Hallo Forumskollegen, ich stehe derzeit vor einem kleinen Problem wo ich über ein paar Ratschläge sehr dankbar wäre. Die Ausgangssituation: In einem Gerät kommt ein Elektromagnet zum Einsatz, welcher eine mechanische Verriegelung betätigt. Das Problem ist, dass bei längerer Einschaltzeit des Magneten sich dieser relativ stark erwärmt - ist prinzipiell kein Problem da dieser für die entstehenden Temperaturen spezifiziert ist. Das Problem ist, dass die Möglichkeit besteht, dass ein Servicetechniker den Magneten berührt und dabei potentielle Verletzungsgefahr durch die hohe Temperatur besteht. Der Magnet wird über einen FET von einem Mikrocontroller angesteuert und ich habe jetzt folgendes realisiert: Beim Einschalten wird der Elektromagnet für 100ms voll angesteuert und wenn er angezogen hat, dann wird er mit einer bestimmten Frequenz getaktet. Die Haltekraft ist noch vollkommen ausreichend und das ganze wäre eigentlich so ganz ok. Die Wärmeentwicklung geht dadurch stark zurück. Mein Problem ist jetzt aber, dass durch die Taktung der Elektromagnet eine entsprechende Geräuschentwicklung verursacht welche in der Anwendung sehr störend ist. Je nach Frequenz ein mehr oder weniger unangenehmes Surren. Ich habe jetzt natürlich mit verschiedenen Frequenzen experimentiert (von 100 Hz bis 20 KHz) Bei 20 KHz ist das Geräusch fast nicht mehr wahrnehmbar, jedoch möchte ich diese Frequenz eigentlich nicht mehr nutzen, da ich das Toggeln des Pins am Controller per Software im Timerinterrupt machen muss und dadurch einiges an CPU Takten verschwendet wird. (Aus Kompatibilitätsgründen zu bestehenden Systemen möchte ich die Pinbelegung der CPU nicht mehr ändern) Ausserdem wird die Situation aus Sicht der EMV bei steigenden Frequenzen auch immer schlechter. Meine Frage ist jetzt folgende: Gibt es irgendeine Möglichkeit wie man durch eine möglichst einfache zusätzliche Beschaltung des Magneten die Geräuschentwicklung bei der Taktung verringern kann? Derzeit existiert nur eine Freilaufdiode bei der Spule des Magneten. Für etwaige Tipps und Ratschläge wäre ich sehr dankbar! Viele Grüße Max
R Parallel zu Großem C in Reihe zur Spule, wobei R entsprechend der Leistungsabsenkung zu berechnen wäre. Und kein PWM benutzen. Beim Anschalten fließt durch C ein Großer Einschaltstrom bis der Kondensator geladen ist und Hochohmig wird, danach ist der R mit der Spule in Reihe und läßt noch den Haltestrom fließen.
Leider keine Daten zu dem Magnet... Falls du keinen 2.Portpin verwenden kannst/willst (2.Mosfet, schaltet den Magneten mit verringerter Spannung falls vorhanden oder über einen Vorwiderstand, der den Gesamtstrom reduziert), kannst du folgendes versuchen: In die Drainleitung einen Widerstand einfügen, der auf noch ausreichenden Haltestrom dimensioniert ist. Diesen mit einem passenden Elko überbrücken, der im Anzugsmoment den vollen Strom ermöglicht.
max schrieb: > Ausserdem wird die > Situation aus Sicht der EMV bei steigenden Frequenzen auch immer > schlechter. Wenn du den Magnet mit einer schaltenden Konstantstromquelle betreibst, sollte der Strom bis auf die Stromrippel recht konstant sein. Du mußt nur schnell genug schalten. Nach oben ist das dann durch die Verluste im FET begrenzt. Für die EM-Abstrahlung kommt es auf vernünftige Verdrahtung und minimale Leiterschleifenflächen drauf an. Hast du dir mal den zeitlichen Stromverlauf an deinem Magneten angesehen?
max schrieb: > da ich das Toggeln des Pins am Controller per Software im > Timerinterrupt machen muss und dadurch einiges an CPU Takten > verschwendet wird. Das braucht in ASM gerade mal 2...8 Takte, je nach verwendeter MCU. Meinst Du, das merkt der Controller überhaupt? max schrieb: > Ausserdem wird die > Situation aus Sicht der EMV bei steigenden Frequenzen auch immer > schlechter. Snubber verwenden.
max schrieb: > Ich habe jetzt natürlich mit verschiedenen Frequenzen experimentiert > (von 100 Hz bis 20 KHz) Bei 20 KHz ist das Geräusch fast nicht mehr [...] > Ausserdem wird die > Situation aus Sicht der EMV bei steigenden Frequenzen auch immer > schlechter. Bei 20 kHz? Welche EMV-Standards musst Du denn erfüllen? Das ist doch fast Gleichspannung. Wenn Du nicht gerade übermäßig steile Flanken hast oder ewig lange Leitungen, sollten 20 kHz kein Problem darstellen. Das sollte auch den uC nicht an den Rand seiner Möglichkeiten treiben, nicht mal mit PWM-Erzeugung in der ISR. Max
Lass das takten und kleb nen "Vorsicht Heiss" Aufkleber drauf. SCNR ;)
Warum nutzt du nicht 2 Stromquellen: 1. zum Einschalten 2. zum Halten Verbrät nur einen Pin mehr
Das Problem der Spulenerwärmung lässt sich auch ohne Taktung (und somit ohne Geräuschentwicklung) des Spulenstromes lösen.Man schalte zwischen FET und Spule einen Widerstand welcher den Strom begrenzt.Damit aber im Einschaltmoment der nötige höhere Strom fliesst schalte man dem Widerstand einen Elko polaritätsrichtig parallel.
Mike Strangelove schrieb: > Jo. Da wird dann der Widerstand heiß. Jo, aber nicht so doll. Die Gesamtwärmemenge an Widerstand und Spule ist geringer, als vorher an der Spule alleine ;-)
Lohnt sich das Takten wärmetechnisch bei z.B. 20 kHz überhaupt noch?
Hab vor ein paar Tagen was ähnliches gemacht: Zwei 12V Elektromagneten müssen eine Last heraufziehen. Bei 12V klappt das ganze nicht bzw. es wäre zu langsam. Daher werden sie mit 24V angesteuert, es gibt einen kurzen Einschaltpuls von ca. 100 bis 200ms, sobald die Magneten angezogen haben wird runtergeregelt (auch per PWM), so dass man im Endeffekt den Magnet sogar mit "weniger als 12V" betreibt. Sobald er angezogen hat reicht das vollkommen aus. Würden wir nicht runterregeln würde uns der Magnet bald abrauchen. Das pfeifen hatten wir auch bei niedrigeren Frequenzen. Bei 10KHz war das etwas unangenehm, mittlerweile sind wir weit darüber. Da hört man nichts mehr. Auslastung? Sogar bei SoftwarePWM und 1MHz auf nem Mini-Controller läuft das Problemlos. Du könntest ja evtl. auch einfach nen kleinen PIC oder AVR nur fürs PWM einsetzen, falls das dein großer Controller nicht mehr schafft (was ich aber kaum glaube...)
Marcus B. schrieb: > Warum nutzt du nicht 2 Stromquellen: > > 1. zum Einschalten > 2. zum Halten > > Verbrät nur einen Pin mehr Man könnte den Pin des µC je nach gewünschtem Strom durch den Magnet entweder high oder low schalten und auf hochohmig zum ausschalten.
Angehängte Dateien:
Hallo max, ich kenne die Werte (Induktivität, Widerstand) deiner Spule nicht, aber ich habe dir mal ein kleines Bildchen gemalt wie du es etwas leiser bekommen kannst.
1 | o 12V |
2 | | |
3 | | |
4 | | |
5 | | |
6 | o----. |
7 | | | |
8 | | | |
9 | C| - Schottky |
10 | Magnet C| ^ Diode |
11 | C| | |
12 | | | |
13 | .------ o----' |
14 | | | |
15 | N-MOSFET ||-+ | |
16 | ||<- | |
17 | PWM o-------o---||-+ --- |
18 | >16kHz | | --- |
19 | .-. | | |
20 | | | | | Snubber |
21 | | | | | |
22 | '-' | .-. |
23 | | | | | |
24 | | | | | |
25 | | | '-' |
26 | | | | |
27 | - - - |
28 | (created by AACircuit v1.28.6 beta 04/19/05 www.tech-chat.de) |
So würde ich das machen. Dabei wird keine überschüssige Leistung verheizt.
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