Hier haben wir mal eine Platine, mit 2 Relais. Es gibt diese Platinen auch mit 4 Relais, mit 8 Relais, mit 16 Relais. Diese kann direkt mit mit den Steuer-Pins eines Arduinos ansteuern. Pro Relais ein digitaler Pin. Also mit 5 Volt und rel. kleinem Strom kann man diese Relais treiben. Diese Platinen haben auch eine extra Spannungsversorgung, meist 5 Volt. Auf den Relais steht, dass sie z.B. 250 Volt 10 Ampere Schalten können. Das möchte ich mal deutlich bezweifeln. Da hätte ich sehr große Angst das sie mir um die Ohren fliegen. :-)

Man muss da gleich mal eines unterscheiden. Es gibt diese Platinen grundsätzlich in zwei Ausführungen. Bei den einen sind die Anschüsse der 5 Volt und die der 250 Volt direkt nebeneinander ohne jede Trennung. Das kann recht gefährlich werden.

Dann gibt es auch Platinen mit den selben Relais und der selben Elektronik, aber mit einer Ausfräsung zwischen den 220 Volt Teil und dem 5 Volt Teil. Wenn ich mit solchen Relais hohe Spannungen schalten möchte, wäre es mir extrem wichtig, diese Spannungstrennung zu haben.

Noch was wichtiges. Die meisten dieser Platinen sind so aufgebaut, dass die Relais nicht einschalten, wenn man HIGH auf den Steuer-Pin gibt, sondern mit LOW!! Das kann problematisch werden, wenn man das Programm nicht richtig aufbaut. Wenn man die Pins, über die diese Relais gesteuert werden im “Setup” einrichtet, muss man den Ausgang erst auf High programmieren und dann erst als Ausgang definieren. Macht man das nicht, wird das Relais bei Programmstart erst mal auf LOW als Ausgang definiert und somit schaltet das Relais ein. Wenn man ein eingeschaltes Relais aber bei der Initialisierung des Programms noch gar nicht brauchen kann, weil dann etwas passiert was nicht sein darf, muss man unbedingt diese erklärte Reihenfolge einhalten, Erst den Port auf HIGH, dann den Port als Ausgang definieren.

Die zweite Möglichkeit wäre noch, in diese Leitungen vom Pin zum Relais einen Inverter einzubauen. Dann kann man ganz normal das Relais mit HIGH einschalten, und mit LOW aus. Und bei der Initialisierung ist der Ausgang ja eh auf LOW, dann schaltet sich da das Relais auch nicht ein.

Ich gehe noch etwas weiter. Ich würde 220 Volt AC Geräte die auch noch beim Abschalten hohe Induktionsspannungen liefern, nicht mit so einem Relais schalten wollen. Das ist ein Job für die SSR Relais. (Solid State Relay).

Hier ist das SSR Relais. Auf der Platine sind zwei davon, die gibt es auch mit 4 und 8. In diesem Gehäuse befinden sich keine Mechanischen Teile, sondern es ist vergossene Elektronik. Der Vorteil ist, dass bei diesen Geräten der Schaltpunkt so gewählt wird, dass im Moment vom Ein- oder Ausschalten der Sinus der Wechselspannung gerade durch den Nullpunkt geht. Somit schaltet dieses SSR total ohne starke Lasten im Moment der Schaltung.

Was damit NICHT geht.
Dieses Gerät kann nur Wechselspannung also AC steuern. Denn das Trennen der Spannung geht nur in dem Moment wo die Sinus Spannung gerade einen Richtungswechsel macht. Wenn ich also damit eine Gleichspannung also eine DC Spannung steuern will, dann kann ich damit zwar einschalten aber nicht mehr abschalten.Es gibt extra andere Geräte dieser Art, womit das schalten von DC Spannung möglich ist. Also bitte unbedingt darauf achten, dass man da das Richtige auswählt.

Ich will man das Thema PWM ansprechen. PWM steht für “PulsWeitenModulation”. Wenn man das erzeugte Signal am PC sieht, kann man sich da auch was drunter vorstellen. Deshalb hole ich mal mit den beiden Videos etwas aus.

Im Ersten Video hier oben sieht man das Signal am Oszi. Normal ist man gewohnt, dass die Regelung einer Motordrehzahl damit erreicht wird, dass sich die DC Spannung in der Höhe ändert. Das ist aber seit langer Zeit nicht mehr das Mittel der Wahl. Die Spannungshöhe bleibt beim PMW immer  gleich. Aber sie liegt nicht durchgehend am Motor an. Sondern es sind Spannungs-Impulse die am Motor ankommen.

Der zweite Video zeigt, dass es bei PWM verschiedene Frequenzen gibt, die sich deutlich auswirken. Frequenzen unter 16000 Herz sind für die Menschlichen Ohren mehr oder weniger gut hörbar. Deshalb ist es sehr unangenehm, Motoren in in fast 1000 Herz pfeifen zu hören, oder mit 490 Herz summen zu hören. Ich würde daher meine Motoren mit höheren Frequenzen betreiben. Aber hört selbst im zweiten Video.

Ich habe hier einen H-Bridge DC Dual Motor Driver PWM DC 3~36V 15A Peak 30A im Einsatz. Der leistet gute Dienste.Das Ding hat pro Motor zwei Eingänge. Einen DIR und einen PWM Eingang. Man braucht also auch für Richtungswechsel keine Erweiterung. Einfach Polwechsel am DIR Eingang, und schon geht´s in die andere Richtung.

Dieser SX413DE Treiber hier oben hat einen sehr viel niedrigeren Übergangswiderstand im Vergleich zu dem roten Treiber  rechts. Und er treibt 20 Ampere bei ein bisschen zusätzlicher Kühlung. Im Vergleich verbrennt der hier bei 5 Volt 1 Ampere, 7 mV, und der rechts 270 mV. Also die 39 fache Leistung geht beim Treibers IRF520 rechts auf der Roten Platine in Wärme auf. Das ist natürlich nicht soooo toll. Da es bei uns Bastlern ja nicht um Stückzahlen geht, ist der Preisunterschied unerheblich.

Hier im Video habe ich mal versucht, diesen kleinen MosFet Treiber als Motortreiber zu verwenden. Das hat funktioniert, nur mit 31 KHz PWM war der Motor nicht zu bewegen. Warum das so ist, kann ich mir jetzt gerade nicht vorstellen, aber das werde ich gelegentlich mal nachprüfen und berichten. Da muss ich mit dem Oszi daran, dass ich sehen kann, was sich abspielt, oder eben nicht abspielt. Mit 490 Hz und 960 Hz geht es wunderbar. Also der große Motortreiber ist schon was anderes, aber zur Not kann man einen Motor damit treiben, so der Arbeitsstrom dafür ausreicht.

Hier habe ich noch den Schaltplan zum MOSFET Modul gefunden. Aber ich denke bei den Preisen lohnt es sích einfach nicht, so eine Platine nachzubauen. Man sieht, dass der VCC 5 Volt hier unbenutzt ist, muss man also nicht verdrahten. GND und Signal PIN reicht.

Ich habe mir von den MOSFET´s aus dieser Schaltung hier, mal ein paar bestellt, weil ich keine habe, die auch mehr als 4-5 Ampere treiben können. Die Schaltung ist von Tommy aus dem Deutschen Arduino Forum. Aber die MOSFET´s sind mal wieder ich China bestellt. Das kann dauern, bis ich die zu Gesicht bekomme. :-))

Mitte Juni bis Mitte Juli :-(( Aber ich habe ja Zeit.

Hier habe ich noch eine Abbildung von dem
“H-Bridge DC Dual Motor Driver PWM mit IRF3205 Mosfet. Für DC 3~36V 15A Peak 30A” den ich oben im Video verwendet habe. Dieses Ding ist mir sehr sympatisch, weil es auch für hohe Ströme zu gebrauchen ist, und eben eine “H-Bridge” ist. Das heißt, ich kann über den DIR Eingang einfach die Drehrichtung des Motors umsteuern. Natürlich kann man die hohen Ströme nicht ohne entsprechende Kühlkörper nutzen, wenn man an die 15 - 30 Ampere ran will !!

Und Vorsicht, man kann nicht einfach einen großen Kühlkörper nehmen, und alle Transistoren von einer Seite drauf schrauben.Denn dann geht ganz furchtbar der  Rauch auf. :-) Jeder Transistor muss Isoliert montiert werden!!

Den PWM Motortreiber habe ich mir gerade bestellt. Der treibt Motoren bis 27 Volt und bis 43 Ampere. Das Kühlblech verspricht zumindest im Lieferzustand dass das Ding einiges an Temperatur wegschafft. Ich will mal sehen wie sich diese Baugruppe verhält, wenn sie einiges an Strom durchsteuern muss, und wie sie mit den höheren PWM Frequenzen klar kommt. Ich habe das Ding hier bestellt.

Hier noch eine Einlassung der Firma “Handson Technology” Das BTS7960 ist ein vollständig integriertes Hochstrom-H-Brückenmodul für Motorantriebsanwendungen.Die Schnittstelle zu einem Mikrocontroller wird durch den integrierten Treiber-IC erleichtert, der Eingänge auf Logikpegel, Diagnose mit Strommessung, Anstiegsgeschwindigkeitsanpassung, Totzeiterzeugung und Schutz gegen Übertemperatur, Überspannung, Unterspannung, Überstrom und Kurzschluss bietet. Der BTS7960 bietet eine kostenoptimierte Lösung für geschützte hohe Werte. Aktuelle PWM-Motorantriebe mit sehr geringem Platzbedarf.

Technische Daten:

• Betriebsspannung: 5,5V -  27V
• Eingangsfrequenz (PWM) : bis 25KHz
• BTS796 half bridge
• Arbeitsstrom: max 43 A
• Steuerspannung: 3.3 - 5 V
• Kurzschluss-, Überhitzungs-, & Überspannungsschutz
• Maße ca. 51x50x42 mm

Hier ist noch ein PDF File mit einer guten Hilfestellung zu den Teil.

Sooo, was ich dazu noch sagen kann. Ich habe das Ding getestet und es ist ein bisschen anders als meine H-Brueckenmodule, die ich bisher getestet habe. Das Teil hat ja folgende Anschluesse:
PWM Vorwaerts  / PWM Rueckwaerts
Enable Vorwaerts / Enable Rueckwaerts
Stoerung Vorwaerts /Stoerung Rueckwaerts
VCC / GND
Die dicken Klemmen B+ / B- sind Betriebsspannung Motor.
Die dicken Klemmen M+ / M- gehen zum Motor oder Lampe.
Um das Ding zu betreiben muss ich immer beide Enable Eingaenge auf High legen. Es muss VCC und GND angeschlossen sein. GND 5 Volt hat bereits eine Verbindung zu Minus(GND) Motor Betriebsspannung. Die Motor Drehrichtung in die der Motor laufen soll, muss PWM Spannung haben, die andere Richtung sollte auf GND oder PWM-”0” sein. PWM Eingang geht von 0  bis  255.

Ich habe ausser einem Motor auch mal eine 12V / 60W  Hallogen Birne angeschlossen, weil ich mehr Stromlast wollte, und das hat die Endstufe auch ohne jegliche Erwärmung getrieben. Also bei 5 Ampere blieben die Finger kalt, auch nach längerem warten.

Hier habe ich mal zwei Testprogramme für diesen Treiber, die bei mir funktionieren.

Das eine mit zwei Laufrichtungen gesteuert nur mit dem Poti.Poti über die Mitte nach rechts, der Motor läuft rechts herum. Über die Mitte nach links, Motor läuft links herum. Je weiter in diese Richtung gedreht wird, desto schneller läuft der Motor.

Das zweite eine Laufrichtung, gesteuert auch mit dem Poti

Ich habe auch noch was zum Thema PWM Frequenzen. Wenn ihr einen Motor ansteuert, und der sehr laut piept solange es nicht auf Vollgas läuft, dann liegt das an der PWM Frequenz. Diese kann man beim Arduino verändern. Üblicherweise läuft diese auf 490 Hz, oder 980 Hz. Schaut dazu mal diesen Link an. Bitte dran denken, dass dieser PWM Regler nur bis 25 KHz gefahren werden soll. Vielleicht sollte man es hier nicht mit 31.300 Hz versuchen, sondern mit 3900 Hz. Wenn ihr damit trotzdem Probleme habt, dann meldet euch.

PS: Es kann auch sein, dass ein Netzteil, das die Spannung für einen PMW getrieben Verbraucher liefert, in dieser Frequenz piept. Das hat den selben Grund. Da aber hauptsächlich, wenn das Netzgerät durch den Verbraucher eine große Stromlast hat.
Hier habe ich mal das Programm mit einer Laufrichtung auf 3900Hz PWM über Pin 11 geändert. Aber Achtung!!! PWM Ausgang ist nicht mehr Pin.5 sondern Pin.11 !!! Ich habe die 3900Hz PWM auf einem Motor getestet und man hört die Frequenz, aber sie ist nicht so hervorstechend, wie die 490Hz und die 980Hz.

Ich habe jetzt mal noch das Programm mit Poti recht/links gesteuert erweitert. Mit 3900Hz PWM,  PWM Ausgang auf 11 und 12, LCD Display 4x20. Das ist hier abgelegt.

Dieses Ding schaltet erst ab einem bestimmten PWM Impuls durch, dann aber auch komplett. Regeln ist damit unmöglich. Es ist also doch nur als das zu gebrauchen, wofür es gebaut wurde. Also Relais also als Schalter. Schade, so ein 100 Ampere PWM Regler wäre auch ganz schön. Aber soll nicht sein. Ich habe in einem Arduino Forum auch mal so ein SSR als möglicher PWM Regler empfohlen, ok, mit dem Hinweiß es noch nicht getestet zu haben. Nun ja, jetzt habe ich das getestet, und es war nix.

Ich hätte natürlich auch ohne Test draufkommen können. Diese SSR´s schalten nur im Nulldurchgang der zu steuernden Spannung durch. Das heißt also nicht dann, wenn der PWM Steuerimpuls das will, sondern eben immer nur dann, wenn die Spannung, die ich schalten will, gerade durch Null geht.