Ansteuerung von Spule

Moin, kleine Frage: Hier will demnächst jemand einen Elektromagneten ansteuern, der was anziehen soll. Es handelt sich letztlich um einen Shutter für was optisches.

Bezüglich welche Ströme das Teil für welche Zeiträume abkann, liefert der Hersteller nur sehr merkwürdige Informationen (wenn das Tastverhältnis 50% beträgt, dann darf die Versorgungsspannung nicht größer als 12V sein und die Einschaltdauer nicht größer 60 Sekunden. Wenn das Tastverhältnis

25% beträgt....)

Jedenfalls hat die Spule rund 5Ohm und kann dauerhaft an rund 6V betrieben werden.

Das Ding soll jetzt aber schon noch schön schnell schalten. Sollte also zum Einschalten ruhig mehr Spannung bekommen, als für das Halten erforderlich sind. Idee:

12V ----5Ohm---+----S------>

| | ===== C |

0V-------------+----------->

(-> ist Ausgang zur Spule, S: Schalter, Relais) Also im Dauerbetrieb bekommt die Spule nur 6V ab. War der Schalter einige Zeit aus, hat sich der Kondensator auf 12V aufgeladen und beim Einschalten bekommt die Spule erstmal einen Schub von 12V geliefert - damit der Magnet halt mehr Kraft hat und schneller anzieht.

Überschlägige Rechnung: Der Kondensator soll sich in 10ms von 12 auf 6 Volt entladen, das bei rund 1A, also muss er eine Kapazität von 1A*10ms/6V=1.8mF = 1800uF haben. Klingt verblüffend wenig. Kommt das hin? Macht man sowas so oder hat die Schaltung gravierende Denkfehler drin?

(Ja, eine Freilaufdiode wird natürlich auch kommen und der Schalter dürfte wohl eher was elektronisches werden müssen)

CU Rollo

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Roland Damm
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"Roland Damm" schrieb im Newsbeitrag news:47232a4e$0$16652$ snipped-for-privacy@newsspool3.arcor-online.net...

10ms sind auchh wenig. Passt schon.

Je hoeher die Spannung, desto schneller steigt der Strom in der Spule, denn die stellt ja eine Induktivitaet dar.

Abschalten kann man auch schneller, wenn man der Freilaufdiode eine Z-Diode in Reihe schaltet, so dass die gegenpolige Spannung an der Spule hoeher wird (aber immer noch unter der Durchbruchspannung des Schalttransistors bleibt), dann geht mehr Energie pro Zeiteinheit aus der Spule raus in die Freilaufdiode, das Magnetfeld kann sich schneller abbauen.

--
Manfred Winterhoff, reply-to invalid, use mawin at gmx dot net
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MaWin

Sofern die Haltekraft nach dem Anziehen reduzierbar ist, werden Spulen werden oft per Schaltregler betrieben. Vgl. "Solenoid Controller" oder "Solenoid Driver" wie der oblsolete L5832 oder aktueller STM802 :

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Weniger exotische Alternative wären Schrittmotortreiber oder gängige Schaltregler-ICs.

MfG JRD

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Rafael Deliano

Aus genau dem Grund hat man bei den alten mechanischen Fernschreibern den Empfangsmagneten mit einer Spannung von ca. 100V angesteuert.

Und Freilaufdiode konnte man da auch vergessen, das funktionierte dann einfach nicht.

Gruß

Stefan DF9BI

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Stefan Brörring

Wolfgang Allinger schrieb:

Na wenn schon, dann "ex baucho holo" ;-)

SCNR, Johannes

--
PS: Ein Realname wäre nett. Ich selbst nutze nur keinen, weil mich die
meisten hier bereits mit Namen kennen.
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Johannes Bauer

(->> ist Ausgang zur Spule, S: Schalter, Relais) Also im

Du kannst den C auch parallel zum R mit 5Ohm machen, IMHO besser (so ex hohlo Baucho :-) Wohl auch einfacher zu verkabeln.

Saludos Wolfgang

--
Meine 7 Sinne:
Unsinn, Schwachsinn, Blödsinn, Wahnsinn, Stumpfsinn, Irrsinn, Lötzinn.
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Wolfgang Allinger

Moin,

Stefan Brörring schrub:

Ja, an das Schließen habe ich auch schon gedacht, aber dazu im Datenblatt exakt nichts gefunden. Die Spule arbeitet gegen eine Feder, das ist klar. Dabei wird nicht geschoben sondern gedreht. Es wird auf Ausprobieren hinauslaufen müssen, insbesondere welcher Widerstand vor der 12V-Quelle dazu führt, dass die Klappe im Dauerbetrieb offen bleibt. Und dann den Kondensator so lange vergrößern, bis das Öffnen schneller nicht mehr geht. Da stellt sich wieder die Frage, wie man/ich das messen soll...

CU Rollo

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Roland Damm

Moin,

Wolfgang Allinger schrub:

Stimmt gleich zweimal. Danke.

CU Rollo

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Roland Damm

Hallo Roland,

Genau deswegen schreiben die solch ominöse Sachen rein. Man nimmt dann ein kleines µC (oder auch was diskretes, würde Jörg hier einwerfen ;-), das das ganze anfangs für einige ms mit satt Spannung versorgt und dann in ein PWM-Modus zum Halten übergeht. Jörg hat übrigens meistens recht, wie auch hier, wenn man sich einmal das Anschwingen eines ganz ordinären Oszillators mit einem 40er Schmitttrigger ansieht. Mit ein bischen tuning kann mna das wahrscheinlich damit schon erledigen. Anfänger in Sachen Schaltungsentwurf nehmen dann eben einen ATtiny oder so was und schreiben ein kleines Progrämmchen. Ganz große Damager nehmen dafür natürlich einen 32 Bit Rechner mit Touchpanel und Multimediafrontend ;-)

Ja schon, aber allein der ist größer und teurer als alle Logik für das PWM

Die Schaltung ist wenig flexibel (da ist mal die Rückzugsfeder stärker...) und auch nur bedingt optimiert. Kondensator und Spule in Reihe klingt mir immer nach Schwingkreis. Mich würde nicht wundern, wenn das Teil beginnen sollte, erst mal ein paar Zyklen hin und her zu pendeln. Derartiges vermeidet man mit einer niederohmigen Steuerung besser. Ausserdem kannst Du bei bekannter Eigendynamik auch diese besser ausgleichen (im µC sind da viele lustige Sachen denkbar)

Wenn auch das Abschalten schnell gehen muss, würde ich auch hier ein aktives Steuern vorziehen.

Marte

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Marte Schwarz

Moin,

Rafael Deliano schrub:

Wenn ich das richtig sehe, dann würde dieses Teil wenn ich es mit

100Hz ansteuern würde (ich schreibe die Software, und ich will nicht garantieren müssen, dass das nicht irrtümlich vorkommen kann:-)), die Spule mit sagen wir 50% der Zeit mit Volllast angesteuert wird, also im Mittel etwas mehr als 2 mal so viel Strom, wie sie eigentlich verträgt.

Die dumpfe Lösung mit Widerstand und Kondensator scheint mir da robuster.

CU Rollo

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Roland Damm

Nachdem Du bisher einen Vorwiderstand einplanst, scheint es auf die Verlustleistung nicht anzukommen. In dem Fall wäre eine Stromquelle bzw.

-senke eine gute und simple Lösung. Sie wird direkt nach dem Einschalten so lange die maximale Spannnung an die Spule legen, bis der eingestellte Strom erreicht ist. Danach wird sie die Spannung reduzieren, um den eingestellten Strom zu halten. Ob die Verlustleistung über den DC-Widerstand der Spule und die angelegte Spannung oder den eingeprägten Strom unter dem Limit für Dauerbetrieb gehalten wird, ist der Spule egal. Wenn ein Strom von 1,2A eingestellt ist, wird sich am DC-Widerstand (5Ohm) der Spule ein Spannungsabfall von 6V einstellen und Du bekommst die selbe Verlustleistung wie mit direkt angelegten 6V.

Mit einer Stromquelle/-senke im Schaltbetrieb -- wobei Du die Induktivität des Elektromagneten gleich als Arbeitsinduktivität verwenden kannst -- kannst Du dann sogar noch die Verlustleistung minimieren.

Bei passender Schaltung (egal ob lineare oder geschaltete Stromquelle/-senke) brauchst Du auch keinen mechanischen Schalter zum Schalten des Spulenstromes (Bauteil S in Deiner Skizze), sondern kannst die Stromquelle/-senke verschleißarm per Logiksignal steuern.

Grüße,

Günther

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Günther Dietrich

Man kann zwar die Tastfrequenz per Software steuern, würde aber typisch PWM-Pin des Controllers verwenden, da man ja oberhalb Audiofrequenz- bereich arbeiten will. Wenn man nur 2 Portpins verwendet um die Schaltzustände aus/mittel/voll zu erzeugen sind auch noch relativ übersichtliche Schaltungen möglich:

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MfG JRD

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Rafael Deliano

Moin!

Hier wird die Spannung aber bereits reduziert, sobald sich der Strom aufgebaut hat, das heißt der Strom ist auf das von der Spule verkraftete DC-Maximum begrenzt.

Die anderen genannten Lösungen kann man hingegen so auslegen, daß mit erhöhtem Strom (und nicht nur wegen Induktivität erhöhter Spannung) die mechanische Aktion ausführen und danach Strom und Spannung reduzieren wird. Wenn das nur kurz und/oder selten passiert, überhitzt sich die Spule dadurch nicht und man ist nochmal schneller als mit Konstantstrom.

Eine Mischung aus beidem (steuerbare Stromquelle und nach der mechanischen Aktion wird der Strom reduziert) wäre kaum sinnvoll, denn während der Aktion will man ja meist maximale Leistung und nach der Aktion reicht auch eine konstante niedrige Spannung.

Gruß, Michael.

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Michael Eggert

Wenn du eine hohe Spannung und einen Vorwiderstand nimmst, näherst du dich einer Konstantstromquelle an. So wie MAWIN beschrieben hat, steigt dadurch der Strom stärker an.

Du schreibst, die Spule kann an 6V dauerhaft betrieben werden. Dann fließen bei 5 Ohm exakt 1,2A.

Wenn du nun statt 6 oder 12V 48V verwendest, benötigst du einen Vorwiderstand von R = U/I = 42V / 1,2A = 35 Ohm.

Gruß

Stefan DF9BI

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Stefan Brörring

Stefan Brörring schrieb:

mit 50 Watt Verlust...

Grüße Björn

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Bjoern Wieck

Moin,

Michael Eggert schrub:

So ist es, der Strom kann kurzzeitig (kenne jetzt keine Zahlen) durchaus 10A oder 20A betragen, was natürlich entsprechende Spannungen erfordert. Die 12V waren einfach nur eine willkürliche Vorgabe, weil ein 12V-Netzteil gerade herumliegt.

Wollte man das Maximum herauskitzen, dann würde man eh die Feder ausbauen und das Ding je nach Bedarf mit beiden Polungsrichtungen ansteuern.

Es wäre einfach mal schön, wenn der Hersteller im Datenblatt schlicht aufgeschrieben hätte, welche Energiemenge (bei beliebig kurzer Einwirkdauer) nötig ist, um das Ding zu zerstören. Dazu noch die Maximalspannung und der zulässige Dauerstrom und alles wäre klar gewesen.

CU Rollo

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Roland Damm

Moin,

Marte Schwarz schrub:

Hast du eine ungefähre Ahnung, was die Entwicklung eines Platinchens mit einem 6-beiner drauf und noch zwei Widerständen kostet? Dieses Teil wird mit ziemlicher Garantie nur ein mal gebaut werden und es gibt in der Abteilung keinen, der irgendwas digitalelektronisches mal eben hinzeichnet. Da ist ein großer Elko erheblich billiger. Es kommt eben auf die Situation an...

Es wird davon nur ein Stück geben. Serienstreuung ist da exakt gleich Null:-)

Das ist allerdings ein Einwand. Ich würde sagen, die bewegte Masse hat mit ihrer Feder eine gewisse Eigenfrequenz. Man sollte den Schwingkreis aus Kondensator und Spule genau so auslegen, dass er diese Eigenfrequenz nicht anregt. Allerdings schlägt das bewegte Teil am Ende der Bewegung gegen einen Anschlag, wenn der nicht elastisch ist, ist die Bewegung damit zu ende.

Würde sagen: Ausprobieren.

CU Rollo

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Roland Damm

Moin,

Rafael Deliano schrub:

Hmm... Wenn man die Endposition über einen Schalter detektieren kann, könnte man direkt über diesen Schalter die Zusatzspannung dazugeben und bei erreichen des Bewegungsendes abschalten. Nur kann ein Mikroschalter wohl nicht 1A oder so ab. Erfordert also wieder Zusatzaufwand.

CU Rollo

Reply to
Roland Damm

Moin!

Vorausgesetzt, die Spule bewegt nen Magneten und nicht bloß Eisen.

Gruß, Michael.

Reply to
Michael Eggert

Richtig. Kommt dann auf die Anwendung an, ob das akzeptabel ist.

Gruß

Stefan DF9BI

Reply to
Stefan Brröring

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