Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik mit 5V 2.5mA steuern


von Jakob X. (jakob87)


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Hallo zusammen,


für die Steuerung von Ventilen und Heizpatronen stehe ich vor einem 
Problem der Teileauswahl. Beim Zusammenschrauben hilft mir später ein 
Elektriker (wegen 230 Volt), allerdings hat dieser keine Zeit mir bei 
der Planung zu helfen.

Mir stehen *5VDC Steuerspannung mit nur 2,5mA zur Verfügung (von 
http://www.de.mccdaq.com/usb-data-acquisition/USB-2408-2AO.aspx). 
Außerdem hab ich noch eine 24VDC und 230VAC Ebene im Schaltschrank.

Beim Kauf des Messmoduls hab ich nicht aufgepasst, dass mit 2,5mA kein 
SSR angesteuert werden kann und schon bin ich am Ende meines 
Elektronikwissens... Die Magnetventile schalten bei 24VDC und 6 Watt. 
Die Heizpatronen benötigen 230VAC und haben 200 Watt.


Meine Idee momentan ist den Transistor *MOSFET BUZ60* zu benutzen, damit 
mein Steuersignal auf 24 Volt angehoben wird. Zum Schalten der 230 Volt 
würde ich ein SSR verwenden.

Was muss ich bei einem Transistor alles berücksichtigen? Werden da 
zusätzliche Widerstände, Kondensatoren, ... benötigt?


In der besten Hoffnung in diesem Forum Hilfe zu erhalten,
Jakob

von Lies nochmal (Gast)


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Ich weiß ja nicht, wo du gelesen hast, aber ich lese hier: max. 
150mA/Ausgang, bzw. alle Ausgänge in Summe nicht mehr als 150mA. Macht 
also wenn alle 8 Ausgänge belegt sind schonmal 18,75mA.

Sink current capability:
 150 mA max (continuous) per output pin
150 mA max (continuous) for all eight channels

von Patrick (Gast)


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Ein Mosfet ist hier nicht unbedingt nötig, Ein Bipolartransistor tut es 
ebenso und ist "robuster".
Der BUZ 60 ist mit 5,5A/400V auch total fehl am Platz, nicht extra 
kaufen bzw. für andere Zwecke aufheben!
Dein Magnetventil braucht 250 mA, Spannung ist 24 Volt, da könnte schon 
ein BC337 seinen Dienst verrichten. (Wenn Masse von 5V und 24 V die 
gleiche sind)
Beim Worst Case-beta (Stromverstärkung) von 100 brauchst du 2,5 mA 
Steuerstrom.
Dieses geringe Beta tritt aber eher bei hohen Kollektorströmen auf, beim 
337 also Richtung 800mA.
Wenn du den Basisvorwiderstand auf 2 mA auslegst, also:
Dann kannst du die Relais und Magnetventile mit einer solchen Schaltung 
ansteuern. Bei den Ventilen die Freilaufdioden nicht vergessen, beim SSR 
schaden sie aber auch nicht.
Die SSRs werden sicher weniger Strom brauchen, aber ein wenig mehr 
Basisstrom als benötigt kann auch nicht schaden, da wird der Transistor 
nur noch etwas übersteuert und Uce verringert sich.

von Jakob X. (jakob87)


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Lies nochmal schrieb:
> Ich weiß ja nicht, wo du gelesen hast, aber ich lese hier: max.
> 150mA/Ausgang, bzw. alle Ausgänge in Summe nicht mehr als 150mA. Macht
> also wenn alle 8 Ausgänge belegt sind schonmal 18,75mA.

Danke für den Hinweis. Ich benutze 2 unterschiedliche Messwertaufnehmer.
http://www.de.mccdaq.com/PDFs/specs/USB-2408-Series-data.pdf
http://www.de.mccdaq.com/PDFs/specs/USB-1608G-Series-data.pdf

jeweils mit 8x Ausgängen. Der eine hat 2,5mA und der andere die 
errechneten 18,75mA. Muss ich deswegen nun unterschiedliche Transistoren 
verwenden?



Ginge der BUZ60 bei meiner Problemstellung? Ein Kollege wollte mir 
diesen empfehlen und hat davon noch welche rumliegen... Ob der Preis pro 
Schaltung ein paar Euro teurer wird, spielt dabei keine Rolle 
(Gesamtwert der zu steuernden Anlage >25k€)

Ansonsten pack ich erstmal in den Warenkorb bei Conrad:
Bestell-Nr.: 1184203 - 62
Bestell-Nr.: 140536 - 62

Gehe ich recht in der Annahme, dass die Sperrspannung und 
Durchbruchsspannung bei der Schutzdiode größer als meine anliegenden 24V 
sein müssen?


Vielen Dank schon mal!

von Patrick (Gast)


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Jakob X. schrieb:
> Ginge der BUZ60 bei meiner Problemstellung? Ein Kollege wollte mir
> diesen empfehlen und hat davon noch welche rumliegen... Ob der Preis pro
> Schaltung ein paar Euro teurer wird, spielt dabei keine Rolle
> (Gesamtwert der zu steuernden Anlage >25k€)

Wenn die schon rumliegen und der Preis egal ist, dann will ich nichts 
gesagt haben :>
Der Mosfet ist kein Logic-Level-Typ, d.h. bei 5V schaltet er nicht 
richtig durch. Bei 3V (Threshold-Spannung) beginnt er erst zu schalten.
Im Diagramm für dieses Verhalten lese ich bei 5V GD-Spannung einen 
Widerstand von 1,2 Ohm ab, bei 4,5V sind es 1,6 Ohm (bis ca. Faktor 2 
wenn er warm wird).
Macht keine 200 mW und TO-220 kriegt 1 Watt weggekühlt ohne Kühlkörper.
Trotz "falschem" Mosfet sollte das also funktionieren.
Bei deinen 250 mA kann musst du dann mal gucken, wie der sich verhält, 
also wie viel Spannung im durchgeschalteten Zustand (ruhig eine Weile 
ein lassen, dann ist der Mosfet auch ein wenig warm und hochohmiger) 
über der Schaltstrecke anliegt. Diese Spannung mal deine 250 mA sollte 
unter 0,5 Watt liegen (2 Volt) dann würde ich das ganze als zuverlässig 
betrachten. Ich glaube auch nicht, dass die Ventile dir diese 2 Volt 
übelnehmen werden.
Bzgl. der Ansteuerung des Gates macht es Sinn, einen Widerstand (z.B. 
470R, wenn du definitiv unter 2 mA bleiben willst, dann 2,2k) analog 
einem Basiswiderstand vorzuschalten, weil sonst Stromspitzen beim 
Schalten auftreten, die deine Steuerkarte überfordern könnten. Je größer 
der Widerstand, desto langsamer wird der Schaltvorgang, aber das sollte 
ja bei dir keine Probleme machen, wenn du Mechanik/Heizungen schalten 
willst.

von Patrick (Gast)


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Jakob X. schrieb:
> Ansonsten pack ich erstmal in den Warenkorb bei Conrad:
> Bestell-Nr.: 1184203 - 62
> Bestell-Nr.: 140536 - 62

Ganz vergessen.
Den Transistor brauchste nicht unbedingt, kannst ja doch die Mosfets 
nehmen, schadet aber auch nicht, mal ein paar von der Sorte auf Halde zu 
haben, kost ja nichts.
Du brauchst keine Supressordiode, schade ums Geld und technisch nicht 
notwendig. Nimm Stattdessen eine 1N4004 (herkömmliche Gleichrichterdiode 
die 1 A und 400 V aushält). Ich verwende immer 1N4007, geht bis 1000V 
und kostet ähnlich wenig.
Vielleicht hat ja dein Kollege noch was passendes rumliegen, muss nur 
eine Stinknormale Gleichrichterdiode sein und sagen wir mal 50Volt 
aufwärts sperren können.


Jakob X. schrieb:
> Gehe ich recht in der Annahme, dass die Sperrspannung und
> Durchbruchsspannung bei der Schutzdiode größer als meine anliegenden 24V
> sein müssen?


Ja, da hast du recht, und die 4004 bzw 4007 hält auch (wie dein BUZ, 
Smiley) noch viel mehr aus, schadet auf keinen Fall, kosten tut sie 
nichts. Bei der Diode auf die Polung achten (Strich auf dem Gehäuse nach 
+)!

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