Hallo Elektroniker,
ich habe folgendes Problem:
Ich möchte ein Magnetventil mit einer Batterie ca. 8 Stunden lang schalten. Folgende Angaben kann ich zu dem Ventil machen:
30 W / 1,4 A / 12 V /
Das Ventil soll mit einer 12V Batterie in diesen 8 Stunden so oft wie möglich immer ca. 2-3 min lang geschaltet werden.
Es würde mir schon sehr helfen, wenn ich wüßte wie man das berechnet.
Für eure Hilfe, vielen Dank im voraus
Gruß
Klaus
[email protected]
oder
[email protected]
Ich möchte ein Magnetventil mit einer Batterie ca. 8 Stunden
lang schalten. Folgende Angaben kann ich zu dem Ventil machen:
30 W / 1,4 A / 12 V /
Das Ventil soll mit einer 12V Batterie in diesen 8 Stunden so
oft wie möglich immer ca. 2-3 min lang geschaltet werden.
Welche Kapazität hat denn Deine Batterie (in Ah)?
Dein Magnetventil zieht 1,4A, hättest Du eine Batterie mit 1,4Ah, könntest Du es für genau eine Stunde schalten lassen (unter Idealbedingungen). Wenn Du zB eine Batterie mit 14Ah verwendest, bekommst Du schon 10h Laufzeit. Wie lange darf Dein Ventil überhaupt geschalten werden (wie lange ein, wie lange auskühlen) - die 30W müssen ja irgendwo hin, und dabei wird der Spule ziemlich warm.
LG
Stuffi
Hallo Stuffi,
erst mal danke für die schnelle Reaktion.
Die Batteriegröße möchte ich davon abhängig machen, wie lange ich das ventil schalten kann. Ich gehe von einem Arbeitstag aus, also 2 x 4 Stunden mit einer halben Stunde Pause. Das Ventil hat eine Einschaltdauer von 100%ED, ich kann es also theoretisch 8Std am Stück geschaltet lassen.
Zur Batterie, sie soll so klein wie möglich sein und wiederaufladbar, ( vielleicht sogar mit Solartechnik???).
Gruß
Klaus
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Hi,
also wenn Du das Ventil 8 Stunden lang schalten willst brauchst Du einen Akku, der mindestens 11,2Ah Kapazität hat. In diesen Größenordnungen sind Bleiakkus zu Hause. Ein Blei-Akku mit 12Ah kostet bei Conrad zB rund 50EUR, ganz klein und leicht ist soetwas aber nicht mehr.
LG
Stuffi
Hi Klaus,
das Magnetventil braucht (normalerweise!) die volle Spannung nur im ersten Moment, danach reicht meistens etwa die Hälfte, macht nur noch etwa ein Viertel (!) der Nominalleistung.
Hab ich selbst schon paarmal erfolgreich eingesetzt.
Der Trick:
Du schaltest einen Elko (2200 … 4700 µF, vieleicht auch mehr) in Reihe zum Ventil. Parallel zum Elko ein Widerstand, in Deinem Fall irgendwas um die 8 … 10 Ohm, 5 Watt. Hier geht dann das Probieren los.
Im Einschaltmoment ist der Elko leer, die volle Spannung liegt am Ventil. Über das Ventil lädt sich der Elko auf, danach liegt nur noch die halbe Spannung am Ventil, der Strom halbiert sich. Die Batterie hält also doppelt so lange durch.
Versuch macht klug. Viel Spaß beim Probieren.
Kalle
Hallo Klaus,
ich habe folgendes Problem:
Ich möchte ein Magnetventil mit einer Batterie ca. 8 Stunden
lang schalten. Folgende Angaben kann ich zu dem Ventil machen:
30 W / 1,4 A / 12 V /
Das Ventil soll mit einer 12V Batterie in diesen 8 Stunden so
oft wie möglich immer ca. 2-3 min lang geschaltet werden.
Es würde mir schon sehr helfen, wenn ich wüßte wie man das
berechnet.
Die 30 W sind die maximal zulässige Verlustleistung der Spule, Die Aufgenommene Leistung ist 1.4A * 12V = 16.8W.
Bei Magnetventilen wird diese Leistung aber nur benötigt um das Ventil zum Schalten zu bringen (meist nur einige 100stel Sekunden). Danach kann man den Strom auf 1/2 bis 1/4 von diesem Wert reduzieren und somit die Batterielebensdauer wesentlich verlängern.
Die meisten Ventilhersteller haben auf Anfrage dazu genauere Daten.
Die dazu nötige Elektronik ist gar nicht sehr kompliziert.
Ein sehr schönes IC für deine Zwecke findest du hier:
http://www.supertex.com/search.html?t=HV9901
Dazu gibt es auch ein Demoboard, welches sicher der schnellste Weg für einen Prototypen oder eine kleine Serie ist.
MfG Peter(TOO)
Hall,
die Sache mit dem Stromsparen wurde ja schon besprochen.
Allerdings ist die Variante mit Vorwiderstand auch nicht
optimal, weil da auch sinnlos Strom verheizt wird.
Besser ist es, aus der Nennspannung 12V noch eine kleinere
Spannung für den Dauerbetrieb mit einem Schaltregler zu machen.
Ich würde die Sache aber ganz anders angehen.
Bei einem Kugelhahn mit Motorantrieb (Motorstellantrieb)
brauchst Du nur sehr wenig Energie, um den Hahn zu stellen.
In den Zwischenzeiten wird gar nichts benötigt.
Da kommst Du mit einer kleinen Batt. locker aus.
Gruß Uwi
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Hallo Kalle,
danker erst mal für die Antwort,
hab mir gerade alle Antworten mal durchgelesen, was ich nicht verstehe, was ist ein Elko? Das Herstellen und der Schaltung lasse ich dann machen, aber ich möchte gerne vorher verstehen wie es funktioniert.
Gruß
Klaus
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Hallo Stuffi,
danke erst mal für deine Antworten, ein Tip von mir, wenn du öfter bei Conrad einkaufst, schau auch mal bei RS-Comoponents rein. Sinde auch im Internet.
Gruß
Klaus
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Hallo Peter,
danke für deine Antwort,
eine Frage hätt ich noch, wenn ich beim Dauerbetrieb, nur noch 1/4 bis 1/2 der Leistung benötige, brauche ich ja nur noch eine kleinere Batterie. Wozu benötige ich dann noch eine zusätzliche Elektronik ?
Gruß
Klaus
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Hallo Uwi,
danke für deine Antwort,
die Idee mit dem Stellmotor ist gut, nur ich muß Hydraulikleitungen mit ca. 120 bar zu und absperren, und die Stellzeit muß sehr schnell sein. Kennst du vielleicht ein ensprechenden Kugelhahn?
Gruß
Klaus
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Hallo Klaus,
eine Frage hätt ich noch, wenn ich beim Dauerbetrieb, nur noch
1/4 bis 1/2 der Leistung benötige, brauche ich ja nur noch
eine kleinere Batterie. Wozu benötige ich dann noch eine
zusätzliche Elektronik ?
Deine Batterie hat eine fixe Spannung und das Ventil einen fixen Widerstand. Daraus ergibt sich ein fixer Strom.
Um jetzt nach der Schaltzeit des Ventils den Strom zu verkleinern musst du entweder den Widerstand der Spule vergrössern oder die Spannung verkleinern.
Wenn du jetzt einfach einen Vorwiderstand nimmst um den Stron zu halbieren (dabei hast du nur noch 1/4 der Leistung in der Spule) wird ein Teil der Leistung (in diesem Fall auch 1/4 der normalen Spulenleistung) im Widerstand verheizt. Um jetzt zu erreichen, dass beim Einschalten kurzzeitig de volle Strom fliesst musst du im einfachsten Fall den Vorwiderstand noch mit einem Elko überbrücken. Ein Elko ist eine spezielle Bauform eines Kondensators.
Mit einem einfachen Schaltnetzteil mit einem Wirkungsgrad von 80% kannst du den Strom schon um den Faktor 3.2 verkleinern.
Das von mir von mir vorgeschlagene IC nutzt nun noch einen weiteren physikalischen Effekt der Spule aus.
Wenn ein Strum durch eine Spule fliesst, dann baut sich ein Magnetfeld auf, soweit ist alles noch klar. Wird jetzt der Strom abgeschaltet so bricht das Magnetfeld zusammen und induziert eine Spannung, mit umgekehrter Polarität in der Spule, die sogenannte Gegeninduktion. Wird jetzt aber nicht nur der Strom abgeschaltet, sondern gleichzeitig die Spule kurzgeschlossen so fliesst ein Strom durch die Spule !! Der Strom und das Magnetfeld haben zwar die umkegehrte polarität, aber wenn ein gewönlicher Eisen-Anker verwendet wird bewirkt das eine abfallverzögerung des Ankers. Dies funktioniert aber nicht wenn als Anker ein Permanent-Magnet verwendet wird, dies ist aber bei Magnetventilen normalerweise nicht der Fall.
Mit diesem „Trick“ kannst du den Strom nochmals halbieren, alse kommst du dann auf ca 1/6 des nominalstroms.
dies funktioniert aber nur mit etwas Elektronik.
Ich habe vor etwa 20 Jahren diese Schaltung mal entwickelt, damals noch mit einem, unorthodox beschalteten, Schaltregler IC (dem 78S40 von Fairchild). Bei und war nicht der Stromverbrauch das eigentliche Problem, sondern die Spulentemperatur, da bei Kühlwasserventielen ab 60°C die Probleme mit dem Verkalken anfangen.
Wenn ich mich recht besinne konnte ich unter den damaligen Bedingungen den Spulenstrom auf 1/10 des nominalen Stroms veringern.
MfG Peter(TOO)
Hallo,
bei bekanntem Tastverhältnis offen/zu sollte man, so noch nicht geschehen, die passende Variante des Ventils (stromlos geschlossen bzw. stromlos offen) verwenden, so daß der stromlose Zustand der länger anhaltende ist.
Es gibt ein IC, der für das Schalten von Relais gedacht ist in der Weise, daß ein Schaltpuls mit höherer Spannung verwendet wird und danach automatisch auf eine niedrigere Dauerspannung zum Halten des Zustands umgeschaltet wird, das Ganze per PWM:
http://www.ichaus.com/upload/pdf/je_d0ds.pdf
Ich weiß natürlich nicht, welcher Strom in diesem Fall für Anziehen/Halten gewählt werden muß, aber eine ziemliche Einsparung könnte ich mir vorstellen.
Axel
Hallo,
speziell für Hydraulik kenne ich keine entsprechenden
Kugelhähne mit Stellantrieb (nicht mein Fachgebiet).
Ich selber habe einen Stellantrieb für einen kleinen
Kugelhahn mit DN10 (3/8Zoll-Anschluß) entwickelt.
Die Hähne kaufem wir nur zu. Da kenne ich aber nur die
0815-Varianten für PN6 oder PN30. Gibs aber sicher auch für
höhere Drücke.
Die Stellgeschhwindigkeit eines solchen Antriebs ist
natürlich meist gering.
Normalerweise wird ein Getriebe mit recht hoher Übersetzung
verwendet. Dann braucht es schon ca. 5…20sek,bis ein
Stellvorgang abgeschlossen ist.
Ich weiß ja nicht, welche Anforderungen Du so hast?
-> Stellgeschwindigkeit, Durchmesser, Umgebungsbedingungen,
sonstige randbedingungen.
Ein etwas schnellerer Antrieb läßt sich wahrscheinlich
auch finden.
Die Stellmotor-Variante ist natürlich auch wesentlich teurer,
als ein popeliges Magnetventil. Allerdings, wenn Du dann
mit Solarversorgung anfängst, sind sowieso schnell mal
paar tausend € weg.
Sowas muß auch richtig durchdacht und vernüftig entwickelt
werden, sonst ist es sehr unzuverlässig.
Dagegen wäre eine wirliche Stromsparvariante wesentlich eleganter.
Aber, wofür ist denn das Ganze überhaupt.
Wenn das Hydraulik ist, muß doch auch ein Antrieb da sein, oder?
Man kann möglicherweise auch mit der Hydraulik selbst was
machen. z.B. Ein Ventil, das duch den Hydraulikdruck selbst
betätigt wird. Das Hilfsventil kann dann evtl. viel kleiner
sein und braucht weniger Energie.
In der Drucklufttechnik kenne ich sowas, aber bei Hydraulik
weiss ich nicht so Bescheid.
Mit der Hydraulik läßt sich evtl. auch eine Lichtmaschine
antrieben (wenn das überhaupt nötig ist).
Ich kann mir noch verschiedenste Varianten vorstellen, aber
ohne Hintergundwissen ist das bloß bla-bla.
Gruß Uwi
danke für deine Antwort,
die Idee mit dem Stellmotor ist gut, nur ich muß
Hydraulikleitungen mit ca. 120 bar zu und absperren, und die
Stellzeit muß sehr schnell sein. Kennst du vielleicht ein
ensprechenden Kugelhahn?
Gruß
Klaus
Bitte nicht!!!
Hallo Axel,
technisch gesehen eine gute Idee, aber ICH will NICHT im Gefahrenbereich stehen, wenn keine Art des Not-Aus mehr funktioniert, weil keine Spannung mehr da ist und die genannten 120 Bar auf mich „einwirken“…
Nur so 'ne Anmerkung 
Gruß, Markus
Hi, das ganze soll ein rein hydraulische Lösung, die wir bisher verwenden, ersetzen. Wie arbeiten mit 2 Druckfolgeventilen. dazu fahren wir den ersten Kreislauf mit ca. 60 bar, und bei 80 bar schalten die Druckfolgeventile auf den 2. Kreislauf, das Problenm ist nur, die Sache ist ungenau und im 2. Kreislauf benötigen wir eigentlich nur 20 bar. Aber der Funktionsablauf kann leider nicht geändert werden.
Bei einer Elektroventilsteuerung kann ich unabhängige Druckkreisläufe fahren und bin im Funktionsablauf freier.
Die Idee mit den Stellantrieben ist sehr gut, leider benötige ich Stellzeiten von unter einer sec.
Mit dem Solarpaneel bin ich auch noch nicht wieter, das ich sehr im Platz beschränkt bin, ca 1,5m x 20cm, da werden also noch mehr Probleme auf mich zu kommen, wahrscheinlich werde ich auf Austauschbatterien gehen, so dass eine immer in Verwendung ist, und eine In der Ladestation, wo ich 230V habe.
Das ganze wird auf einem Baggeranbaugerät verwendet, wo ich zwar Hydraulikschläuche habe, aber keine Stromversorgung.
Gruß
Klaus
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Erklärung der Gesamtanlage mit Dank an alle
Hallo Markus,
der Druck ist durch entsperrbare Rückschlagventile eh eingespannt, und als Ventil wird ein 4/3 Wegeventil verwendet, das die Druckleitungen zum Tank entlastet. Der Druck ist auch nicht das Problem, da die Anlage auf 250 bar Betriebsdruck ausgelegt ist.
Da ich aber nicht erwartet habe so viel Hilfe und Interesse zu wecken, Beschreibe ich mal die ganze Anlage:
Auf einem Baggeranbaugerät sollen 2 Zylinder unabhähngig voneinander Ein- und Ausgefahren werden. Dazu werden 2 Magnetventile mit je 2 Magneten verwendet. Stromlos, ist das Ventil in Mittelstellung, so dass die Leitungen zum Tank entlastet sind.
Alle 4 Magnete werden mit 12V angesteuert.
Es gibt keine Möglichkeit der externen Stromversorgung.
Darum soll eine Batterie 12V / 7,2 Ah verwendet werden.
Angesteuert werden die Magnete per Fernbedienung.
Die Batterie sollte nach Möglichkeit mit Solarenergie aufgeladen werden, da bin ich mir aber noch nicht sicher, das es noch Probleme mit der Größe des Paneels gibt. Ich habe nur beschränkt Platz.
Vielen Dank nochmal an alle
Gruß
Klaus
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Hallo,
die Anforderung von 1sek. Schaltzeit ist für einen
Stellantrieb recht hoch. Ob es solch schnelle Stellantriebe
zu kaufen gibt, weiss ich nicht. Die mir bekannten brauchen
zwar üblicherweise nur wenig Strom, laufen dafür langsam.
Da kannst Du nur mal recherchieren, ob’s auch schnellere gibt.
Eine andere Sache wären bi-stabile Magnetventile (keine
Ahnung, ob’s sowas zukaufen gibt).
Wollt Ihr notfalls selber einen entprechend schnellen Antrieb
entwickeln?
Ich habe das nur mal gemacht, weil das ursprügliche
Teil nicht mehr verfügbar war (Fa. Pleite gegangen) und
ein technisch exakt gleichwertiger Ersatz nicht zu finden war.
Eh ich also meine Gerät incl. Software umentwickle, habe
ich aus Standardkomponenten (Getriebmotor + Kugelhahn)
schnell selber was passendes entwickelt
(Vorteil: kostet auch weniger 
Getriebemotoren gibt’s in
allen möglichen Größen und Leistungsklassen. Das ventiel ist
da eh nur Popelkram.
Mit ein wenig Kompetenz in Konstruktion und Elektronik kann
man sich da eine wirklich angepasste Lösung schneidern.
Letztendlich wäre noch eine Kombination von Magnetventil
und langsamen Stellantrieb denkbar. Damit lassen sich bei
entsprechend günstigen Randbedingungen schnelle Schaltzeiten
und Stromsparmodus kombinieren (also z.B. Magnetventiel
steurt auf und paraleller Stellantrieb öffnet -> nach ca.
30sek kann kann dann das Magnetventiel wieder abfallen.
Umgekehrt geht das auch, aber nur wenn dann Stellantrieb
und selbstöffnendes Magnetventiel in Reihe sind.
Zugegeben, das ist schon recht mühselig, aber die Variante
mit täglich Akku tauschen wird einem Betreiber des Gerätes
auf Dauer anstinken.
Solarpanel macht überhaupt nur Sinn, wenn die benötigte
mittlere Leistung niedrig genug ist. Bei 1,5*0,2m =0,3m
hast Du im Sommer in der Mittagssonne eine Lichtleistung
von ca. 200Watt. Hört sich gut an, ist aber nicht die
Wahrheit. Bei bedecktem Himmel/Regen und bei ungünstiger
Ausrichtung werden es nur noch 10…20Watt sein.
Unter Berüchsichtigung des Wirkungsgrades aller Komponenten
bleiben da noch 1…3 Watt über. Damit kannst Du noch
nicht mal 1 Magnetventil dauerhaft sicher halten.
Mit Batterie aufladen wird’s da ehe kaum was. Dazu die ganze
teure und anfällige Elektronik, die auch noch für den den
kompletten Außeneinsatz auf Baumaschine konzipiert sein muß.
(mit ausreichender Beständigkeit Temp.-schwankungen/Bereich,
Feuchte, Stoß-und Vibration, verschiedene Medien wie Öle, Staub und Kraftstoffe und und und…).
Ich hab da einige Erfahrungen mit Technikeinsatz unter
widrigen Bedingungen.
Das scheint mir wirklich nur mit den geeigneten Komponenten
(Bistabile Ventile,Hähne) technisch einigermaßen verünftig
lösbar.
Welche Sicherheits- und Zuverlässigkeitsanforderungen dabei
noch zu beachten sind, mußt Du natürlich selbst beurteilen.
Gruß Uwi
Hi, das ganze soll ein rein hydraulische Lösung, die wir
bisher verwenden, ersetzen. Wie arbeiten mit 2
Druckfolgeventilen. dazu fahren wir den ersten Kreislauf mit
ca. 60 bar, und bei 80 bar schalten die Druckfolgeventile auf
den 2. Kreislauf, das Problenm ist nur, die Sache ist ungenau
und im 2. Kreislauf benötigen wir eigentlich nur 20 bar. Aber
der Funktionsablauf kann leider nicht geändert werden.
Bei einer Elektroventilsteuerung kann ich unabhängige
Druckkreisläufe fahren und bin im Funktionsablauf freier.Die Idee mit den Stellantrieben ist sehr gut, leider benötige
ich Stellzeiten von unter einer sec.Mit dem Solarpaneel bin ich auch noch nicht wieter, das ich
sehr im Platz beschränkt bin, ca 1,5m x 20cm, da werden also
noch mehr Probleme auf mich zu kommen, wahrscheinlich werde
ich auf Austauschbatterien gehen, so dass eine immer in
Verwendung ist, und eine In der Ladestation, wo ich 230V habe.
Das ganze wird auf einem Baggeranbaugerät verwendet, wo ich
zwar Hydraulikschläuche habe, aber keine Stromversorgung.Gruß
KlausHallo,
speziell für Hydraulik kenne ich keine entsprechenden
Kugelhähne mit Stellantrieb (nicht mein Fachgebiet).Ich selber habe einen Stellantrieb für einen kleinen
Kugelhahn mit DN10 (3/8Zoll-Anschluß) entwickelt.
Die Hähne kaufem wir nur zu. Da kenne ich aber nur die
0815-Varianten für PN6 oder PN30. Gibs aber sicher auch für
höhere Drücke.Die Stellgeschhwindigkeit eines solchen Antriebs ist
natürlich meist gering.
Normalerweise wird ein Getriebe mit recht hoher Übersetzung
verwendet. Dann braucht es schon ca. 5…20sek,bis ein
Stellvorgang abgeschlossen ist.Ich weiß ja nicht, welche Anforderungen Du so hast?
-> Stellgeschwindigkeit, Durchmesser, Umgebungsbedingungen,
sonstige randbedingungen.Ein etwas schnellerer Antrieb läßt sich wahrscheinlich
auch finden.
Die Stellmotor-Variante ist natürlich auch wesentlich teurer,
als ein popeliges Magnetventil. Allerdings, wenn Du dann
mit Solarversorgung anfängst, sind sowieso schnell mal
paar tausend € weg.
Sowas muß auch richtig durchdacht und vernüftig entwickelt
werden, sonst ist es sehr unzuverlässig.Dagegen wäre eine wirliche Stromsparvariante wesentlich
eleganter.Aber, wofür ist denn das Ganze überhaupt.
Wenn das Hydraulik ist, muß doch auch ein Antrieb da sein,
oder?
Man kann möglicherweise auch mit der Hydraulik selbst was
machen. z.B. Ein Ventil, das duch den Hydraulikdruck selbst
betätigt wird. Das Hilfsventil kann dann evtl. viel kleiner
sein und braucht weniger Energie.
In der Drucklufttechnik kenne ich sowas, aber bei Hydraulik
weiss ich nicht so Bescheid.Mit der Hydraulik läßt sich evtl. auch eine Lichtmaschine
antrieben (wenn das überhaupt nötig ist).
Ich kann mir noch verschiedenste Varianten vorstellen, aber
ohne Hintergundwissen ist das bloß bla-bla.
Gruß Uwidanke für deine Antwort,
die Idee mit dem Stellmotor ist gut, nur ich muß
Hydraulikleitungen mit ca. 120 bar zu und absperren, und die
Stellzeit muß sehr schnell sein. Kennst du vielleicht ein
ensprechenden Kugelhahn?
Gruß
Klaus