Hallo, ich bin absoluter Neuling in diesem Forum und (wie euch mein Prof bestätigen kann) relativ talentfrei was Etechnik angeht aber ich werde mir beste mühe geben geben, mein Problem darzustellen und auf eventuelle antworten einzugehen;) Also zum Problem. Ich benötige eine Schaltung, die mir den Strom auf meiner Spule für verschiedene Lastfälle in regelmäßien Abständen so lange hochfährt bis sich der Kern bewegt und ich die Spannung auf der Spule bei der dies geschieht messen kann. Ein paar Eckdaten: 12V Spule, bis ca 25 mA bei Last. Spule soll max 1Hz auslösen. Meine Ideen sahen bisher etwa so aus: Multivibrator->opamp->jfet-> Transistor||spule-> messwiderstand Für Ideen, Vorschläge und fragen wäre ich sehr dankbar.
> die mir den Strom auf meiner Spule > für verschiedene Lastfälle in regelmäßien Abständen so lange > hochfährt bis sich der Kern bewegt und ich die Spannung auf der > Spule bei der dies geschieht messen kann. Eine Spule funktioniert anders, das hat dir dein Prof wohl noch nicht beibringen können, und versucht es nun auf die harte Tour. Bei der Spule kommt nicht die Spannung als Folge des Stroms, sondern der Strom ist Folge der angelegten Spannung. Du musst an die Spule also Spannung anlegen, und warten bis der Kern sich bewegt und den Strom messen bei dem das passiert. EIne Spule ist KEIN Kondensator. Bei einer SPule kann man den Strom NICHT beliebig ändern. Ebenso wie man beim Kondensator die Spannug nicht beliebig ändern kann, sondern durch Aufladen/Entladen mit Strom.
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Ich habe mich wohl doch zu kurz gefasst in meiner Beschreibung :/
Also mir wurde gesagt, dass wenn ich bei konstantem Strom die Spannung
auf meinem Hubmagneten hochfahre, es zu Wertverfälschungen durch
Wärmenetwicklung kommt und dass ich ihn deswegen lieber über den Strom
ansteuern ("überbestromen") soll, bis er die nötige Spannnung erreicht.
Im Kleinversuch mit manueller Strom/spannnungsquelle hat das schon sehr
gut geklappt. Ich habe 12V angelegt und den Strom hochgedreht. So löste
der Magnet, je nach Lastfall, bei bis zu 20 mA und 10V aus.
Zusätzlich hatte ich noch einen Messwiderstand seriell geschaltet, um
auf diesem den kurzzeitigen Spannungsabfall durch Induktion in der Spule
bei Aulösung zu messen. Auch dies war auf dem Oszilloskop sehr gut zu
erkennen.
Meine Problem ist nun, dass ich nicht jedes Mal da sitzen möchte und
selbst an den Knöpfchen drehen will und dann im Oszilloskop den
Spannungsknick suchen will und dachte, vielleicht hat hier jemand ein
bisschen Hilfe und Ideen für meine Schalung.
In Fachliteratur habe ich mir dafür eine spannungsgesteuerte Stromquelle
für große Ströme rausgesucht(siehe Anhang) und nun wollte ich noch einen
Sägezahngenerator vorschalten, damit ich letztendlich regelmäßig
ansteigende (im Titel ist mri keine bessere Umschreibung als pulsierend
eingefallen) Ströme auf meiner Spule habe.
So sieht zumindest mein Stand der Dinge aus.
Wobei ich Hilfe brauche ist die Teileauswahl. Bisher habe ich als OpAmp
einen lm741, jfet den 2n5459 und tansistor den 2n5192 für meine
Stromquelle. Wie kann ich am einfachsten einen passenden
Sägezahngenerator für Wiederholfrequenzen von weniger als 1Hz
realisieren?
Aber falls ich mich doch irgendwo verrannt habe, nochmal ganz allgemein:
Ich möchte meinen Magneten so ansteuern, dass seine Lorentzkraft so
lange hochfährt, bis er auslöst(sich der Kern bewegt), ich die Kraft bei
der dies geschah messen/ausrechnen kann und das ganze dann resettet
wird.
@ Erik B. (erik_b) >Also mir wurde gesagt, dass wenn ich bei konstantem Strom die Spannung >auf meinem Hubmagneten hochfahre, es zu Wertverfälschungen durch >Wärmenetwicklung kommt und dass ich ihn deswegen lieber über den Strom >ansteuern ("überbestromen") soll, bis er die nötige Spannnung erreicht. Du sollst den Strom reglen, nicht die Spannung. Das macht eine Konstantstromquelle. >In Fachliteratur habe ich mir dafür eine spannungsgesteuerte Stromquelle >für große Ströme rausgesucht(siehe Anhang) und nun wollte ich noch einen >Sägezahngenerator vorschalten, damit ich letztendlich regelmäßig >ansteigende (im Titel ist mri keine bessere Umschreibung als pulsierend >eingefallen) Ströme auf meiner Spule habe. Kann man machen. >Wobei ich Hilfe brauche ist die Teileauswahl. Bisher habe ich als OpAmp >einen lm741, Schmeiß den weg, der ist STEINALT. Sieh mal hier http://www.mikrocontroller.net/articles/Konstantstromquelle#Konstantstromquelle_mit_Operationsverst.C3.A4rker_und_Transistor >Stromquelle. Wie kann ich am einfachsten einen passenden >Sägezahngenerator für Wiederholfrequenzen von weniger als 1Hz >realisieren? Auch mit dem LM358 und passenden Schaltung. http://homepages.internet.lu/absolute3/tronic/sz.htm >Aber falls ich mich doch irgendwo verrannt habe, nochmal ganz allgemein: >Ich möchte meinen Magneten so ansteuern, dass seine Lorentzkraft so >lange hochfährt, bis er auslöst(sich der Kern bewegt), ich die Kraft bei >der dies geschah messen/ausrechnen kann und das ganze dann resettet >wird. Das wird auchwändiger.
> Also mir wurde gesagt, dass wenn ich bei konstantem Strom die Spannung > auf meinem Hubmagneten hochfahre, es zu Wertverfälschungen durch > Wärmenetwicklung kommt und dass ich ihn deswegen lieber über den Strom > ansteuern ("überbestromen") soll, bis er die nötige Spannnung erreicht. Dein Prof will dich veralbern und erzählt dir so lange haarsträubenden Unsinn, bis du endlich mal anfängst selbst nachzudenken, was eine Spule eigsntlich ist, und wie bei ihr Strom und Spannung verbunden sind, und bei seinen Kommentargen sagt "Moment mal!". Aber er wartet wohl vergeblich.
Erik B. schrieb: > Also mir wurde gesagt, dass wenn ich bei konstantem Strom die Spannung > auf meinem Hubmagneten hochfahre Das geht schon mal nicht. Wenn du die Spannung "hoch fährst", dann steigt auch der Strom. Bzw. umgekehrt. > es zu Wertverfälschungen durch > Wärmenetwicklung kommt und dass ich ihn deswegen lieber über den Strom > ansteuern ("überbestromen") soll, bis er die nötige Spannnung erreicht. Das ist Bullshit. Leistungsverbraucher mit hohem induktivem Anteil (z.B. Schrittmotoren) werden mit deutlich mehr Spannung versorgt als nominal nötig wäre (U/R_draht >> I_nenn) und dann wird der Strom (chopper-)geregelt. > Im Kleinversuch mit manueller Strom/spannnungsquelle hat das schon sehr > gut geklappt. Ich habe 12V angelegt und den Strom hochgedreht. Aaargh. Dann schau das nächste Mal doch bitte auf Strom und Spannung. Du kannst nicht bei konstant 12V den Strom "hochdrehen". Bei niedrigem Strom wird zwangsweise die Spannung niedriger sein. Die eingestellten 12V sind dann lediglich eine Begrenzung nach oben. Auch wenn das so scheint: du kannst bei einem Labornetzteil Spannung und Strom nicht unabhängig einstellen. Der Zusammenhang beider Größen wird durch die Last bestimmt (und ist ggf. zeitabhängig). Das Labornetzteil selber arbeitet immer entweder mit Spannungsregelung oder mit Stromregelung. I.d.R. zeigt eine LED an, was gerade der Fall ist. > In Fachliteratur habe ich mir dafür eine spannungsgesteuerte Stromquelle > für große Ströme rausgesucht Holzweg. > Aber falls ich mich doch irgendwo verrannt habe, nochmal ganz allgemein: > Ich möchte meinen Magneten so ansteuern, dass seine Lorentzkraft so > lange hochfährt, bis er auslöst(sich der Kern bewegt), ich die Kraft bei > der dies geschah messen/ausrechnen kann und das ganze dann resettet > wird. Dazu kannst du ganz einfach eine genügend hohe Gleichspannug anlegen. Der Strom wird dann annähernd linear ansteigen (bis zum Endwert U/R_draht). Die Magnetfeldstärke (und damit die Kraft) ist proportional zum Strom. Dein Experiment wird dann bei einem bestimmten Strom auslösen. Um diesen Strom zu messen, brauchst du natürlich einen Meßwiderstand. Dann kannst du z.B. den Strom bei Auslösung abschalten lassen und mit einem Maximalwertspeicher arbeiten. Oder du nimmst eine Sample&Hold-Schaltung und schaltest die bei der Auslösung auf Hold. Das sollten genug Stichworte für Wikipedia sein. XL
Du studierst aber nicht E-Technik ...!? (Bitte!) Das hier erklärt es recht gut. http://www.mikrocontroller.net/articles/Transformatoren_und_Spulen Und dann überlegst Du nochmal genau, was Du benötigst. Gruß Jobst
nein ich studiere nicht Etechnik, das will ich der Welt nicht antun! Allein was die Begrifflichkeiten angeht scheine ich da nur Murks verstanden zu haben. Vielen Dank für die vielen Kommentare und die konstruktive Kritik. An ein paar Reglern drehen und sehen, dass sich was tut, reicht wohl doch nicht. :/ Fazit: Ich muss mein Verständnis von Strom regeln in die Tonne kloppen und mein Aufbau wäre dann eine Konstantstromquelle mit vorgeschaltetem Sägezahngenerator und eine Sample&Hold Schaltung mit Ausgabemedium (LED/ADC) am Shunt für den Hubmagneten(nicht der der Stromquelle). Axel Schwenke schrieb: >> In Fachliteratur habe ich mir dafür eine spannungsgesteuerte Stromquelle >> für große Ströme rausgesucht > > Holzweg. > > Dazu kannst du ganz einfach eine genügend hohe Gleichspannug anlegen. > Der Strom wird dann annähernd linear ansteigen (bis zum Endwert > U/R_draht). Die Magnetfeldstärke (und damit die Kraft) ist proportional > zum Strom. Dein Experiment wird dann bei einem bestimmten Strom > auslösen. Also doch keine Stromquelle? Einfach Sägezahnspannnung auf die Spule legen?
@ Erik B. (erik_b) >und mein Aufbau wäre dann eine Konstantstromquelle mit vorgeschaltetem >Sägezahngenerator und eine Sample&Hold Schaltung mit Ausgabemedium >(LED/ADC) am Shunt für den Hubmagneten(nicht der der Stromquelle). So in der Art. >Also doch keine Stromquelle? Einfach Sägezahnspannnung auf die Spule >legen? Das geht nur, wenn die Erwärmung und damit Widerstandsänderung vernachlässigbar klein bleibt.
Also mit Stromquelle. Dafür würde ich jetzt den lm358N und BD647 mit der Schaltung aus dem Link nehmen. Für meinen Sägezahngenerator hab ich den gefunden: http://de.farnell.com/texas-instruments/sn74lvc1g123dcur/ic-mono-multivbtor-schmitt-trig/dp/2109720 Sample&Hold: http://de.farnell.com/intersil/ha9p5320-5z/ic-sample-hold-amp-praezision/dp/1562033 Sind die soweit für meinen Einsatz brauchbar und hat jemand einen Tip für einen Analog-Digital-Converter zur Hand?
@ Erik B. (erik_b) >Also mit Stromquelle. Dafür würde ich jetzt den lm358N und BD647 mit der >Schaltung aus dem Link nehmen. Ist OK. >Für meinen Sägezahngenerator hab ich den gefunden: >http://de.farnell.com/texas-instruments/sn74lvc1g1... Ist kein Sägezahngenerator, das ist ein Multivibrator. Warum nimmst du nicht die Schaltungen aus dem Link? >Sample&Hold: >http://de.farnell.com/intersil/ha9p5320-5z/ic-samp... Könnte klappen, ist halt ein wenig teuer. >Sind die soweit für meinen Einsatz brauchbar und hat jemand einen Tip >für einen Analog-Digital-Converter zur Hand? Was spricht gegen ein normales Multimeter?
Erik B. schrieb: >> Dazu kannst du ganz einfach eine genügend hohe Gleichspannug anlegen. >> Der Strom wird dann annähernd linear ansteigen (bis zum Endwert >> U/R_draht). Die Magnetfeldstärke (und damit die Kraft) ist proportional >> zum Strom. Dein Experiment wird dann bei einem bestimmten Strom >> auslösen. > > Also doch keine Stromquelle? Einfach Sägezahnspannnung auf die Spule > legen? Wie bereits gesagt: die Induktivität der Spule alleine sorgt schon dafür, daß der Strom in einer Rampe ansteigt. Eine extra Spannungsrampe brauchst du nur, wenn du das noch langsamer haben willst (aus didaktischen Gründen?) Allerdings wissen wir ja nicht, welche Induktivität und welchen (Gleichstrom-) Widerstand dein Hubmagnet hat und bei welchen Strom er ca. auslöst. Und wie langsam es sein soll. Wenn du den Strom durch den Hubmagneten erfaßt, spielen der Widerstand und dessen Änderung durch Erwärmung übrigens keine Rolle mehr. Apropos S&H: wenn du den Anstieg wirklich sehr langsam machst und beim Auslösen die Spannungsquelle abschaltest, reicht dir evtl. sogar ein Multimeter mit Maximalwert-Speicher. XL
@Axel Schwenke (a-za-z0-9) >Wie bereits gesagt: die Induktivität der Spule alleine sorgt schon >dafür, daß der Strom in einer Rampe ansteigt. Aber kaum in derm Zeitraum, die der OP anstrebt! Er will einen Sägezahn mit ~Hz für den Strom! > Eine extra Spannungsrampe >brauchst du nur, wenn du das noch langsamer haben willst (aus >didaktischen Gründen?) Das will er!
>>Für meinen Sägezahngenerator hab ich den gefunden: >>http://de.farnell.com/texas-instruments/sn74lvc1g1... > >Ist kein Sägezahngenerator, das ist ein Multivibrator. Warum nimmst du >nicht die Schaltungen aus dem Link? Der erste Schritt der Schaltung ist doch ein Multivibrator (Schmitt Trigger). Nur ist das das einzige Bauteil ohne Bezeichnung. Wäre der dafür geeignet? > Apropos S&H: wenn du den Anstieg wirklich sehr langsam machst und beim > Auslösen die Spannungsquelle abschaltest, reicht dir evtl. sogar ein > Multimeter mit Maximalwert-Speicher. Das hört sich gut an. Da gibt es doch bestimmt elegante Lösungen, das in meine Schaltung mit einzubringen?
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Ich hab nun soweit alles zusammengebastelt, nur eine Lösung für die Wertnahme will mir nicht einfallen. Ich brauche den Spannungswert auf der Spule unmittelbar vor Auslösung (und Entstehung eines kurzzeitigen Spannungsanstiegs auf der Spule), somit wäre es sehr praktisch wenn ich die Stromzufuhr der Stromquelle abhängig von der Spulenspannung an und abschalten könnte. Konkret: Spannung (vom Sägezahngenerator kommend) steigt, bis Magnet sich bewegt->Strom aus->nächster Sägezahn beginnt->Strom an (Skizze ist kein Kustwerk sorry)
Hallo, ich habe mich nun noch einmal von vorne an das Thema herangearbeitet und bin auf einen Sägezahngenerator mit reset (NE555) gestoßen, den ich über einen Differenzierer ansteuere. Nach funktionierender Simulation habe ich das Ganze zusammengelötet. Nun habe ich jedoch das Problem, dass mein Magnet mit der Schaltung nicht genug Strom bekommt, um auszulösen (Nur ~0.02 A bei 12V, er braucht ca 0.3A). Hier meine Schaltung (links->rechts Differenzierer, Sägezahn, Stromquelle mit Spule): https://www.circuitlab.com/circuit/3b57ku/sagesqdiff/ Eine Stromquelle mit MOSFET oder Darlington habe ich versuchsweise mal nachgebaut, jedoch nicht mit dem erwünschten Ergebnis. https://www.circuitlab.com/circuit/4957p9/stromquelle_mosfet/ Für weitere Hilfe wäre ich sehr dankbar.
@ Erik B. (erik_b) >mein Magnet mit der Schaltung nicht genug Strom bekommt, um auszulösen >(Nur ~0.02 A bei 12V, er braucht ca 0.3A). Das ist grundlegend was faul. >Hier meine Schaltung (links->rechts Differenzierer, Sägezahn, >Stromquelle mit Spule): >https://www.circuitlab.com/circuit/3b57ku/sagesqdiff/ Wer soll das lesen können? >Eine Stromquelle mit MOSFET oder Darlington habe ich versuchsweise mal >nachgebaut, jedoch nicht mit dem erwünschten Ergebnis. >https://www.circuitlab.com/circuit/4957p9/stromque... Sieht für mich komisch aus, würde fast sagen sie ist falsch. Besser so. http://www.mikrocontroller.net/articles/Konstantstromquelle#Konstantstromquelle_mit_Operationsverst.C3.A4rker_und_Transistor
Schade ich hatte schon versucht meine Überlegung übersichtlich aufzubauen. Linker OP differenzierer der das Signal vom lastwiderstand auswertet, Mitte ne555 sägeZahnGenerator mit Transistor am Reset getriggert vom Differenzierer, rechter OP für Stromquelle. bis auf die auf die last abfallende Stromstärke klappt auch alles wie gewünscht. Der differenzierer löst bei Magnet Auslösung oder bei sägeZahnende den Reset aus. Dh ich kann schön meine maximale Spannung ablesen. Bekomme ich die Stromstärke wegen der zu simplen Stromquelle nicht hin? Ich habe schon versucht die Stromquelle aus dem Link nachzubauen. Das sollte mein zweiter Link sein. ;)
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