Solid State Relais Gleichstrom schalten und PWM

[Vehikelfranz]

Ein kräftiges Arbeitspferd für solche Anwendungen wäre auch der BTS555 da sind noch ein paar Extras mit drin wie
Strommessung und Ansteuerschaltung. aber für die paar Ampere tuts wirklich jeder ordentliche Mosfet.
Der BTS555 ist leider relativ langsam, aber im Falle einer Heizung ist das kein Problem.

IRF 1404 ist z.B. ein brauchbarer für solche Zwecke. Der kann sogar mit 5V angesteuert einige Ampere schalten
obwohl er dafür eigentlich nicht gedacht ist.

Wichtig: So ein Mosfet kann hohe Ströme schalten, aber nur wenn er auch ordentlich durchschaltet
Wenn also wirklich Leistung verlangt wird, dann sollte man da niemals auf eine Ansteuerschaltung
verzichten. So was in der Art eines TC4431 ; TC4432 ; TC4451 ;TC4452 oder was vergleichbares.
Damit bekommt man ordentliche Schaltimpulse und eine Unterspannungsüberwachung ohne viele
externe Bauteile

[mthur]

Entschuldigung, aber was habt ihr geraucht?

Natürlich eignen sich Solid States für das Ansteuern von Heizelementen mittels PWM. Ich habe sowas als Kind erstmalig 1990 gesehen und wahrscheinlich gibt es das noch viel länger. Wichtig ist, dass man das "richtige" Solid State nimmt, sprich a die richtige Leistungsklasse und die richtige Ein- und Ausgangsspezifikation. Am Eingang gibt es SSRs für Wechsel und / oder Gleichstrom, genau wie es mechanische Relais mit Wechsel und Gleichstromspulen gibt. Genauso gibt es SSRs mit Ausgängen für Wechsel und Gleichstrom. SSRs mit Gleichstromausgang schalten immer "sofort", SSRs mit Wechselstromausgang gibt es sowohl "sofort" schaltend als auch "0-Durchgangsschaltend" letzteres ist eventuell schonender für den Verbraucher.

Weiterhin gilt es die Ein und Ausschaltverzögerung des SSRs zu berücksichtigen (Traise und Tfall). Diese kann einem die PWM Steuerung ganz ordentlich versauen.
Nehmen wir unabhängig vom vorgestellten Anwendungsfall eine Heizpatrone 460W bei 230V Wechselspannung mit 50Hz erwartet, wie sie in Europa üblich ist. Und nehmen wir weiter an, dass wir zum schonenden Betrieb ein 0-Durchgangsschaltendes SSRs betreiben wollen. Zur Ansteuerung erzeug unser Regler eine 12V oder 24V Gleichspannung die den PWM Takt trägt. Dann sollte das SSR einen Gleichspannungseingang 12 bis 36 V haben und einen Wechselstromausgang der für mindestens 2 Ampere Strom spezifiziert ist. Da fallen mir gleich eine ganze Reihe von Omron, Weidmüller und anderen ein. Persönlich würde ich eine 3A Version nehmen. Unser Einschaltimpuls sollte mindestens 2 Halbwellen lang sein, sprich also 20ms. Für Heizungen ist eine Periodendauer der PWM von 0,5 bis 2 Sekunden durchaus in Ordnung, eventuell kann man sogar 5 oder 10 Sekunden nehmen. Heißt, Mathematik für Anfänger, Reglermindestausgangswert 4% bei 0,5s Periodendauer, 1% bei 2 Sekunden usw.
Kommen wir nun zu Traise und Tfall, diese sollte bei Heizungen kleiner 50% des Mindesteinschaltimpulses sein, also kleiner 10ms sonst kommt es im unteren Bereich zu sagen wir mal verwirrenden Ergebnissen.
Geeignet zum Beispiel Beispiel: Weidmueller PSSR 24VDC/1PH AC 25A

Nun zum beschriebenen Anwendungsfall:
Hier haben wir 5 A bei 12V am Ausgang (Ich nehme mal an Gleichstrom), zur Ansteuerung liegt wahrscheinlich auch ein Gleichstromsignal an. Hier kann man getrost auch mit 0,5s Periodendauer und Mindestausgang 4% arbeiten, könnte aber durchaus auch auf Mindestausgang 1% gehen. Aber auch 2 Sekunden und 1% dürfte ausreichend saubere Heizergebnisse ergeben.
Dazu fallen mir gleich zwei Relais ein:
entweder 1 Stück TOZ 24VDC 24VDC5A (Vorsicht hier muss die Steuerspannung 24V DC sein)
oder 2 Stück RSO 30/DV 5-24V CC/SC

Das ganze noch mit einem ordentlichen PID Regler davor und schon hat man eine wunderbare Heizung mit ordentlicher Temperaturführung. Die PID Regler kommen auch durchaus damit klar, wenn sie eine Mindesteinschaltdauer von 10% vorgegeben bekommen. Dann gehen die nämlich einfach hin und lassen 9 Perioden aus und schalten eine Periode 10% ein um 1% zu erzeugen :-D

Tipp: PWM für Motoren ist etwas schwieriger, da die wesentlich schnellere Schaltzeiten brauchen und Wechselstrommotoren regelt man mit Frequenzumrichtern

[Siro]

Mal davon abgesehen, dass der Beitrag fast 4 Jahre her ist.

Der "erste" Satz in einem völlig neuem Forum:

"Entschuldigung, aber was habt ihr geraucht?"  

Ich rauche meistens "Transistoren" ab.........