Benötige Hilfe zur Dimensionierung eines elektronischen Zeitschalters

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Benötige Hilfe zur Dimensionierung eines elektronischen Zeitschalters

    










BID = 1065172

GER67

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Hallo,


ich möchte für ein ganz spezielles Schiffsmodellprojekt einen Zeitschalter bauen, der folgende Rahmenbedingungen erfüllen soll

- möglichst leicht
- möglichst geringer Innenwiderstand
- zwei feste Schaltzeiten
a) 3,5 sec
b) 10 sec
- IRF 7455 SMD (vorhanden)
- Basismateriaal 0,5 mm Platine mit Ritzmethode
- Startspannung mittels 10 V Spannungsnormal (vorhanden)
- Spannungsquelle für den Schalter bleibt an Land.


unten noch das zu schwere Modell mit einem Eigenbauzeitschalter und Poti und einem "Notschalter" aus M2 Schraube und Cu Draht

Ich bin jetz an dem Punkt, wo jedes Gramm zählt.

Unten der originale schaltplan für Schaltzeiten von 15-120 sec.
Im Eigenbauschalter hatte ich genommen
- SMD Elko 2*10 YF 25V parallel
- SMD Schutzwiderstand 200 Ohm
- Poti 2 MOhm
- momentan unbekannte Schutzdiode Die Schaltung arbeitet auch ohne Diode.

Startvorgang läuft wie folgt
- Externe Spannung wird über 0,6 mm Stecker/Buchse eingeleitet
- Startknopf drücken
- Das Modell fährt sofort los
- Wenn das Kabel stramm wird (nach etwa 10-20 cm) wird die Verbindung getrennt
- Ab Trennvorgang beginnt die Laufzeit
Mir geht es nur um die Dimensionierung von Kondensator und Widerstand. Da kein Poti zum Einsatz kommen soll, kann der Schutzwiderstand entfallen.
Auf die Schutzdiode möchte ich nicht verzichten, da die Steckverbindung der Speisespannung nicht Verpolsicher ist.
Die im Originalplan vorgesehene Diode hat sich als zu schwach erwiesen und ist mehrfach ausgefallen.
Bestückungsplan könnte ich selbst machen.

Die zwei Schaltzeiten wären wünschenswert. Einen widerstand würde ich durch eine Cu Brücke kurz scchliessen und sie für die lange Zeit einfach abschneiden.

Vielleich baue ich zwei Zeitschalter mit den gewünschten Schaltzeiten. Dann aber nur ein Widerstand

Ja, die Kondensatoren haben eine rel. große Toleranz. Wenn mit Nominalwerten gearbeitet wird kaufe ich mehrere Widerstände ober- und unterhalb des errechneten Werten und probiere, bis die Zeit passt. Die Zeit muss nicht auf 1/10 sec stimmen. Ich muss nur sicher diee 25 m Messstrecke schaffen un einen Kontakt mit der Bahnbegrenzun vermeiden. Daas flache schnelle Modell versucht den Ölsperrenschlauch zu unterfahren .

Wäre schön, wenn mir Jemand behilflich ist.

Frohe Ostern

Ulli





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[ Diese Nachricht wurde geändert von: GER67 am 11 Apr 2020 11:41 ]

BID = 1065173

GER67

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jetzt die verkleinerten Bilder
A) Eigenbauschalter
B) 3 Widerstände sind nach aktuellen Wünscchen nicht erforderlich











BID = 1065174

nabruxas

Monitorspezialist



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Nimm anstelle des Elkos einen MLCC. Auf die Leiterplatte kannst Du verzichten, wenn Du alles in SMD als Laborigel aufbaust.

_________________
0815 - Mit der Lizenz zum Löten!

BID = 1065214

perl

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Beiträge: 11110,1
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Zitat :
Startspannung mittels 10 V Spannungsnormal (vorhanden)
Seltsame Verwendung eines Spannungsnormals.
Tut es eine handelsübliche 9V-Batterie nicht auch?

Ich würde den MOSFET übrigens eher mit einem Microcontroller im SOT-23-6 Gehäuse ansteuern. Geht genauer, braucht weniger Teile und ist leichter.

Sind die 4x 1,5V AA-Zellen Pflicht?
Sonst könnte man insbesondere dort Gewicht sparen, wenn die Entladung nur ein paar Sekunden dauert.


Zitat :
möglichst geringer Innenwiderstand
Wieviel Strom zieht der Motor denn?


[ Diese Nachricht wurde geändert von: perl am 12 Apr 2020  4:27 ]

BID = 1065217

GER67

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Vielen Dank für Deine Hilfestellungen.

Zitat perl

=> Seltsame Verwendung eines Spannungsnormals.
Tut es eine handelsübliche 9V-Batterie nicht auch?<=

Bisher verwende ich eine 9V Block Batterie. Wenn mir einer das Teil dimensioniert, erwartete ich den Einwand
"Aber die Batterien haben vielleicht 8,8- 9,3 V: Damit kann man nicht rechnen."
Deshalb sttelle ich mich darauf ein, das Spannungsnormal zu verwenden

Zitat perl

=> Wieviel Strom zieht der Motor denn?<=

Laut Datenblatt bei 6 V und größter Effizienz 3,5 A. (Leerlaufstrom 0,5 A)
Real ist der Laststrom niedriger, weil die AA Zellen zu hohen Innenwiderstand haben. Gleichzeitig sinkt die Lastspannung von etwa 6,5V auf etwa 5,5-5,8 V ab (Serienstreuung)

Zitat perl

=>Sind die 4x 1,5V AA-Zellen Pflicht?<=

Ja und werden vom Veranstalter bei der Registrierung aus einer 200-er Großpackung übergeben.


Zitat perl

=> Ich würde den MOSFET übrigens eher mit einem Microcontroller im SOT-23-6 Gehäuse ansteuern. Geht genauer, braucht weniger Teile und ist leichter. <=

Wenn ich alle Sicherheiten weg lasse, benötige ich
- MOSFET
- 1 Widerstand
- 1 Kondensator

Mit Microcontroller habe ich noch nie gearbeitet.Vermutlich müssen die irgendwie programmiert werden, was ich vermutlich nich kann. den Kondensator und Widerstand einlöten bekomme ich hin. Der zeitschalter im Foto ist mein zweites SMD Bauteil mit (75 Jahren.)
Meine Elektronikfertikeiten sind sehr begrenzt und stammen aus der Zeit als es keine Microkontrolle für mich zu kaufen gab.


Fragen:
1. Welches Sperrspannung hat der IRF 7455?
2. Wo finde ich einen Rechenweg, wie die die Ladespannung eines Kondensator bei vorgegebenen Widerstand verändert?

Frohe ostern noch

Ulli


[ Diese Nachricht wurde geändert von: GER67 am 12 Apr 2020 11:16 ]

BID = 1065220

GER67

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Wohnort: 18279 Vietgest


Zitat :
nabruxas hat am 11 Apr 2020 12:25 geschrieben :

Nimm anstelle des Elkos einen MLCC. ........


Ich werde trotzdem ELKO nehmen. Vielleicht als Tantal



Zitat :
nabruxas hat am 11 Apr 2020 12:25 geschrieben :

..........................
Auf die Leiterplatte kannst Du verzichten, wenn Du alles in SMD als Laborigel aufbaust.



Man, Du hast recht. Wenn ich alles Überflüssige weg lasse, benötige ich nur
- Mosfet
- Elko
- Widerstand
Alles SMD.
Dann muss ich eben zwei Zeitschalter bauen.

Ulli

BID = 1065230

Jornbyte

Moderator



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Zitat :
Wo finde ich einen Rechenweg, wie die die Ladespannung eines Kondensator bei vorgegebenen Widerstand verändert?

https://www.elektronik-labor.de/OnlineRechner/Zeitkonstante.html

_________________
mfg Jornbyte

Es handelt sich bei dem Tipp nicht um eine Rechtsverbindliche Auskunft und
wer Tippfehler findet, kann sie behalten.

BID = 1065234

perl

Ehrenmitglied



Beiträge: 11110,1
Wohnort: Rheinbach


Zitat :
Fragen:
1. Welches Sperrspannung hat der IRF 7455?
30V.
Der Innenwiderstand ist auch ok, am schlimmsten sind die Stahlfedern des billigen Batteriehalters. Deren Widerstand sowie der Übergangswiderstand zum Zellenboden übetreffen den Innenwiderstand des MOSFET bei weitem.
Ich habe seinerzeit bei einem kleinen Fernseher dünne Silberfolien zwischen diese Federn und den Zellenboden (der Akkus) gelegt, was die Situation deutlich verbessert hat.


Zitat :
Zitat perl
=>Sind die 4x 1,5V AA-Zellen Pflicht?<=

Ja und werden vom Veranstalter bei der Registrierung aus einer 200-er Großpackung übergeben.
Das habe ich zwischenzeitlich auch gelesen.
Aber muss man die auch benutzen, oder kann man den Saft auch aus einem Li-Ion-Akku holen?


Zitat :
Wo finde ich einen Rechenweg, wie die die Ladespannung eines Kondensator bei vorgegebenen Widerstand verändert?
Das Problem dabei ist, dass man dann in Verbindung mit zu kleinen Kondensatoren auf recht hohe Widerstandswerte kommt.
In Verbindung mit Wasserspielen ist das eine fehlerträchtige Angelegenheit.






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BID = 1065237

Jornbyte

Moderator



Beiträge: 5051

Ohh mist, den IRF hab ich vergesen aber Perl hats ja nachgereicht

_________________
mfg Jornbyte

Es handelt sich bei dem Tipp nicht um eine Rechtsverbindliche Auskunft und
wer Tippfehler findet, kann sie behalten.

BID = 1065417

GER67

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Zitat :
Jornbyte hat am 12 Apr 2020 17:11 geschrieben :


Zitat :
Wo finde ich einen Rechenweg, wie die die Ladespannung eines Kondensator bei vorgegebenen Widerstand verändert?

https://www.elektronik-labor.de/OnlineRechner/Zeitkonstante.html



Mit der Theorie hapert es etwas. In diesem Onlinerechner vermute ich das Ermitteln einer Zeitkonstante für ein RC Glied.

BID = 1065419

GER67

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Wohnort: 18279 Vietgest


Zitat :
perl hat am 12 Apr 2020 21:16 geschrieben :


Zitat :
Fragen:
1. Welches Sperrspannung hat der IRF 7455?
30V.
Der Innenwiderstand ist auch ok, ......................


Mist. Da habe ich wieder falsch gefragt. Ich wollte eigentlich wissen, bei welcher Spannung der IRF vom leitenden in den gesperrten Zustand geht. Das muss über 6V aber unter 9V sein.

Das Problem werde ich jetzt anders lösen. Da ich nur noch 3-max 4SMD Bauelemente benötige, werde ich eine Versuchsschaltung mit einem Poti bauen. Wenn ich die gewünscchte Zeit erreicht habe, kann ich den Widerstand ausmessen und dann die fertige Schaltung bauen. Vermutlich doch wieder auf Platine. Dann aber so, dass diee gleich am Motor angelötet wird. Dann äre es schön, wenn es mir gelingt eine WLAN Antenne mit dem kleinen Stecker nutzen zu können.




Zitat :
perl hat am 12 Apr 2020 21:16 geschrieben :

........
Ich habe seinerzeit bei einem kleinen Fernseher dünne Silberfolien zwischen diese Federn und den Zellenboden (der Akkus) gelegt, was die Situation deutlich verbessert hat.
...................


Solche Folie interessiert mich.
- Dicke
- Bezugsquelle
Ich darf den Antrieb nicht verändern. Etwas hinzufügen ist erlaubt.




.....................

Zitat :
Zitat perl
=>Sind die 4x 1,5V AA-Zellen Pflicht?<=

Ja und werden vom Veranstalter bei der Registrierung aus einer 200-er Großpackung übergeben.
Das habe ich zwischenzeitlich auch gelesen.
Aber muss man die auch benutzen, oder kann man den Saft auch aus einem Li-Ion-Akku holen?

..................
[/quote]
Man muss sie benutzen.
Aber: in den 5 Jahren habe ich nicht einmal gesehen, dass die Modelle nach dem Wettbewerb kontrolliert wurden. Der Gewichts- und Leistungsvorteil müsste erheblich sein und auffallen. Zu den Vorjahren ist meine Differenz zum 2. Platz 2019 deutlich mehr geworden.
Ursache? Die höhere Betriebstemperatur der Batterien, die ich in der Vorbereeitungszeit in den Achselhöhlen erwärmte.
2018 konnte ich Urlaubsbedingt nicht zur Verranstaltung. Ich wies einen Kumpel auf seinem Heimatgewässer ein. Gab ihm 4 neue Batterien für den Testlauf. Die vom Veranstalter übergebenen Batterien steckte er in die Hosentasche.
Der Testlauf mit den neuen aber kalten Batterien war etwa 0,3 sec. schlechter als der Wertungslauf mit den angewärmten Batterien aus der Hosentasche.





Zitat :
perl hat am 12 Apr 2020 21:16 geschrieben :

......................


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ist aus dem Datenblatt ablesbar, bei welcher Spannung der IRF vom leitenden in den gesperrten Zustand über geht?

Ich bedanke mich bei Allen für Eure Beiträge

Ulli

BID = 1065436

Offroad GTI

Urgestein



Beiträge: 11598
Wohnort: Cottbus


Zitat :
Wenn ich die gewünscchte Zeit erreicht habe, kann ich den Widerstand ausmessen und dann die fertige Schaltung bauen.
Wenn es nicht zu genau sein muss, mag das gehen.


Zitat :
ist aus dem Datenblatt ablesbar, bei welcher Spannung der IRF vom leitenden in den gesperrten Zustand über geht?
Indirekt. Siehe "Output Characteristics"
Hier https://forum.electronicwerkstatt.d......html habe ich mal exemplarisch die UGS-ID-Kennline eines MOSFETs aufgenommen.

Es ist so, dass es bei jedem MOSFET einen mehr oder weniger fließenden Übergang gibt. Dieser ist bei kleinen Gate-Source Spannungen zudem stark Temperaturabhängig.
Einen "scharfen" und konstanten Übergang erreichst du nur mit einem Komparator, welcher dann den MOSFET schaltet.


_________________
Theoretisch gibt es zwischen Theorie und Praxis keinen Unterschied. Praktisch gibt es ihn aber.

[ Diese Nachricht wurde geändert von: Offroad GTI am 17 Apr 2020 14:30 ]

BID = 1065457

GER67

Neu hier

Beiträge: 21
Wohnort: 18279 Vietgest

[quote]
Offroad GTI schrieb am 2020-04-17 14:24 :

Zitat :
......................
Es ist so, dass es bei jedem MOSFET einen mehr oder weniger fließenden Übergang gibt. Dieser ist bei kleinen Gate-Source Spannungen zudem stark Temperaturabhängig.
Einen "scharfen" und konstanten Übergang erreichst du nur mit einem Komparator, welcher dann den MOSFET schaltet.



Das mit dem weichen Übergang habe ich mit Ohmmeter und Motor im Trockenen gemerkt.
Auf dem Wasser bemerkt man das nicht, weil das Modell durch den Schwung noch 2-3 m treibt.

Wenn die Genauigkeit 0,5 sec. ist, ist alles OK.

Das Thema ist für mich beantwortet.

Schönes WE

Ulli


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