Hallo zusammen, ich bin neu hier im Forum. Ich habe mich angemeldet, da ich für ein Projekt in unserer Firma eine möglichst einfache Methode suche um eine Spule in einem Haftmagneten/Elektromagneten nach einer bestimmten Methode anzusteuern. Hierbei handelt es sich nicht um eine Ansteuerung für eine Serie sondern um Laborbedingungen im Zuge der Entwicklung. Die Ansteuerung soll wie folgt aussehen. Es soll eine Versorgungsspannung (VDC) im Bereich von ca. 10 bis 24V ausgewählt werden können (evtl. auch niedriger). Zusätzlich sollen zwei Stromwerte Imin und Imax (im Bereich von ca. 100mA bis 500mA) vorgegeben werden. Innerhalb dieser Werte soll eine Regelung arbeiten. Die Ansteuerung bzw. Regelung soll dann wie folgt laufen. Die eingestellte Versorgungsspannung wird angelegt, dadurch steigt der Strom über die Zeit an (diese Zeit variiert je nach Induktivität, welche ihrerseits durch verschiedene Parameter wie Widerstand, Luftspalte, Temperatur, Material, etc. beeinflusst wird). Sobald der eingestellt maximale Werte Imax erreicht wird soll die Versorgungsspannung automatisch abgeschaltete werden. Dadurch sinkt der Strom über die Zeit wieder und sobald die Untergrenze Imin erreicht wird, schaltet die Versorgungsspannung wieder ein und der Strom steigt wieder so lange, bis Imax erneut erreicht wurde. Danach wiederholt sich das Ganze, die Versorgungsspannung soll abschalten, Strom sinkt bis Imin usw. usw. Das heißt, der Strom pendelt immer zwischen den zwei eingestellten Werten und bei der Versorgungsspannung ergibt sich im Prinzip ein Rechtecksignal mit einer Frequenz, die vom jeweiligen Bauteil abhängig ist (z.B. Widerstand, Temperatur, etc.) und sich über die Zeit auch verändern kann, z.B. durch die Eigenerwärmung des Prüflings. Für meinen aktuellen Anwendungsfalls wäre die Einstellung wie folgt: - Versorgungsspannung = 17VDC - Imin = 254mA - Imax = 268mA - Nennwiderstand der Spule befindet sich bei im Bereich von ca. 33 Ohm Meine Frage nun, gibt es bereits fertige Netzteile, Funktionsgeneratoren oder Steuerungen, die eine solche Funktion/Regelung bieten? Ich bin grundsätzlich kein Elektrotechniker und habe daher nur ein grobes Basiswissen hinsichtlich Steuerungen und Regelungen. Das Ziel wäre, dass wir bei uns im Unternehmen eine Ansteuerung implementieren, die dann auch relativ einfach von einem Bediener genutzt und eingestellt (Anpassung Spannungswert und Stromwerte) werden kann. Vorzugsweise wie oben gefragt durch die Anschaffung eines allgemein erhältlichen universellen Ansteuerungsgerätes, so als würde man sich ein herkömmliches Labornetzteil kaufen und verwenden. Ich bin mir nicht sicher ob es sowas in der Art überhaupt gibt, daher bitte ich um eure Expertise. Besten Dank! Gruß Christoph
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Dann wäre mein Tip, dass eure Firma einen externen Experten beauftragt, das zu realisieren. Wenn du wenig Ahnung von Elektronik und Regelungstechnik hast, wird das eher nicht zum gewünschten Ziel führen. Und von der Stange wird es sowas nicht geben.
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Christoph schrieb: > Imin = 254mA > Imax = 268mA Wie genau müssen denn diese Grenzwerte eingehalten werden? Denn allein die Strommessung kann sich da zu einer recht spannenden Aufgabe entwickleln... > Die eingestellte Versorgungsspannung wird angelegt, dadurch steigt der > Strom über die Zeit an (diese Zeit variiert je nach Induktivität, Im Prinzip korrekt. > welche ihrerseits durch verschiedene Parameter wie Widerstand, Luftspalte, > Temperatur, Material, etc. beeinflusst wird). Und zudem auch nichtlinear sein kann (Stichwort "Sättigung"). > um Laborbedingungen im Zuge der Entwicklung. Was soll mit diesem Laboraufbau ermittelt werden? Willst du die Induktivität abhängig vom Strom ermitteln? Warum muss sich das dann laufend in einem so engen Grenzbereich wiederholen?
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Christoph schrieb: > Zusätzlich sollen zwei Stromwerte Imin und Imax (im Bereich von ca. > 100mA bis 500mA) vorgegeben werden. Innerhalb dieser Werte soll eine > Regelung arbeiten. > > Die Ansteuerung bzw. Regelung soll dann wie folgt laufen. > Die eingestellte Versorgungsspannung wird angelegt, dadurch steigt der > Strom über die Zeit an (diese Zeit variiert je nach Induktivität, welche > ihrerseits durch verschiedene Parameter wie Widerstand, Luftspalte, > Temperatur, Material, etc. beeinflusst wird). Sobald der eingestellt > maximale Werte Imax erreicht wird soll die Versorgungsspannung > automatisch abgeschaltete werden. Dadurch sinkt der Strom über die Zeit > wieder und sobald die Untergrenze Imin erreicht wird, schaltet die > Versorgungsspannung wieder ein und der Strom steigt wieder so lange, bis > Imax erneut erreicht wurde. MUSS das so laufen oder ist das nur deine laienhafte Vorstellung? Man kann so einen Strom auch dauerhaft konstant halten, da macht jedes Labornetzteil oder eine Konstantstromquelle. > Danach wiederholt sich das Ganze, die > Versorgungsspannung soll abschalten, Strom sinkt bis Imin usw. usw. > Das heißt, der Strom pendelt immer zwischen den zwei eingestellten > Werten Kann man so machen, muss aber nicht. > implementieren, die dann auch relativ einfach von einem Bediener genutzt > und eingestellt (Anpassung Spannungswert und Stromwerte) werden kann. Labornetzteil.
Multimeter mit Rechnerschnittstelle zum Strommessen. Labornetzteil mit über Rechnerschnittstelle einstellbarem Strom. Plus Steuerrechner. Könnte sein, dass ein Profiteil, wie das SourceMeter 2400 vom Keithley das über seine Rechnerschnittstelle alleine kann.
Lothar M. schrieb: > Wie genau müssen denn diese Grenzwerte eingehalten werden? Grundsätzlich sollen die Werte einstellbar sein, von daher könnte man dadurch versuchen sich an die gewünschten Soll-Werte (welche sich auch noch verändern werden) anzunähern. Der Stromverlauf soll dann mit einem Oszi aufgezeichnet werden. Für den ersten Schuss wäre es denke ich aber okay wenn der Strom ein paar mA abweichen würde. Lothar M. schrieb: > Und zudem auch nichtlinear sein kann (Stichwort "Sättigung"). Ja genau, das ist korrekt. Wir wollen Versuche bei verschiedenen Luftspalten, Temperaturen, etc. durchführen und diese Veränderung des Stromverlaufes und der Zeit über ein Oszi aufzeichnen. Lothar M. schrieb: > Was soll mit diesem Laboraufbau ermittelt werden? Willst du die > Induktivität abhängig vom Strom ermitteln? Warum muss sich das dann > laufend in einem so engen Grenzbereich wiederholen? Im Prinzip ist die Zeit gewünscht, die benötigt wird um von Imin Imax zu erreichen und zusätzlich wollen wir dann auch die Induktivität in diesem Bereich ermitteln. Grundsätzlich hast du recht, es würde wahrscheinlich fürs erste reichen, wenn sich der Zyklus einmal (oder vielleicht 2 bis 3 mal) wiederholt. Von 0A auf Imax, dann runter auf Imin und wieder rauf nach Imax. Falk B. schrieb: > MUSS das so laufen oder ist das nur deine laienhafte Vorstellung? Ja, soll so ablaufen, da dieser Betrieb später im Feld auch so ist. In der finalen Anwendung wird es über eine Komperator-Schaltung mit Open-Collector-Ausgang erreicht. Aber dort ergibt sich Imin und Imax aufgrund der verbauten elektronischen Bauteile und deren Toleranz. Und auch hier wird dann die Zeit welche zum erreichen von Imin nach Imax benötigt wird kontinuierlich von der CPU überwacht und aufgezeichnet. Wir wollen eben dieses Verhalten nachstellen. Es soll aber Imin, Imax und die Versorgungsspannung einstellbar sein. Gruß Christoph
von Christoph schrieb: >Sobald der eingestellt >maximale Werte Imax erreicht wird soll die Versorgungsspannung >automatisch abgeschaltete werden. Dadurch sinkt der Strom über die Zeit >wieder und sobald die Untergrenze Imin erreicht wird, schaltet die >Versorgungsspannung wieder Wenn du die Versorgungsspannung abschaltest sinkt der Strom aber sehr schnell und nicht wie du schreibst "Dadurch sinkt der Strom über die Zeit wieder". Es entsteht eine sehr hohe Spannung an der Spule die zu einen Lichtbogen führt, oder und, es entsteht mit der parasitären Kapazität der Spule eine Schwingung. Du hast falsche Vorstellungen was da passiert. Wenn der Strom langsam sinken soll mußt du eine Freilaufdiode der Spule parallel schalten.
Christoph schrieb: > Lothar M. schrieb: >> Was soll mit diesem Laboraufbau ermittelt werden? Willst du die >> Induktivität abhängig vom Strom ermitteln? > Grundsätzlich hast du recht, es würde wahrscheinlich fürs erste reichen, > wenn sich der Zyklus einmal (oder vielleicht 2 bis 3 mal) wiederholt. Mehrfache Durchläufe sind nur nötig, wenn Remanenz mit ins Spiel kommt. Sonst reicht eine einzige "Aufwärtsrampe" aus. Den Rest kann man aus dem Stromverlauf berechnen. Günter L. schrieb: > Wenn du die Versorgungsspannung abschaltest sinkt der Strom > aber sehr schnell und nicht wie du schreibst "Dadurch sinkt > der Strom über die Zeit wieder". Achtung: "Abschalten" im Sinne von "Auftrennen" ist nicht das selbe wie "0V anlegen"! Denn "0V anlegen" ist gleichbedeutend mit "kurzschließen". Und dann hat der Strom einen Freilaufkreis und fließt tatsächlich einfach weiter bis sich die gespeicherte Energie am Innenwiderstand der Spule in Wärme umgewandelt hat. > Komperator compArare = vergleichen
Christoph schrieb: > Ja, soll so ablaufen, da dieser Betrieb später im Feld auch so ist. In > der finalen Anwendung wird es über eine Komperator-Schaltung mit > Open-Collector-Ausgang erreicht. (...) > Wir wollen eben dieses Verhalten nachstellen. Es soll aber Imin, Imax > und die Versorgungsspannung einstellbar sein. Wenn man "nachstellen" ernst nimmt, sollte man doch die finale Schaltung verwenden, aber einstellbar machen. Aus einem Labornetzteil bekommt man schon mal eine einstellbare Versorgung. Dann muss man "nur" noch den Spannungsteiler am Komparator mit Potis versehen.
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Also im Prinzip ein NE555 mit separat einstellbaren Referenzspannungen für die beiden Komparatoren ... Spule am Ausgang mit Shunt in Reihe. Spannung über Shunt geht an den Fensterkomparator. Strom erreicht Maximum, obere Schwellspannung wird überschritten, FF wird zurückgesetzt, Spannung über Spule wird abgeschaltet. Strom erreicht Minimum, untere Schwellspannung wird unterschritten, FF wird gesetzt, Spannung über Spule wird eingeschaltet. Also: NE555 diskret aufbauen: 2x OPV, FF, Halbbrückentreiber. Viel Spaß! Gruß Jobst
Das hört sich für mich wie eine Qualitätskontrolle an um die Fertigungsparameter zu Optimieren. Aber meistens ist die Ansteuerung An - Aus, nicht ich erhöhe den Strom, somit sollte der Versuchsaufbau dieses Schaltzenario mit abdecken. >Für meinen aktuellen Anwendungsfalls wäre die Einstellung wie folgt: >- Versorgungsspannung = 17VDC >- Imin = 254mA >- Imax = 268mA >- Nennwiderstand der Spule befindet sich bei im Bereich von ca. 33 Ohm Wie ändert sich der Strom bei einer Konstanten Spannung und dauernden Ansteuerung? Imin / Imax kann nur durch die Magnetisierung bzw. Spulenwiederstand nicht konstant sein bei 100% Ansteuerung. .... MSM?
Jobst M. schrieb: > Also: NE555 diskret aufbauen: https://shop.evilmadscientist.com/productsmenu/652
Chris K. schrieb: > Wie ändert sich der Strom bei einer Konstanten Spannung und dauernden > Ansteuerung? Das ist eigentlich das Prinzip einer Spule .... So wie sich bei einem Kondensator die Spannung bei konstantem Strom ändert. Gruß Jobst
Jobst M. schrieb: > So wie sich bei einem Kondensator die Spannung bei konstantem Strom > ändert. Und das muss auch über die Zeit betrachtet werden... Ja das ist mir bewusst. Aber ich vermute die Spule wird AN-Aus gesteuert. Die Spannung Schwankt etwas da in der Verkabelung Übergangswiederstände sind. Der Strom bleibt aber nach einer gewissen Zeit Konstant durch die Spule da ja keine Änderung passiert, ansonsten fehlen weitere Informationen des TO.
Chris K. schrieb: > Der Strom bleibt aber nach einer gewissen Zeit Konstant durch die > Spule da ja keine Änderung passiert, ansonsten fehlen weitere > Informationen des TO. Ähm ... nö. Für mich sind alle Infos da. Der Strom würde bei ständiger Spannung bis auf ca. 0,5A hoch gehen (Durch den DC-Widerstand) Aber vorher soll ja schon abgeschaltet werden. D.h. es passiert ja dauernd etwas. Gruß Jobst
Christoph schrieb: > Haftmagneten/Elektromagneten nach einer bestimmten Methode anzusteuern Ein Haftmagnet wird wohl nicht dauern an und ausgeschaltet werden? Wenn das geregelt werden soll denk ich an eine Wand an dem ein Prüfling kontrolliert nach unten wandert ..... More input from TO please ....
Chris K. schrieb: > Ein Haftmagnet wird wohl nicht dauern an und ausgeschaltet werden? Warum nicht? Ich denke schon. Kenne ich zumindest so. Gruß Jobst
Wieso sollte ein Haftmagnet mit PWm angesteuert werden ? An-Aus Verhältniss ist eine PWM. Es geht um die An Zeit in der er seine Arbeit verrichet und dann beim Abschalten es wie lange dauert um den anderen Zustand zu erreichen. Produktionsrelevant .... Wickle mal eine Spule in Serie, wie oft kommt es vor das mal eine Windung mehr oder weniger gewickelt wird ? Was ist tolerierbar in der Fertigung .... ? Was soll der Magnet schlussendlich an Zweck erfüllen ... Es fehlen weitere Infos vom TO.
Chris K. schrieb: > Wieso sollte ein Haftmagnet mit PWm angesteuert werden ? Echt jetzt? Nur weil es Dir nicht logisch erscheint, bedeutet das nicht, dass es nicht sinnvoll ist. https://www.elektronikpraxis.de/magnetspulen-in-ventilen-relais-und-aktoren-intelligent-ansteuern-a-387196/ Gruß Jobst
Jobst M. schrieb: > Chris K. schrieb: >> Wieso sollte ein Haftmagnet mit PWm angesteuert werden ? > > Echt jetzt? Nur weil es Dir nicht logisch erscheint, bedeutet das nicht, > dass es nicht sinnvoll ist. ... aber wenn's blöd läuft, hat man sich damit schnell einen Induktionsheizer gebastelt. Dann ist nix mehr mit Energieersparnis, und kurz nachdem es stinkt, und man sich die Finger verbrannt hat, schmilzt auch der Rest der Erfindung zusammen.
Chris K. schrieb: > Der Strom bleibt aber nach einer gewissen Zeit Konstant durch die > Spule ... Nur wenn die Versorgungsspannung zu gering ist und deshalb Imax nicht erreicht werden kann.
Chris K. schrieb: > Imin / Imax kann nur durch die Magnetisierung bzw. Spulenwiederstand > nicht konstant sein bei 100% Ansteuerung. .... Wenn Imin und Imax durch die Schaltung vorgegeben sind, WERDEN sie konstant sein, solange die Schaltung richtig arbeitet. Bei ausreichender Versorgungsspannung darf bei funktinierender Schaltung aber nie eine 100%-Ansteuerung resultieren. Sonst kann die Regelung nicht arbeiten. Die Magnetisierung spielt bei 100% Ansteuerung keine Rolle, weil dann nur ein Gleichstrom fließt, der einzig durch den Spulen- und sonstige Widerstände im Aufbau bestimmt ist.
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Wegen der Temperaturstabilität nimmt man für die Strommessung besser OPVs, so wie Jobst das weiter oben gezeigt hat.
Marcel V. schrieb: > Wegen der Temperaturstabilität nimmt man für die Strommessung besser > OPVs, Auch damit würde deine Schaltung nicht funktionieren.
Marcel V. schrieb: > 20230407_183013.jpg Wie wird denn hier der Strom in der Spule bei abgeschalteten Transistor durch den Shunt gemessen? Gruß Jobst
Jobst M. schrieb: > Wie wird denn hier der Strom in der Spule bei abgeschalteten Transistor > durch den Shunt gemessen? Das frage ich mich bei deiner Schaltung allerdings auch. Du schreibst selber: Jobst M. schrieb: > Spannung über Spule wird abgeschaltet.
Marcel V. schrieb: > Jobst M. schrieb: >> Wie wird denn hier der Strom in der Spule bei abgeschalteten Transistor >> durch den Shunt gemessen? > > Das frage ich mich bei deiner Schaltung allerdings auch. Du schreibst > selber: > > Jobst M. schrieb: >> Spannung über Spule wird abgeschaltet. Und wo fließt der auch ohne Spannung weiter fließende Strom durch die Spule dann bei mir hin? Durch den Shunt! Gruß Jobst
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Jobst M. schrieb: > Und wo fließt der auch ohne Spannung weiter fließende Strom durch die > Spule dann bei mir hin? > Durch den Shunt! Danke für den Tipp. Ich habe die Schaltung einfach handschriftlich per Kugelschreiber geändert. Jetzt kann der Strom auch bei abgeschalteter Spannung einfach ungehindert durch den PNP Transistor weiterfließen.
Und wie schaltet der PNP, wenn die Spannung an seinem Emitter niedriger ist, als an seiner Basis? Aber kein Problem, der NPN übernimmt das, wird nur etwas warm dabei ... Es sind dann -0,7V an den Emittern bei 0V an der Basis. Na, schauen wir mal, was die nächste Iteration bringt ... :-D Gruß Jobst
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