Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Mit 100mA elektromagnetisches Ventil ansteuern ausreichend?


von M. B. (mbdecker)


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Hallo liebes Forum

Ich habe mir ein Festo elektromagnetisches 3/2 Wegeventil ausgesucht. 
Betrieben wird es mit 24V und besitzt eine Leistungsaufnahme von 2,88W.
Mit 2,88W/24V ergibt dies einen Strom von 120mA für das Schalten. Das 
Ventil hätte ich mit einem Schrittmotor verbunden, dass einen max. Strom 
von 100mA liefern kann.

Meine Frage: Wird das Ventil dennoch funktionieren? Oder wird es einfach 
etwas länger haben mit dem Öffnen? Habt ihr Erfahrungen damit oder kommt 
es auf den Anzugsstrom nicht so drauf an hm

(Es steht auch eine Toleranz von 10% bei der Betriebsspannung, d.h 
könnten auch 26.4V sein, womit der Strom 109mA wird. Nach meiner 
Überlegung müsste dann ja auch eine Funktion gewährleistet sein, weshalb 
ich hoffe die 100mA von mir sind ausreichend)

Grüsse
MB

von Axel R. (axlr)


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M. B. schrieb:
> Das
> Ventil hätte ich mit einem Schrittmotor verbunden, dass einen max. Strom
> von 100mA liefern kann.

Schrittmotor-Steuerung? Meinst du sowas?

von Wolfgang (Gast)


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M. B. schrieb:
> Habt ihr Erfahrungen damit oder kommt es auf den Anzugsstrom nicht so
> drauf an hm

Das kommt auf die Konstruktion des Ventils an, i.e. von der Auslegung 
der Spule, des Magneten und der Kraftkennlinie.

> Das Ventil hätte ich mit einem Schrittmotor verbunden, dass einen max. Strom
> von 100mA liefern kann.

Generatorbetrieb von einem Schrittmotor?
Erklär mal deinen Aufbau (Schaltplan)

von M. B. (mbdecker)


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> Schrittmotor-Steuerung? Meinst du sowas?

Ich habe einen Schrittmotor mit einem Digitalen Ausgang (max. 24V/100mA) 
steht dort

: Bearbeitet durch User
von Wolfgang (Gast)


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M. B. schrieb:
> Ich habe einen Schrittmotor mit einem Digitalen Ausgang (max. 24V/100mA)
> steht dort

Was hast du wirklich.
Ein Schrittmotor hat (meist) Anschlüsse von zwei Spulen, also 4 Drähten 
und schon gar keinen digitalen Ausgang.

von M. B. (mbdecker)


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Wolfgang schrieb:
> Was hast du wirklich.
> Ein Schrittmotor hat (meist) Anschlüsse von zwei Spulen, also 4 Drähten
> und schon gar keinen digitalen Ausgang.

Ich habe keinen "Bastler Schrittmotor". Anbei ein kurzes Datenblatt des 
Schrittmotors. So wie ich das lese gibt es zwei Ausgänge, die ich für 
externe Geräte verwenden kann (Pin 3 und 4 bei X1)

Eine Kraftkennlinie oder ähnliches ist nicht dem Datenblatt von Festo zu 
entnehmen.
Aufbau: Schrittmotor ist mit Netzteil verbunden und führt sein Programm 
aus. Soll nun erweitert werden, dass er über seine Ausgängen zusätzlich 
noch das Wegeventil betreibt.

: Bearbeitet durch User
von Wolfgang (Gast)


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M. B. schrieb:
> Ich habe keinen "Bastler Schrittmotor".

Der PD4-C von Nanotec ist ein BLDC Motor mit integrierter Steuerung. Mit 
Schrittmotor hat das überhaupt nichts zu tun.

von Wolfgang (Gast)


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Ok, das "überhaupt nichts" ist natürlich Auslegungssache. Wenn Nanotec 
von Closed-Loop und Encoder spricht, ist das vom Betrieb her eher ein 
BLDC-Motor mit FOC.

Zu dem Steuerausgang:
Der Open Drain Ausgang des PD4-C kann 100mA schalten. Der Strom wird 
aber nicht durch den Treiber bestimmt, sondern durch den Widerstand 
deines Ventilmagneten und dessen Betriebsspannung. Bei Betrieb an 24V 
würde der Ausgang also ganz klar überlastet werden, i.e. außerhalb 
seiner spezifizierten Grenzen betrieben.
Was spricht gegen einen externen Treiber, bestehend aus einem MOSFET, 
zwei Widerständen und - falls nicht im Ventil integriert - einer 
Freilaufdiode?

von M. B. (mbdecker)


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Wolfgang schrieb:

> Was spricht gegen einen externen Treiber, bestehend aus einem MOSFET,
> zwei Widerständen und - falls nicht im Ventil integriert - einer
> Freilaufdiode?

Danke erstmal für deinen Vorschlag. Was dagegen spricht - Ich kenne mich 
damit überhaupt nicht aus. Bin froh wenn ich einfach etwas anschliessen 
kann. Habe gesehen, ein MOSFET kann Ströme verstärken. Nur wie wähle ich 
den jetzt aus. Muss mich da schlau machen.

von Wolfgang (Gast)


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M. B. schrieb:
> Habe gesehen, ein MOSFET kann Ströme verstärken.

Das ist das Einzige, was er nicht kann ;-)
Ein MOSFET wird durch eine Spannung gesteuert und kann damit den 
Widerstand von seinem Kanal ändern. Die meisten MOSFETs werden als 
Schalter eingesetzt, d.h. hohe Gate-Source-Spannung = Schalter DS 
geschlossen, niedrige GS-Spannung = Schalter DS offen.
Ein BJT würde für deinen Zweck auch funktionieren.

Welche Betriebsspannungen hast du in deinem Aufbau zur Verfügung?

Dein Ventil kannst du wahrscheinlich wie ein Relais ansteuern - kommt 
drauf an, ob das nur die Spule ist oder auch noch eine Steuerelektronik 
vorhanden ist.
Guck dir mal den Artikel Relais mit Logik ansteuern an.

von M. B. (mbdecker)


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Wolfgang schrieb:
> Das ist das Einzige, was er nicht kann ;-)
> Ein MOSFET wird durch eine Spannung gesteuert und kann damit den
> Widerstand von seinem Kanal ändern. Die meisten MOSFETs werden als
> Schalter eingesetzt, d.h. hohe Gate-Source-Spannung = Schalter DS
> geschlossen, niedrige GS-Spannung = Schalter DS offen.
> Ein BJT würde für deinen Zweck auch funktionieren.

Dann war das eine Falschinformation auf der Website auf der ich kurz 
geschaut habe für eine Erklärung
>
> Welche Betriebsspannungen hast du in deinem Aufbau zur Verfügung?

Ich habe eine 24V und 5A Speisung, die ich weiterverwenden könnte

> Dein Ventil kannst du wahrscheinlich wie ein Relais ansteuern - kommt
> drauf an, ob das nur die Spule ist oder auch noch eine Steuerelektronik
> vorhanden ist.

Ist nur eine Spule drin

Aber bestenfalls suche ich ein anderes Ventil mit einer geringeren 
Leistungsaufnahme, wird mir eine Menge Einlesen und Verzweiflung sparen 
;)

: Bearbeitet durch User
von Udo S. (urschmitt)


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Wolfgang schrieb:
> Der Open Drain Ausgang des PD4-C kann 100mA schalten.

Damit ein 24V Relais schalten (Freilaufdiode nicht vergessen).
Das Relais schaltet dann das Ventil.

von Wolfgang (Gast)


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M. B. schrieb:
> Aber bestenfalls suche ich ein anderes Ventil mit einer geringeren
> Leistungsaufnahme, wird mir eine Menge Einlesen und Verzweiflung sparen
> ;)

Du kannst Glück haben, dass das Ventil auch mit 100mA noch arbeitet. 
Dann würde es reichen, einen Widerstand 47Ω/1W in Reihe zur Spule zu 
schalten. Bei sicherheitskritischen Dinge würde ich mich auf soetwas 
aber nicht verlassen und auch sonst müsste man ausloten, wieviel Reserve 
noch verbleibt.

von wendelsberg (Gast)


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M. B. schrieb:
> (Es steht auch eine Toleranz von 10% bei der Betriebsspannung, d.h
> könnten auch 26.4V sein, womit der Strom 109mA wird.

Nein, das ist voellig falsch.
Ein Ventil hat eine Magnetspule, die bei DC Ohmsches Verhalten hat. Also 
wird der Strom hoeher, nicht niedriger.

wendelsberg

von M. B. (mbdecker)


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Udo S. schrieb:
> Wolfgang schrieb:
>> Der Open Drain Ausgang des PD4-C kann 100mA schalten.
>
> Damit ein 24V Relais schalten (Freilaufdiode nicht vergessen).
> Das Relais schaltet dann das Ventil.


Also habe mir jetzt aufgrund deiner Antworten was rausgesucht und zwar 
ein Relaismodul (Schliesser) für eine DIN Hutschiene. Nennspannung 24VDC 
(kommen vom Schrittmotor) und das schaltet dann den grösseren Strom vom 
Schaltnetzteil (24V/5A) zum Ventil. Habe ich das richtig verstanden?

Und ein Freilaufdiode ist bereits enthalten im Modul :)

https://www.phoenixcontact.com/online/portal/de?uri=pxc-oc-itemdetail:pid=2903366&library=dede&tab=1

: Bearbeitet durch User
von Sebastian W. (wangnick)


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M. B. schrieb:
> Und ein Freilaufdiode ist bereits enthalten im Modul :)

Ja super, nur leider nur auf der Erregerseite ... :(

LG, Sebastian

: Bearbeitet durch User
von HildeK (Gast)


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Du kannst auch die Schaltung aus dem Anhang benutzen; ist ruhiger und 
preiswerter als ein Relaismodul - allerdings eben nicht fertig käuflich 
für eine Hutschiene, sondern du musst sie selber aufbauen.

Dein Ausgang A steuert nun über einen PNP-Transistor für größere Ströme 
das Ventil an. An Punkt B ist das Relais angeschlossen.
D1 ist die Freilaufdiode, die notwendig ist. Eine 1N4148 reicht, eine 
1N400x ist genau so möglich.
Statt des BC327 wäre auch ein pMOSFET möglich; dann muss man aber die 
Widerstände ein wenig anders dimensionieren: z.B. R1 und R2 mit je 22kΩ.

von Wolfgang (Gast)


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von Dietrich L. (dietrichl)


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Sebastian W. schrieb:
> M. B. schrieb:
>> Und ein Freilaufdiode ist bereits enthalten im Modul :)
>
> Ja super, nur leider nur auf der Erregerseite ... :(

Nicht leider, sondern gut und notwendig. Denn der Open-Drain-Ausgang 
soll dieses Relais ja ansteuern.
Beim Ausgang (Kontakt der Relais) ist die Freilaufdiode nicht unbedingt 
nötig, aber abhängig von der Schalthäufigkeit u. U. sinnvoll.

von M. B. (mbdecker)


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Sebastian W. schrieb:
> Ja super, nur leider nur auf der Erregerseite ... :(
>
Ich habe salopp gesagt auf beiden Seiten eine Spule (eine am Ventil und 
die andere am Relais selbst) kommt das mit der Freilaufdiode also noch 
drauf an, ob die auf der Erregerseite oder Kontaktseite ist?

von HildeK (Gast)


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M. B. schrieb:
> Ich habe salopp gesagt auf beiden Seiten eine Spule (eine am Ventil und
> die andere am Relais selbst) kommt das mit der Freilaufdiode also noch
> drauf an, ob die auf der Erregerseite oder Kontaktseite ist?

Also mach parallel zu beiden Spulen eine Freilaufdiode.

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