Hallo, ich möchte bei einer Modelleisenbahn Gleisabschnitte zu- und abschalten. Weil die Polarität der 12V Gleichspannung wechselt nehme ich dafür PhotoMos. Herkömmliche Relais möchte ich nicht, ich möchte was modernes ohne Klick Klack, würde auch nur das "Spulenproblem" verlagern. Den 12V Polaritätswechsel übernimmt eine H-Brücke. Jetzt habe ich mir gedacht, ich schalte parallel zum PhotoMos Ausgang und damit parallel zum Motor der Lok eine TVS Diode mit 13,6V Arbeitsspannung. Eine Littlefuse P6KE16CA. Die klemmt bei max. 22,5V alles weg. Ich weiß nicht ob ich noch näher an die 12V rangehen soll mit einer P6KE15CA. 12,8V Arbeitsspannung die bei max. 21,2V alles wegklemmt. Viel Unterschied macht es nicht. Der Omron G3VM41AY1 PhotoMos Ausgang verträgt bis zu 30V bei 2A. Peak max. 40V. Dafür sollte die TVS passend sein. Die Motoren nehmen ca. 200mA - 300mA bei 12V auf. Die 12V kommen von einem Delta Hutschienennetzteil. Der PhotoMos wird je nach Lok mit 120Hz oder 16kHz PWM angesteuert. Mein Ziel ist es den PhotoMos vor der Induktionsspannung zu schützen. Eine normale Diode oder 2 antiparallel geht nicht, wäre ja ständig Kurzschluss. Macht hier die TVS Diode Sinn oder gibt es andere Lösungen dafür?
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> ich schalte parallel zum PhotoMos Ausgang > und damit parallel zum Motor der Lok eine TVS Diode Das Optorelais schließt hier die Versorgungsspannung kurz. Ist das sinnvoll oder gewollt? Überlebt das von dir gewählte Optorelais diesen Kurzschluss?
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Veit D. schrieb: > Mein Ziel ist es den PhotoMos vor der Induktionsspannung zu schützen. Du solltest deinen Motor (auf dem Gleis) in Reihe zum Photomos schalten, die TVS gehört dann parallel nur zum Photomos. So wie du es gezeichnet hast, schaltet das Photomos genau ein Mal ein und ist dann kaputt, denn es schliesst die Versorgungsspannung kurz .
> Der PhotoMos wird je nach Lok mit 120Hz oder 16kHz PWM angesteuert.
Interessant. Ich dachte die machen nicht mehr als 1-2khz. Aber das hast
du ja bestimmt im Datenblatt ueberprueft, daher sag ich mal nix.
Olaf
MaWin schrieb: > Veit D. schrieb: >> Mein Ziel ist es den PhotoMos vor der Induktionsspannung zu schützen. > > Du solltest deinen Motor (auf dem Gleis) in Reihe zum Photomos schalten, > die TVS gehört dann parallel nur zum Photomos. > > So wie du es gezeichnet hast, schaltet das Photomos genau ein Mal ein > und ist dann kaputt, denn es schliesst die Versorgungsspannung kurz . Stimmt, hast recht, dummer Fehler, ich war zu sehr auf die TVS fixiert. :-) Danke. Das heißt, so wie gedacht kann ich das mit der TVS machen?
Veit D. schrieb: > Der PhotoMos wird je nach Lok mit 120Hz oder 16kHz PWM angesteuert. Huh, übersehen, das macht die Sache noch spannender. Veit D. schrieb: > Das heißt, so wie gedacht kann ich das mit der TVS machen? Wenn du da mit PWM rumfackelst, dann solltest du auch einen definierten "Freilaufpfad" haben, wo nicht jeweils im "Aus"-Zustand des Leistungsschalters die gesamte Motorenergie vernichtet wird. Ich würde der TVS-Diode hier ein kurzes Leben bescheiden, weil die die komplette während des "Ein"-Zustands in den Motor eingelagerte Energie zu Wärme umformen wird. Oder wenigstens den allergrößten Teil davon...
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Eine RC-Serienschaltung (Snubber) über den back2back MOSFETs wäre da vielleicht eine gute Idee?
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Olaf schrieb: >> Der PhotoMos wird je nach Lok mit 120Hz oder 16kHz PWM angesteuert. > > Interessant. Ich dachte die machen nicht mehr als 1-2khz. Aber das hast > du ja bestimmt im Datenblatt ueberprueft, daher sag ich mal nix. Stimmt, habe ich übersehen. Die sind max. mit 5ms Ton und 1ms Toff spezifiert. Macht aber nichts. Auch das war ein grandioser Denkfehler beim zeichnen. Die PWM wird nicht am PhotoMos gesteuert sondern das macht alles die H-Brücke, diese wird gepulst. Ist auch schon so im Kleinen getestet. Der PhotoMos soll nur als Ein/Ausschalter für den Gleisabschnitt dienen. Die PWM hätte eine herkömmliche Relaisspule erst recht nicht mitgemacht. ;-) Es sieht also nur der Ausgang vom PhotoMos die 12V PWM. Habe eine neue Schaltung gezeichnet. Ist mir irgendwie peinlich. :-) Ändert aber nichts am Hauptproblem PhotoMos - TVS - PWM - Induktionsspannung. Also keine TVS? Oder eine TVS mit höherer Klemmspannung nahe der 30V? Damit muss die TVS weniger Energie vernichten. Kann man abschätzen wie hoch die Induktionsspannung wird? Die Induktivität der Motoren kenne ich nicht.
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Hallo, oder ich muss doch kleine Relais nehmen. Deren Ansteuerung vom µC -> Transistor kann ich normal mit üblicher Diode schützen. Um den Schaltkontakt muss ich mich nicht kümmern, den kann ich ohne Last ein/ausschalten. Ich wollte eben nur einmal was richtiges modernes verbauen. Gibts dazu vielleicht doch noch Ideen?
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die TVS sollte an der ursache wirken.. den motor.. sie wirkt passiv.. aktiv wäre natürlich edler, gesteuert sysnchron zur H-brücke.. aber eben aufwendig.. und für so kleine leistungen und eben auch so kleine mechanik überflüssig. die tvs bekommst du übrigens, wie weiter oben befürchtet, nicht kaputt, solange du im thermischen rahmen bleibst wie datenblatt angegeben.. = max. 175 grad "silizium"temperatur :-) elektrisch ist sie quasi unzerstörbar.. denn genau dafür wurde sie entwickelt..
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Veit D. schrieb: >Es sieht also nur der Ausgang vom PhotoMos die 12V PWM. Habe eine neue >Schaltung gezeichnet. Ist mir irgendwie peinlich. :-) Sieht jetzt erstmal nicht grundlegend verkehrt aus. >Ändert aber nichts am Hauptproblem PhotoMos - TVS - PWM - >Induktionsspannung. >Also keine TVS? Doch, die muß sein, und hat im neuen Plan auch keine Probleme mehr zu befürchten, da bei eingeschaltetem Photomos die PWM-induzierten Induktionsspannungen vom durchgeschalteten MOS zur Brücke abgeleited wird, die dann ihrerseits Freilaufdioden braucht (Wenn die Brücke aus Mosfetd besteht, ist dieses Thema ja schon geklärt. Und wenn der PhotoMOS bei gerade aktiver PWM abschaltet, dann schluckt die TVS die Überspannung, oder besser gesagt, leitet alles über 22V an die Brücke weiter. Alternativ kann die TVS auch direkt über den Motor geschaltet werden, womit die Ursache eigentlich gleich an der Wurzel bekämpft wird. Sollte also so gehen.
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Veit D. schrieb: > Kann man abschätzen wie hoch die Induktionsspannung wird? Sie wird genau so hoch, bis sie der Strom einen Weg findet. Veit D. schrieb: > Die PWM wird nicht am PhotoMos gesteuert sondern das > macht alles die H-Brücke, diese wird gepulst. Dann ist es nicht so wild, denn das Opto-Relais ist ja entweder "ein" oder "aus". So lange es "ein" und damit niederohmig ist, kann keine schädliche Spannung über ihm auftreten. Und wenn es "aus" ist, dann fließt kein Strom durch die Motorinduktivität, der eine Induktionsspannung hervorrufen könnte. Kritisch ist also nur der eine Augenblick, wo das Relais abschaltet. Und dann muss die TVS zupacken. Weil das recht selten passiert, wird der TVS auch nicht großartig warm. Fazit: mach die TVS über das zu schützende Relais und fertig. BTW: weil du das Opto-Relais nicht als Taktgeber deiner PWM nimmst, sind auch die dafür angegebenen langsamen Schaltzeiten irrelevant.
Wir schalten auch die digitale MoBa mit Relais. Alles andere ist zu aufwendig für das erreichbare Ziel. Digitale Fahrzeuge haben gar keine induktiven Eigenschaften mehr am Gleis. Meist sind die eher kapazitiv.
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Hallo, die H-Brücke ist die vielleicht allseits bekannte kleine Platine die es überall mit 2x Infineon BTN7960B zu kaufen gibt. Hoffnungslos überdimensioniert aber praktisch. In der Zwischenzeit habe ich mir nochmal Gedanken gemacht. Teilweise sind sie schon beantwortet wurden. Nachfragen sind entstanden. Bild links: Wenn die TVS parallel zum Motor liegt würde dessen Induktionsspannung auf maximal 22,5V begrenzt. Hat das nicht negativen Einfluss auf die Spannungsversorgung / Netzteil? Im Standardfall ohne Umpolung wird ja auf gefahrlose 0,7V kurzgeschlossen womit nichts passiert. Bild mitte: Wenn die TVS parallel zum PhotoMos liegt, wie wird die Induktionsspannung vom Motor abgebaut? Öffnet der Mosfet bei voller Spannung, bspw. wegen Notstopp, dann ist die TVS bis ca. 17V leitend, darunter fängt sie an zu sperren. Der Stromkreis wäre praktisch unter 17V offen. Ohne Stromfluss kann nichts weiter abgebaut werden? Bild rechts: Betrachte ich den Snubber parallel zum PhotMos, weil das angesprochen wurde, dann ist der im Betrieb vom PhotoMos kurzgeschlossen, stört den Betrieb nicht, okay. Öffnet der PhotoMos im dümmsten Fall bei einer Notabschaltung bei voller Spannung, ist der Stromkreis unterbrochen, die Induktionsspannung steigt an, kann aber nicht abgebaut werden ohne geschlossenen Stromkreis, der Snubber wäre auch hier ohne Wirkung. Ohne geschlossenem Stromkreis kann die Energie nicht in den Kondensator. Stimmen die Überlegungen? Was wäre nun besser bzw. sinnvoller? Mein Bauch sagt mir TVS parallel zum Motor. Wobei ich das mit dem Energieabbau über die Brücke bei offenem Stromkreis und Netzteil heil bleiben noch nicht verstanden habe. @ Roland Das ist eine kleine analoge Eisenbahn. Da nur immer ein Zug fahren wird, kein Multikultimehrgleisbetrieb, wird nur die Fahrspannung auf dem Gleis geregelt. Eben per PWM statt analog per Hand. Die ganze Steuerung programmiere ich mir. Die alten Loks mit alten Motoren mögen nur 120Hz, klingen etwas rau aber geht. Die neu gekaufte Lok mit anderen Motor fühlt sich bei 16kHz wohl und ist leise. Meine Idee ist eben weg von Relais. ;-)
Veit D. schrieb: > Das ist eine kleine analoge Eisenbahn. Da nur immer ein Zug fahren wird, > kein Multikultimehrgleisbetrieb, wird nur die Fahrspannung auf dem Gleis > geregelt. Eben per PWM statt analog per Hand. Die ganze Steuerung > programmiere ich mir. Die alten Loks mit alten Motoren mögen nur 120Hz, > klingen etwas rau aber geht. Die neu gekaufte Lok mit anderen Motor > fühlt sich bei 16kHz wohl und ist leise. Meine Idee ist eben weg von > Relais. ;-) Da sollte doch wohl eine dicke Drossel und ein paar C's als Filter noch möglich sein, um aus der PWM eine veränderliche Gleichspannung zu machen. Wäre bestimmt auch gut im Hinblick auf die Funkverseuchung deiner Umgebung.
Hallo, dann würde ich vielleicht einen DAC nehmen und einen Spannungsfolger als Leistungsstufe dahinter. Der Nachteil von analog ist jedoch das man mit der Kriechgeschwindgkeit nicht soweit runterkommt und bei Langsamfahrt kann man bei Kontaktübergängen Probleme haben. Weichen zum Bsp.. Aber egal ob analog oder PWM, dass Problem mit der Induktionsspannung bleibt bestehen. Das ist davon unabhängig.
Veit D. schrieb: > Meine Idee ist eben weg von Relais. ;-) Nicht immer ist "moderner" auch besser. An dieser Stelle ist m.E. ein Relais die zuverlässigere Lösung. Und das "Klick-Klack" dürfte gegenüber dem Motorgeräusch zu vernachlässigen sein.
Hallo, vielleicht, die Induktionsspannung muss dennoch irgendwie abgebaut werden.
Veit D. schrieb: > vielleicht, die Induktionsspannung muss dennoch irgendwie abgebaut > werden. Ja, mit einer Paralleldiode für 2ct.
Harald W. schrieb: > Veit D. schrieb: > >> vielleicht, die Induktionsspannung muss dennoch irgendwie abgebaut >> werden. > > Ja, mit einer Paralleldiode für 2ct. Eben nicht. Das könnte ich auch mit dem PhotoMos machen ohne weiter nachzudenken. Du hast das Wichtigste überlesen. Die Gleichspannung kann umgepolt werden. Deswegen funktioniert das nicht so einfach wie herkömmlich.
Veit D. schrieb: > Die Gleichspannung kann umgepolt werden. Die Diode muss natürlich an der richtigen Stelle sitzen.
Hallo, aber doch sicher nicht eine normale Siliziumdiode. Du müßtest schon ausführlicher werden.
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02_TVS_an_Spule.png
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04_Diode_an_Mosfet.png
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Hallo, jetzt kam der Forscherdrang, man macht sich ja sonst darüber leider zu wenig Gedanken. :-( Ich hoffe das die Einstellungen der Simulation einigermaßen brauchbar sind. Hat aber alles nur Einfluss auf die Ausschwingzeit der Induktionsspannung und maximalen Strom. Messpunkt immer X1. Test 01: TVS parallel zum Mosfet Die Spannung wird zuverlässig auf die maximale 27V Klemmspannung begrenzt. Sieht gut aus. Test 02: TVS parallel zur Spule Hier steigt die Spannung stark an. Bei näherer Betrachtung müßten sich die Spannungen 12V Ub und die 27V Klemmspannung addiert haben. Richtig? Wäre nicht gut. Test 03: Si-Diode parallel zur Spule Das ist ja der übliche Fall für den Hobbyelektroniker. Für den Vergleich einmal ausprobiert. Auch hier sehe ich eine Addition der 0,7V Flussspannung zu den 12V Ub. Und eben die gewünschte Begrenzung der Induktionsspannung auf 0,7V an der Spule. Soweit okay. Test 04: Si-Diode parallel zum Mosfet Für den Vergleich mit ausprobiert. Das machen laut Forum auch manche Leute, eigentlich gut wenn die 4kV Spannungsspitze nicht wäre. Würde mich nicht erfreuen. Also wäre Test 1 mit TVS am PhotoMos korrekt. Und was passiert dann genau mit den 27V in der H-Brücke bzw. Netzteil? Wäre nett wenn das nochmal jemand erklären könnte.
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Hallo, habe nochmal den RC Snubber probiert. Theoretisch in der Simulation egal ob RC parallel zur Spule oder Mosfet sitzt. Tricky ist die Dimensionierung von RC. D2 würde bei falscher RC Dimensionierung die Spannung auf 27V begrenzen. Für die Simulation drin gelassen. Optimal ist wenn R2 gleich dem DC Widerstand der Spule ist und C1 ausreichend groß gewählt. Ist C1 zu groß gibts sogar einen Spannungseinbruch. Die Delle in der grünen Kurve. Ist R2 zu groß oder C1 zu klein gibts einen Spannunungsanstieg. R4 und R5 sind nur meine Meßwiderstände um die Simulation besser zu beobachten. Praktisch haben die Loks verschiedene Motoren und damit unterschiedliche "Widerstände" womit die Dimensionierung von RC schwer wird. Ich belasse es bei der TVS parallel zum PhotoMos. Danke an Lothar und Jens. Auch wenn die letzte Antwort noch fehlt. Was solls. :-)
eine kleine h-brücke je gleisabschnitt und die steuersignale auf logiklevel schalten geht nicht? Die haben meistens schon genügend freilaufdioden integriert.
Hallo, die Steuersignale haben alle 5V Logiklevel. Die Idee mit pro Gleisabschnitt eine H-Brücke ist nicht schlecht. Ob ich die H-Brücken enable/disable oder einen PhotoMos spielt eigentlich keine Rolle. Wird nur etwas teurer. Muss ich mir direkt durch den Kopf gehen lassen. Danke für die Idee.
Veit D. schrieb: > die Induktionsspannung muss dennoch irgendwie abgebaut werden. Nochmal langsam zum Mitdenken: die Induktionsspannung wird nicht "abgebaut", sondern sie entsteht durch den Strom aus der Induktivität, der sich irgendeinen Weg sucht. Und den findet er über die TVS Diode und irgendwie durch die Brücke (und vermutlich sogar die Versorgung). Veit D. schrieb: > Und was passiert dann genau mit den 27V in der H-Brücke bzw. Netzteil? Der Strom muss dank der PWM sowieso ein paar hunderte oder tausende Male pro Sekunde einen Weg durch diese Brücke finden. Da macht das eine Mal, wenn das Optorelais ausschaltet, den Kohl nicht mehr fett. Wie auch schon gesagt: Stromkreis vom Motor beginnend zum Motor zurück einzeichnen.
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Hallo, ich sprach von der gefährlich werdenden ansteigenden Induktionsspannung beim Abschaltvorgang weswegen man die Schutzschaltung benötigt um den Anstieg auf gefährliche Werte zu verhindern. Die muss begrenzt bzw. wie ich mich ausdrückte abgebaut werden. Vielleicht nicht fachgerecht formuliert, aber wir meinen das Gleiche. Da bin ich mir sicher. :-) Ansonsten vielen Dank. Strompfad einmalen ist eine gute Idee. Ich denke damit wäre erstmal alles erklärt und geklärt. Danke an alle.
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