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Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik 1. Komparatorschaltung > weg vom Reisbrett ab in die Praxis


Autor: Wissbegieriger-Schüler (Gast)
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Hallo,

ich habe in der letzten Zeit viele analoge schaltungen mit 
operationsverstärkern und komparatoren gebaut - bzw. nach den 
grundschaltungen erzeugt.

Jetzt würde ich gerne einmal eine Schaltung in die praxis bringen. 
Hierzu würde ich gerne eine schaltung wie diese 
http://www.mikrocontroller.net/attachment/37519/LE... oder 
diese 
http://www.mikrocontroller.net/articles/Konstantst... 
bauen. Und auch hier 
http://staff.ltam.lu/feljc/electronics/electronics.htm habe ich ähnliche 
Schaltungen gefunden.
Sind diese schaltungen praktikabel und funktionieren auch einigermaßen?

Hat jemand diese Schaltungen schon einmal gebaut und kann mir von 
(Miss)Erfolg oder Fallstricken erzählen?

Wobei mir gleich eine Frage auf der Zunge brennt! > wie schnell wird die 
erzeugte Frequenz sein bzw wie kann ich diese errechnen?

: Verschoben durch Admin
Autor: mhh (Gast)
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Sorry, aber wie willst Du ohne eigenes Ausprobieren was lernen?

Bau es doch einfach auf. Wenn dann etwas nicht wie erwartet funktioniert 
kannst Du gern Deine Fragen stellen.

Autor: Patrick S. (kof)
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Hallo Wissbegieriger-Schüler,

ja die Schaltungen würden funktionieren (vom Prinzip).
Conrad hat sogar einen Bausatz der so funktioniert, denn hatte ich mal 
(ich glaube der kamm von Vellmann oder so).
All zu toll sind diese Schaltungen jedoch nicht. Z.B. schwingen sie 
extrem langsam (unter 10kHz) warum auch solch riesige Drosseln verwendet 
werden müssen.

Im letzten Link sind doch einige Erklärungen zu den Schaltungen. Die 
solltest du dir einmal genau ansehen.

Autor: Wissbegieriger-Schüler (Gast)
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Hallo,

ich habe mir mal eine Komparatorschaltung erzeugt (errechnet und 
gezeichnet aber noch nicht gebaut).

Über dem Shunt mit 0,47Ohm fallen bei 350mA etwa 162mV ab. Diese werden 
auf den Komparator gelegt.
Ein Spannungsteiler der an den 5V Versorgung anliegt und aus 36K und 1k2 
besteht lässt über den 1k2 ungefähr 161mV anstehen welche die Referenz 
für den Komparator bildet.
Der N-Fet (IRLL014N) sollte so um die 0,3Ohm beim ansteuern haben, 
wodurch sich in etwa 0,04W Verlustleistung bei ihm einstellen.

Aber mein problem ist immernoch: Wie schnell wird das ganze schwingen? 
Ich habe erst einmal eine recht große Induktivität eingeplannt.

Was glaubt Ihr, wird das klappen oder habe ich da noch irgendwo einen 
gravierenden Fehler? Kann ich damit wohl eine Reihe von 6 LEDs (Uf 
~3,4V) betreiben?

Autor: Wissbegieriger-Schüler (Gast)
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Kann denn keiner diese Schaltung bewerten?
Keiner einen Tipp?

Autor: Kai Klaas (Gast)
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>Kann denn keiner diese Schaltung bewerten?

Die Schaltung kann garnicht schwingen. Beide Zustände (Ausgang high oder 
low) sind stabil und verrieglen sich selbst.

Wahrscheinlich hast du die Eingänge vom Komparator vertauscht.

R5 ist in jedem Fall zu klein, wenn der MOSFET eine nennenswerte 
Gatekapazität hat. C3 ist überflüssig, da er normalerweise nur in 
Linearschaltungen verwendet wird, um die Gegenkopplung stabil zu halten, 
was du hier ja gerade nicht willst. Und C5 direkt an der Drain ist auch 
ungeschickt, da der MOSFET beim Durchschalten diesen kurzschließt.

Kai Klaas

Autor: MaWin (Gast)
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> Sind diese schaltungen praktikabel und funktionieren auch einigermaßen

Nein.

Du scheinst eine Faible für selbst zusammengstrickte Stromschaltregler 
auf Basis den LM393 zu haben.

Wie kommt man dazu?
Und wie findet man dann im Netz noch so viele Schaltungen, die zudem 
allesamt so schlecht konzipiert sind?

Wenn es dir nur darum geht, eine LED mit deinem geregelten Strom zu 
betreiben, könnte man erst mal beim Linearregler bleiben.

Die faulen Leute nehmen einen LM317 in Konstanstromschaltung laut 
Datenblatt dazu,
andere mögen das vielleicht mit diskreten Transistoren aufbauen oder 
einen Tranistor per Spannungsabfall an einem Shunt über einen linearem 
OpAmp steuern.

Je, bei der linearen Methode entstehen Verluste.

Wenn man weniger Verluste habe will, vor allem bei Batteriebetrieb 
sinnvoll, kommen die Schaltregler zum Einsatz. Da werden aber die 
allermeisten Leute lieber dafür gedachte ICs einsetzen, und selbst mit 
denen ist das für die meisten Leute schon zu viel Bauteilaufwand, wie 
man hier im Forum immer wieder hört.

Daher kommt niemand auf die Idee, einen Schaltregler per Komparator 
selbst aufbauen zu wollen. Kann man machen, wenn man wie in China für 
den Massenmarkt prodzuziert, wo jeder cent zählt, ist aber für einen 
Hobbyisten witzlos. Es sei denn du wohnst in der Pampa, wo man an keine 
Spezial-ICs herankommt, nicht mal an einen MC34063 oder PR4401.

Deine Schaltungen sind so wie ich das überblickt habe allesamt eher zu 
aufwändig und funktionieren eigentlich nicht.
Die Schaltung in 
http://www.mikrocontroller.net/articles/Konstantst...
geht von einer höheren Betriebsspannung aus, eventull höher als die 
zulässige Gate-Spannung des MOSFETs. So weit, so gut. Leider versucht 
sie dann den Strom per 100 Ohm Vorwiderstand zu begrenzen, und das, 
obwohl sie einen Spannungsregler einsetzt. Den nur leider nur als 
Referenzspannung, und nicht als Betriebsspannung. Das ist ungeschickt. 
Gege wir also mal davon aus, daß die Schaltung nicht mit zu viel Volt 
betrieben wird. Dann ist sie so schlecht nicht, sogar an 
MOSFET-Treiebrstufe denkt man denn der LM393 ist mit 1k PullUp recht 
schach und ländt den MOSFET nicht schnell genug um. Aber man hätte sich 
das Leben viel einfacher machen können, wenn man einfach keinen LM393 
genommen hätte, sondern einen MC33078 oder ähnlichen OpAmp der gleich 
kapazitive Lasten treiben kann. Aber egal, sagen wir du hast gerade die 
Bauteile da und es stört dich nicht, so viele zu verbauen. Dann ist die 
Schaltung immer noch ungeschickt, weil der Komparator keine Hysterese 
hat. Neben dem Umschaltpunkt "Strom zu klein, damit Spannungsabfall am 
Shunt zu hoch, damit schaltet er ab" und dem Punkt "Strom klein, 
schaltet ein" gibt es einen kritischem Übergangsbereich, der zudem noch 
durch den Filterkondenstaor C6 kritischer gemacht wird. Die Schaltung 
taugt also leider nichts, die Fehler sind aber gering.

http://www.mikrocontroller.net/attachment/37519/LE... hat 
interessantwerweise ein ähnliches Problem, auch hier wurde die Hysterese 
vergessen, aber sie regelt wenigstes "Referenzspannung" und MOSFET 
Stromversorgung aus demselben Regler. Warum ma allerdinsg 2 OpAmps 
nutzt, und dafür keienn MOSFET-Treiber, erschliesst sich einem nicht. 
Dafür nimmt man auch noch einen besonders langsamen OpAmp und 
verlangsamt die Umladung des MOSFETs mit einem Gate-Widerstand. Nicht 
sehr geschickt. Man könnte die Hälfte der Bauteile einsparen, spendiert 
eine richtige Hysterese, und das Ding würde sogar funktionieren.

http://www.mikrocontroller.net/attachment/56904/Ko... 
zeigt, dass man nicht 2 OpAmps braucht, es ist ansonsten dieselbe 
Schaltung wie oben, allerdings mit niedrigerer Betriebsspannug die einen 
LogocLevelMOSFET erfordert. Nun gut, kann man machen, wenn man nur so 
wenig Spannung zur Verfügung hat. Mit einem OpAmp würde die Schaltung 
sogar funktionieren, sogar der extra Kompensationskondenstaor GEGEN 
Schwingungen C3 ist drin, nur wäre dann D1/L1 sinnlos. Man hat keinen 
OpAmp eingesetzt, sondern einen Komparator, bei dem ist C3 aber 
kontraproduktiv, und wieder hat man die Hysterese vergessen. Daß 
ausserdem, wenn der Transistor abschaltet, gar kein Strom mehr durch den 
Shunt fliesst, hat man auch übersehen, das verkürzt die Ausschaltzeit 
ungemein :-)

Wie kann es dir gelingen, 3 mal im Netz solchen Murks zu finden, bei dem 
die Entwickler offenbar gedacht haben, kaum bauen sie einen Komparator 
ein, schon bekommen sie die Hysterese als kostenlose Dreingabe? Nein, 
bekommen sie nicht, dafür hätten sie in allen 3 Fällen noch zumindest 
einen Widerstand spendieren müssen.

Mein Vorschlag: Kauf die ein Experemientier-Steckbrett und eine Handvoll 
Bauteile, und experimentiere.

Dabei wäre ein Hysteresestromschaltregler für Luxeon-LEDs an höherer 
Betriebsspannung nicht so aufwändig aufzubauen.

     +-R1-+-----R2-----------------+---------+
     |    |                        R4        |
     +----(----R6------Vref---R3---+---|+\   |
     |    | G            |             |  >--+
 + --+-PMOSFET--+--Spule-(-|>|--|>|--+-|-/ LM393
                |        |   LEDs    |
                |        |           R5
                |        |           |
                +--|<|---+-----------+-- Masse
                  SB130

so viele Bauteile wären wohl notwendig. R1/R2 hängen von der 
Betriebspannung ab, sie bilden einen Spannungsteiler für die 
Gate-Spannung und liefern den Umladestrom für den MOSFET, R3 und R4 
bilden die Hysterese, R5 misst den Strom so dass der Spannungsabfall bei 
Nennstrom der LEDs so hoch ist wie Vref. Vref würde ich über einen 
Vorwiderstand R6 aus einer Referenzspannungsquelle wie LM385-1.2 bilden. 
SB130 ist eine schnelle Diode die den LED-Nennstrom aushält. Aber diese 
Zeichnung wird dir nicht weiterhelfen, sie ist dir zu undeutlich, ich 
ahne es. Nimm sie als Beispiel, wie wenig Bauteile notwendig sein 
könnten, wenn man es richtig baut (und dabei solche Anforderungen wie 
LM393 beibehält).

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