Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Stromregelung bis 3,5A bei Uout 0-40V


von Steffi L. (steffi_21)


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Hallo zusammen,

Ich hätte eine Frage an euch bzgl. einer Stromregelung.
Am Ausgang einer Platine habe ich eine Gleichspannung, welche im Bereich 
von 0-40 Volt ist. Nun ist es so, wenn ich jetzt zum Beispiel am Ausgang 
der Platine 10V habe und ich einen 10Ohm Verbraucher habe, stellt sich 
ein Strom von 1A ein. (Soweit logisch)
Ich möchte es aber so dass ich zum Beispiel am Ausgang 12V habe auch 
wieder zum Beispiel 10Ohm als Verbraucher, aber jetzt 3A zur Verfügung 
habe. Also sowas in der Art wie eine Stromquelle die mir einen 
Festeigestellten Wert zu meiner Ausgangsspannung der Platine Liefert. 
Imax wäre 3,5A.

Hat Jemand vielleicht eine Idee?
Ich bedanke mich schon mal!!

Grüße Steffi

von Marc S. (darkchaos)


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Zunächst: Was du suchst heißt "(variable) Konstantstromquelle", dazu 
gibt es auch genügend Informationen im Netz bzw. eine Wiki Seite hier, 
so dass du dann weiter weißt.

Im Prinzip sind es variable Spannungsquellen die eben den Strom via 
Shunt oä messen.


Problem: Du stellst dir vor bei 12V und 10 Ohm 3A zu haben, das geht 
aber nicht. Man kann den Strom nur begrenzen (verringern), aber nicht 
erhöhen. Bei 12V hast du: I = U / R, also 1.2A.
Die kannst du nun auch auf 1A runterbringen.

Was die Konstantstromquelle hier machen würde, wenn 3A die Vorgabe sind? 
Die Spannung erhöhen bis: U = R * I, sprich 30V anliegen und dann hast 
du die 3A.

von Matthias S. (Firma: matzetronics) (mschoeldgen)


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Steffi L. schrieb:
> am Ausgang 12V habe auch
> wieder zum Beispiel 10Ohm als Verbraucher, aber jetzt 3A zur Verfügung
> habe.

Öh, nö, das geht nicht - da ist das ohmsche Gesetz davor. Um durch eine 
10Ohm Last 3A zu schicken, braucht man nun mal 30V. Bei 12V fliessen 
durch 10Ohm eben immer nur 12/10=1,2A.

von Hugo (Gast)


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Steffi L. schrieb:
> Ich möchte es aber so dass ich zum Beispiel am Ausgang 12V habe auch
> wieder zum Beispiel 10Ohm als Verbraucher, aber jetzt 3A zur Verfügung
> habe.

Dann mußt du eine neue Art von Physik erfinden :-)
Schau dir mal das Ohmsche Gesetz an. Das müßtest du neu definieren, 
damit man deine Wünsche erfüllen kann.

Genug gelästert, jetzt mal im Ernst. Bei 12V und 10 Ohm können nur 1.2A 
fließen. Wenn an den 10 Ohm jetzt aber 3A fließen sollen, mußt du die 
Spannung auf 30V erhöhen.

12V, 10 Ohm und 3A sind nicht gleichzeitig erfüllbar!

von Steffi L. (steffi_21)


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Hallo,

Danke für eure Hinweise.
War mir schon klar, dass ich an das Ohmsche-Gesetz gebunden bin.
Deshalb fragte ich ja nach einer Lösung des Problems....

Noch mal kurz zu meiner Problemstellung:
Am Ausgang habe ich variabel die Spannung von 0-40V und auch 0-4A habe 
ich gerade gemessen. Es ist so wie Ihr schon sagt abhängig von der Last 
was ich dran hängen habe, welchen Strom ich messe.
Aber ich möchte gerne den Strom Konstant halten können ....

Irgendeine Lösung muss es doch geben.... nur habe ich jetzt schon lange 
recherchiert und finde nichts passendes.

Zum Beispiel bei einem Labornetzgerät funktioniert es ja auch...

Danke schon mal für eure weiteren Tips!1

VG Steffi

von Dennis (Gast)


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Steffi L. schrieb:
> Danke für eure Hinweise.
> War mir schon klar, dass ich an das Ohmsche-Gesetz gebunden bin.

Das du es bist, das ist uns allen klar. Ob du jedoch die Auswirkungen 
wirklich begreifst - das bezweifle ich doch stark.

Steffi L. schrieb:
> Deshalb fragte ich ja nach einer Lösung des Problems....

Gibt es nich.

Steffi L. schrieb:
> Noch mal kurz zu meiner Problemstellung:
> Am Ausgang habe ich variabel die Spannung von 0-40V und auch 0-4A habe
> ich gerade gemessen. Es ist so wie Ihr schon sagt abhängig von der Last
> was ich dran hängen habe, welchen Strom ich messe.
> Aber ich möchte gerne den Strom Konstant halten können ....

Auch für Blondinen funktioniert Physik genau wie für alle anderen auch 
:-)

Steffi L. schrieb:
> Irgendeine Lösung muss es doch geben.... nur habe ich jetzt schon lange
> recherchiert und finde nichts passendes.

DAS hat einen Grund! Überlege mal...

Steffi L. schrieb:
> Zum Beispiel bei einem Labornetzgerät funktioniert es ja auch...

Das musst du weiter ausführen...bitte!

Steffi L. schrieb:
> Danke schon mal für eure weiteren Tips!1

Gerne doch:

http://www.amazon.de/Grundlagen-Elektrotechnik-Studierende-technischer-Studieng%C3%A4nge/dp/3891047797/ref=sr_1_1?s=books&ie=UTF8&qid=1461154853&sr=1-1&keywords=grundlagen+der+elektrotechnik

oder (vielleicht besser)

http://www.amazon.de/Elektrotechnik-f%C3%BCr-Dummies-Michael-Felleisen/dp/352771037X/ref=sr_1_4?s=books&ie=UTF8&qid=1461154853&sr=1-4&keywords=grundlagen+der+elektrotechnik

von PopCorn (Gast)


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Dennis schrieb:
> Steffi L. schrieb:
>> Zum Beispiel bei einem Labornetzgerät funktioniert es ja auch...
>
> Das musst du weiter ausführen...bitte!

Ich hole mir schon einmal PopCorn und lehne mich zurück.

Mal im ernst, Du hast einen Gedankenfehler.
Beschreibe doch einmal mit deinen Worten was Deiner Meinung nach an 
einem Labornetzteil passiert. Nehme ruhig die Werte 10Ohm und 12V.

1) Was genau passiert mit dem Strom wenn Du 10Ohm an 12V anschliesst?

2) Was passiert dann wenn Du den Strom hochdrehst?

Gruss

von Stefan F. (Gast)


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Das Ohmsche Gesetz lautet U = R * I
Daran kannst kein mensch etwas ändern. Vermutlich nichtmal Gott.

Die Gleichung geht nur auf, wenn die Werte zusammen passen. Du kannst 
nicht einfach einen Wert (den Strom) nach belieben Ändern, ohne 
gleichzeitig einen dern anderen beiden Parameter entsprechend 
anzupassen.

Wenn du durch einen bestimmten Widerstand einen bestimmten Strom fließen 
lassen willst, musst du die Spannung dementsprechend anpassen. 10 Ohm * 
3 A ergibt 30 Volt. Nur bei 30 Volt wird der gewünschte Strom fließen.

Normale Netzteile liefern eine konstante Spannung, der Strom ergibt sich 
dann entsprechend zum Lastwidertand.

Konstant-Strom Netzteile liefern einen konstanten Strom. Die Spannung 
ergibt sich dann entsprechend zum Lastwiderstand.

> Zum Beispiel bei einem Labornetzgerät funktioniert es ja auch...

Labornetzteile begrenzen praktisch Spannung und Strom auf dem 
eingestellten maximalen Wert. In der Praxis führt das dazu, dass (fast) 
immer entweder die eingestellte Spannung oder der eingestellte Strom 
erreicht wird. Beides Gleichzeitig wird nur dann erreicht, wenn der 
Lastwiderstand exakt zur Spannungs- und Strom-Vorgabe passt.

Und dann sind wir wieder beim Ohmschen Gesetz.

Der Wechsel zwischen Spannungs- und Strom-Regelung findet bei vielen 
(nicht allen) Labornetzteilen übrigens unsauber statt. In diesem kleinen 
Grenzbereich neigen die Geräte zu Schwingungen und 
Übernahmeverzerrungen. Normalerweise sollte man sie so nicht verwenden. 
Also entweder Spannung regeln oder Strom regeln. Nicht beides 
gleichzeitig.

von Steffi L. (steffi_21)


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Vielen Dank für Eure Bemerkungen.

Ich denke mir gerade, irgendwas kann nicht stimmen....hehe ja, ich habe 
mich zu Beginn etwas vertan!! Sorry an euch alle!
Ich möchte natürlich eine Begrenzung, das mit dem Ohmschen Gesetzt ist 
ja auch klar!!
Ich war jetzt leicht verwirrt!!
zb. bei 27V und von mir aus 10Ohm Last nicht 2,7A sondern 2A  möchte ich 
haben!!

Ich hoffe jetzt habe ich mein Anliegen richtig gestellt!!

Ach ja und ich bin auch für Popcorn...YEAHHH POPCORN FÜR ALLE°°
Ich hoffe euch schmeckt es auch so wie mir°°.

Thx Leute
Gruß Steffi

von Stefan F. (Gast)


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Dann google nach "Strombegrenzung" und sich dir was raus, was zum 
Anwendungsfall passt. Bedenke, dass dabei meist viel Wärme abgeführt 
werden muss.

von Steffi L. (steffi_21)


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@stefanus
Ja leider ist das so eine Sache ich habe zwar viele Beispielschaltungen 
gefunden nur ist mir das mit der Dimensionierung ein kleines Rätsel...

Kühlung klar, ist nicht zu unterscheiden, wird ja einiges an Wärme 
abzuführen sein!!-> Kühlkörperdimensionierung ist mir wiederum klar!

von Helmut L. (helmi1)


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Steffi L. schrieb:
> zb. bei 27V und von mir aus 10Ohm Last nicht 2,7A sondern 2A  möchte ich
> haben!!

Und noch immer scheinst du das Ohmische Gesetzt nicht verinnerlicht zu 
haben.

Bei 27V und 10 Ohm ergibt das 2.7A und kein nA mehr oder weniger.

von Hugo (Gast)


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Helmut L. schrieb:
> Steffi L. schrieb:
>> zb. bei 27V und von mir aus 10Ohm Last nicht 2,7A sondern 2A  möchte ich
>> haben!!
>
> Und noch immer scheinst du das Ohmische Gesetzt nicht verinnerlicht zu
> haben.
>
> Bei 27V und 10 Ohm ergibt das 2.7A und kein nA mehr oder weniger.

Steffi meint jetzt vermutlich, wenn am Labornetzgerät 27V eingestellt 
sind und sie einen 10R anschließt, kann man mit der Strombegrenzung den 
Strom auf 2A begrenzen. Nur liegen in diesem Falle (also wenn die 
Strombegrenzung wirksam wird) nicht mehr die ursprünglich eingestellten 
27V an, sondern das Netzgerät regelt die Ausgangsspannung dann auf 20V, 
damit der Strom auf 2A kommt.

Jetzt klar, Steffi? :-)

von Mika Z. (pong_lenis)


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Stefan U. schrieb:
> Das Ohmsche Gesetz lautet U = R * I
> Daran kannst kein mensch etwas ändern. Vermutlich nichtmal Gott.

Chuck Norris vielleicht?

von Hermann (Gast)


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Es ist doch wohl schon lange klar was gefordert ist:
Eine normale einstellbare Stromquelle am Ausgang der Schaltung!
Natürlich wird die das Ohmsche Gesetz einhalten.

von Steffi L. (steffi_21)


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Danke Hugo und Hermann

Auch noch mal an alle anderen Danke!!



Ich habe nun einen Aufbau gewählt mit einem OPV einem Kondensator zwei 
Widerständen einen Lastwiderstand und ein Poti zur Strombegrenzung, 
damit ich die Manuel einstellen kann. Ist auch alles gut soweit ich eine 
"normale" DC Spannung anlege, jedoch wenn Sie pulsierend ist, 
funktioniert die Simulation leider nicht mehr.
-> Meine Vermutung, es wird wohl am Kondensator liegen, wenn ja, hat 
jemand einen Tip für mich, wie ich den am besten wähle, also 
dimensioniere?

Danke euch schon mal!!

VG Steffi

von Der Andere (Gast)


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Was soll es werden wenns fertig ist?
Welches Problem willst du lösen?

von Hardwerker (Gast)


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Steffi L. schrieb:
> hat
> jemand einen Tip für mich, wie ich den am besten wähle, also
> dimensioniere?

Dann zeig doch mal einen Stromlaufplan.

von Stefan F. (Gast)


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> wenn Sie pulsierend ist, funktioniert die Simulation leider nicht mehr.

Konstantstromquellen müssen träge sein, damit sie nicht Schwingen. 
Allerdings hat man da eine Menge Spielraum. Du kannst die Kondensatoren 
anpassen, so dass der Regler auch bei pulsierender Eingangsspannung 
funktioniert.

Dass die Form des Signals etwas vezerrt wird ist jedoch unvermeidbar.

von Steffi L. (steffi_21)


Angehängte Dateien:

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Anbei ein Foto, wie der Schaltungsaufbau ist.
Mein Signal habe ich jetzt passend hinbekommen zumindest soweit, wie ich 
die Simulation sehe, denn eigentlich sollte die Simulation 5s gehen aber 
bei 630ms bricht sie ab!!

Fehler??

VG Steffi

von t0B! (Gast)


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Hi,

Äh ja.... Also ne Frage wieso hast du eine Wechselspannungsquelle 
angeschlossen? Bei der Negativen Halbwelle funktioniert deine OP nicht 
mehr, in der Realität würde der ganz schön warm werden ;). Benutz da mal 
eine DC-Spannungsquelle.
Der Kondensator am Ausgang des OPs würde ich fürs erst mal weglassen, 
das könnte zu ungeschwünschtem Schwingen des OPs führen.

Und ganz wichtig: Du willst ja ein Strom einstellen, überlege mal wo du 
den Sollwert dafür einstellst und dann musst du noch überlegen woher der 
Istwert kommt. Da es ein Strom sein soll brauchst irgendetwas was aus 
einem Strom eine Spannung "erzeugt" -> Der gute Herr Ohm wurde ja schon 
ein par mal erwähnt.

Der Op muss so beschaltet werden, dass dieser seinen Ausgang (und damit 
den Transistor) aufsteuert bis der gewünschte Strom fließt.
Dies tut er indem die rückgekoppelte Spannung am Minus-Eingang mit der 
Spannung am Plus-Eingang verglichen wird. Ist die Differenz positiv wird 
die Spannung am Ausgang erhöht, ist diese negativ verringert.
Die Spannung am Minus-Eingang stellt deinen Strom als eine Spannung dar 
mit einer Skalierung in A/V. Dies erreichst du mit einem Shunt 
(Widerstand) der zwischen Emitter und GND angeschlossen ist. Nehmen wir 
dafür mal 1Ohm (In deiner Simulation R4), dann würde bei 2A Strom eine 
Spannung von 2V abfallen. Dazu muss aber auch der Sollwert am 
Plus-Eingang 2V haben. Da kannst auch einfach eine DC-Spannungsquelle 
mit 2V oder was auch immer dran klemmen.

Ich hoffe ich hab dich jetzt damit nicht erschlagen :D und es hilft dir 
weiter. Ja Popcorn wäre nicht schlecht, aber n Burger zum Mittagessen 
wäre mir doch lieber :D


Gruss

Tobi

von Der Andere (Gast)


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Ist das ein aufwändiger Trollversuch?

Interessant ist vor allem der Widerstand R4 mit dem Wert "1n".

Nochmal: Was soll das werden?

von Andrew T. (marsufant)


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@ TE:

Du findest hier dimensionierte und im Detail erkärte Schaltungen, die 
Dein Problem sicher und stabil lösen:

http://www.rotgradpsi.de/mc/iconst/index.html

von Steffi L. (steffi_21)


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@ Tobi

Vielen Dank für deinen aufwendigen Hinweis.
Wird mich diesbezüglich jetzt mal an die Arbeit machen es umzusetzen.

@ der andere

den R 1n habe ich zufällig noch in dem Bild gehabt, hab damit einfach 
mal was ausprobiert gehabt, hat keine Bedeutung

VG Steffi

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