Suche Elektronischen Schalter 20A

[LeeMajors]

Hallo zusammen,

bisher habe ich oft diese Produkt genutzt und war immer zufrieden:
https://www.amazon.de/FREE-RC-HOBBY-Wasserdichter-RC-Modell-Stromaufnahme-AMB-Sensor/dp/B00N3U4KN2

Da es nicht mehr lieferbar ist, suche ich Ersatz. Was es können muss ist folgendes:
- min 20A / 14V schalten
- elektronisch um Einschaltknacks, Störungen, etc. zu vermeiden

was cool wäre: Eine Spannungsanzeige, oder LED, die den Ladezustand des Akkus verraten.

Falls es da was gäbe, wäre ich happy. Als in elektronischen Sachen nur mittelmäßig gebildeter - kann man das auch mit folgendem Produkt lösen?
https://www.conrad.de/de/halbleiterrelais-1-st-crydom-el240a20-05-last-strom-max-20-a-schaltspannung-max-280-vac-nullspannungsschaltend-507476.html
D.h. eine kleinen Schalter nehmen, einen Spannungsteiler mit 2 Widerständen machen, so dass immer 4-8V raus kommen und dann mit dieser Spannung das Relais einschalten?
...oder nimmt man da besser ein anderes Bauteil?

Danke & Grüße, Marcus

[ARetobor]

Hallo,
Stichwort Solid-State-Relais

zB.
https://www.reichelt.de/solid-state-relais-ust-2-32vdc-ulast-24-280v-ra-2425-d06-p22691.html?PROVID=2788&gclid=EAIaIQobChMImoaEgfaj3QIVyLTtCh2YagO0EAQYAyAB EgKFRfD_BwE&&r=1

Gruß

[LeeMajors]

Danke, das hilft! ;)

[LeeMajors]

Nee, das war doch nichts - die Teile wiegen 100g und ich brauche 2. Das ist viel zu schwer.
Was würde gegen sowas sprechen: https://www.reichelt.de/mosfet-p-ch-100v-23a-140w-to-220ab-irf-9540n-p41638.html?&trstct=pos_0 ?

[Moppi]

Guckst Du mal bitte in diesem Thread (https://www.roboternetz.de/community/threads/72411-IRF520-MOSFET-1-N-Kanal-48-W?highlight=moppi), Siro hatte eine Lösung dafür erarbeitet, Schaltplan anbei.

[Siro]

Hallo Marcus,

Zunächst einmal zum SSD (Solid State Relais)
Hier muss man aufpassen was man damit schalten möchte.
Die meisten dieser Relais sind für AC (Wechselspannungen) ausgelegt,
die bekommst Du dann zwar eingeschaltet, aber vermutlich nicht mehr aus.
Es gibt aber auch Modelle für DC (Gleichspannungs)

Thema Mosfet:
Das ist auf jeden Fall die bessere Lösung.
Du kannst natürlich die Spannung mit einem Mosfet Transistor schalten,
das macht dein ursprüngliches Modul vermutlich intern nicht anders.

Hier gibt es jedoch einiges zu beachten.
Der Transistor, deiner Wahl IRF9540N würde im Prinzip schon gehen.
Damit kannst die Plus Leitung unterbrechen und den Verbraucher ein und ausschalten.

Dieser P-Channel Mosfet hat aber nicht grade die besten Daten für deine Anwendung.
Wenn Du 20 Ampere damit schalten möchtest, dann kann der das zwar,
aber bedingt durch seinen relativ hohem Innenwiderstand wird da enorm viel Wärme produziert.
Laut Datenblatt sehe ich, das er ca. 0,117 Ohm hat bei entsprechende Ansteuerung.
Das klingt erstmal nicht viel. Aber das ist es bei dem hohen Strom.

Die Spannung die an seinen beiden Beinchen Drain Source abfällt berechnet sich
U = I * R
also 20 Ampere * 0,117 Ohm
das ergibt dann eine Spannung von 2,34 Volt.
Das heisst: schickst Du 14 Volt rein, kommen hinten nur noch 11,66 Volt raus.
Das ist schonmal recht unschön.

Nun berechnen wir die Leistung: (Verlustleistung)
P = U * I
also 2,34 Volt * 20 Ampere = 46,8 Watt

Schaut man ins Datenblatt sind hier aber alle Werte noch innerhalb des Spezifikation.
er kann 23 Ampere
er kann 140 Watt
er kann 100 Volt
was will man mehr.....

Aber eine Leistung von knapp 50 Watt ist wirklich viel, diese Wärme muß irgendwo hin abgeführt werden.
Hier benötigst Du einen Monstermäßigen Kühlkörper....
Das nächste Problem ist nicht weit:
Je wärmer der Transistor wird, desto beschissener leitet er und somit treibt er sich damit selbst ins Nirwana.

Wir möchten aber keine Heizung bauen, sondern möglichst effektiv den Strom ein/ausschalten.
Also sollten wir uns eine Transistor aussuchen, der einen möglichst kleinen Innenwiderstand (RDSon) hat,
dann fällt da auch wesentlich weniger Spannung ab und er wird auch nicht so warm
und es kommt auch annähernd die Spannung raus die man reinschickt.

Nehmen wir mal einen IRF4905, den gibt es auch bei Reichelt
der hat nur einen RDSon von 0,02 Ohm.
Damit fallen da bei 20 Ampere
U = 20 *0,02 = 0,4 Volt ab.
Das sieht doch schon wesentlich besser aus,
es gehen Dir also maximal 0,4 Volt verloren wenn der maximale Strom von 20A fliesst.

Die Leistung verhält sich auch besser
P = U * I also 0,4 * 20 = 8 Watt

Nun kommen wir langsam in sinnvolle Regionen,
aber auch 8 Watt ist noch eine ganze Menge Wärme.

liest Du noch, oder hast Du schon aufgegeben ??? Spass muss sein. ;)

schau Dir erstmal diesen hier an: vielleicht löst der sogar deine Probleme:
https://www.ebay.de/itm/Lastschalter-1-Kanal-RC-Hochstrom-Schalter-30V-20A-Schaltmodul-Switch-/301789385836

Siro

[LeeMajors]

Ja, habs mir tatsächlich durchgelesen! ;-) ...und da ich ja Elektronik-Blödi bin auch aufmerksam!
Was ich vorhabe, ist, in einem Roboter einen 2S Akku als Stromlieferant zu nehmen, oder bei längeren Programmierphasen auch 12V aus einem PC-Netzteil. Die Spannung geht dann in 2 BECs (https://hobbyking.com/de_de/yep-20a-hv-2-12s-sbec-w-selectable-voltage-output.html), einer ist auf 5V eingestellt, für den PC und einer auf 7V für die Servos. Das hat auch mit dem nicht mehr erhältlichen Bauteil soweit gut geklappt. Der Bot war der hier: https://www.youtube.com/watch?v=esmmn6JMYlo

Da mich ein paar Leute nach "Bausätzen" gefragt haben, wollte ich sowas wie Einkaufsliste + Anleitung anbieten. Wegen der besseren Reproduzierbarkeit soll das über Shapeways gehen, die sind inzwischen ziemlich günstig geworden. Das Design habe ich komplett überarbeitet, vereinfacht, modular gemacht und vor allem den Schwerpunkt nach unten verlagert. Der WIP-3D Entwurf sieht so aus: https://3dforum.de/item/299915
Aus diesem Grund, möchte ich das ganze so einfach wie möglich machen, aber eben auch reproduzierbar. (Daher lieber ein Standardelektronikteil, als ein RC-Modellbau-Schalter, der evtl. in 2 Monaten nicht mehr produziert wird.)

Momentan fühlt sich daher die Lösung mit dem IRF4905 am besten an. Jetzt wäre die ganz doofe Frage, ob ich mir das nicht auch alles sparen kann und einfach nur mit 2 Schaltern arbeiten kann: https://www.reichelt.de/wippschalter-1x-aus-schwarz-i-o-wippe-1801-1146-p36770.html?&trstct=pos_0 ...der Schalter verkraftet einen Einschaltstrom von 50A. Allerdings weiß ich nicht, wie viel da wirklich kurzfristig fließt. Die 2 BECs haben jeweils 270uF und auf der Steuerplatine für die Servos ist noch ein 6800uF Elko...

Grüße, Marcus

[Moppi]

Mal was anderes:

Es gibt doch auch Entstörkondensatoren. Kann man das zusammen mit einem Relais einsetzen und alles ist gut?

[PICture]

Hallo!

Jetzt wäre die ganz doofe Frage, ob ich mir das nicht auch alles sparen kann und einfach nur mit 2 Schaltern arbeiten kann: [/COLOR]https://www.reichelt.de/wippschalter-1x-aus-schwarz-i-o-wippe-1801-1146-p36770.html?&trstct=pos_0 ...der Schalter verkraftet einen Einschaltstrom von 50A. Allerdings weiß ich nicht, wie viel da wirklich kurzfristig fließt. Die 2 BECs haben jeweils 270uF und auf der Steuerplatine für die Servos ist noch ein 6800uF Elko.. Ja, wenn du mal weißt, wie viel da wirklich maximal fließt. ;)

[LeeMajors]

Und wie messe ich den? Wenn ich den Widerstand messe, um das ausrechnen zu können, wird ja direkt der Kondensator durch die Spannung des Messgeräts geladen... :confused:
Ich denke, die kleinen Elkos sind nicht das Problem, der große (https://www.conrad.de/de/panasonic-eca1ahg682b-elektrolyt-kondensator-radial-bedrahtet-75-mm-6800-f-10-v-20-o-x-l-16-mm-x-25-mm-1-st-792482.html) ist außerdem hinter dem BEC...

Wenn keiner weiß, wie man das berechnet, oder misst, könnte ich natürlich auch einfach probieren... Die Schalter kosten 99ct, wenn einer durchbrennt, ist es kein Beinbruch und dann könnte ich auf die IRF4905 Lösung zurückgreifen. Ich bin nur nicht der Freund von ausprobieren...

[Siro]

Schickes Modell, der Vierbeiner,
mit Turnigy Servos, vermutlich von Hobbyking....

Klar wäre ein mechanischer Schalter eine simple Lösung,
aber mach das nicht. Die halten nicht lange....

Ich habe schon einige Motorregler usw. aus dem Modellbaubereich zerlegt und angesehen wie die das machen.
Es wird bei höhrern Lastströmen niemals über einen mechanischen Schalter gearbeitet.
Auch hier wird über einen oder sogar mehrere Mosfets parallel geschaltet.
Die Mosfets vertragen zudem auch ohne Probleme die hohen Einschaltströme von oft mehr als 100 Ampere.
Ein mechanischer Schalter mag das garnicht, die Kontakte sind dafür einfach nicht ausgelegt.

Zumal wenn Du es später an Kunden weitergeben möchtest.
Es gibt nix Schlimmeres als wenn beim Kunden etwas ausfällt.
Das wirft einfach ein schlechtes Licht auf das Produkt und auf die gesamte Firma.
Lieber im Vorfeld etwas mehr Aufwand treiben, das lohnt sich wirklich.

Plus Schalten oder Masse schalten ??
Auch wenn ich nicht unbedingt der Freund davon bin Masse wegzuschalten,
würde ich es vermutlich trotzdem so auslegen. Der Grund liegt einfach darin,
dass man bessere N-Channel Mosfets bekommt. Die sind auch wesentlich verbreiteter, preiswerte auch
Den zur Zeit besten Moseft, den man als Privatperson günstig kaufen und handhaben kann, scheint der IRLB3034
Der kann bis 40 Volt arbeiten und könnte theoretisch bis 195 Ampere schalten mit einem RDSon von max 1,7 Milliohm
Den gibt es bei Reichelt für 2,25 Euro
https://www.reichelt.de/trans-mosfet-n-ch-si-40v-343a-to-220ab-irlb-3034-p200918.html?r=1


Zwecks Beschaltung/Info werweise ich mal auf auf diesen Link:
dort sind auch noch verschiedene Mosfet Typen aufgeführt.
http://www.sprut.de/electronic/switch/nkanal/nkanal.html

Um eine Austauschbarkeit über längere Zeit zu gewährleisten,
ist ein TO-220 Gehäuse sicher eine gute Wahl.
Die gab es schon vor 30 Jahren und wird es auch in den nächsten 20 noch geben.
Viele Mosfet Hersteller halten sich auch an eine Standard Pinbelegung.
mit der Pinfolge 1=Gate 2=Drain 3=Source.

Schon die Urgesteine der Mosfets BUZ10 oder BUZ11 weisen diese Merkmale auf.
sind also bis heute austauschbar durch modernere Typen.

---------------------Off Topic--
Da fällt mir grad ein:
Wenn jemand Bauteile sucht, wo sie zu bekommen sind,
gibt es eine tolle Seite.
https://octopart.com/

Hier sieht man gleich wo die Teile zur Zeit überall verfügbar sind.
Nur Reichelt elektronik scheint da nie aufzutauchen....
---------------------

Siro

[LeeMajors]

Das hört sich alles gut an, mit dem Mosfet.
Wäre die folgende Schaltung dann für meine Zwecke so richtig?
33619

Grüße, Marcus

[Siro]

Hallo Marcus,
ja das ist im Prinzip richtig so.

Deine Widerstände sind aber zu hochohmig weil:
Der Gatepin ist wie ein Kondenstaor und läd sich auf.
Je größer der Widerstand desto länger braucht er dafür.
Dann steigt die Spannung langsam an und der Transistor fängt leider auch erst langsam an zu leiten,
In diesm halb geöffneten Zustand ist der RDSon Widerstand leider recht hoch und der Transi wird warm.
Ist zwar nur kurz beim Schalten, muss aber nicht sein.
Nimm mal nur einen Widerstand mit 100 Ohm. Siehe Schaltung.

Zudem:
Die Mosfets sind leider sehr empfindlich am Gate Anschluss. Hier empfehle ich eine Schutzdiode einzubauen.
Da nimmt man zum Beispiel eine Zenerdiode die bei rund 15 Volt anfängt zu leiten.
https://www.reichelt.de/zenerdiode-15-v-600-w-cb-417-p6ke-15ca-p42019.html?&trstct=pos_0



33621


Siro

[LeeMajors]

Ok, mit den Widerständen hab ich verstanden, aber wo soll eine Spannung herkommen, die höher ist, als die des Akkus (max. 12,6V), oder des PC-Netzteils (12V)?

[Siro]

Durch statische Aufladungen zum Beispiel.
Hast Du vielleicht schon mal erlebt, wenn Du über den Teppcih läufst und dann eine Türklinke anfasst.
Das sind oft mehrere Tausend Volt Entladung und genau davor schützt man die Bauteile mit einem sogenannten ESD Schutz.
Wenn eine Spannung bei Dir nun größer 15 Volt anliegt, wird die Zenerdiode leitend und begrenzt so die Spannung am Gate.
Du kannt einen Mosfet schon kaputt machen, indem Du ihn nur in die Hand nimmst, das geht teils wirklich
sehr schnell und man merkt davon nichtmal etwas....

[LeeMajors]

Ok, verstehe. Und danke für die ausführlichen Antworten :-)
...dann gebe ich mich jetzt ans nächste neue Thema - Platinen ätzen! ;-)

[LeeMajors]

Ich fürchte, ich hab doch ein Problem - ich möchte ja 2 BECs mit Strom beliefern und diese unabhängig an- und ausschalten.
Allerdings ist die Masse ja überall durchgeschaltet, d.h. wenn ein MOSFET eingeschaltet ist, hat der andere Kreis auch Strom!?
Oder mach ich einen Denkfehler?
33626

...vielleicht unverständlich ausgedrückt...
An dem 5V BEC hängt der PC, daran über USB ein Controller für die Servos. Der Controller hat für die Servos einen eigenen Stromanschluss, der vom 7V BEC kommt. Da die ja alle nicht galvanisch getrennt sind, gehe ich davon aus, dass es sich überall um eine Masse handelt und damit das Problem verursacht.

Grüße, Marcus

[Siro]

Moin Marcus,

Laut Schaltbild schalten sie völlig unabhängig.

Es bekommen immer beide Mosfets am Source die Masse, das ist also Dauermasse.
Das jeweilige BEC bekommt aber nur die Masse durchgeschaltet, wenn der entsprechende Mosfet auch durchschaltet.


[edit]
Ich glaube jetzt verstehe ich ungefär was Du meinst.
Wenn die Massen schon auf dem Board verbunden sind, dann kannst Du sie natürlich nicht mehr separat schalten.
Dann wird Dir nichts weiter übrig bleiben, als diese zu trennen (sofern das überhaupt möglich ist) , oder aber doch die Plusleitungen der BECs mit einem P-Channel Mosfet zu trennen.

Hast Du es schon probiert mit der Schaltung ? und es geht nicht ?


So würde es mit dem P-Channel aussehen:
33627
R1 hält den Mosfet normalerweise gesperrt.
Zieht man das Gate gegen Masse leitet er.
Direkt kurzschliessen mag ich nicht, obwohl es geht. Daher die 100 Ohm,
Es fällt dann ungefär ein Volt an R2 ab und an Gate Source bleiben noch 11 Volt übrig zum Durchschalten.

Du kannst auch Mosfets parallel schalten um die Leistung und damit Wärme zu verteilen.

Es gibt natürlich auch bessere Mosfet:
P-Channel Mosfets im TO-220 Gehäuse mit sehr geringen RDSon
IRF4905 55V 74A 20mOhm
IPP120P04P4L03AK 40V 120A 2,9mOhm
IPP80P03P4L04AKS 30V 80A 3,7mOhm
SQP50P03-07_GE3 30V 50A 5mOhm
IPP120P04P4L-03 40V 120A 5,6mOhm

Bei Mouser Electronics kannst Du auch als Privatperson bestellen.

Siro

[LeeMajors]

Nee, habs noch nicht probiert, so schnell ist Reichelt mit dem Versand nicht. Die denke vermutlich eh, ich hab einen an der Waffel, weil ich immer für ein paar Eur nachbestelle...
https://3dforum.de/img/smileys/laughingtears.png
...also würde ich sagen, der IPP120P04P4L03AK 40V 120A 2,9mOhm ist dann am besten für mich geeignet. Ich mach die Schaltung noch mal damit und poste sie zur Sicherheit. :-)

Grüße, Marcus

[LeeMajors]

Hi Siro,

kannst du bitte noch mal den Schaltplan überfliegen?
Der IPP120P04P4L03AK 40V 120A 2,9mOhm würde bei mir gut bei 12V funktionieren?

33628

Grüße, Marcus

[Siro]

Hey Marcus,
Du hast Drain und Source vertauscht.
Beim P-Channel muss das Source an die positive Versorgung +12V
Ich merke mir das immer so:
Die Diode, welche in dem MOSFET Symbol dargestellt wird, darf normalerweise nicht leiten.
Bei Dir fließt der Strom von Plus über diese Diode nach Masse und leitet.
Damit kannst Du den Transistor nicht mehr sperren.
Also die beiden Pins tauschen, dann sollte es klappen.

Siro

[LeeMajors]

Oh, mann... das war ja nur ein klitzekleiner Fehler *blush*...
Dankeschön! Ich bin mal gespannt, ob mir der ganze Kram wegen irgendeinem Blödsinn abraucht...

Grüße, Marcus