Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Spezieller Spannungs- & Stromregler mit Strombegrenzung


von Gunnar W. (guw)


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Hallo!

Ich bin auf der Suche nach einem Spannungs- & Stromregler mit 
Strombegrenzung für eine Elektrolyse-Zelle.

Folgende Anforderungen:

- Ausgangsspannung: 3-8V
- Ausgangsstrom: 13A bei 8V (Dauerbelastung über mehrer Stunden)
- DC
- Polumkehr
- langsames Hochfahren des Stromes beim Takten und Polungswechsel (mind. 
3s für Rauf- und Runterregeln)
- externen Triggereingang zum Takten
- zwei Minuten Zwangspause beim Umpolen
- externen Triggereingang zur Umpolung

Hat jemand eine Idee, wie man das realisieren könnte oder kann mir 
jemand ein fertiges Gerät oder eine Schaltung empfehlen?

Die Umpolung könnte ich zur Not auch extern machen (Umpolungsschütz 
zwischen Zelle und Regler). Dann muss der Regler lediglich das langsame 
Hoch- und Runterfahren beherrschen.

Kann man statt eines Triggereingangs zum Takten auch mit Puffern (Elko) 
arbeiten und dann das Netzteil einfach an/ausschalten? Beim Netzteil bin 
ich flexibel. Hatte an ein 24V Gerät für die Hutschiene gedacht.

Ich glaube, dass es fertig so etwas nicht geben wird. Selber eine 
Schaltung löten ist zwar nicht meine Lieblingsbeschäftigung (bin eher im 
Bereich Software unterwegs), sollte aber machbar sein.

Vielen Dank!

: Verschoben durch Moderator
von Ingo Less (Gast)


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Gunnar W. schrieb:
> bin eher im Bereich Software unterwegs
Also ich denke mit etwas zusammen braten ist es nicht getan. 
Programmiere dir doch einen µC, der ist wie gemacht dafür...

von Stefan F. (Gast)


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Gunnar W. schrieb:
> Kann man statt eines Triggereingangs zum Takten auch mit Puffern (Elko)
> arbeiten und dann das Netzteil einfach an/ausschalten?

Das hängt ganz davon ab, was du unter "Triggern" und "Puffern" versteht. 
Diesen teil solltest du deutlicher beschrieben.

> Selber eine Schaltung löten ... sollte aber machbar sein.

Aber eine Schaltung entwerfen vermutlich nicht. Was du da haben willst 
ist so speziell, das wird hier wohl kaum jemand fertig aus dem Hut 
zaubern können.

Wenn du detailliert beschreibst, wozu du das brauchst und wo es 
eingebaut werden soll, kann man eventuell die fehlenden 
elektrotechnischen Anforderungen daraus ableiten. Und dann findet sich 
vielleicht auch jemand, der Lust dazu hat, das für Dich zu entwickeln.

Bist du bereit, dafür zu bezahlen oder erhoffst du kostenlose Hilfe?

Mein erster Eindruck ist, dass es wohl auf eine Class-D Endstufe mit 
Strom-Sensor hinaus läuft, die von einem Mikrocontroller angesteuert 
wird, den auch jemand programmieren muss. Für ein kommerzielle Projekt 
liegt die Entwicklung und Herstellung eines Prototypen wohl in der 
Größenordnung einiger zig Manntage.

von Irgend W. (Firma: egal) (irgendwer)


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oder ein fertiges Netzteil das sich Fernbedienen läst. Sowas an einem 
Läppi gehängt (der kann dann auch gleich den Schütz zum Umpolen steuern) 
und etwas Software dazu gebastelt.

z.B.
https://www.reichelt.de/labornetzgeraet-1-16-v-0-40-a-stabilisiert-programmierbar-peaktech-1565-p129506.html?&trstct=pol_14&nbc=1
https://www.reichelt.de/labornetzgeraet-1-60-v-0-15-a-stabilisiert-programmierbar-hcs-3604-usb-p132420.html
und noch viele andere...

von Olaf (Gast)


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> Hat jemand eine Idee, wie man das realisieren könnte oder kann mir
> jemand ein fertiges Gerät oder eine Schaltung empfehlen?

Kauf dir ein Labornetzteil mit RS232 Eingang und haeng da noch einen 
Microcontroller oder deinen PC davor.

Olaf

von Gunnar W. (guw)


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Vielen Dank für die Antworten!

An ein Labornetzteil habe ich auch schon gedacht.

Ich glaube aber, ich denke die Sache insgesamt zu kompliziert. Die Zelle 
ist stromgeregelt. Ihre maximale Leistung bringt sie bei 13A und 8V. 
Wenn sie bei 8V auf weniger als 13A kommt, liegt ein Problem im Wasser 
vor (Verkalkung, zu geringer Salzgehalt).

Es gibt andere Zellen, die laufen mit 24V. Die meisten Schaltungen 
hängen diese Zellen direkt an ein 24V Netzteil mit Schütz/Relais.

Da ich keine regelbare Leistung brauche, reicht an/aus. ABER: es ist 
nicht gut für die Zelle, wenn der volle Strom sofort anliegt. Deshalb 
das "Hoch- und Runterfahren" innerhalb einer Zeit (vergleichbar mit 
einem Soft-Start).

Wahrscheinlich werde ich mir ein 8V Netzteil suchen, was die 13A 
dauerhaft liefern kann. Also steht nur noch die "Soft-Start-Stop" 
Funktion im Raum. Gibt es dafür eine passende Schaltung?

von H.Joachim S. (crazyhorse)


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Gibt es sicher - aber wozu? Die Stromregelung/Begrenzung können viele 
Geräte von Hause aus, man muss die Funktion nur nutzen/fernsteuerbar 
machen.
Das ist einfacher als ein weiteres Leistungsteil (13A ist kein 
Puppenstubenlicht) hinterher zu schalten.

Geht es bei der Zelle um den mittleren Strom oder möchte die lieber 
einen stetigen Strom haben? Erinnert mich irgendwie an Peltier-Elemente, 
die mögen keinen PWM-Betrieb. Falls PWM geht ist es rel. einfach.

von Wilkes (Gast)


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Gunnar W. schrieb:
> Vielen Dank für die Antworten!
>
> An ein Labornetzteil habe ich auch schon gedacht.

> Da ich keine regelbare Leistung brauche, reicht an/aus. ABER: es ist
> nicht gut für die Zelle, wenn der volle Strom sofort anliegt. Deshalb
> das "Hoch- und Runterfahren" innerhalb einer Zeit (vergleichbar mit
> einem Soft-Start).

Und wo siehst du ein Problem mit einem der oben verlinkten extern 
steuerbaren Netzteile und einem PC Programm (oder uC) ein beliebiges 
"Hoch- und Runterfahren" zu implementieren?

von Ulf L. (ulf_l)


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Ich denke auch recht viel preiswerter als mit einem gekauften Netzteil 
kommt man da nur sehr schwer hin. Tante Reichelt hätte es sogar noch 
einen Tick günstiger : 
https://www.reichelt.de/labornetzgeraet-1-16-v-0-30-a-stabilisiert-programmierbar-hcs-3300-usb-p132412.html?&trstct=pol_15&nbc=1

von Jens M. (schuchkleisser)


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Gunnar W. schrieb:
> es ist
> nicht gut für die Zelle, wenn der volle Strom sofort anliegt.

Aus Neugier: warum nicht?

H.Joachim S. schrieb:
> Erinnert mich irgendwie an Peltier-Elemente,
> die mögen keinen PWM-Betrieb.

Und auch hier: warum?

Hintergrund der Fragen ist, das ich beides noch nie gehört habe.

Ontopic: Ich würde bei den komplexen Anforderungen an die Abläufe auch 
ein fernsteuerbares Netzteil benutzen, je nach Bock mittels PC, RPi oder 
Arduino.
Dann ist man den ganzen Kram der Endstufe und Regelung schon mal los.

von no.plan (Gast)


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Es gäbe 1, 2 relativ günstige Fertig-Ansätze. Je nachdem, ob die 
Versorgung
(nahezu/so gut wie) dauerhaft an dieser Zelle verbleiben, oder später 
auch
für anderes genutzt werden können soll ... und außerdem, ob "anderes" 
oft
eintritt, und die Features von "Nummer zwei" diesbezgl. interessant 
wären,
könntest Du entweder bei einem...

einfachen+billigen CV+CC Step-Down/Buck Modul (sicher aufzutreiben, aber 
da
müßten die realen Werte ermittelt werden (so ca.), Werbeaussagen 
sinnfrei -
vermutlich stünde bei einem passenden Modul eher "20A" oder gar "25A"...
...den Softstart des verwendeten IC passend beschalten (oder nachrüsten,
was auf versch. Weise denkbar wäre).


...oder bei einem

DPS5015 (oder gleich einem DPS5020) Modul. Evtl. könnte dabei, wie es 
auch
bei LNGs mit Steuerschnittstelle der Fall ist, eine Startrampe (nur 
relativ
langsam ansteigender Strom) via Fernsteuerung vorgegeben werden, oder 
aber
man macht genau dasselbe wie auch beim einfachen Buck Modul (d. 
Softstart
entspr. beschalten; bzw. bei dessen fehlen Zusatzbeschaltung 
nachrüsten).

von MaWin (Gast)


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Gunnar W. schrieb:
> Ich glaube, dass es fertig so etwas nicht geben wird.

Na ja, Manson HCS-3200 liefert schon mal Strom und Spannung, 
programmierbare Zeitzyklen, ein externes Relais könnte die Umpolung 
machen.

besonders schick wenn man ein Dual power Supply verwendet: Dann kommt 
das Relais an den zweiten Ausgang, und wird in den programierten 
Zeitzyklen richtig geschaltet.

Allerdings scheint Manson kein Dual davon zu haben, und ein zweotes so 
universell programmierbares Netzteil anzuschaffen bloss um ein Relais zu 
versorgen ist dann doch Overkill, und BK Precision gilt wohl kaum als 
preiswert.

Eventuell bekommt man eine Relaishalteschaltung hin, die bei jedem Mal 
0V die Polarität umschaltet, und die Polarität hält so lange Spannung 
anliegt.

von Gunnar W. (guw)


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Vielen Dank für die vielen Ideen.

Ich habe auch nochmal ein bisschen weiter recherchiert. Ich glaube, dass 
ich mit einem fernsteuerbarem (Labor-) Netzteil und einem Arduino Due am 
einfachsten zurechtkomme. Der Arduino Due hat zwei DAC Ausgänge und kann 
dort 0..5V ausgeben. Damit ließe sich Strom und Spannung steuern.

https://www.arduino.cc/reference/en/language/functions/zero-due-mkr-family/analogwriteresolution/

Die Umpolung ist dann mittels Schütz/Relais auch über den Arduino 
steuerbar. Die ganzen Aktionen im Arduino könnte ich wiederum über 
potentialfreie Relais vom Pool-Controller auslösen.

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