Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Poti grillen verhindern


von Michael R. (Firma: Brainit GmbH) (fisa)


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Hallo allerseits,
folgende Schaltung tut eigentlich ganz brav was sie soll: Einstellbare 
Gleichspannung von 2.5 bis 500 Volt, mit Strombegrenzung zwischen 0.1 
und 10 mA. Beschreibung siehe 
Beitrag "Re: Zeigt her eure Kunstwerke (3)"

Zwei Sachen stören mich:

a) an einem Pol des Spannungs-Poti liegt die volle Ausgangsspannung an. 
Ich bin mir nicht sicher bis wohin solche Potis isolieren, aber gutes 
Gefühl hab ich keins dabei. Vorteiler wäre eine Möglichkeit, allerdings 
enge ich mir damit dann auch den Regelbereich unten ein (und ich möchte 
unbedingt bis auf 10V runtergehen können)

Mir reicht auch die Auskunft "mach dir nicht ins Hemd, bis 2kV ist das 
kein Problem"

b) ist schon kritischer: Das Ding dient dazu, Elkos (auf Leckstrom) zu 
prüfen  und zu formieren. Das heisst in der Praxis hängt da ein Elko mit 
25 oder 50 uF an 300V. Soweit problemlos, bis man auf die Idee kommt, 
bei voll aufgeladenem Elko das Spannungspoti schnell Richtung 0V zu 
drehen. Dann knisterts :-(

momentan steh ich auf dem Schlauch wie ich das vernünftig absichern 
könnte...

von Bitflüsterer (Gast)


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Ich bin zwar jetzt zu faul zum suchen, aber Potentiometer haben, was 
anscheinend wenige wissen, auch eine Spannungsangabe nebst Hinweis auf 
AC oder DC. Schau einfach mal bei den Herstellern. Z.B. alps.

von Michael_ (Gast)


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Also, bei 300V knistert noch nichts.
Und welches Poti in deiner Schaltung soll das sein?
Wie oben schon genannt, haben Potis eine Spannung und Belastbarkeit. Den 
Rest kannst du leicht ausrechnen.

von Falk B. (falk)


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@Michael Reinelt (fisa)

>Ich bin mir nicht sicher bis wohin solche Potis isolieren, aber gutes
>Gefühl hab ich keins dabei.

Hätte ich bei 500V auch nicht so sehr, auch wenn es für einen einzelnen 
Laboraufbau reicht.

>25 oder 50 uF an 300V. Soweit problemlos, bis man auf die Idee kommt,
>bei voll aufgeladenem Elko das Spannungspoti schnell Richtung 0V zu
>drehen. Dann knisterts :-(

Ganz einfach. Den Poti auch als POTI beschalten, sprich, die 
Ausgangsspannung geht vom Schleifer ab und die beiden Enden sind fest 
verdrahtet. In deiner Schaltung arbeitet der Poti als variabler 
Widerstand, sodass ein Teil immer kurzgeschlossen ist.

Die "Strombegrenzung" ist auch nicht so ganz das Wahre. Sowas bekommt 
man heute sehr leicht und elegant mit einer passenden 
Konstantstromquelle hin.

von Amateur (Gast)


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Die maximale Spannung kann Dir nur der Hersteller verraten.

Gleiches gilt für die maximale Verlustleistung.

von Roland P. (pram)


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Es gibt auch Potis mit Plastikachse

Gruß
Roland

von Michael R. (Firma: Brainit GmbH) (fisa)


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Falk Brunner schrieb:
> @Michael Reinelt (fisa)
>
>>Ich bin mir nicht sicher bis wohin solche Potis isolieren, aber gutes
>>Gefühl hab ich keins dabei.
>
> Hätte ich bei 500V auch nicht so sehr, auch wenn es für einen einzelnen
> Laboraufbau reicht.

Ok. Nachdem das Poti (wie jemand anders geschrieben hat) auch eine 
Plastikachse hat, ignoriere ich dieses Problem einfach mal...

>>25 oder 50 uF an 300V. Soweit problemlos, bis man auf die Idee kommt,
>>bei voll aufgeladenem Elko das Spannungspoti schnell Richtung 0V zu
>>drehen. Dann knisterts :-(
>
> Ganz einfach. Den Poti auch als POTI beschalten, sprich, die
> Ausgangsspannung geht vom Schleifer ab und die beiden Enden sind fest
> verdrahtet. In deiner Schaltung arbeitet der Poti als variabler
> Widerstand, sodass ein Teil immer kurzgeschlossen ist.
Das ist auch durchaus beabsichtigt so, wenn ich das Poti dreipolig 
beschaltete, hätte ich neben anderen Einschränkungen sehr nichtlineare 
Verläufe der Stellgröße.

> Die "Strombegrenzung" ist auch nicht so ganz das Wahre. Sowas bekommt
> man heute sehr leicht und elegant mit einer passenden
> Konstantstromquelle hin.
KSQ für 600V?

Das ist aber gar nicht mein Problem.

Mit "Knistern" meinte ich übrigens dass irgendwas sehr heiß wird, 
vermutlich entweder das Spannungspoti oder der trimmer für die 
maximalspannung. Ist ja auch kein Wunder wenn da plötzlich 300V bei sehr 
kleinem eingestellten Widerstand anliegen....

ich denke die Lösung ist ganz einfach: Über eine Schutzdiode verhindern 
dass Strom vom Ausgang zurückfließt. Die muß ich nur so anbringen dass 
das Voltmeter dahinter liegt, um eine gewisse Warnfunktion zu behalten 
("Achtung, Elko besser nicht angreifen!"), und außerdem den Elko langsam 
aber doch zu entladen.

von Harald W. (wilhelms)


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Michael Reinelt schrieb:

> KSQ für 600V?

Das ist sicherlich wesentlich einfacher als Dein Problem zu lösen.
Man braucht nur die passenden Transistoren.

> Mit "Knistern" meinte ich übrigens dass irgendwas sehr heiß wird,
> vermutlich entweder das Spannungspoti oder der trimmer für die
> maximalspannung. Ist ja auch kein Wunder wenn da plötzlich 300V bei sehr
> kleinem eingestellten Widerstand anliegen....

Die zulässige Strombelastbarkeit von Potis errechnet man nach der
hoffentlich bekannten Standardformel aus der Leistung und dem
Gesamtwiderstand. Dieser zulässige Strom erhöht sich auch nicht,
wenn Du nur einen Teilbereich des Potis nutzst. Die Lösung Deines
Problems wäre möglicherweise eine Kombination aus Stufenschalter
und Poti.
Gruss
Harald

von Michael_ (Gast)


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Michael Reinelt schrieb:
>> Ganz einfach. Den Poti auch als POTI beschalten, sprich, die
>> Ausgangsspannung geht vom Schleifer ab und die beiden Enden sind fest
>> verdrahtet. In deiner Schaltung arbeitet der Poti als variabler
>> Widerstand, sodass ein Teil immer kurzgeschlossen ist.
> Das ist auch durchaus beabsichtigt so, wenn ich das Poti dreipolig
> beschaltete, hätte ich neben anderen Einschränkungen sehr nichtlineare
> Verläufe der Stellgröße.

Wie kommst du denn darauf? Kein Mensch beschaltet einen Spannungsteiler 
so wie du.
Vielleicht mußt du mal ein Poti mit linearer Charakteristik verwenden.
Und kannst du mal deine Schaltung noch ergänzen. Ich blick da nicht 
durch.
Vor allem der untere Teil. Die Bezeichnungen sind sehr verwirrend.
Der Ansatz für so ein Gerät ist aber gut.
Aber ich würde auf eine einstellbare Strombegrenzung verzichten.
Dazu immer einen Vorwiderstand benutzen.
Das langsame erhöhen der Spannung bei Kontrolle des Reststromes reicht 
doch.

von Falk B. (falk)


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@ Michael_ (Gast)

>> beschaltete, hätte ich neben anderen Einschränkungen sehr nichtlineare
>> Verläufe der Stellgröße.

>Wie kommst du denn darauf? Kein Mensch beschaltet einen Spannungsteiler
>so wie du.

Der OP hat schon Recht. Wenn man eine  normale Potischaltung nutzt, 
ergibt sich ein 1/X Zusammenhang, der bekanntlich arg nichtlinear ist. 
Denn der Spannungsregler regelt immer so, dass er Vref am 
Spannungsteiler sieht. Steht der Poti auf 50%, hat man 2xVref am 
Ausgang. Steht er auf 1/4, hat man die 4xVref am Ausgang, etc.

von Michael R. (Firma: Brainit GmbH) (fisa)


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Michael_ schrieb:

> Wie kommst du denn darauf? Kein Mensch beschaltet einen Spannungsteiler
> so wie du.
> Vielleicht mußt du mal ein Poti mit linearer Charakteristik verwenden.
Das Poti ist linear.

Rechne mal nach:
"umgedrehter" Spannungsteiler aus (oben) R1 und (unten) R2. Schaltung 
regelt so dass an R2 immer 1V anliegt (zum einfachen Rechnen), gefragt 
ist also die Gesamtspannung, diese ergibt sich zu 1V * (R1+R2)/R2

nehmen wir an das poti hätte 100 Ohm, also R1+R2 = 100. Führen wir die 
Variable s ("Stellung") ein, geht von 0 (linker Anschlag) bis 1 (rechter 
Anschlag), um die Division durch 0 zu verhindern nehmen wir 0.999 statt 
1

R1 = 100 Ohm * s; R2 = 100 Ohm * (1-s)

Ausgangsspannung ist dann 1V * 1 / (1-s) und das ist sowas von 
nichtlinear.

Wenn ich hingegen den R2 konstant setze (in meinem Fall der trimmer für 
die Maximalspannung) und für R1 ein Poti als veränderlichen Widerstand 
nehme, so ist die Ausgangsspannung linear zur Stellung.

> Und kannst du mal deine Schaltung noch ergänzen. Ich blick da nicht
> durch.
> Vor allem der untere Teil. Die Bezeichnungen sind sehr verwirrend.
Ich weiss, liegt aber daran dass die Potis "extern" sind, nicht im 
Layout.

> Aber ich würde auf eine einstellbare Strombegrenzung verzichten.
> Dazu immer einen Vorwiderstand benutzen.
> Das langsame erhöhen der Spannung bei Kontrolle des Reststromes reicht
> doch.
Ganz im gegenteil, die Strombegrenzung ist das Wesentliche. Man stellt 
die Nennspannung des Elkos ein, begrenzt den Strom auf sagen wir 2 mA, 
und überlässt das gerät sich selbst. nach einigen Stunden schaut man, wo 
die Spannung liegt. Sind wir in der Nähe der Nennspannung oder darüber, 
ist der Elko gut, ist sie wesentlich darunter ist er zum Wegwerfen.

von Michael_ (Gast)


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Früher(TM), hab ich mal gelernt, das die Spannung am Spannungsteiler 
sich direkt proportional dem Widerstandsverhältnis ergibt.
Es gibt da scheinbar neue wissenschaftliche Erkenntnisse, ich bin da 
nicht mehr auf dem laufenden.

Michael Reinelt schrieb:
> nehmen wir an das poti hätte 100 Ohm, also R1+R2 = 100. Führen wir die
> Variable s ("Stellung") ein, geht von 0 (linker Anschlag) bis 1 (rechter
> Anschlag), um die Division durch 0 zu verhindern nehmen wir 0.999 statt
> 1

???
Was du hier machst, ist eine Spannungsregelung mit einer Parrallellast.
Also mit einer Erhöhung des Ausgangsstromes zwingst du die Spannung 
deiner Regelung in die Knie.
Angenommen, dein 500k ist Null, dann fällt die gesamte Spannung über R6 
2K ab.
Angenommen, deine Schaltung schafft da noch 100V, sind das 50mA und an 
R6 5Watt.
Rechne mal aus, was mit deinem Spannungsteiler an einer harten Spannung 
von 500V macht...

Michael Reinelt schrieb:
> ch weiss, liegt aber daran dass die Potis "extern" sind, nicht im
> Layout.

Es liegt nicht an ext., sondern an den Bezeichnungen.
Sehe ich das richtig, du betreibst die Kondensatoren über OUT-B mit R3 
10K an Pin2 FB des Schaltreglers?
Oder wo geht der hin?
OUT+ und OUT- sind wohl "an Ausgangsbuchse verbunden".

von Harald W. (wilhelms)


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Michael_ schrieb:

> Früher(TM), hab ich mal gelernt, das die Spannung am Spannungsteiler
> sich direkt proportional dem Widerstandsverhältnis ergibt.
> Es gibt da scheinbar neue wissenschaftliche Erkenntnisse, ich bin da
> nicht mehr auf dem laufenden.

Falk hats ja beschrieben, aber neu sind diese Erkenntnisse nicht. :-)

von Michael R. (Firma: Brainit GmbH) (fisa)


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Harald Wilhelms schrieb:
> Michael_ schrieb:
>
>> Früher(TM), hab ich mal gelernt, das die Spannung am Spannungsteiler
>> sich direkt proportional dem Widerstandsverhältnis ergibt.
>> Es gibt da scheinbar neue wissenschaftliche Erkenntnisse, ich bin da
>> nicht mehr auf dem laufenden.
>
> Falk hats ja beschrieben, aber neu sind diese Erkenntnisse nicht. :-)

Danke (auch an Falk), und ich hatte schon an mir gezweifelt....

von Michael R. (Firma: Brainit GmbH) (fisa)


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Michael_ schrieb:
> Früher(TM), hab ich mal gelernt, das die Spannung am Spannungsteiler
> sich direkt proportional dem Widerstandsverhältnis ergibt.
> Es gibt da scheinbar neue wissenschaftliche Erkenntnisse, ich bin da
> nicht mehr auf dem laufenden.

sollte sich erledigt haben, oder?

> Michael Reinelt schrieb:
>> nehmen wir an das poti hätte 100 Ohm, also R1+R2 = 100. Führen wir die
>> Variable s ("Stellung") ein, geht von 0 (linker Anschlag) bis 1 (rechter
>> Anschlag), um die Division durch 0 zu verhindern nehmen wir 0.999 statt
>> 1
>
> ???
> Was du hier machst, ist eine Spannungsregelung mit einer Parrallellast.
> Also mit einer Erhöhung des Ausgangsstromes zwingst du die Spannung
> deiner Regelung in die Knie.
> Angenommen, dein 500k ist Null, dann fällt die gesamte Spannung über R6
> 2K ab.
> Angenommen, deine Schaltung schafft da noch 100V, sind das 50mA und an
> R6 5Watt.
Jein. Im "Normalbetrieb" wenn das 500k-Poti Ausgangsspannung) auf 0 
steht, liegt die volle Ausgangsspannung am Feedback-Pin an, und der 
Regler stellt dann genau 1.25V Ausgangsspannung ein.

Die Ausganmgsspannungs-Feedback-Schalung ist eigentlich ziemlich 
Standard...

> Rechne mal aus, was mit deinem Spannungsteiler an einer harten Spannung
> von 500V macht...

genau das ist mein Problem: Am Ausgang liegt eine Spannung, die nicht 
von der Schaltung selbst kommt (sondern vom geladenen Elko)

> Michael Reinelt schrieb:
>> ch weiss, liegt aber daran dass die Potis "extern" sind, nicht im
>> Layout.
>
> Es liegt nicht an ext., sondern an den Bezeichnungen.
> Sehe ich das richtig, du betreibst die Kondensatoren über OUT-B mit R3
> 10K an Pin2 FB des Schaltreglers?
> Oder wo geht der hin?
> OUT+ und OUT- sind wohl "an Ausgangsbuchse verbunden".
nein, da hast du dich verlesen: Der Elko hängt zwischen Out+ und Out-, 
aufgrund einer (dummen!) Änderung in letzter Minute (nachdem geätzt war) 
musste ich Feedback umlegen, deshalb gibt es jetzt Out- (welches im 
Prinzip über einen einstellbaren Shunt bestehend aus fix 100Ohm und 
variabel Strom-poti) auf Gnd geht, und Out-B (Sprich "Out Minus 
nochmal") zum Feedback des Reglers.

Aber grundsätzlich richtig: Der Schaltplan ist (sehr) verwirrend, wegen 
der "externen" Komponenten. ich glaub ich müsste mir mal diese 
"Doku-Dummy-Library" vom Eagle reinziehen...

: Bearbeitet durch User
von A + B = B * A (Gast)


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Michael Reinelt schrieb:
> momentan steh ich auf dem Schlauch wie ich das vernünftig absichern
> könnte...

Einen Menschen 500V mit nem Poti regeln zu lassen wäre mir generell 
nicht robust genug.

Imho gehört die gesamte Regelung auf die kalte Seite.  Sonst kannst du 
dir aussuchen ob langfristig Muprphys Law oder der Darwin Award 
"zuschlägt".

von Michael R. (Firma: Brainit GmbH) (fisa)


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A + B = B * A schrieb:
> Michael Reinelt schrieb:
>> momentan steh ich auf dem Schlauch wie ich das vernünftig absichern
>> könnte...
>
> Einen Menschen 500V mit nem Poti regeln zu lassen wäre mir generell
> nicht robust genug.
No risc no fun :-) Röhrenradios schrauben ist generell risc &fun

> Imho gehört die gesamte Regelung auf die kalte Seite.  Sonst kannst du
> dir aussuchen ob langfristig Muprphys Law oder der Darwin Award
> "zuschlägt".
Bin auf deine konkreten Vorschläge gespannt :-)

von Achim H. (anymouse)


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Michael Reinelt schrieb:
> Bin auf deine konkreten Vorschläge gespannt :-)

Schnelle Idee von mir:
Referenzspannungsquelle von 6 V, daran das Poti -> Ausgang vom Poti als 
0... 6V. An die Ausgangsspannung einen fixen Spannungsteiler 1:100; 
diese liefert bei 600V also (auch) 6V, bei anderen Ausgangsspannungen 
entsprechend weniger. Differenz dieser beiden Spannungen bilden, um 
1,24V anheben und als Feedback nutzen.

von Michael R. (Firma: Brainit GmbH) (fisa)


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Achim Hensel schrieb:
> Michael Reinelt schrieb:
>> Bin auf deine konkreten Vorschläge gespannt :-)
>
> Schnelle Idee von mir:
> Referenzspannungsquelle von 6 V, daran das Poti -> Ausgang vom Poti als
> 0... 6V. An die Ausgangsspannung einen fixen Spannungsteiler 1:100;
> diese liefert bei 600V also (auch) 6V, bei anderen Ausgangsspannungen
> entsprechend weniger. Differenz dieser beiden Spannungen bilden, um
> 1,24V anheben und als Feedback nutzen.

Ginge natürlich. Erhöht allerdings den Schaltungsaufwand nicht 
unerheblich...

von Michael_ (Gast)


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Michael Reinelt schrieb:
> No risc no fun :-) Röhrenradios schrauben ist generell risc &fun
Nein, ist es nicht. Aber 500V Anodenspannung muß man anders behandeln 
wie 10V. Vor allem muß man rechnen, rechnen, ...
Was glaubst du, wenn dein 500K Pot. auf Null steht, was mit deinem FB 
Pin2 passiert? Vertraue darauf, das deine Schaltung zurückgeregelt hat 
und auch nichts mehr im Elko steht.

Michael Reinelt schrieb:
> nein, da hast du dich verlesen: Der Elko hängt zwischen Out+ und Out-,
> aufgrund einer (dummen!) Änderung in letzter Minute (nachdem geätzt war)
> musste ich Feedback umlegen, deshalb gibt es jetzt Out- (welches im
> Prinzip über einen einstellbaren Shunt bestehend aus fix 100Ohm und
> variabel Strom-poti) auf Gnd geht, und Out-B (Sprich "Out Minus
> nochmal") zum Feedback des Reglers.

Ich verstehe immer noch Bahnhof! Druck den Plan aus und male den Rest 
per Hand ein. Seh ich richtig, das du das 10K Pot als regelbaren Shunt 
benutzt?

Falk Brunner schrieb:
> Der OP hat schon Recht. Wenn man eine  normale Potischaltung nutzt,
> ergibt sich ein 1/X Zusammenhang, der bekanntlich arg nichtlinear ist.

Du benutzt es aber nich als Potentiometer, sondern als einstellbaren 
Festwiderstand. Das kann man wie im Datenblatt bei Spannungen bis 20V 
machen, aber nicht bei 500V.
Der FB hat einen Strombedarf von 350nA. Also relativ hochohmig und man 
kan einen Spannungsteiler mit festen Strom einsetzen.

A + B = B * A schrieb:
> Imho gehört die gesamte Regelung auf die kalte Seite.  Sonst kannst du
> dir aussuchen ob langfristig Muprphys Law oder der Darwin Award
> "zuschlägt".

Richtig!
Und wenn man das Gehäuse des Pot auf Masse legt, kann man auch eine 
Metallachse nehmen.

von Michael R. (Firma: Brainit GmbH) (fisa)


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Michael_ schrieb:
> Ich verstehe immer noch Bahnhof! Druck den Plan aus und male den Rest
> per Hand ein. Seh ich richtig, das du das 10K Pot als regelbaren Shunt
> benutzt?

Ich hoffe es ist jetzt besser erkennbar.

ja, das 10k (mittlerweile 1k) Poti dient als (einstellbarer) 
Strom-Meßwiderstand

Ich hab jetzt eine 1kV-Diode eingebaut, die verhindern soll dass Strom 
vom (geladenen) Elko am Ausgang in die Schaltung zurückfließt. Das 
Spannungs-Panelmeter (über einen Spannungsteiler betrieben, da ich ein 
30V-Instrument auf 600V "skaliere") bleibt aber am Ausgang, zeigt damit 
eine vorhandene Ladung des Elkos an, und entlädt diesen gleichzeitig.

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