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PWM Schaltung

Achtung nur für Elektroniker interesant !

Wie kann mann nun ein solches PWM-Signal einfach erzeugen ?
Eine einfache (und kostengünstige) Methode ist es, einen NE555 Timer zu verwenden. dieser Timer ist ein “Wald und Wiesen Bauteil”, welches extrem günstig ist. Zum 555 gibt es reichlich Literatur, ich erkläre hier nur das was für die PWM-Schaltung nötig ist.

  • Im inneren des 555 wird die Betriebsspannung (UB an Pin 8 gegen Masse an Pin 1) in 3 gleiche Teile geteilt.
  • Ist die Spannung am Triggerpin (2) kleiner als 1/3 UB wird ein Internes FlipFlop getriggert.
  • Wenn am Threshold (Schwelle Pin 6) eine Spannung anliegt, die größer ist als 2/3 UB wird das FlipFlop zurückgesetzt.
  • Mit dem FlipFlop ist ein interner Transistor verschalten, dessen Kollektor Ausgang am Pin 7 (Discharge) zur Verfügung steht.

    Die hier vorgestellte Schaltung erzeugt “nur” eine PWM Modulation von 11% bis 92%, aber alles unter 11% ist sowiso sogut wie aus, und 95% da kann man auch gleich ganz einschalten. Hier der Stromlaufplan der Schaltung:

    ( Schaltplan vergösert darstellen )

Schaltungsbescheibung

Die Schaltung ist steuert beide Griffe gemeinsam an. Alles was innerhalb der gestrichelten Linie ist, gehört auf die Platine der Steuerung. Alle grau gezeichneten Bauteile sind extern angebracht.

Die Versorgung der Schaltung kommt über die unbedingt notwendige 5A Sicherung und den Wahlschalter entweder über den PIN X2 (Operate) oder X4 (Full Power). Die Power Schottkey Diode C4 (BYW51 oder CTQ2545) versorgt dann die Griffe und die Elektronik. Diese Diode ist für den Verpolschutz der Schaltung wichtig.

Full Power Mode:

Wird an X4(Full Power) die Plus Versorgung angeschaltet, so wird über die Diode D1 und R4 der FET durchgeschaltet (=Full Power), egal was die Ansteuerung gerade als PWM Wert ausgibt.

Normal Operation (operate)

Wenn der Pin Operate versorgt wird, so bekommt der NE555 über R8/R9 seiner Versrgungsspannung. Zusammen mit C12/C13 stellen die beiden Widerstände einen Eingangsstromfilter und eine einfache Störunterdrückung dar. C4 nahe am NE555 soll Hochfrequente Störungen dämpfen.

C11 Lädt sich über den Poti und R1 auf. Ist das Potential am Pin 7/6 >2/3 UB, so kippt der NE555 um, und über D2 wird C2 „schlagartig geladen“. Gleichzeitig wird im NE555 der PIN 7 auf Masse geschalten, und C11 wieder entladen. Der NE bleibt nun solange gekippt, bis am Pin 2 die SPannung unter 1/3 UB gefallen ist, das geht wegen R2 etwas langsamer. Während der Entladezeit wird T2 (der Leistungstrasistor) durchgesteuert.

Die Z-Diode D3 schützt das Gate des FET

R6 und R7 sind die Vorwiderstände für die Kontroll LED

Die Kondensatoren an den EIngangspins schützen die Schaltung vor ESD – Pulsen, und müssen daher zwingend als X7R Kondensatoren ausgelegt sein !!!

Griffheizung

Tja Leute, nachdem es mich erst kürzlich sozusagen bei Nacht und Nebel ganz ordentlich an die Finger gefroren hat, habe ich beschlossen, mir eine Griffheizung einzubauen.

Nun ist das Thema nicht neu, und auf einigen Seiten finden sich wahrscheinlich viele Bauvorschläge, jedoch habe ich keine auf die Schnelle gefunden, die in mir das Gefühl weckten, genau diesen Vorschlag nachzubauen. So habe ich mir selbst was überlegt, und wie ich glaube auch eine ZR-7 verwendbare Lösung gefunden.

Die Griffheizer sind übrigens die billigsten, die es beim Hein-Gericke gegeben hat (39 Mark im Sonderangebot).

Tja das Sonderangebot war zwar billig, aber nicht günstig, weil die Heizgriffe schon versagt haben, zumindest einer der beiden Heizer ist durchgebrannt = Exodus !

Was macht man in einem solchen Fall ? – Man kauft neue ! – Jetzt verichten die Saito Heizer von Polo ihren Dienst an meinem Lenker, und die haben sogar schon eine Halbwegs brauchbare Regelung.

Auf den nächsten Seiten findet Ihr hoffentlich alles was Euch am Thema Griffheizung interessiert..

Neuerdings gibts sogar ne Griffheizer FAQ

Die Originalheizung, ganz so wie sie aus der Schachtel vom Hein Gericke kommt, hat zwei Leistungsstufen, die ich mit “Finger verbrennen” und “kommt fast nix” beschreiben könnte (Ist ja auch keine neue Erkenntnis). Aber warum ist das so ? Nun ich hab mir mal die Mühe gemacht, und die Schaltung der Griffheizerei aufgemalt:

Die genauen Schaltstellung findet man bei “heiß” und “Fast Nix”

 

Schalterstellung und der Stromfluß für “Heiß” Die beiden Heizwiderstände sind jeweils zwischen +12V und Masse geschaltet. Jeder Heizwiderstand entwickelt die maximale Leistung (ca. 18W).

Stromaufnahme (gesamt) ca. 3 A
Gesamtleistung: ca. 12V*3A=36 W
RGriff=12V/1,5 A=8 OHM pro Griff
(durch Messung ermittelt)
Gegenprobe:
P=U2/Rges=144 /  4
[V*V*A]/[V]=36 W [V*A]

Hier die Schalterstellung und der Stromfluß für “Fast Nix” Die beiden Heizwiderstände sind jetzt in Reihe zueinader geschaltet. Jeder Heizwiderstand hat jetzt nur noch die halbe Versorgungsspannung. Leider geht die Versorgungsspannung quadratisch ein, so daß nun nicht etwa die Hälfte, sondern nur noch ein Viertel der Leistung zur Verfügung steht:

Stromaufnahme (gesamt) ca. 0,75A
Gesamtleistung: ca. 12V*0,75A=9 W
RGriff=12V/1,5 A=8 OHM pro Griff
(durch Messung ermittelt)
Gegenprobe:
P=U2/Rges=144 /  16
[V*V*A]/[V]=9 W [V*A]

Das ist im Gegensatz zu “HEIß” also nur 1/4 der Leistung !

Will man nicht auf 25% oder 100% Heizleistung eingeschränkt werden, so muß die Griffheizung elektronisch “in Zaum” gehalten werden. Der Begriff der Regelung ist insofern irreführend, als eigentlich nichts geregelt wird, sondern es wird nur gesteuert. Der Elektronik ist es nämlich “wurscht”, wie warm der Griff tatsächlich ist.

Eine Regelung würde die Temperatur am Griff aber irgendwie ermitteln, und ggf. die Leistung zurücknehmen, oder erhöhen. Genau das tut eine Steuerung aber nicht. Beim Steuerungsprinzip geht man davon aus, daß die zugeführte Energie und die abfließende Energie irgendwann im Gleichgewicht sind, und sich eine Temperatur einstellt.

Man kann die umgesetzte Leistung im Griff dadurch steuern, indem man durch die Griffe weniger Strom fließen läßt, als den Stromfluß gröser oder kleiner macht. Leider wird bei dieser Methode der Teil der Energie, der nicht im Griff verheizt wird, in der Elektronik “verbraten”.

Weil das System Griffheizung eigentlich recht träge ist, kann man auch die Griffheizung eine Zeit lang mit vollen 12V betreiben, und dann für eine Weile wieder ausschalten. Die effektiv zugeführte Arbeit ist das Produkt aus Einschaltzeit und Leistung. Genau das macht die Pulsweitenmodulation (PWM).

Bei der Pulsweitenmodulation wird das Verhältnis von Einschaltdauer zur Ausschaltdauer variiert, d.h. will man halbe Leistung, so muß das PWM Signal 50% an und 50% aus sein. Bei einem Verhältnis von 0,1s zu 0,9s ist das Verhältnis 10%. Zeichnet man die Signale auf könnte das etwa so aussehen:

Die Pegelöhe habe ich nur der besseren Darstellung wegen gewählt, natürlich ist in der Realität der Spannungspegel für den Griffheizer in beiden Fällen gleich hoch.

Der Clou an der Sache ist der, daß man dafür, also für’s ein und aus schalten, einen simplen einfachen digitalen Schalter nehmen kann. Diese Schalter sind im Allgemeinen sehr schnell, und erzeugen kaum Verluste, die wiederum in dem Schalter selbst in Form von Erwärmung “hängen” bleiben. Wir wollen ja die Griffe, und nicht die Elektronik beheizen!

Der modifizierte Bedienschalter der Heizung Die zwei 3mm Leuchtdioden
(grün und gelb) zeigen den Zustand der Heizung an.

Für eigene Umbauten würde ich den Einbau einer 3mm mehrfarben LED raten, weil diese im Schalter weniger Platz benötigt.