Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Konstantstromquelle 24V/1A - FET/Transistor?


von Alexander R. (alexander74)


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Moin,

ich bin begeisterter Hobbyist - vornehmlich allerdings mit Computern und 
Digitaltechnik :) Meine Ausbildung in Elektrotechnik hat mit leider mein 
Lehrer etwas vermiest... aber trotzdem finde ich es Klasse...

Da es aber leider an der Erfahrung fehlt, frage ich einfach mal was ich 
für eine Schaltungsart brauche:

Baue gerade eine Elektrolyse, die auch wunderbar funktioniert. Meine 
Stromversorgung ist ein altes Netzteil von einem Scanner mit 24v/0,8A. 
Das Problem ist nun, dass ich keine Strombegrenzung habe, und da große 
Bauteile schon mal mehr als  1.3A verursachen können, möchte ich eine 
Konstantstromquelle bauen.

Ich habe gestern Abend mal eben eine aus Bipolaren Transistoren gebaut 
(bzw. mit LED). Nach Vorlage hier von www.microcontroller.net.

Leider wird mein Transistor (BU3150) trotz riesen Kühlkörpers ziemlich 
heiß und übersteigt, vermutlich wegen der Wärmeentwicklung, auch locker 
den eingestellten Strom... überleben würde er es vermutlich sowieso 
nicht lange.

Nun weiß ich ja - ohne Fleiß kein Preis - also ohne das die Spannung bei 
der Stromregelung abfällt, funktioniert es nicht (also wirds warm). 
Richtig - oder?

Ich hätte aber auch noch einen NPN: KSH13009 (ebenfalls auf Kühlkörper)

Mein Gefühl sagt mir das das doch gehen sollte... (aber meine Ausbildung 
ist schon 20 Jahre her......).
Aber bevor ich mich jetzt nochmal hinsetzte, möchte ich einfach nur 
wissen:
- Bin ich mit der falschen Schaltung unterwegs? (Lieber eine andere - 
mit einem FET?)
- Oder hab ich was falsch gemacht?
- Habe z.B. R1 auf knapp 1 Ohm und R2 auf ca. 600 Ohm dimensioniert. 
Korrekt? Mein Gefühl sagt mir aber das diese Dimensionierung nicht so 
recht zum normalen Anwendungsfall gehört...?

Schiebt mich doch einfach mal in die richtige Richtung. Wie genau und 
wie toll die Konstantstromquelle funktionieren muß läßt sich am 
Anwendungsfall erkennen. Eine Elektrolyse ist ziemlich genügsam - das 
24V Netzteil aber irgendwann im Eimer :) Oder soll ich etwa eine profane 
Glühbirne nehmen?

Ich hoffe ich habe mein Posting nicht zu lang werden lassen - wenn doch, 
sagt es bitte :)

Danke!
Alex

von Max H. (hartl192)


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Schaltplan?
Ich vermute mal, dass du einen Linearregler aufgebaut hast, und dieser 
verheizt unabhängig von verwendeten Transistor ungefähr gleich viel, da 
er die überschüssige Spannung einfach in Wärme umwandelt. Ein 
Schaltregler würde das Problem mit der Verlustleistung lösen.

von MaWin (Gast)


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Alexander R. schrieb:
> - Bin ich mit der falschen Schaltung unterwegs?

Ja WELCHE hast du denn ?
Ist dir einfach zu heiss heute ?

> - Habe z.B. R1 auf knapp 1 Ohm und R2 auf ca. 600 Ohm dimensioniert.

In WELCHER Schaltung denn ?
In der, die ich mir vorstelle, führt das zu 600mA Strom und 40mA 
Basisstrom, was ungefähr geht.

Die beiden Transistoren sind Hochspannungs-Schalttransistoren ohne 
spezifizierte SOA und damit als Liearregler eher ungeeignet, da sie aber 
so massiv überdimensioniert sind (100 bzw. 50W statt 25W) sollten sie 
trotzdem die 600mA überleben.

> Eine Elektrolyse ist ziemlich genügsam

Ja, aber was hat damit

> und da große Bauteile schon mal mehr als  1.3A verursachen können

zu tun ?

Vielleicht doch Eloxieren oder Galvanisieren aber nicht Elektrolyse ?
Ist es einfach zu heiss heute ?

von Georg (Gast)


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Hallo,

wenn du am galvanischen Bad eine Spannung von 2 V anliegen hast und 1 A 
fliessen sollen, musst du in deinem Regelelement 22 V * 1 A = 22 W 
verbraten - ganz unabhängig davon, ob Transistor oder FET (oder Röhre 
oder Potentiometer). Mit MOSFET wird das also auch nicht besser.

Da die Arbeitsspannung galvanischer Bäder i.A. bei wenigen Volt liegt, 
ist ein 24 V-Netzteil herzlich ungeeignet. Die Idee mit der 
Konstantstromquelle ist aber die richtige.

Der BU3150 ist für 50 W gut, aber versuch doch mal dein Schaltbild 
hochzuladen, mündliche Beschreibungen sind für Elektronik ungeeignet.

Georg

von Alexander R. (alexander74)


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Dies ist die Schaltung:

http://www.mikrocontroller.net/articles/Konstantstromquelle#Konstantstromquelle_mit_bipolaren_Transistoren

Meine "Bauteile" sind übrigens verrostete Werkzeuge/Schrauben/Stahlteile 
usw...

Hab grad gemessen, mit einer Schraube, liegen am Bad 25V an und es 
fließt ein Strom von 0,6A (Also verheizt mein Bad ca. 15W).

Also habe ich knapp 40 OHM Last...oder?

War das wohl ein Fehler an meine Testschaltung als "Last" mein 
Multimeter zu hängen? :)

Ich muß gestehen ich hab den Teil meines Hirns mit Elektrotechnik grad 
abgeschaltet um das zu beurteilen.

: Bearbeitet durch User
von Achim H. (anymouse)


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Alexander R. schrieb:
> War das wohl ein Fehler an meine Testschaltung als "Last" mein
> Multimeter zu hängen? :)

Dann ist Deine Last der Innenwiderstand des Multimeters im 
Ampere-Messbereichs, also wenige Milliohm bis Ohm. Die ganzen 24V muss 
also alleine der Transistor als Wärme abführen. koch

Versuch mal, das Bad und das Amperemeter in Reihe an die Last zu legen. 
Dann sollte das ganze besser dem Real-Zustand entsprechen.

Zusätzlich kannst Du mal den Spannungsabfall an R2 messen, und nach 
U=R*I bzw. I= U/R den Strom ablesen. Denk dran, dass dort noch der 
Basisstrom von T1 teilweise mitgemessen wird.

: Bearbeitet durch User
von Max H. (hartl192)


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Was? Wenn mit einem 24V Netzteil nach einem Linearregler 25V am Bad 
anliegen sollte der Transistor eher kälter werden ;-)

Kann es sein, dass dein Netzteil nicht 24V liefert und deine Schaltung 
falsch aufgebaut ist. Mit dieser Schaltung können bei Vin=24V nicht mehr 
als ca. 23V am Bad ankommen.

von Alexander R. (alexander74)


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EDIT: Ich habe die Schaltung noch nicht am realen Bad getestet. Ich habe 
grade ohne Strombegrenzung gemessen, da das Netzteil aufgrund des 
Widerstandes des Bades noch nicht überlastet ist.


Was ich davor geschrieben habe:
Ich könnte mir aus dem Keller auch ein anderes Netzteil holen - hab ja 
genug... Ob das Bad wohl nur auf hohe Ströme gut reagiert... oder spielt 
die Spannung auch eine Rolle?

Wenn doch das Bad 15W "verbraucht", dann braucht meine Schaltung ja 
keinen Kurzschluß verkraften (auch wenn ich genau das getestet habe - 
war ja auch als Kurzschlußschutz gedacht). Aber eigentlich gehts ja nur 
darum das Netzteil nicht zu überlasten.

Dies würde aber passieren, wenn ich das kleine Bauteil gegen ein großes 
tausche, wodurch sich RL deutlich verringern würde. Dann müßte doch die 
Regelung nur einen höheren Widerstand aufbauen.

Gut - wenn ich quasi einen Kurzschluß baue (mit wenigen Ohm), indem ich 
ein extrem großes Bauteil im Bad nehme, dann muß die Regelung die 
Spannung abbauen. Das 24V Netzteil wird sicherlich soviel Strom liefern 
wie der Lastwiderstand her gibt...

Ich hab das Problem verstanden - also doch den BU3150 der 50W vertagen 
würde?

Ich mag Elektrotechnik... aber bei mehr als ein paar Variablen steigt 
meine Kombinationsgabe irgendwann aus.

Es ist wirklich zu warm :(


EDIT: Deshalb war es wahrscheinlich auch blöde das Multimeter als Last 
zu benutzen (wollte ja nur den Kurzschluß gleich mit erschlagen)... auf 
diese Weise hab ich auch einen BC139 gegrillt :)

: Bearbeitet durch User
von Alexander R. (alexander74)


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So langsam wird mir klar das die Schaltung (Biploare Transistoren als 
Konstantstromquelle) funktionieren sollte, solange ich keinen Kurzschluß 
baue bzw. meine Last nicht zu klein wird.

Tut mir leid ich mich erst jetzt "gefangen" habe :) Aber ich war ein 
wenig verwirrt :)

Oder hat noch jemand einen Vorschlag? Sonst würde ich erstmal mit der 
Schaltung im realen Umfeld experimentieren. Klar - eine RL, der 15W 
Verlustleistung verträgt hatte ich nicht. Daher der Quatsch mit dem 
Multimeter.

Ich hoffe ich bin nicht der einzige der sich so dämlich anstellt...

von Max H. (hartl192)


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Alexander R. schrieb:
> Oder hat noch jemand einen Vorschlag?
Eine Schaltregler KSQ sollte theoretisch keine Energie verheizen...

von MaWin (Gast)


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Du versuchst also das

http://www.holzwerken.de/museum/links/elektrolyse.phtml

Deine Schaltung muss auch einen Kurzschluss durchhalten (das ist fast 
das was du mit dem Multimeter erreicht hast).

Du musst also dafür sorgen, daß der Transistor dann nicht überhitzt. 
Auch auf einem grossen Kühlkörper (so 10 x 10cm oder von einer CPU mit 
Lüfter) wird er so warm, daß man sich die Finger verbrennt. Aber ein 
Wassertropfen sollte nicht verkochen. Dann ist alles in Ordnung.

1A (oder 0.6-0.7, wie du sie hast) kann aber für grössere Teile zu wenig 
sein.

von Alexander R. (alexander74)


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Einen Schaltregler könnte ich sicherlich nehmen - möchte aber nicht mit 
zuviel Aufwand da ran gehen. So kann ich meinen Fundus an alten 
Bauteilen verarbeiten.

Ich teste erstmal was es mit der Spannung auf sich hat. Aber ich 
vermute, wenn ich das Bad mit weniger Spannung versorge, dann sinkt auch 
die Leistung (also wird aus 25V/15W z.B. 5V/3W) und die Effektivität der 
Elektrolyse leidet.

Aber probieren geht über.... :) Therorie und Praxis halt.

von Alexander R. (alexander74)


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MaWin schrieb:
> Du versuchst also das
>
> http://www.holzwerken.de/museum/links/elektrolyse.phtml

Jep - so in der Art.

> Auch auf einem grossen Kühlkörper (so 10 x 10cm oder von einer CPU mit

hab ich da .... einfach Gewinde schneiden, Wärmeleitpaste, Schraube und 
gut is :) Wenn das so einfach ist mit der Wärmeableitung bei einem 
Transistor....

> 1A (oder 0.6-0.7, wie du sie hast) kann aber für grössere Teile zu wenig
> sein.

Eben deshalb meine Überlegung zur Spannung ... muß ich wohl mal 
nachlesen.

Die meisten nehmen ja ein Akkuladegerät für Auto. Hab ich aber nicht - 
gebe ich auch kein Geld für aus. Wozu gibt es tonnenweise 
Elekrtroschrott, der auf Wiederverwertung wartet :)

: Bearbeitet durch User
von Alexander R. (alexander74)


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Ich nochmal :)

Ich hab mich mal ein wenig mehr mit dem Thema Elektrolyse beschäftigt. 
Ich glaube ich baue mir eine Regelbare Stromquelle um auch kleine 
Bauteile entrosten zu können. Denn zuviel Strom ist auch nicht gut.

Dazu brauche ich ja nur vor dem R1 ein Poti am Emitter einzubauen. Muß 
mal messen wie stark das Poti sein muß, ohne das es abraucht.

Danke schon mal!

von MaWin (Gast)


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Alexander R. schrieb:
> Dazu brauche ich ja nur vor dem R1 ein Poti am Emitter einzubauen. Muß
> mal messen wie stark das Poti sein muß, ohne das es abraucht.

Vergiss es, das geht so nicht, kein sinnvolles Poti schafft 1A.

Da 24V/1A zu wenig Strom und zu viel Spannung sind, kauf dir so was
http://www.ebay.de/itm/5A-DC-DC-Step-Down-Konverter-5V-32V-zu-0-8V-30V-Power-Supply-Converter-Module-/191163544040
da kannst du maximalen Strom und Spannung einstellen, und bekommst aus 
1A bis zu 5A (wenn du nicht mehr als 4V brauchst).

von Alexander R. (alexander74)


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MaWin schrieb:
> Alexander R. schrieb:
> Da 24V/1A zu wenig Strom und zu viel Spannung sind, kauf dir so was
> http://www.ebay.de/itm/5A-DC-DC-Step-Down-Konverte...
> da kannst du maximalen Strom und Spannung einstellen, und bekommst aus
> 1A bis zu 5A (wenn du nicht mehr als 4V brauchst).

Klasse - wußte gar nicht das man so einfach an eine vernünftige 
Alternative kommt. Muß ich mir wirklich mal überlegen... Zumindest um 
längen billiger als ein Autobatterie Ladegerät.

Welche Nachteile hätte denn dann eine Lösung mit einem LM317 
Spannungsregler, den ich als Konstantstromquelle schalten würde? Wieviel 
Watt muß denn der Vorwiderstand (1,5 OHM) dieser Schaltung bei 0.8A 
vertragen können? Muß der LM317 eigentlich mit einem Kühlkörper 
ausgestattet werden? Soweit ich das sehe kann er 1,5A vertragen.

http://www.dieelektronikerseite.de/Tools/LM317.htm

Gab es so etwas eigentlich auch vor 20 Jahren? Kann mich nicht mehr 
erinnern...

Danke!

von Dietrich L. (dietrichl)


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Alexander R. schrieb:
> Wieviel
> Watt muß denn der Vorwiderstand (1,5 OHM) dieser Schaltung bei 0.8A
> vertragen können?

P = U * I = (R * I) *I

Alexander R. schrieb:
> Muß der LM317 eigentlich mit einem Kühlkörper
> ausgestattet werden? Soweit ich das sehe kann er 1,5A vertragen.

Aber die verheizte Leistung muss als Wärme abgeführt werden.

P = (Uein - Uaus) * I

Entsprechend groß muss der Kühlkörper sein, damit der LM317 nicht zu 
heiß wird.
Weiteres dazu siehe 
http://www.mikrocontroller.net/articles/K%C3%BChlk%C3%B6rper

Gruß Dietrich

von Klaus (Gast)


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Was für ein Aufriss? Einfach einen kräftigen Hallogentrafo und einen 
kräftigen Gleichrichter, fertich. Den Strom stellt man mit dem Abstand 
der Elektroden ein. Wenn man vorhat, beim Gefummel in der Brühe einen 
Kurzen zu machen, noch eine KFZ-Sicherung mit 10A. Und als Luxus ein 
A-Meter bis 5A. Bei 15V fließen dann so 2-3A oder mehr, wenns etwas 
schneller gehen soll. Damit bekommt man dann auch alte Farbe ab, 
durchgerostete Löcher kriegt man aber nicht wieder zu

MfG Klaus

von Alexander R. (alexander74)


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Klaus schrieb:
> Was für ein Aufriss? Einfach einen kräftigen Hallogentrafo und einen
> kräftigen Gleichrichter, fertich.
Aber dann isses ja langweilig :)

> Den Strom stellt man mit dem Abstand der Elektroden ein.
Hab ich gar nicht so richtig bemerkt, daß sich da soviel tut ... teste 
ich bei Gelegenheit nochmal :)

> Wenn man vorhat, beim Gefummel in der Brühe einen
> Kurzen zu machen, noch eine KFZ-Sicherung mit 10A.
Einen nicht all zu langen Kurzschluß hält meine Schaltung wohl aus :) 
Sie wird zwar im Betrieb ganz schön warm - aber sie läuft. Ich werde es 
in kürze noch mit einem LM317 versuchen. Macht jedenfalls Spaß - wie 
beabsichtigt :)

> Und als Luxus ein A-Meter bis 5A.
Jo... könnte ich doch noch mal eins aus China mitbestellen...

> Bei 15V fließen dann so 2-3A oder mehr, wenns etwas
> schneller gehen soll. Damit bekommt man dann auch alte Farbe ab,
Habe gelesen das sich bei zuviel Strom Wasserstoff im Werkstück 
einlagert... klingt seltsam. Wieviel würdest du z.B. einer Kombizange 
geben? (Die hat ja nicht soviel Fläche das es für 3A reicht... oder?)

> durchgerostete Löcher kriegt man aber nicht wieder zu
Doch - mit Kaugummi :)

Gruß
Alex

: Bearbeitet durch User
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