Ansteuerung von Elektromagneten über Transistor/Relais

Diskutiere Ansteuerung von Elektromagneten über Transistor/Relais im Automatisierung, Gebäudesystemtechnik & Elektronik Forum im Bereich DIVERSES; Hallo! Ich habe einen Umwandler, mit dem LEDs über MIDI-Signale angesteuert werden können. Statt LEDs will ich nun aber Zylindermagnete...

  1. #1 Refused, 06.02.2012
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    Hallo!

    Ich habe einen Umwandler, mit dem LEDs über MIDI-Signale angesteuert werden können. Statt LEDs will ich nun aber Zylindermagnete ansteuern. Das Problem dabei: der Umwandler (5V) liefert pro Ausgang nur max. 25mA, die Magnete haben aber eine Leistung von 10W bei 6V.
    Irgendwie komm ich mit den Datenblättern nicht recht weiter, welchen Transistor kann ich da verwenden? Oder eignen sich für sowas gar Relais besser? Einzige Bedingung: es sollte möglichst schnell schalten.

    Vielen Dank!
     
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  3. patois

    patois

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    :arrow: Bitte den "Umwandler" genau spezifizieren oder einen LINK zur Herstellerfirma nennen.

    Ohne ausführliche Informationen kann doch niemand eine vernünftige Aussage machen! :roll:

    ... und welche Art Transistoren dürfen es denn sein? MOSFET oder BJT?

    Greetz
    Patois
     
  4. #3 Refused, 06.02.2012
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    Das Problem ist, dass ich nicht genau wusste, welche Informationen vonnöten sind. ;)
    Der Wandler: http://highlyliquid.com/midi-decoders/md24/
    Das Hardware-Manual dazu: http://highlyliquid.com/support/docs/pd ... -Rev-G.pdf
    Der Magnet: http://www.conrad.de/ce/de/product/5031 ... AREA_83990 (Warum ich genau den genommen hab? Alle anderen waren nicht vorrätig.)

    MOSFET oder BJT? Da bin ich schon wieder überfragt :oops:, wovon hängt das ab?

    Edit: Das ganze soll praktisch ein Neuaufbau auf einer Lochrasterplatine werden. Spannungsquelle sind (bisher) 4 AA-Batterien.
     
  5. patois

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    Ansteuerung von Elektromagnet über Relais

    :arrow: ........ Relais garantiert "galvanische Trennung"

    Das in der Abbildung gezeigte Relais hängt an 24 VDC.

    Die Beschreibung bezieht sich ebenfalls auf die 24-Volt-Schaltung.

    Es sollte jedoch relativ einfach sein, die Rechnung anhand der Beschreibung mit anderen Werten für die Betriebsspannung nachzuvollziehen.


    [​IMG]
     
  6. patois

    patois

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    Wie ich es machen würde ...

    :lol:

    Also als erstes würde ich den 6-Volt-Elektromagnet umtauschen gegen einen 12-Volt-Elektromagnet!

    Warum?

    Nun, bei einem 10-Watt-Elektromagnet an 12-Volt-DC hätte man nur noch einen halb so großen Strom
    als bei einem 10-Watt-Elektromagnet an 6-Volt-DC.

    Vorteil?

    Man käme in einen Bereich, in dem man bezogen auf den niedrigen zur Verfügung stehenden Basisstrom ohne Darlington-Transistor auskommen würde.

    Man hätte nur eine Basis-Emitter-Diode, also nur ca. 0,7V, zu überwinden, während beim Darlington-Tr. die doppelt Spannung ( ca. 1,4V ) als Spannungsschwelle in die Rechnung einginge.

    Es ist nämlich nicht bekannt, welche Spannung die Source @ 25mA Belastung annehmen würde; es wäre dann wenig Spielraum zur Ansteuerung der Basis vorhanden.

    Nachteil?

    Beim Einsatz eines Transistors wäre keine galvanische Trennung vorhanden, aber dafür auch kein mech. Verschleiß wie bei einem Relais.

    Abhilfe?

    Man könnte den von der Source gelieferten Strom einem Optokoppler zuführen; ein vom Optokoppler gesteuerter Transistor würde dann wieder mit galvanischer Trennung arbeiten.


    :arrow: Aber dies läßt sich alles nur mit einem 10Watt/12VDC Elektromagnet verwirklichen.

    Greetz
    Patois
     
  7. #6 79616363, 07.02.2012
    79616363

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    Oder man nimmt nen PowerMOSFET - z.B. nen IRLZ34N
     
  8. patois

    patois

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    Bei diesem MIDI-Decoder weiß man nicht genau, was da an Spannung für HIGH rauskommt,
    und bei angenommenen 4Volt HIGH-Signal ist die Durchsteuerung des Power-MOSFET nicht unbedingt gewährleistet.

    Nebenbei bemerkt, wird ja ein MOSFET nicht als galvanische Trennung gelten, oder?

    Ich dachte ein Optokoppler wäre mehr in deinem Sinne, wenn ich an andere Threads denke. :wink:

    Greetz
    Patois
     
  9. #8 79616363, 07.02.2012
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    Na ja, der IRLZ34N müsst schon auch sicher bei sogar unter 4V schalten - Immerhin ist er für genau sowas (logikkompatibel) gebaut.

    Der Vorschlag mit dem PowerMOSFET war ja auch nicht wegen der Potentialtrennung, sondern wegen der erforderlichen Steuerleistung - Und bei dem Ding braucht man halt fast nix und es schaltet trotzdem zig Ampere.

    Man könnt natürlich auch nen Umweg über nen MOSFET-Treiber (z.B. IR2111) nehmen, aber das wär eigentlich ein unnötiger Overkill.
    Ich bin eigentlich schon der Bipolar-Freak, aber bei sowas sollt man keine Scheuklappen haben und die faszinierenden Möglichkeiten von PowerMOSFETs nutzen.

    Ansonsten hast Du ja Recht. Ein 6V Magnet zieht einfach zu viel Strom, so dass wir schon so fette Dinger brauchen, wo dann wieder das riesige TO220 Gehäuse angesagt ist.

    Und tatsächlich, mir wär wirklich wohler, wenn da zwischen irgendwelchen heftigen Induktivitäten (die Zugmagnete) und den empfindlichen Logikausgängen ne galvanische Trennung wär.

    Ja klar, Optokoppler - Das drängt sich ja regelrecht auf - Wär dann im Fehlerfall halt absolut harmlos für die (etwas teurere und empfindliche) Logik.

    Und na ja, mit 4xAA wird er bei der Stromaufnahme der Magnete auch nicht so richtig glücklich ...

    Viele Grüße,

    Uli
     
  10. patois

    patois

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    . . . was verstehst du unter "möglichst schnell schalten" :?:

    Dein 10 Watt Elektromagnet dürfte eine ziemlich große Induktivität darstellen,
    und diese ist dann das Maß aller Dinge in Sachen schnell schalten :!:

    Wie oft pro Sekunde soll denn der Magnet schnell schalten?

    Man fragt sich schon, was der Magnet eigentlich bewirken soll? In welchem Aggregat er was antreiben soll?

    Greetz
    Patois
     
  11. #10 Refused, 12.02.2012
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    Das ganze soll eine Art automatisiertes Schlagzeug werden, d.h., die Magnete sollen die Sticks auf die Trommel schlagen. (Bisher funktioniert das ganze über Servos, die sind aber etwas langsam.) Ich kann dummerweise schlecht abschätzen, wieviel Kraft ich für nen ordentlichen Schlag brauch, daher hab ich einfach mal irgendeinen Magneten gekauft, um's einfach mal auszuprobieren. Dass das so aufwändig wird, hab ich nicht gedacht. :)
     
  12. patois

    patois

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    :arrow: Gegeben: Elektromagnet 10Watt/6Volt

    Daraus errechnet sich folgender Strom:

    I = P : U = 10 : 6 = ~ 1,67 Ampère

    Dass da Batterien nicht so ganz das Gelbe vom Ei sein könnten, ahnst du vermutlich schon, aber das ist im Moment nicht das Thema.

    Nachdem wir jetzt endlich wissen, wie die Elektromagnete eingesetzt werden sollen, wenden wir uns deren Ansteuerung zu.

    Von Relais wollen wir unter den gegebenen Umständen absehen
    (die würden unter Umständen lauter Klappern als die Trommel-Schlegel :wink: ).

    Kommt also der Vorschlag von 79616363 zum Tragen: MOSFET IRLZ34N mit Kühlkörper!

    dazu 1 Zenerdiode 9,1 Volt / 1 Watt
    und . 1 Widerstand 1 MegOhm / 0,25 Watt

    ferner unbedingt erforderlich eine "schnelle" Diode UF5400 / 3Amp. als Freilauf-Diode (Lösch-Diode)


    [​IMG]
     
  13. hicom

    hicom

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    Je nach gewüschtem Trommelwirbel kann es noch aufwendiger werden: :wink:
    Wenn deine Magnete wirklich schnell schalten sollen wird das so nichts, egal ob jetzt mit MOSFET oder Bipolar Transistor. Du hast nun mal nur die 6V oder 12V die du über den Transitor an den Magneten legen kannst oder nicht. Da kann der Transitor noch so schnell schalten, bis das Magnetfeld aufgebaut ist vergeht schon mal eine geraume Zeit.

    Ein effektive Möglichkeit dies zu umgehen ist, den Magneten mit Überspannung einzuschalten. Wir machen das z.B. bei Magnetventilen so, die bei 24VDC Nennspannung mit z.B. 100V eingeschaltet und nach ..x ms mit 24V weiterbetrieben werden.

    Könnte mir aber bei deiner Anwendung auch vorstellen, dass man die Magneten generell nur mit einer höheren Spannung versorgt, da sie ja wahrscheinlich nur mit kleinem duty cycle betrieben werden. Natürlich muss man dann schaltungstechnisch sicherstellen, dass die höhere Spannung nicht dauerhaft anliegen kann.

    Gruß
    Jürgen
     
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