenken und recherchieren,
ist doch der Sinn von Fischertechnik.
Sonst wird es doch langweilig oder ich baue einen Bausatz wie vorgegeben zusammen und bin damit
zufrieden. Verhält sich prinzipiell auch bei den aktuellen Controller-Diskussionen samt Zubehör genauso.
Man kann, muß aber nicht. Letztendlich müssen die Elektroni-Kästchen auch untereinander verstrippt werden.
Wenn ich Bauteile vermutlich zuviel einzeichne kann man die ja auch weglassen. Wenige Grundsätze
habe ich mir zu eigen gemacht und bin bisher immer damit sehr gut gefahren.

Muß Dir recht geben betreffend des Indusi-Generators auf der Lok.
Anfangs war der Generatormagnet ja am Boden. Muß mich mal wieder genauer informieren,
versprochen !
Meine Infos darüber sind schon sehr alt.
Habe schon mal selbst einen Güterzug, 1500 to, Diesellok. quer durchs Ruhrgebiet nachts gefahren, natürlich unter Aufsicht.
Ringsrum alles Dunkel und die Lok-"Fernscheinwerfer"..., na ja hell wie der Sonnenschein bei Nacht. Spiegelten ihr Licht
gerade auf der blanken Schienen-Lauffläche.
Ist auch schon über 35 Jahre her.
Ich kann sagen, ein Gefühl ist es wenn man die Bremse beträtigt und es tut sich erstmal nichts..., Hauptsignal-Lichtlein
kam aus der Ferne immer näher, aber dann.
Sogar direkt vor dem Hauptsignal zum Stehen gebracht, klar, Bremse bei sehr langsamer Geschwindigkeit öfters gelöst.
Sifa musst auch noch beachtet werden. Trotzdem wollte und möchte ich keinen Lokführer-Beruf.
Grüße von
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