Antreiben eines Lüfters mit TIP120 zu PWM von Arduino

So habe ich kürzlich mein erstes Gruppenprojekt gestartet, nämlich ein autonomes Hovercraft zu entwerfen. Wir entschieden uns, die Antriebslüfter (die mit ~7 V bewertet sind und unsere Batterie mit 12 V läuft) mit einem TIP120-Transistor anzutreiben.

Wir fanden das Design online und es schien zu unserer Situation zu passen, also haben wir es verwendet. Das Problem ist, dass sich die Lüfter nicht einschalten, wenn wir den Akku anschließen. Ich habe ein schnelles Bild von unserer Schaltung gemacht:Geben Sie hier die Bildbeschreibung ein

Die ursprüngliche Schaltung, auf der unsere basierte, finden Sie hier .

Gibt es ein Problem mit der Verkabelung oder haben wir den falschen Transistor ausgewählt?

Ihre Freilaufdiode sollte über der induktiven Last (Lüfter) liegen, nicht über dem Transistor.
Platzieren Sie die Diode wie von M.Alin vorgeschlagen. Ihre Schaltung zeigt einen 2N2222, was keine gute Idee ist. Ein TIP120 ist OK. Ich hoffe ~ 7V bedeutet ungefähr 7V, nicht 7V AC?
Ja, ~ 7 V bedeutet ungefähr 7 V, und der 2N2222A ist der TIP120, da ich ihn in der Multisim-Bibliothek nicht finden konnte. Wäre die Diode überhaupt notwendig? Unser Antriebsventilator kann in beide Richtungen laufen.
@Tim Ja, die Flyback-Diode ist notwendig. Es schützt den Transistor vor dem induktiven Kick des Lüfters.
Ich verstehe, dass es den Transistor schützen muss, aber im Moment schaltet sich der Lüfter nicht einmal ein, und wir haben alle Verbindungen überprüft. Würde das Verschieben der Diode das beheben? Sollte das beringte Ende der Diode auch zum positiven oder negativen Ende der Diode führen?

Antworten (3)

Es gibt mehrere Probleme mit Ihrer Schaltung:

  1. 2N2222A ist für diese Anwendung ungeeignet. Sie versuchen, die Leistung zu steuern, obwohl Sie nicht gesagt haben, welchen Strom dieser Lüfter bei 7 V aufnimmt. Ein Hovercraft-Lüfter klingt, als würde er etwas Strom verbrauchen, also sagen wir 1 A, um etwas auszuwählen (da Sie nichts angegeben haben). . Das ist mehr, als der kleine 2N2222A bewältigen kann.

  2. Ihre Schaltung hat nicht genug Verstärkung. Sie haben nicht gesagt, wie hoch der digitale Logikpegel dieses Arduino-Pins 9 ist, aber sagen wir 5 V, wenn er hoch ist. Abbildung 700 mV für den BE-Abfall, der 4,3 V über dem 1-kΩ-Widerstand hinterlässt. Das liefert nur 4,3 mA Basisantrieb. Um 1 A Kollektorstrom zu unterstützen, müsste der Transistor eine Verstärkung von 233 haben. Vielleicht tun das einige Teile im Behälter, aber es liegt weit außerhalb der Garantie.

    Dieses Problem ist bei 3,3-V-Logik oder mit einem geeigneten Leistungstransistor noch schlimmer. Sie haben TIP120 erwähnt, verwenden dann aber aus irgendeinem Grund 2N2222A. Das macht keinen Sinn.

  3. Die Freilaufdiode sitzt an der falschen Stelle. Das Problem ist, dass der Lüfter wie eine induktive Last wirkt. Sie können den Strom durch eine Induktivität nicht sofort abschalten. Wenn Sie es versuchen, z. B. wenn Ihr Transistor abschaltet, erzeugt die Induktivität die Spannung, die erforderlich ist, um den Stromfluss zumindest kurzfristig aufrechtzuerhalten. In Ihrem Fall bedeutet dies, die Kollektorspannung bis zu dem Punkt zu erhöhen, an dem der Transistor ohnehin leitet, was für den Transistor schlecht ist.

    Legen Sie die Diode umgekehrt über den Lüfter. Im Normalbetrieb leitet es nicht. Wenn der Lüfter abrupt abgeschaltet wird, gibt er dem Induktorstrom einen sicheren Ort, an den er gehen kann, bis er auf natürliche Weise abklingt.

  4. Verwenden Sie eine Schottky-Diode anstelle der gewöhnlichen Siliziumdiode, die Sie zeigen. Schottky-Dioden haben eine sehr schnelle Rückwärtserholzeit, die für Ihre Anwendung im Wesentlichen unverzögert ist. Das bedeutet, dass der Schalter nicht verprügelt wird und Sie keinen Strom verschwenden, wenn er zum ersten Mal eingeschaltet wird, aber der Rücklaufstrom immer noch zirkuliert. Dies kann leicht der Fall sein, wenn ein Motor mit PWM angesteuert wird.

Um dies zu beheben, ersetzen Sie den 2N2222A durch einen IRLML2502-FET und verbinden Sie den PWM-Ausgang direkt mit seinem Gate. Zwischen dem PWM-Ausgang und dem Gate ist kein Widerstand erforderlich. Dies sind großartige kleine FETs, solange die Spannung 20 V nicht überschreitet, was in Ihrem Fall nicht der Fall ist. Vergessen Sie nicht, die Diode zu reparieren, bevor Sie den Transistor wechseln, sonst wechseln Sie ihn erneut.

Ich habe Probleme mit oberflächenmontierten Artikeln im SOT-23-Paket wegen ihrer geringen Größe. Gibt es eine empfohlene Durchsteck-Alternative zum IRLML2502?
@mike: SOT-23 ist nicht klein. Sie werden die meisten Teile nicht in archaischen und klobigen Durchsteckpaketen finden. Es gibt keine Nachfrage nach ihnen, außer für Teile wie Steckverbinder, bei denen die zusätzliche mechanische Festigkeit von Bedeutung ist. Denk darüber nach. Warum sollte jemand einen TO-92 anstelle eines SOT-23 entwerfen? Niemand will die alten Sachen, also werden sie größtenteils nicht mehr hergestellt. Das Löten eines SOT-23 ist einfacher und billiger als das Löten eines TO-92, und sie sind auch billiger in der Herstellung. Zum einen müssen Sie die Platine nicht umdrehen und die Leitungen abklemmen.
Was auch immer. Ich habe eine Frage gestellt. Ich weiß, dass Sie es nicht für wichtig halten, also ignorieren Sie es bitte. Oberflächenmontierte Gegenstände sind klein und für viele Menschen schwieriger zu handhaben, unabhängig davon, was Sie denken. Ich bezweifle, dass an dieser Stelle jemand anderes mit einer Empfehlung für einen geeigneten FET antworten wird, also betrachten wir es einfach als verpasste Gelegenheit und machen weiter.
@mike: Normalerweise haben diejenigen, die keine SMD-Geräte verwenden möchten, sie nicht ausprobiert. Es gibt einen Grund, warum dies in den letzten 20 Jahren so gemacht wurde. Im Laufe der Zeit werden Sie immer weniger Teile in Durchgangslöchern finden. Die meisten sind es schon nicht. Korrigieren Sie Ihren Prozess, anstatt zu versuchen, die Flut aufzuhalten. Im schlimmsten Fall einen kurzen Draht an jeden der drei Stifte löten und dann einen SOT23 als Durchgangslochteil verwenden. So hat man zumindest Zugriff auf moderne Teile.
"Löten Sie einen kurzen Draht an jeden der drei Stifte und verwenden Sie dann einen SOT23 als Durchgangslochteil". Meine Güte, darauf wäre ich NIE gekommen. Gee Whiz.
Ich benutze sot23, aber ich stimme @mikeY zu, dass sie für das Handlöten schwierig zu verwenden sind, schon allein, weil sie nicht sauber auf ein 0,1-Zoll-Protoboard passen. Heißluft und Lötpaste helfen.
@mikeY Sie könnten das FQP30N06 verwenden, das ein TO220-Paket ist, auch FDD8447L, das recht billig ist, ein oberflächenmontiertes, aber größeres TO252-Paket ist und ziemlich gut auf ein 0,1-Zoll-Protoboard passen sollte. Was Sie brauchen, ist ein N-Kanal-Mosfet mit Logikpegel.

Sind Sie sicher, dass Sie es wie im Schaltplan verdrahtet haben? Wenn ich den Schaltplan richtig lese, sollte der Batteriestrom sofort nach dem Anschließen durch den Lüfter und dann durch die Diode zum Minuspol der Batterie fließen. Ihr Lüfter sollte also kontinuierlich laufen. Abgesehen davon, dass Sie eher 10 Volt darüber legen werden, mit denen es möglicherweise nicht zufrieden ist, wenn es mit 7 bewertet wird. Es scheint, dass Ihr Transistor und Ihre Diode umgekehrt werden müssen. Aber wenn es bei dir nicht einmal läuft, dann hast du vielleicht größere Probleme hast du ein Zielfernrohr? Wenn ja, was sehen Sie auf dem 9-Pin?

Ja, tut mir leid, ich habe den Schaltplan versehentlich falsch gezeichnet, ich habe es jetzt behoben. Wir haben ein Multimeter verwendet, um sicherzustellen, dass der Strom dort fließt, wo er soll (zwischen Kollektor und Emitter, durch die Diode und das Gate). Wir haben dafür gesorgt, dass die Lüfter nicht kaputt gehen, indem wir es direkt an ein anderes Netzteil mit 7 V 2 A angeschlossen haben.
OK, bekommst du also Strom, der den Lüfter verlässt? Wie viel? Wie hoch ist die Spannung am Lüfter? Wie wäre es mit über den Transistor?
Wir haben das Multimeter nur verwendet, um sicherzustellen, dass Strom vorhanden ist, da wir nicht sicher waren, ob der Transistor richtig verdrahtet war oder nicht, und den Strom nicht zu lange eingeschaltet lassen wollten, da er eine Komponente gebraten haben könnte. Leider haben wir bis Montag keinen Zugriff auf das Projekt, daher können wir keine Daten über die Spannungs-/Stromabfälle sammeln

Hmmm. Dies sollte einfach sein. Was macht Ihre Software mit Pin 9?

Stellen Sie außerdem sicher, dass Ihr Transistor bei Ihren Experimenten nicht durchgebrannt ist. Überprüfen Sie mit einem einfachen Vom-Test, ob es immer noch die richtigen Ergebnisse liefert.