Elektromagnet mit PWM ansteuern

[beefy]

Hallo Leute,

ich möchte einen Elektromagnet (Spule mit Eisenkern) über einen Mikrokontroller mit einer PWM ansteuern und bekomme keine saubere Modulation hin. Die Kontrollerschaltung habe ich vom Leistungsteil galvanisch getrennt (über Glasfaser). Aus dem Comparator (lm311) kommt auch ein sauberes Signal, nur mit dem power-Mosfet und der Spule funktioniert es nicht so wie ich es mir gedacht habe.
Vielleicht habt Ihr ja eine bessere Idee wie ich das PWM Signal auf die Spule bekomme.
Im Anhang ist die aktuelle Schaltung.
Bin für jeden Tipp sowie Kritik an meiner Schaltung dankbar!

Gruß@all

[elmar]

Hi,


Bei Induktivitäten tut sich der Strom verspäten.

Bei dieser Schaltung kommt also so eine Art Sägezahn bei der Ansteuerung raus.

Wo ist denn jetzt das Problem?

Gruß
Elmar

[beefy]

Das Problem ist, dass ich kein Rechteck-/Sägezahnsignal erhalte. Das Ganze fängt irgendwie an zu schwingen und es kommt nur ein total verzerrtes Signal an die Spule. Dies auch noch unabhängig von der PWM Frequenz. :confused:

[elmar]

Hi,


ach wenn man das C mit blossem Auge nicht erkennen kann - wenn die Spule groß genug ist, dann schwingt es auch so. RC Schwingkreis eben.

Warum muss es denn unbedingt eine PWM sein? Eine Frequenz macht das selbe, je höher die Frequenz, desto stärker bremst sich die Spule.

Noch besser ist, vor allem wenn man ein kontinuirliches Magnetfeld aufbauen möchte, ein DC Signal an der Spule. Entweder per Längsregler überschüssige Energie in Wärme verheizen, oder Du schaltest einen Tiefpass nach.
Mit Deiner PWM stellst Du die Spannung in einem Ladeelko ein und das relativ glatte Signal macht keine Probleme in der Spule.

Gruß
Elmar

[Rudo]

hi,
mach erst mal einen Gate-Widerstand rein (z.B. 1 k), das begrenzt die Bandbreite, sodass der Fet nicht mehr schwingt. Weiterhin sollte der FET eine Schutz-Diode haben, wenn nicht bereits vorhanden, dann extra spendieren:
Anode an Source, Cathode an Drain.
Dann mit 1Hz, DC (duty cycle) 50% anfangen und messen, den DC beibehalten und die Frequenz erhoehen, dann wirste schon sehen, was machbar ist. Zur Not kannste auch zum Testen mit e. Rechteckgenerator rangehen, statt MC + PWM.

[beefy]

@Elmar

Zu meinem Projekt: Ich möchte eine Kugel zum schweben bringen. Der Aufbau funktioniert wie folgt: Position der Kugel erfassen (mit einer CCD Zeile), über Mikrokontroller (pic18f442) aus der Position die notwendige Stellgröße errechnen und den Elektromagnet ansteuern. Da der Kontroller eine PWM erlaubt, war dies meine erste Idee um den Magnet zu steuern.

Würdest du mir bitte deine Idee mit der Wandlung des PWM- in ein DC-Signal näher erklären (bin Anfänger und kann mir nicht vorstellen wie es funktionieren soll).



@Rudo

Mit "Gate-Widerstand" meinst du einen Widerstand zwischen Comparator und dem Gate des Transistors?
Welche Größe sollte dieser haben?

[Rudo]

@Rudo

Mit "Gate-Widerstand" meinst du einen Widerstand zwischen Comparator und dem Gate des Transistors?
Welche Größe sollte dieser haben?ja, genau!
Der Wert: bitte genau lesen: 1k heisst ein kilo Ohm.

[elmar]

Hi,


im Prinzip lässt Du mit dem FET einen dicken Kondensator aufladen. Über eine Diode (gegen Schwingkreisbildung, RC und so)schließt Du die Spule an den Kondensator an. Die Ladungshäppchen aus der PWM laden den Kondensator auf. Je mehr Happen in den Kondensator gelangen, desto mehr lädt er sich auf und die Spannung steigt. Reduzierst Du die Leistung von der PWM, so entlädt sich der Kondensator über die spule schneller, als die Häppche nachladen. Sinkt die Spannung, nimmt auch die Spule weniger Strom auf und umgekehrt. So kannst Du die Spannung im Kondensator und auch die Leistung der Spule mit der PWM fest einstellen. Also ist die PWM, in gewissen grenzen egal welcher Frequenz, die Vorgabe für die Leistung der Spule. Und das schönste ist, dass das auch ziemlich linear ist, sofern die Frequenz nicht zu niedrig ist.

Gruß
Elmar

[DiWe]

Hi
Das Problem kommt von der Rückwirkung über die Gate Drain Kapazität. Entweder Du bindest das Gate über einen niederohmigen Treiber fest an (der sollte so 2A peak können schau mal bei TI unter MOSFET Treiber), oder Du machst ein R in die Zuleitung vom Gate oder ein RC- Serienschaltung vom Drain gegen GND (330Ohm + 470nF o.ä.) letzteres dient als Dämpfung.

Gruß DiWe

[beefy]

Vielen Dank an alle!

Ein Widerstand am Gate und die Source-Drain Diode haben das Problem gelöst.

Gruß