Velleman K8055 -> PWM -> DC-Motor-Drehzahl

[acx]

Hi Leute,

ich hab zwar schon genügend hier im Forum über die K8055 und PWM gelesen, aber scheinbar nicht das, was mir wirklich hilft.

Hier sind doch absolute Genies, die das bestimmt locker aus dem Ärmel schütteln könnten! ;-)

Also ich wünsch mir möglichst genaue Angaben (Teile/Schaltung) wie ich folgendes Löse:

Ich möchte den PWM-Ausgang (erst mal nur einen) der K8055 zur Drehzahlsteuerung eines kleinen Gleichstrommotors der mit 12 Volt (evtl. auch 18 Volt oder so) arbeitet und etwa bis 1 Ampere zieht (hier aber wahrscheinlich auch nur 200 mA oder so um den Dreh).

Nun dachte ich mit meinen misserablen Elektronik-Kenntnissen, ich klemm einfach einen MOSFET (das weiß ich zumindest schon mal grob, was das ist ;-) an und Klick, der MOSFET schaltet den Ausgang so, wie es die PWM-"Kurve" vorgiebt.

PUSTEKUCHEN!
Ich sag erst garnicht, was ich alles probiert hab und dass ich schon die Diode des K8055 erneuern musste :-(

Ich hab mich weiter umgesehen und "versucht" mich etwas mehr zu bilden und bin auf folgende Schaltungs-"Einfall" gekommen:

http://it-und-web.de/tipps/temp_bilder/K8055-PWM-MOSEFET_kl.gif

Ich hab auch keine Ahnung, welche Diode ich nehmen soll und was das für ein Widerstand sein soll. Ebenso wenig weiß ich, woran ich einen Pull-Up- oder Pull-Down-Widerstand erkenne. Sind das vielleicht die dicken Keramik-Teile die früher bei den mechanischen Fahrtreglern verwendet wurden?
Ich frag mich auch, ob ich nicht auch im PWM-Stromkreis eine Spannungsquelle brauch...ach was weiß ich was...

Nun bitte ich Euch einfach *lol* mir zu sagen ob das geht, oder was ich falsch oder besser noch wie ich es richtig mache (am besten einen Schaltplan) und welche Bauelemente ich nehmen soll (am besten bei Conrad oder so bestellbar hab noch 5€-Gutschein ;-)


Wäre echt super, wenn einer von Euch Spezialisten mal kurz seine Synapsen arbeiten lassen würde! ;-)

Vielen Dank vorerst.

acx

[Robotronix]

pull-up / pull-down-Widerstände: die heißen so weil sie einen Schaltungspunkt auf eine Spannung 'hochziehen' (pull-up) oder ' herunterziehen' (pull-down). Was man hier einsetzt (wenn's beim K8055 erforderlich ist) ist von der Treiberstufe abhängig. (siehe Skizze)

[acx]

Hey, danke Robotronix!

Das mit den Widerständen hab ich inzwischen auch rausgefunden, dass sie nur aufgrund der Anbringung/Funktion in der Schaltung so genannt werden.

Von der generellen Logik ist mir (denke ich) auch klar, wie es funktioniert mit dem PWM und dem MOSFET, aber irgendwie - egal was ich rumbastle - wird es nix.

Bei K8055 sind zwei Ausgänge vorhanden, beide funktionieren gleich.
Auch die Analogen Ausgänge, welche vom gleichen IC -Ausgang versorgt werden wie die PWM's (nur ohne Transistor), funktionieren, auch die LED's zeigen an, was sie sollen.

Nur wie gesagt - mein Mosfet macht nicht was ich will.
Ich dachte mir auch schon, dass es vielleicht daran liegt, dass die PWM-Frequenz von ca. 23kHz zu hoch für den MOSFET sind!?

Vielleicht kann/möchte mir ja jemand besser weiterhelfen, wenn ich hier die Links zu den Datenblättern des K8055 und des MOSFETS angebe:

K8055: http://www.velleman.be/downloads/0/illustrated/illustrated_assembly_manual_k8055_d_rev3.pdf
(Im Gegensatz zu diesen Bauteilen, sieht bei mir nur der Kondensator C6 von der Bauform etwas anders aus, denk mal, dass es nur eine andere Version ist und nichts aussagt)

MOSFET: http://www.produktinfo.conrad.com/datenblaetter/150000-174999/162786-da-01-en-IRL_3803.pdf


Also, wäre nett noch was hilfreiches zu bekommen.
Wie gesagt, am besten wäre es für einen Layen wie mich, wenn ich einen Schaltplan mit Angabe der Bauteile/Typen/Größen etc. hätte.

Vielleicht noch eine ganz einfache und generelle Frage:
Wäre denn meine Schaltung (siehe oben) schon mal von der "Logischen Schaltung" OK?

Vielen, vielen Dank schon mal!

acx

[nikolaus10]

Hallo

Du hast das Prinzip schon richtig erkannt- Und es funktioniert auch so wie du beschrieben hast.
Normale MOSFets schlaten aber erst bei ca 4 Volt durch. Richtig sauber wird es bei groesser 6Volt.
Bei dem was du da tust reicht aber auch ein bipolaer Transitor (BD679 (?)) oder ein logik level MOSFet.
Auch 23Khz ist kein Thema.
Die Freilaufdiode ist schon wichtig. Und bei den hohen Spannungen u.U auch den Motor entstoeren.


MFG

[acx]

Vielen Dank!

Ich frag mich nur, wieso es dann nicht geht.
Ich denk, es liegt daran, dass ich die falschen Widerstandswerte oder sonst was verwende.

Was wohl am wichtisten wäre ist, ob es "theoretisch", also ohne motor läuft.
Sehe ich es richtig, dass wenn ich den Motor und die Diode einfach weglasse und statt dessen eine LED nehme, diese wirklich sauber von 0 auf 100% gesteuert werden können muss...was für ein deutsch...sorry ;-)

Ich weiß langsam nicht mehr was ich noch alles probieren soll.

Was ich bisher noch vergessen hab zu erwähnen:

Wenn ich ein Multimeter an den Ausgang (PWM -> Multimeter -> GND) anschließe bekomme ich kaum eine Spannungsanzeige - zumindest bei weitem keine 5 Volt.
Egal, ob mit oder ohne Widerstand.

Wenn ich ohne Widerstand das Ohmmeter anschließ, hab ich je nach Einstellung zwischen ca. 2 Ω und ~ Ω (also kein Durchgang).

Das verwirrt mich etwas, als ob es eine Widerstandsregelung wärde und ich noch im G - S, also im Steuerstromkreis eine Spannung anlegen muss.

Ist das vielleicht ständig mein Problem?

Aber dann wären ja alle Schaltungen die ich bisher gesehen habe falsch bzw. hätte ja Velleman (der Hersteller der Karte K8055) was falsch gemacht...oder?

[nikolaus10]

Hallo

Vorweg eine Frage , hast du ein Oscilloscop ?
Was fuer einen Motor willst du daran betreiben?
Hast du ein Netzteil mit Strombegrenzung ?

Ein Mosfet kann nach dem oben genanten Schaltbild PullupPulldown.jpg / !! unterer !! Teil betrieben werden.
Der dort eingezeichenet Widerstand ist unkritisch zwischen 1K und 100k Ohm.
Aber wie gesagt, die Spannung ist fuer einen normelen FET so am unteren Ende.

Eine LED als Last kannst du nur verwenden wenn du ein regelbares Netzteil hast wo du den Strom auf ca 10mA begrenzt. Sonst zerstoerst du deine LED.
Ohne Strombegrenzung must du einen ca 2,2k grossen Widerstand in Reihe zu der Leuchtdiode schalten.
Damit muesstes du die Helligkeit der LED steuern koennen.

Die LED kannst du dann sogar als Kontrolle in deiner Schaltung belassen und dann den Motor parallel schalten.

MFG

MFG

[acx]

Cool, danke für deine schnelle Antwort.

Ein Oszi hab ich leider (noch) nicht.

Also ich hab ein Netzteil bei dem ich zwar die Spannung (3 - 15 Volt), aber nicht den Strom begrenzen kann - und das Ding liefert bis zu 25 Ampere (wenn ich mich richtig erinnere).

Die Leuchtdiode hab ich schon mit einem Widerstand versehen, die wenn ich ans Netzteil anschließe geht sie - aber nicht kapput.

Der Motor ist ein 12 Volt-Gleichstrommotor aus Slotcars - wir haben was interessantes vor ;-)

Der dürfte nicht viel (paar-100 mA) ziehen.
Vielleicht kommt später mal ein Tuningmotor ran, der braucht dann aber auch "nur" bis 1 Ampere...gut, vielleicht mal kurzzeitig von mir aus sogar 10 Ampere, aber das kann der MOSFET angeblich locker ab - kurzfristig.

Momentan probier ich aber noch nicht mit diesem Motor, sondern einem alten PC-Lüfter, und der braucht ja noch weniger Strom.

Als Widerstand hab ich derzeit einen 10k, hatte aber auch schon sehr unterschiedlich große probiert.
Ich hab den Eindruck als würde was mit dem PWM-Ausgang nicht so ganz sein wie es sollte.

Du sprichst die Spannung an, "unteres Ende"...welche Spannung meinst du damit?

Also wenn du die vom PWM-Ausgang meinst, wundert mich das nicht, denn wie ja schon bestätigt, wäre eine sichere High-Spannung von 5-6 Volt erforderlich.
Ebenso sollte meines Wissens ja dementsprechend auch die LOW-Spannung gut unter 1-2 Volt liegen.

Eine Frage zur LED: Wie weiß ich, welchen Widerstand ich bei welcher Spannung nehme? Also, ich muss ja den Widerstand der LED wissen...kann ich den einfach so mit dem Ohmmeter messen und verwenden?
Sorry für die Ausschweifung, hatte grad mal ein halbes jahr vor allerdings über 15 Jahren Elektro in der Schule! Aber von dem was wir da beigebracht bekamen, weiß ich glaub ich jetzt noch mehr... ;-)

Bei der Gelegenheit...Vielen Dank für Deine Hilfe "nikolaus10"!!

[molleonair]

eine standart LED hat je nach Farbe so um die 1,2 V und zieht 20mA (farbunabhängig) damit kannst du einen Vorwiderstand berechnen

mit nem 10K widerstand zwischen PWM-Ausgang und GND müßtest du mit nem Multimeter eigentlich die Spannung (zwischen 0 und 5V ) messen können
und weiß ob der Ausgang funktioniert

[acx]

Na toll,

dann scheint sich mein Verdacht ja zu bestätigen, dass was mit dem PWM-Ausgang nicht stimmt.

Ich kann mir dann nur vorstellen, dass es der Transitor ist, denn die Leuchtdiode geht ja, und die ist am gleichen IC-Ausgang angschlossen wie eben auch der Transistor.

Ebenso wundert es mich, dass dann gleich beide PWM-Ausgänge spinnen würden.

Also, hab's grad nochmal schnell getestet:

Egal an welchem Ausgang PWM1 oder auch PWM2, egal was ich einstelle, 0%, 30% oder 100%...ich bekomme genau 0,000 Volt raus.

Den Widerstand hab ich ganz einfach von GND nach PWM gelegt, ich denk das ist doch richtig so...!?

[molleonair]

jupp ist richtig und bei 100 Prozent Tastverhältniss
mußt du volle 5V am Ausgangspin haben (logisch oder)
Ansonsten ist wohl der PIC im Eimer oder die Schaltung hat sonst irgendwelche Probs
hast du direkt an den PINS 12 und 13 des PICs gemessen oder an den Ausgangsklemmen ?
und die LEDs lassen sich übers Tastverhältniss dimmen ?

Gruß Daniel

[acx]

Sorry für die Verspätung, leider hab ich auch noch recht wenig Zeit...

OK, also, die Ausgänge (PIN 12 + 13) funzen definitiv!
Also Spannung zwischen 0 und 4,66 Volt (ist halt die max. Spannung vom USB).
Auch die LEDs funzen, die am gleichen Ausgang hängen wie die Transitoren, die das PWM-Signal nach "außen" geben.
(Zur Verständnis: 2x PWM-Ausgang, je ein Transitor und eine LEDE (welche aber nicht am Transitor mit dran hängt, sondern direkt am mit Vorwiderstand am Pin 12 bzw. 13).

Wenn ich mir die Schaltung so ansehe (bitte vergleichen unter obigem Link), wüsste ich nicht, wie es zu Stande kommen soll, dass am PWM-Ausgang überhaupt eine Spannung rauskommen soll!?

Ich seh den hier eingesetzten Transistor nur als Schalter.

Ich hab jetzt schon einigemale mit angelegter Spannung probiert und da geht "eher" was.
Also einfach an den GND-Anschluss MINUS von einer Batterie oder Netzteil und wieder raus vom PWM-Ausgang.

Nun hatte ich auch schon ein "kleines" Erfolgserlebnis, nur war da folgendes Problem:
Da ich bei GND ja mit Minus rein muss (anders schaltet der Transistor auch nicht) und somit auch mit Minus am PWM wieder rauskomme, müsst eich meinen MOSFET mit minus ansteuern.

Der widerum will aber PLUS am Gate.

Es hat zwar mit einer meiner "Schaltungs-Studien" ;-) einigermaßen funktioniert, den Lüfter zu steuern (auch eine LED war mit im Spiel), aber dadurch dass wieder Mal der PWM-Anschluss der Karte Minus voraussetzt, hatte ich irgendwie das Problem, dass von der Leistung her genau von der Leitung her Minus auch für den Motor hergenommen werden musste und somit der MOSFET für'n Ar... ist, da bei dieser Schaltung der Transistor selbst die Arbeit übernahm.
Der wurde auch etwas warm, wonach ich gleich abgebrochen hab.

Ich hoffe, ich hab nicht ZU SEHR verwirrend geschrieben.

Kann es sein, dass ich vielleicht nur einen anderen MOSFET brächte, der (was weiß ich wie) nicht mit PLUS, sondern mit MINUS am Gate angesteuert werden kann...also eigentlich genau das Gegenteil meines derzeitigen IRL3803.

Für Tipps / Infos / von mir aus auch ein Anschliss...so lange er mir hilft wäre ich sehr dankbar! ;-)

Gruß
acx

[molleonair]

wie du schon richtig erkannt funktioniert der BC337 wie ein Schalter der den
collector (in deinem bild der anschluss oben rechts)gegen GND schaltet und dies mit einer positiven Spannung (dadurch Stromfluss) an der Basis mit nem 1,5 k Vorwiderstand
Solche Ausgänge nennt man opencollector ausgänge.Diese werden Beschaltet
in dem man eine Last zwischen PLUS und diesem Ausgang (bei dir die PWM KLemme 12 oder 14) schaltet
Da der BC 337 nur so etwa 500 mA schaltet kannst du bei größeren Lasten einen Mosfet nachschalten
Aufgrund der geringen Spannung kommen nur Logic Level Gate Fets in Frage zB der IRLZ34N von Conrad der bis 30A schaltet .
wenn dessen GATE auf masse gezogen wird ,wird er leitend und bei 5V sperrt er.Der Lüfter kommt dann zwischen PLUS und D und S kommt auf Masse.(siehe dem unteren bild von robotronix)

Wenn dein Lüfter nicht mehr wie die 500mA zieht und du ihn zwischen Plus 12V und PWM Ausgang hängst gleichzeitig du die Masse der 12V Spannungsquelle auf GND deiner Schaltung (Klemme 15) bringst muß er laufen ansonsten ist der BC337 defekt und du mußt diesen erstmal ersetzen.

Gruß Daniel

[acx]

Vielen vielen Dank!

Ich hab inzwischen genügen rumexperimentiert und mein Problem gelöst.

Da ich mit meinem IRL3803 ja das Problem hatte, dass er über Minus (von mir aus auch Masse) gesteuert wird.
Das bereitete mir das Problem, dass die POWER trotzdem über den BC337 und nicht über den MOSFET lief. Fragt mich jetzt bitte nicht, wieso es so war...ich hab es durchgedacht, und so wie ich es dann probiert hab ging es nicht gescheit.

Jetzt hab ich einfach den 2. PWM-Ausgang hergenommen (eigentlich ja egal, aber da hab ich den BC337 kapput gemacht :-( und dachte mir...da kann ich jetzt höchstens noch den IC-Ausgang kapput machen, bei dem was ich vor hab.

OK, dann hab ich mein Vorhaben probiert:
Den Mosfet direkt vom IC ansprechen, wodurch ich dann einerseits einen extra Steuer-Stromkreis hab - denk mir, dass dadurch weniger Fehler von der POWER-Seite rüberkommen, das die Schaltzyklen des MOSFETs beeinträchtigen könnten.
Andererseits hab ich damit den Ausgang wieder funktionell ohne den Transistor zu erneuern. ;-)
Den Mosfet hab ich halt erst nach dem 1,5kOhm angeklemmt.

Also jetzt funzt es.
Ich hab einen Testlauf mit dem Motor gemacht und nur der MOSFET wird warm/heiß, wenn ich auf etwa halber Stufe laufen lass.

Eine Diode hab ich noch zwischen + und – des Motors gemacht — brächte ich aber vielleicht garnicht, aber schaden tut sie scheinbar auch nicht.

Also, ich bin jetzt froh nach langem rummachen...
Hätte ich nur gleich den Transistor gegen den MOSFET getauscht, wie ich es mir schon ganz zu Anfang dachte, aber ich hatte Angst, den IC-Ausgang zu schießen, und das wäre weniger erfreulich, als den lumpigen BC337! Stimmts?

So, nun noch vielen Dank an Euch, die mir geholfen haben – auch wenn sich zum größten Teil meine Logik, Vermutungen und mein gefährliches Halbwissen bestätigt haben.

Ach ja, falls jemand Bedenken hat mit dem DIREKTEN ANSCHLIESSEN DES IRL3803 (MOSFETs) an den IC-AUSGANG, bitte noch melfen.

Gruß
acx

PS: So, jetzt geht's ans Programmieren, die nächste Hürde...vielleicht sehen wir uns wieder im Programmier-Forum! ;-)

[molleonair]

vieleicht solltest du dochmal das datasheet vom 3803 anschauen und du wirst
merken das dieser NICHT Minus gesteuert ist .
Natürlich kannst du Ihn direkt am IC anschließen den 1,5 K widerstand kannst du dir sparen er behindert nur das laden und entladen des gates
also wie steil die schaltflanken sind und damit wie hoch die verlustleistung des
FETs
also wenn probs mit der temperatur auftreten lass den Rv weg

[acx]

Ähm... moment, ja, du hast recht...er ist eben nicht Minus, sondern Plus gesteuert...sowas dummes von mir...

Aber genau das war mein Problem über die Ansteuerung per Transistor, dass ich zu dem eben mit minus reinmusste und somit wieder mit minus rauskomm und das für den Mosfet genau falsch rum ist...
frag mich nicht, aber anders herum hat es auch nicht geklappt

OK, das mit dem Widerstand vorm Gate schau ich mir nochmal an.
Wäre ja umso besser, wenn der MOSFET aufgrund des weggelassenen Widerstands nicht so heiß würde, aber trotzdem funktionieren würde.

Ich hab mir gedacht, dass der Widerstand deshalb nötig ist, dass wenn das IC keine Spannung liefert, der Widerstand schnellst möglich die Spannung im G-S-Kreis abbaut.
Diesbezüglich hatte ich ja schon mal geschrieben, dass ich wegen der 23,XYZ kHz Bedenken hatte, dass der MOSFET mitkommt bzw. die Spannung so schnell auf und wieder abgebaut wird.

[molleonair]

die paar KHz sind kein Problem
wenn der IC keine spannung hat wird das gate durch die led auf minus gezogen der Rv bremst dann nur den stromfluss
dabei gibts auch wieder den aspekt das eine zu steile flanke
störungen erzeugen kann also wenns läuft lass den Rv drin
ansonsten mach ihn kleiner oder weg damit

ja wenn du die schaltung mit transistor bauen wolltest müßtest du wie schon gesagt nen Fet nehmen der minus am gate brauch um durchzusteuern wie den IRLZ34N

Gruß Daniel

[acx]

Cool...du kennst dich echt gut aus *molleonair*!

Wenn ich dein Wissen – oder zumindest mein jetziges wissen – von Anfang an gehabt hätte, wäre ich wahrscheinlich jetzt schon mit der Programmierung fertig.

Aber naja, als eigentlich absoluter Elektronik-Laye kann ich nun doch einigermaßen zufrieden sein mit mir. :-)

Ich dank Dir nochmal recht herzlich, ich werd deinen Ratschlag mit dem Widerstand mal testen.
Einen anderen MOS hol ich mir jetzt nicht extra, so funzt es ja auch...und wieso'n Transistor etc. mehr dazwischen, wenn es nicht sein muss!?

robotik hurra, robotik hurra, robotik hurra ;-)

ciao...und vielleicht bis bald...
acx