Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Lastschaltung und -erkennung


von Boris D. (Gast)


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Hallo,

ich habe einen Verbraucher (5V, max. 7A), welchen ich mittels eines 
Atmega an/ausschalten will. Der Verbraucher wird durch einen Stecker 
(+,-) an den Atmega bzw die Schaltung angeschlossen. Wird der 
Verbraucher mit + 5Volt  versorgt, so kann man 5Volt über einen Pin am 
Verbraucher auch wieder von ihm abgreifen. Der Atmega soll darüber 
hinaus zu jeder Zeit wissen, ob gerade der Verbraucher angeschlossen ist 
oder nicht.

Da ein Computernetzteil als Spannungsversorgung genutzt werden soll und 
dort ja nur die 5Volt (gut) geregelt sind, wird sowohl der Verbraucher 
als auch die Schaltung mit 5Volt versorgt. Da es wichtig ist, dass der 
Verbraucher seine 5Volt erhalt und nicht weniger, gehe ich davon aus, 
dass nur ein Relais zum Schalten des Verbrauchers genutzt werden kann 
und kein Transistor/MOSFET.

Ich Anhang befindet sich ein erster Entwurf der Schaltung. Die Schaltung 
ist wie folgt zu verstehen:

- U4 U3 und R7 stellen den Verbraucher in der Simulation dar. In der 
Realität wird der Verbraucher über I2 mit der Versorgungsspannung 
versorgt und über I3 stellt er 5Volt zur Verfügung.

- R11 U7 stellen den Atmega in der Simulation dar. In der Realität 
schaltet der Atmega den Transistor über I0

- W1 D3 stellen das Relais in der Simulation dar. Welches Relais eignet 
sich hier für die Realität?

- Q0 auf HIGH bedeutet, dass kein Verbraucher angeschlossen ist. Q0 auf 
LOW das Gegenteil.

- R4 dient nur zur Simulation. Wird später weggelassen.


Fall 1: Sperrt das Relais und es ist keine Last angeschlossen, so wird 
der I2  gegen +5Volt gezogen und I3 gegen Ground. Somit wird der 
Kondensator über R2 und R3 entladen und Q0 geht auf HIGH.

Fall 2: Sperrt das Relais und es ist eine Last angeschlossen, so wird I2 
und I3 gegen Ground gezogen und der Kondensator laed sich über R2 auf 
und Q0 geht auf LOW

Fall3: Leitet das Relais und es ist keine Last angeschlossen, so ist I2 
+5Volt und I3 wird gegen Ground gezogen => Fall1

Fall4: Leitet das Relais und es ist eine Last angeschlossen, so ist I2 
+5Volt und I3 +5Volt und der Kondensator läd sich über R2 auf und Q0 
geht auf LOW.

Das RC Glied soll dazu dienen dass der Ausgang Q0 entprellt ist. So 
wurden die Widerständ R2 und R3 so gewählt, dass das Laden bzw. Entladen 
ca. 20ms dauert, wenn man für die Schaltschwellen des Schmitt-Trigger 
Inverters  2.0Volt und 2.3Volt annimmt und an den Dioden 0.7Volt 
abfallen.


Die Schaltung rechts mit dem Eingang I1 und Ausgang Q1 stellt ein 
Entpreller dar und gehört nicht zur oben beschriebenen Schaltung (kann 
also erst mal vernachlässigt werden).


------

So. Nun bitte ich zur Beurteilung der Schaltung. Was haltet ihr von 
dieser Realisierung? Sind die Bauteile der Anwendung gerecht? Welches 
Relais sollte ich nehmen?

Vielen Dank
Gruß Boris

PS: Das ist mein erstes Posting hier bei mikrocontroller.net. Ich hoffe 
die Beschreibung des Problems ist in Ordnung.

von Martin H. (martinhaag)


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irgendwie etwas wirr, vielleicht liegt es daran das es 17:00 ist :)

Kannst Du deine 5V/max. 7A Last genauer definieren, dann kann man mal 
abschätzen ob ein Relais oder ein Halbleiter sinnvoll ist.

Grüsse

Martin

von Boris D. (Gast)


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Es handelt sich um ein Xilinx Evaluation Board, welches 5Volt Spannung 
benötigt und von dem auch 5Volt über Pins wieder abgegriffen werden 
kann. Ich möchte in der Spezifikation von dem Board bleiben und ihm die 
5Volt auch zur Verfügung stellen um sicher zu gehen, dass die 
Funktionalität des Boards nicht beeinflusst wird. Mir fällt da kein 
Halbleiter ein, der das kann. Aber ich bin hier ja auch nicht der Profi 
:)

von Martin H. (martinhaag)


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- Da sollte ein geeigneter Mosfet (zB sowas IPP096N03L G) keine Probleme 
machen. Der Spannungsverlust ist im zweistellingen mV Bereich

An das Eval-Board kommt dann wieder ein 5V Verbraucher? Villeicht 
beschreibst du diesen mal. Vor allem grosse Kapazitäten oder 
Induktivitäten können probleme machen.

Und ob der Verbraucher am Eval Board strom zieht oder nicht willst du 
dann detektieren?

von Boris D. (Gast)


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Nicht ganz. Ich möchte ja das Evaluation Board an und ausschalten, also 
ist das Board der Verbraucher. Ich wollte nur einen 5Volt Ausgang des 
Boards nutzen um festzustellen, ob das Board gerade angeschaltet ist, 
denn:

Solange das Board nicht angeschaltet ist, wollte ich den geringen 
Widerstand des Board nutzen um mittels eines Spannungsteilers zu 
erkennen ob das Board angeschlossen ist oder nicht. Also so:

Vcc
|
R1_100kOhm
|
|--------->Q5 spannung abgreifen
|
Rboard
|
Gnd


Ist kein Board angeschlossen, so ist im ASCII Beispiel Q5 auf Vcc. Ist 
ein Board angeschlossen, so fällt Vcc über R1  (R1 >> Rboard) ab und Q5 
geht auf Gnd.

Das Ganze klappt aber eben nur, wenn das Board nicht angeschaltet ist. 
Ist es angeschaltet, so wird R1 ja durch das Relais überbrückt und Q5 
ist wäre (mit oder ohne Board) auf VCC. Also wollte ich für diesen Fall 
einen 5Volt Pin vom Board abgreifen und schauen ob darauf 5Volt anliegen 
(Board angeschlossen) oder nicht (Board nicht angeschlossen).

---------

Aber nun hast Du diesen MOSFET aus deiner Zauberkiste geholt. Die 
9.6mOhm RDSon sind ja schon mal ganz ok. Wenn man bedenkt dass das Board 
5Volt bei max 6A zieht, dann entspricht dies ja einem Widerstand von 
833mOhm also liegen mindestens 9.6/(9.6+833) * 5Volt = 4.94Volt am Board 
an. Den MOSFET würde ich zwischen VCC und dem +Pol des Boards platzieren 
also wäre ein N Kanal besser geeignet. Kennst du einen passenden N Kanal 
MOSFET mit sehr kleinem RDSon, den ich als Privatkunde kaufen kann?

Fällt Dir eine bessere Methode ein, um festzustellen, ob das Evaluation 
Board an der Schaltung angeschlossen ist?

Vielen Dank
Gruß Boris

von Boris D. (Gast)


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Ich meine natürlich einen P Kanal MOSFET... ich brauch was zu essen :)

von Lothar M. (Firma: Titel) (lkmiller) (Moderator) Benutzerseite


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Boris D. schrieb:
> ich brauch was zu essen :)
Iss noch ein wenig mehr...
Diese Rechnung ist echt abgedreht:
Boris D. schrieb:
> Die 9.6mOhm RDSon sind ja schon mal ganz ok. Wenn man bedenkt dass
> das Board 5Volt bei max 6A zieht,
Das Board zieht nicht 5V bei 6A, sondern bestenfalls 6A bei 5V..
> dann entspricht dies ja einem Widerstand von 833mOhm
Wo hast du diesen Wert hergeknobelt?
Ach, den Widerstand des FPGA-Boards berechnet...  :-o
> also liegen mindestens 9.6/(9.6+833) * 5Volt = 4.94Volt am Board an.
Kurios, dieser Rechenweg.

Ich hätte das so gemacht:
9,6mOhm*6A = 0,057V am Mosfet.
5V-60mV = 4,94V am Board.

Eines ist sicher: da ist auch ein Relais nicht besser. Die haben noch 
höhere Kontaktwiderstände...

von Boris D. (Gast)


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Dein Rechenweg ist kurzer und meiner falsch. Sollte heissen: 
833/(9,6+833) * 5Volt = 4,94V am Board. Nun ja, Hauptsache die 4,94V 
stimmen schon mal.

Ein entsprechender P Kanal wäre dann wohl der IPD042P03L3 G  (max 
6.8mOhm RDSon bei 4.5V) , wobei es den nicht als TO220 Ausführung gibt 
und ich keine Ahnung habe woher ich den bekommen kann. Hoffe ihr kenn da 
eine Alternative.

von Lothar M. (Firma: Titel) (lkmiller) (Moderator) Benutzerseite


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Boris D. schrieb:
> Hoffe ihr kenn da eine Alternative.
Evtl. ist da was dabei:
Standardbauelemente: P-MOSFET
Tipp: an SMD-Bautiele lassen sich auch Drähte anlöten. Und TO-252 ist ja 
schon fast bedrahtet...

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