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Thema: Heizbare Sitzauflage fürs Auto mit MOSFET schalten

  1. #1
    Erfahrener Benutzer Begeisterter Techniker
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    Heizbare Sitzauflage fürs Auto mit MOSFET schalten

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    Hallo Zusammen!

    Folgendes hab ich vor:
    Unser Zweitwagen (VW Lupo) hat leider keine Sitzheizung und es stinkt mir im Winter immer an den Allerwetesten zu frieren...
    Deshalb möchte ich eine Schaltung aufbauen mit der ich über das 12V-Bordnetz - am besten direkt ohne Relais - eine heizbare Sitzauflage schalten kann.
    Normalerweise würde man die Heizmatte einfach in den Zigarettenanzünder einstecken und wenn man sie nichtmehr braucht wieder rausziehen, aber es passiert doch schnell dass man aussteigt und vergisst sie auszustecken. Dann ist nach 2-3 Stunden die Batterie zu leer gesaugt um den Wagen wieder zu starten - bei den aktuellen Temperaturen sowieso.

    Der Zigarettenanzünder hat leider Dauerplus und ich möchte eine Lösung die total "Plug-and-Play" ist, bei der ich also keine Veränderungen an der Elektrik vom Wagen vornehmen muss. (Also möglichst nix mit Klemme 15, Radio oder sonstwas anzapfen...)
    Es soll eine kleine Box werden die zwischen dem Stecker und der Heizauflage angeschlossen wird.

    Jetzt hab ich mir überlegt, man könnte als Schalter an das Fahrer-Gurtschloss einen Reed-Sensor anbringen und am Gurt"haken" einen Permanentmagneten.
    Beim Anschnallen wird so der Reedkontakt geschlossen und die 12V vom Bordnetz auf den MOSFET-Gate-Anschluss geleitet (natürlich mit Rv) und der FET schaltet die Heizung auf der D-S-Strecke ein.
    Das erfüllt dann sogar 2 Zwecke (komisches Wort..):
    1. hat man einen Anreiz sich anzuschnallen, weil man sonst eben nen kalten Hintern hat, und
    2. kann man die Heizung nicht mehr vergessen abzuschalten, weil man sich zum Aussteigen ja zwangsläufig abschnallen muss

    Im Anhang findet ihr einen Schaltplan zum aktuellen Planungsstand.

    Was ich jetzt aber noch wissen müsste wäre:
    a) Ist die Schaltung prinzipiell OK?
    b) Welchen Wert müssen RG und R1 haben? (Oder noch besser: wie kann ich sie berechnen/bestimmen?)
    c) muss ich noch irgendwelche Filter oder spezielle Schutzmechanismen einbauen damit der MOSFET in der PKW-Bordnetz-Umgebung überhaupt mal richtig funktionieren kann und auch dauerhaft überlebt? (Z-Diode, Freilaufdiode o.ä.?)

    Noch ein paar Hintergrundinformationen:
    # Der MOSFET ist ein N-Kanal-Power-FET mit 55V / 8 mOhm / 110 A. Er muss damit stationär nur ca. 70mW verdauen, wenn ich das richtig gerechnet habe. (Datenblatt:http://javascript:openreq('http://ww...3205.pdf'))
    # Der Reedkontakt kann max. 500 mA schalten (Ptot = 5 Watt)
    # Die Heizung hat ca. 3 A Stromaufnahme @ 12V
    # S1 ist ein zusätzlicher Hauptschalter

    Ich freue mich auf eure Kommentare!
    Miniaturansichten angehängter Grafiken Miniaturansichten angehängter Grafiken sitzheizung1.jpg  

  2. #2
    Erfahrener Benutzer Roboter Genie
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    Ein Widerstand vom Gate nach Masse wuerde den MOSFET sicher ausschalten. Sonst kann sich da was kapazitives aufbauen.

    MFG

  3. #3
    Erfahrener Benutzer Robotik Einstein
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    Yo und noch ein paar Zehner- bzw. Surpressordioden wären nicht schlecht wenn du keinen Logikfet für den automotiven einsatz nehmen solltest.
    Die Spannungsspitzen im Bordnetz sind auch in modernen Fahrzeugen nicht ohne,da ist auch ein dicker Fet schnell mal gehimmelt..


    Ne eigene Sicherung ist auch nicht verkehrt.


    Nur mal so für den Hinterkopf.
    Gruß
    Ratber

  4. #4
    Erfahrener Benutzer Begeisterter Techniker
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    Hmmm....und wie groß sollte der Gate-GND-Widerstand ca. sein?
    Ich hab beim suchen schon Werte zwischen 1k und 1 MOhm in Schaltungen gesehen.
    Und gibt das keine Probleme mit der Gate-Spannung? Der FET braucht ja mindestens 4-6 Volt um anständig durchzuschalten.

    Ist eine Transil-Diode mit 15 Volt OK? (Reichelt-Code: 1,5KE 15K)

    Anbei die aktualisierte Schaltung.
    (Wird jetz immer hier auf dem aktuellen Stand gehalten)
    Miniaturansichten angehängter Grafiken Miniaturansichten angehängter Grafiken sitzheizung2.jpg  

  5. #5
    Erfahrener Benutzer Robotik Einstein
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    Nein, die Supressordiode kommt parallel zur D-S-Strecke.
    Dann noch eine Z-Diode (15V) zwischen G und S, in Sperrrichtung natürlich.
    Und dann viel Spaß mit dem Magnetengefummel

  6. #6
    Erfahrener Benutzer Begeisterter Techniker
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    Ist aktualisiert.
    Und wie sieht's mit den beiden Widerständen aus?

    Das mit dem Reed-Kontakt wird jetzt halt mal probiert.
    Wenn es unzuverlässig ist, überleg ich mir was andreres. Aber die MOSFET-Beschaltung kann ich so oder so brauchen.

  7. #7
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    RG würde ich deutlich kleiner als R1 machen, wegen dem Spannungsteiler.

  8. #8
    Erfahrener Benutzer Begeisterter Techniker
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    Tja, ich kann nur raten: z.B. RG ca. 390 Ohm und R1 ca. 10 kOhm?
    Irgendwo hab ich gelesen das die beiden Widerstänge relativ unkritisch sind, aber ich weiß nicht in welchem Bereich das wirklich gilt.

    EDIT: Ich nehme jetzt doch lieber einen IRF3205-MOSFET. Der hat nur 1/3 RDSon vom IRLZ34N und vor allem +-20V Ugs. Das ist dann nicht so knapp wie die +-16 V vom IRLZ...
    Im Auto kann die Spannung sicher auch mal 14-15 V Erreichen.
    Dazu passend nehm ich wohl auch besser die 18 Volt-Typen bei Z- und Transil-Diode.

  9. #9
    Erfahrener Benutzer Begeisterter Techniker
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    Wieder geht's hart in Richtung Winter und noch immer friert Cairol an den Hintern.

    Ich musste den Thread jetzt wieder ausgraben.
    Hatte über die Prüfungszeit alles mögliche im Kopf - nur nicht die Löterei und im Sommer hab ich über anderen Dingen gebrütet.
    Aber wenn ich jetzt aufs Thermometer schaue denk ich schon wieder mit Bangen an die Fahrten im kalten Auto.

    Es hat sich aber auch einiges getan, deshalb hier ein Update.

    Die Reed-Kontakt-Geschichte hab ich fallen gelassen. Das wäre wirklich zu fummelig und außerdem bin ich nicht der einzige der in dem Wagen unterwegs ist.
    Zum Einsatz kommt jetzt eine rein zeitgesteuerte Schaltung mit einem AT Tiny13 AVR.
    Ich hab beim Entwurf der Schutzschaltung Tipps aus dem RN-Forum und dort verlinkten anderen Quellen verwendet.

    Aber hier haben sich noch einige Fragen ergeben:
    Bei der Eingangsschaltung vom Spannungsregler (oberer, rechter Teil im Bild) ist eine Sicherung, dann eine Spule und anschließend eine parallel zum Spg-Regler-Eingang gelegte 18V-Suppressordiode (ne TRANSIL) geschaltet.

    In meiner Vorstellung sehe ich aber früher oder später die Sicherung fliegen (oder noch schlimmeres), weil irgendwann ein +-20, 50 oder 100V-Impuls von der Bordelektronik den Zigarrettenanzünder erreicht und damit die Durchbruchspannung der TRANSIL überschreitet, was zu einem satten Kurzschluss zwischen Bordnetz+ und Masse führt. (siehe Bild)
    Schon klar dass das das normale Verhalten der TRANSIL ist, aber irgendiwe hab ich das Gefühl, das noch was fehlt.
    Ich hab mit dem Gedanken gespielt, noch einen Widerstand in Reihe zur Spule zu schalten um den Strom in diesem Fall zu begrenzen.

    Reicht der aktuelle Aufbau aus um die Schaltung vor dem Tod zu bewahren, oder könnten sich meine Befürchtungen bewahrheiten?
    Außerdem weiß ich nicht, ob da bi-direktionale TRANSILs notwendig wären (wegen den negative Spitzen z.B.)

    Wär super wenn mir die Leute mit Erfahrung auf dem Gebiet weiterhelfen könnten.

    Das wird übrigens meine erste geätzte Platine werden.
    Hab mal einen Prof angehauen wie's damit in der FH aussieht - und tatsächlich - die haben ein Labor mit Ätzanlage und CNC-Bohrmaschine. Solange ich nicht anfange massenhaft Layouts anzuschleppen, kann ich die kostenlos machen lassen.
    (gehört sich auch so - ich zahl ja schließlich genug Studiengebühren...)
    Miniaturansichten angehängter Grafiken Miniaturansichten angehängter Grafiken sitzheizung3ks.jpg  

  10. #10
    Erfahrener Benutzer Robotik Einstein
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    In meiner Vorstellung sehe ich aber früher oder später die Sicherung fliegen (oder noch schlimmeres), weil irgendwann ein +-20, 50 oder 100V-Impuls von der Bordelektronik den Zigarrettenanzünder erreicht und damit die Durchbruchspannung der TRANSIL überschreitet, was zu einem satten Kurzschluss zwischen Bordnetz+ und Masse führt. (siehe Bild)
    Schon klar dass das das normale Verhalten der TRANSIL ist, aber irgendiwe hab ich das Gefühl, das noch was fehlt.
    Ich hab mit dem Gedanken gespielt, noch einen Widerstand in Reihe zur Spule zu schalten um den Strom in diesem Fall zu begrenzen.

    F1,L1 und D3 dienen an dieser Stelle als Absicherung gegen Störungen.
    Du könntest meinentwegen D3 noch einen oder zwei Kerkos (zb. 100nF+ 1µF) beistellen (direkt) um Spikes noch besser abzufangen.
    Aber im Grunde sollte die Beschaltung erstmal reichen.
    Falls es doch eine Spitze schaffen sollte kostet dich das nur eine Sicherung und evtl. D3 aber du kannst dir dann noch Gedanken über weitere Schutzmaßnahmen machen.
    Gruß
    Ratber

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