Was bewirkt der Pulldown-Widerstand vom Arduino-Ausgangspin zur Masse? Ist es nötig?

Der Widerstand gegen Masse ist genau wie in der Beschreibung angegeben - um zu verhindern, dass der Pin hochschwebt und den FET einschaltet, wodurch sich der Motor unregelmäßig / unkontrolliert bewegt.

Schwebende MOSFETs sind schlecht, und da die "Ein"-Steuerung des FET im Wesentlichen nur ein Kondensator mit sehr geringer Kapazität ist, kann er ziemlich leicht schweben und sich selbst einschalten.

Diese Situation wird in Ihrem Arduino-Programm nur dann wirklich auftreten, wenn Sie den Ausgangspin versehentlich zu einem Eingang machen, oder während des Aus-/Ein-/Neustartzustands. Der ATMEGA328P auf dem Uno bringt alle seine Pins während des Einschaltzyklus in einen hochohmigen Zustand, was eine hervorragende Gelegenheit für das Gate dieses FET ist, hoch zu schweben.

Der Widerstand stellt sicher, dass immer ein bekannter Zustand vorhanden ist, und nur ein aktiver Ausgang HIGH vom Arduino bewirkt, dass er sich tatsächlich einschaltet.

Für Ihre dritte Frage: MOSFET-Gates "verbrauchen" während der EIN-Periode nur für kurze Zeit Strom, um den Gate-Kondensator aufzuladen. Das 40-mA-Ausgangsmaximum des Arduino pro Pin wird kein Problem darstellen. Es WÄRE ein Problem, wenn der FET stattdessen ein BJT-Transistor wäre, da diese ständig Strom in die Basis ziehen, um zu funktionieren. MOSFETs arbeiten anders und verbrauchen keinen Strom, damit sie ständig eingeschaltet sind.

Das Setzen eines 10K-Ohm-Widerstands ist im Allgemeinen auch zu hoch, es verlangsamt die EIN / AUS-Zeit des FET erheblich und verursacht große Schaltverluste, wenn Sie eine vernünftige PWM-Frequenz verwenden. Verwenden Sie so etwas wie 100 Ohm, wenn Sie dort einen Widerstand platzieren möchten. Das Platzieren eines Widerstands dort ist für einen MOSFET möglicherweise nicht erforderlich, aber es wird empfohlen, die Möglichkeit einer induktiven Rückkopplung in den Mikrocontroller und andere Formen von schmutzigen Geschäften im Zusammenhang mit dem Schalten einer induktiven Last wie einem Motor zu reduzieren.

Ein letzter Kommentar - wenn Sie den RFP30N06LE als MOSFET in Ihrer Schaltung verwenden, legen Sie keine 60 V darüber - er wird sehr schnell ausfallen. Die maximale Drain-Source-Nennspannung beträgt 60 V, und Sie treiben eine induktive Last an! Induktive Lasten können große Spannungsspitzen verursachen, die den FET zerstören können, und es ist im Allgemeinen eine schreckliche Idee, ihn nur mit maximal 60 V zu betreiben. Persönlich hätte ich nicht mehr als 24-30 V induktive Last für einen FET mit einer Nennspannung von 60 V - da dies etwas Raum für Spitzen gibt und Sie die Nennwerte für FET normalerweise ohnehin das 1,5-fache der erwarteten Spannung darüber betragen sollten, nur um die Sicherheitsmarge zu erhöhen eine nicht induktive Last.

Wenn Sie tatsächlich einen 60-V-Motor verwenden, schlage ich vor, einen 120-200-V-FET zu kaufen, wenn Sie können. Achten Sie nur darauf, dass bei diesen Werten der On-Widerstand und die Gate-Kapazität ziemlich hoch sein können (d.h. Sie sollten möglichst bei langsameren Frequenzen schalten).

Wie das Zitat deutlich sagt, ist ein Pulldown-Widerstand erforderlich, um den Pin niedrig zu halten, bis er ein hohes Signal vom Arduino erhält. Wenn es schwebend war, schaltet sich Ihr Transistor möglicherweise ein / aus, wenn Sie dies nicht möchten. Wenn es schwingt (sehr wahrscheinlich), wird es wahrscheinlich sehr heiß und verschwendet Strom, wenn es nicht ausbrennt.

Der Widerstand im zweiten Bild ist nutzlos, denn wenn Pin 3 auf dem Arduino zu schweben beginnt, ist es so, als ob die Verbindung nicht einmal da wäre, was wiederum dazu führen könnte, dass der Transistor schwingt.

Probieren Sie diese Seite aus. Es erklärt, warum Pull-up- und Pull-down-Widerstände notwendig sind:

https://www.elprocus.com/pull-up-and-pull-down-resistors-with-applications/