Hallo! Ich möchte auf meinen autonomen Roboter, der von einem 14,8V-LiPo-Akku gepowert wird eine 12V-Halogenlampe bauen. Sicherlich würden die 14,8V (wenn der Akku ganz voll ist sind es ja sogar 16,8V) ziemlich schnell die Lampe zerstören, daher muss die irgendwie geregelt werden. Dazu habe ich derzeit zwei Ansätze: 1. 12V-Spannungsregler anbauen, z.B. einen L7812CV oder vlt. auch einen Schaltregler. 2. Die Lampe zwar an die 14,8V anschließen, aber durch ein mit einem MOSFET verstärktes PWM-Signal dimmen. Kann mir jemand sagen, ob die zweite Methode überhaupt funktionieren würde und wie sinnvoll die beiden Ideen sind und ob es vlt. noch andere Möglichkeiten gibt? Viele Grüße, Fabian
Variante 2 wäre die eleganteste Lösung. Schont Deinen Akku und verbrät fast keine Energie. PWM mit NE555 oder Attiny und Mosfet. Goggle liefert Schaltungen genug, Forum auch.
@Fabian Von was für einer Leistung der Lampe reden wir denn? Für Batteriebetrieb solltest du besser eine LED-Lampe nehmen. Sascha
Danke für die Antworten! Dann werde ich wohl die PWM-Variante wählen. Ich hatte bloß Angst, dass der kurze 14,8V-Puls der Lampe irgendwie schaden könnte. Da der Roboter ohnehin einen ATmega2560 besitzt sollte die Erzeugung eines PWM-Signals eher kein Problem sein. Es geht um den Betrieb einer 12V-20W-Halogenlampe an einem 14,8V-2,2Ah-LiPo-Akku. Zusammen mit der anderen Elektronik kann ich dann wohl mit einer Laufzeit von ca. 30-60 Minuten rechnen. Das reicht aber definitiv, da die Akkus ohnehin austauschbar sind und mit 4C geladen werden können. Außerdem wird die Lampe nicht die ganze Zeit angeschaltet sein. LEDs fände ich auch nicht schlecht aber ein paar gute mit Optik zu finden wird schon fast ein bisschen zu teuer, Halogenlampen bekommt man hingegen ja fast hinterhergeschmissen! Ich setze das mal um und bin gespannt, ob es funktioniert! Fabian
Kopfschüttelnder schrieb: > Variante 2 wäre die eleganteste Lösung. Zumal Variante 1 wohl nicht funktionieren würde.
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Warum würde denn die Variante mit dem 12V-Spannungsregler nicht funktionieren?
Glühlampen mit Wolframdraht sind Kaltleiter, der Kaltwiderstand ist vielleicht 1/10-tel des Nennwiderstandes. Um die bei Halogenlampen erhöhte Farbtemperatur zu erreichen, kann man mit bis zu 1/15-tel des Nennwiderstands rechnen. D.h. eine 20W-Lampe zieht bei 12V kurzzeitig bis zu 25A. Da ein L7812 aber schon bei 3A dicht macht bzw. die Spannung darüber einbricht, reicht die Heizleistung u.U. nicht einmal um die Glühwendel überhaupt auf Temperatur zu bringen. Geht dann bestenfalls in Zeitlupe.
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Danke für die Erklärung! Daran hätte ich ja nie gedacht! ;) Ich baue mir nachher dann mal die PWM-Variante! Danke!
Fabian S. schrieb: > Warum würde denn die Variante mit dem 12V-Spannungsregler nicht > funktionieren? Weil die Verlustspannung 2...3V beträgt.
Fabian S. schrieb: > Dann werde ich wohl die PWM-Variante wählen. Ich hatte bloß Angst, dass > der kurze 14,8V-Puls der Lampe irgendwie schaden könnte. Wenn du eine Induktivität in Reihe zu deiner Lampe schaltest und den Strom regelst, ist das für die sogar schonender als direkter Betrieb (Einschalten) an einer 12V Gleichspannung. Jeder halbwegs moderne Schrittmotortreiber macht das bei Überspannungen, die ein Vielfaches (oft Faktor 5 und mehr) der Nennspannung betragen.
Es funktioniert! Ich habe die PWM-Schaltung mal gerade zusammengesteckt und die Lampe leuchtet ziemlich hell und wird extrem heiß! Das Bild der Kamera, das der RasPi auf dem Roboter eigentlich auswerten sollte, ist einfach nur noch komplett weiß. Ich werde die Lampe daher mal dimmen. Sogar der MOSFET (ein IRLZ34N) wird so heiß, dass ich ihm mal einen Kühlkörper verpasst habe. Dann wäre das Problem jetzt ja gelöst, vlt. probiere ich irgendwann auch noch mal die LED-Variante aus, zur Zeit kann man der Akkuanzeige richtig dabei zusehen, wie sie langsam hinabklettert... Viele Grüße, Fabian
Fabian schrieb: >Sogar der MOSFET (ein IRLZ34N) wird so heiß, dass ich ihm mal einen >Kühlkörper verpasst habe. Der hat laut Datenblatt einen RDS ón von 0,035 Ohm. Bei einer 50W- Halogenlampe wäre die Verlustleistung an ihm ca. 0,8 Watt. Wird er vernünftig angesteuert?
> Sogar der MOSFET (ein IRLZ34N) wird so heiß, dass ich ihm mal einen > Kühlkörper verpasst habe. > Dann wäre das Problem jetzt ja gelöst, Defintiv nicht. Wenn bei der PWM von gerade mal 2A der MOSFET heiß wird, dann stimmt was nicht.
hi, ich nehme an, der wird direkt vom avr angesteuert mit 270Ohm oder so als gatewiderstand? dann dreh mal die PWM auf wenige 100Hz runter. der darf bei 20W kaum spürbar warm werden. @Bär: ein to220 mit 0,8W möchtest du aber auch nicht mehr anfassen. sind hier aber nur 20W und sollten somit nur 0,1W sein ohne schaltverluste, die bei wenigen 100Hz aber unter den tisch fallen, wenn man nicht gerade 47k ans gate klemmt. gruß, norbert
Mir ist gerade aufgefallen, dass ich versehentlich die 35W-Lampe angeschlossen hatte und nicht die 20W-Lampe, bei der 20W-Lampe ist die Hitzeentwicklung nicht so stark... Trotzdem mal kurz nachgerechnet, wie heiß er denn hätte werden sollen: Also bei 35W (laut Verpackung nimmt die aber 38W auf) und effektiv 12V liegt die Stromaufnahme bei I = P/U = 38W/12V = 3,1666...A Bei einem RDSon von 0,035Ohm ist die Verlustleistung dann P = I²R = 3,1666...² × 0,035Ohm = 0,350972222W Einem einem Wärmewiderstand (heißt das so? Im Datenblatt steht auf S.1 etwas von Thermal Resistance) von max. 62°C/W ist der Temperaturanstieg dT <= 0,350972222W × 62°C/W <= 21,7602777...K Bei derzeit 26,6°C im Raum komme ich auf eine Temperatur des MOSFETs von Theta <= 26,6°C + 21,7602777...K <= 48,3602777...°C Hm, also der MOSFET war bestimmt so im Bereich 60°C bis 80°C, also nicht mehr anzufassen. Bär Luskoni schrieb: > Wird er vernünftig angesteuert? Was heißt denn "vernünftig ansteuern"? Ich habe davon leider nicht so viel Ahnung... Ich habe einfach das Gate direkt an den Pin des AVRs angeschlossen, Source kam an 0V und zwischen Drain und die 14,8V habe ich die Lampe geschaltet. Die Idee mit der Induktivität habe ich zunächst nicht umgesetzt. Danke für eure Hilfe!
ui, da gehört ein widerstand zwischen gate und pin! der pin steuert sonst ständig gegen kurzschluss, das gate ist für den pin ein kleiner c. wie ist die pwm frequenz? bei der berechnung der temperatur hast du aber wirklich mal nur grob abgeschätzt, oder? das geht doch genauer! gruß, norbert
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Norbert S. schrieb: > ui, da gehört ein widerstand zwischen gate und pin! Das ist allerdings eher ein Angstwiderstand, der normalerweise nicht benötigt wird.
Dann baue ich gleich mal einen kleinen Widerstand dazwischen. Dass das Gate als ganz kleiner Kondensator dient, wusste ich, habe mir aber nicht so wirklich viel bei gedacht... 2,7kOhm sind OK? Was die Frequenz angeht: Ich verwende das Arduino Mega 2560, und zwar Pin 45, da liegt die Frequenz (glaube ich) bei 500Hz.
hi, nein, 2k7 ist etwas viel, nimm mal 270Ohm oder sowas. läuft mit 5V? der pin darf 40mA, rechne selbst und bleib etwas weg von den 40mA. das mit der frequenz solltest du mal genauer nachsehen. der pin kann nur begrenzt strom treiben und bei jedem umschalten entstehen verluste im fet. direkt am pin mit 500Hz dürfte der aber nicht so heiss werden. irgendas stimmt da noch nicht. probier doch vielleicht mal ne manuelle pwm mit delays, so daß 100hz oder so rauskommen. harald: ganz schlechter stil. der pin macht zur not bis 100mA oder so spitze. geht nach meiner erfahrung zwar nicht kaputt aber man handelt sich womöglich probleme ein, die ein ardu-nutzer ohne oszi garantiert nicht braucht. gruß, norbert ps: kleinschreibe ist auch schlechter stil aber tippt mal als rechtshänder, wenn der rechte arm komplett in gips ist...
Fabian S. schrieb: > 2,7kOhm sind OK? vermutlich schon viel zu hoch. Diesen Widerstand sollte man so klein wie irgendwie möglich machen.
Norbert S. schrieb: > 2k7 ist etwas viel, nimm mal 270Ohm oder sowas. :D Jetzt, wirklich mit der 20W-Lampe und mit einem kleinen Kühlkörper auf dem MOSFET, ist mit der Hand nur mit genug Konzentration überhaupt noch eine Erwärmung mehr zu spüren. Ich mache mal morgen damit weiter, jetzt fahre ich erstmal kurz bei Conrad vorbei (habe das Privileg, sehr in der Nähe des großen Cs zu wohnen). Mir geht übrigens immer noch nicht die Sache mit der LED aus dem Kopf. Ich glaube, ich bestelle mal so eine http://www.conrad.de/ce/de/product/177034/HighPower-LED-Kalt-Weiss-1-W-105-lm-110-32-V-350-mA-Avago-Technologies-ASMT-MW04-NLN00?ref=list und schaue, ob die sich eignet, zumindest ist sie relativ günstig. Muss man bei LEDs unbedingt Konstantstromquellen verwenden oder geht das theoretisch auch mit PWM, wenn man die Nennspannung anvisiert?
Fabian S. schrieb: > Muss man bei LEDs unbedingt Konstantstromquellen verwenden oder geht das > theoretisch auch mit PWM, wenn man die Nennspannung anvisiert? Es gibt für LEDs, im Gegensatz zu Glühlampen, keine echte Nennspannung, wohl aber einen Nennstrom. :-) Zudem muss man bei Leistungs-LEDs praktisch immer einen Kühlkörper verwenden. Gruss Harald
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Norbert S. schrieb: > ps: kleinschreibe ist auch schlechter stil aber tippt mal als > rechtshänder, wenn der rechte arm komplett in gips ist... Und ich habe mich schon immer gefragt, wozu diese verfluchte Taste gut ist. Jetzt weiß ich es ... Gute Besserung ;-)
Da darf doch aber nichts warm werden! ich habe so etwas mitm kleinen Atmel und einem P-Kanal Mosfet auf Größe einer KFZ Sicherung ( Als Drop-In Replacement ) zum Sanftanlauf meiner KFZ-Scheinwerfer. Die haben 2x55Watt@12V...
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Aus dem Handgelenk fotografiert, mir selbst als Mail geschickt und dabei "mittel" ausgewählt. Geht 1A. Inklusive Android-App. zum parametrieren...
Fabian S. schrieb: > Ich glaube, ich bestelle mal so eine > http://www.conrad.de/ce/de/product/177034/HighPower-LED-Kalt-Weiss-1-W-105-lm-110-32-V-350-mA-Avago-Technologies-ASMT-MW04-NLN00?ref=list Denen ist wohl das Komma verrutscht. Guck mal bei Ebay 231098809326 (5pcs 2W LED chips, 3.2-3.4V)
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231098809326.jpg
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Mr. X schrieb: > Denen ist wohl das Komma verrutscht. Das ist gut möglich.
Ja, die China-LEDs auf eBay sind viel, viel günstiger, aber da dauert es leider ein paar Wochen, bis die ankommen... Ich habe aber auch schon mal überlegt, einfach ein paar von denen auf Vorrat zu bestellen, das mache ich gleich einfach mal! Was die Wärmeentwicklung angeht: Kommt das nicht auf den Einschaltwiderstand RDSon an?
Fabian S. schrieb: > Was die Wärmeentwicklung angeht: Kommt das nicht auf den > Einschaltwiderstand RDSon an? ja, wenn die schaltverluste klein bleiben. von daher war deine rechnung von oben schon richtig. nackte leds mit der leistung, da würde ich dir abraten. die 1W fallen zu 75-80% als abwärme an und leds mögen es nicht warm. bei smd geht das fast nur mit aluplatine. und du bräuchtest ca. 5 stück davon, um die 20W halogen zu ersetzen. capslock: danke erstmal. immerhin kann ich mir nach einer woche jetzt schon die schuhe zubinden. ich habe diese taste tatsächlich erst in den letzten tagen entdeckt ;-) für normalen text, also nomen oder eigennamen ist mir das aber zu umständlich - momentan... es ist alles etwas kompliziert und umständlich und vor allem: ich kann nichts basteln! gruß, norbert
Fabian S. schrieb: > Ich hatte bloß Angst, dass > der kurze 14,8V-Puls der Lampe irgendwie schaden könnte. Die Dinger laufen auch an 12 Volt Wechselspannung. Da das nur der Effektivwert ist, liegen da periodisch auch immer höhere Spannungen an, ohne daß da was passiert. Solange die PWM nicht schnarchlangsam ist, wird da nichts passieren. Und schnarchlangsam willst Du auch nicht. Du willst ja kein Blinklicht. Solange du kein Flacken siehst, ist die Frequenz hoch genug. Nur der Dutycycle sollte nicht zu hoch sein. DC=12/14,8=0,81 wäre natürlich Käse. siehe http://www.mikrocontroller.net/articles/Pulsweitenmodulation Korrekt wäre DC=0,65. Tendenz mit fallender Akkuspannung steigend. Nebenbei: Es gibt auch die These, daß Gleichstrom auch auf Glühbinen negative Auswirkungen hat. Wenn ich aber an Autoscheinwerfer, Taschenampen etc. denke scheint dieser Effekt zumindest bei Kleinspannungen nicht dramatisch zu sein.
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