PWM Schaltung für hohe Ströme und einstellbare Pulse

Hallo Tino,
willkommen hier im Forum.

Dein Thema trifft nicht ganz unseren eigentlichen Wirkungs- und Aktionskreis. Entsprechend gibt es keine exakt passende Lösung für Deine Anforderung.

Die Lösung bzw. die Schaltung ist eigentlich machbar. Allerdings habe ich jetzt aus dem Stegreif auch keine "fertige" Schaltung parat.

Der Nachbau von den o.g. fertig käuflichen Geräten würde sich erleichtern, wenn die Eingangsspannung etwas "konstanter" gehalten wird. Also nicht zwischen 8V und 30V schwanken darf. Wenn Du sagst "12V" oder "24V", dann erleichtert dies das Schaltungsprinzip schon mal ungemein. (Stabilisierung der 5V-Betriebsspannung, Nennspannung der verwendeten Elkos, etc)

Als Grundlage hätte ich diese Schaltung von mir verwendet. Zumindest die Endstufe.
Was hier jetzt natürlich nicht vorhanden ist: Zwei Einstellregler, bei dem die PWM in der Frequenz und im Puls-/Pauseverhältnis eingestellt werden können.
Ein primitives Programm für diese Schaltung, mit dem die PWM (Puls-/Pauseverhältnis) anhand eines angeschlossenen Potis verändert wird, das wäre gleich geschrieben. Etwas Hirnschmalz müßte man bei der Veränderung der Frequenz hineinstecken. Das wäre jetzt mit dem verwendeten Prozessor nur eingeschränkt möglich.

(Beispiel für das Problem, das mich jetzt stören würde: Der PWM läuft auf einer Frequenz von 1 kHz. Also kommt alle 1ms ein neuer Puls-/Pause. Angenommen, die Puls-/Pause beträgt 50%. Somit hast Du 0.5ms "Ein" und 0.5ms "Aus". Jetzt änderst Du die Frequenz über ein zweites Poti. Und zwar so, dass die Frequenz steigen soll. Im Programm wird jetzt dadurch z.B. nicht mehr nach 1ms mit dem neuen Puls gestartet, sondern bereits nach 0.8ms. Das geht. Aber mit dem anderen Poti bleibt zunächst die Pulsdauer von 0.5ms erhalten. Heißt: Du hast jetzt 0.5ms Ein-Dauer, aber nur 0.3ms Aus-Dauer. Verstanden, auf was ich hinauswill? Die Regelung ist also mit den beiden Potis nicht ganz "linear" zu bedienen.)

Hast Du eigentlich ein Oszilloskop, um Deine Schaltung zu testen bzw. dann "einzustellen" ?

Nachdem Du zunächst mal löten willst: Die o.g. Schaltung ist vorhanden, kannst Du gerne verwenden. Allerdings müssen noch zwei Potis angeschlossen werden. Und: Es fehlt noch die kleine Software, die diese Endstufe dann anhand der Potis ansteuert. Im Prinzip könnte man die vorhandene Platine verwenden und für die beiden Potis müßte sie nur geringfügig modifiziert werden. Nachteil: Die Versorgungsspannung ist mit 12V bzw. 24V nur fix einstellbar und hat keinen variablen Bereich.

Mein Style ist also, die beiden Werte der Potis am Microcontroller über Analog-/Digitalwandler einzulesen und dann den PWM entsprechend einzustellen.
Für einen Rechteck-Generator, der die Endstufe dann ansteuert, braucht es nicht unbedingt einen Microcontroller. Wenn die Bauteilwerte gut berechnet bzw. dann hinterher mit dem Oszi optimiert werden, ist das im Prinzip nur ein kleiner Multivibrator (Stichwort: "Astabile Kippstufe") . Den baut man mit dem Einsteiger-IC 7400 (bzw. 74LS00 oder 74HCT00) nach. Du brauchst dafür aber dann eine 5V-Spannungsversorgung. Und diese muss auch sehr stabil laufen, sonst schwankt Dir die Frequenz bzw. das PWM-Verhältnis.

Schau im Wikipedia mal unter dem Begriff "Astabile Kippstufe". Dort ist ein Schaltplan mit 2 Transistoren. Das ist im Prinzip das, was ich jetzt "moderner" mit dem Logik-IC nachbauen würde.

Das Rechteck-Ausgangssignal von dem Multivibrator gibst Du auf die o.g. Endstufe von mir. .... fertig.

Einschränkungen: Eine Stromüberwachung bzw. eine Kurzschluss-Detektion hast Du bei beiden Lösungen (Microcontroller oder Multivibrator) nicht.

Ach ja,.... weil das für eine Elektrolyse-Zelle ist: Ich nehme mal an, dass Du weist, dass das gefährlich ist. Soweit ich weis, kann man Knallgas nicht riechen. Und beim Testen der Schaltung ein kleiner Funke,....

Du bist erwachsen, aber ich wollte Dich nur noch darauf aufmerksam machen, hier genauso vorsichtig zu arbeiten, wie es bei uns im Verein beim Basteln und Betreiben der Schaukampfroboter üblich ist.

Ich behaupte mal das Erzeugen von Wasserstoff und Sauerstoff (ich unterstelle mal Brennstoffzelle) ist der Sinn und Zweck dieser Übung... :]

Zitat

Original von paulus1720

Ganz genau auf den Punkt getroffen.

Nicht dass das falsch verstanden wurde: Wir hatten hier im Forum schon Anfragen von Leuten, die meinten, wir könnten sie beim Bau von humanoiden Robotern unterstützen, die dann Menschen einen elektrischen Schlag versetzen etc. .
Und nachdem wir nicht wissen, wie Deine Einstellung zur "Arbeitssicherheit" ist, wollte ich nur vorsichtshalber mal darauf hinweisen, dass auch "versehentlich" durch einen blöden Zufall die Sache schief laufen kann.

Zitat

Ich weiß , tut mir Leid ,

Sollte Dich nur beruhigen, da nicht gleich im ersten Run eine komplett durchgestylte Schaltung auftritt.

Zitat

Aber wie funktionieren denn die PWM´s auf der oben genannten Seite ??

Ich weiß es nicht. Selbstverständlich kann man in die Software eine "Korrektur" programmieren, aber das wollte ich im ersten Anlauf eigentlich nicht unbedingt machen.

Jetzt ist die Frage, wie wir hier weiterkommen. Zeitlich geht es bei mir nicht, dass ich eine Schaltung und das zugehörige Platinenlayout mache. Zumindest nicht bis Ende September. Einen Schaltplan kann ich Dir in den nächsten Wochen liefern, aber kein fertiges Layout für eine Platine.

Wolltest Du die Schaltung u.U. mal auf Lochrasterplatine aufbauen und ausprobieren? Welche Schaltungsart des Taktgenerators wäre denn "sympatischer" ? Mit dem Multivibrator oder über Mikrocontroller? Beim Mikrocontroller muss ich eine kleine Software nachreichen bzw. einen programmierten Prozessor schicken. Die wäre mir lieber, weil nicht so viele "Experimente" mit den zeitbestimmenden Komponenten notwendig sind.

Ok, schauen wir mal. Wie gesagt, ich werde mir die Schaltung ausdenken und bauen darfst dann Du.

Die o.g. Schaltung von Dir checke ich ehrlich gesagt nicht ganz. Mit PLL habe ich noch nicht gearbeitet.
Wenn hier, so wie in den Links von Dir mit den fertigen Geräten, ca. 30 bis 50A fließen sollen, dann sehe ich mit diesem einsamen MOSFET aber schwarz. Da sollten schon ein paar mehr MOSFETs parallel geschaltet werden. Vor allem die Anschlussbeinchen sind da ein Problem, wenn über diese kleinen Beinchen die massigen Amperes fließen sollen.

Lochraster ist als Entwicklungsmuster ok. Aber zum Einbau in mobilen Einsätzen (Auto,...) abzuraten. Die Bauteile haben keine richtige Befestigung, vor allem bei schwereren Bauteilen wie Quarze, oder Elkos. Das rüttelt dann ständig an den Lötstellen. Aber, wie gesagt, für die ersten Testmuster taugt das dann schon.

Mit der Mikrocontroller-Lösung war das so gedacht, dass Du von mir dann einen programmierten Prozessor kriegst. Oder Du schickst mir Deine Lochrasterlösung und ich programmiere Dir dann das Stückchen Software hinein.
Aber Multivibrator ist auch ok, ich rechne das mal durch und zeichne dann den Schaltplan. Wie gesagt, so eine "PLL-Regelung" wie das bei dir mit dem o.g. Schaltplan wird, das habe ich jetzt nicht vor Augen. Bei mir wird das eine eiskalte Ansteuerung des MOSFETs mit einer PWM. Und wenn kein Wasser mehr in der Zelle ist, dann wird immer noch mit voller Spannung und der eingestellten PWM angesteuert.