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Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Längsregler - Regelverhalten?


Autor: Sibel (Gast)
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Hallo, wie kann man einen Längsregler vom Regelverhalten her beschreiben
bzw. den Transistor welcher die Ausgangsspannung regelt? (PID-Regler, 
...?)

Kann im ausgeregelten Zustand die bleibende Regelabweichung null werden?
Wie sieht die Ausgangsspannung genau im Zeitbereich aus?


Gruß Sibel

Autor: Philipp Burch (philipp_burch)
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Hi,

ich würde jetzt mal behaupten, dass hängt recht wesentlich von der 
Beschaltung des Transistors ab. Der Transi an sich regelt erstmal gar 
nichts, der steuert höchstens (den Strom).
Und zur Regelabweichung: In der Praxis kannst du wohl davon ausgehen, 
dass es keine Regelabweichung gibt wenn das Teil eingeschwungen ist. 
Ganz einfach deswegen, weil die im Rauschen, bzw. in der Ungenauigkeit 
der Ausgangsspannung untergeht. In der Theorie ist eine Regelabweichung 
von Null meines Wissens in einem realen System nicht zu erreichen, da es 
dann nichts mehr zu Regeln gibt. Denk nur an einen OPV: Wenn die 
Feedbackspannung auf z.B. 1.25V gehalten werden soll (Referenzspannung) 
und die Leerlaufverstärkung 1'000'000 beträgt, so brauchst du an den 
Eingängen eine Differenzspannung von 1.25uV. Den Offset lasse ich jetzt 
mal aussen vor. Vielleicht könnte man das noch kompensieren, das ist 
dann aber schon erheblicher Aufwand, der bei gebräuchlichen Längsreglern 
(7805 etc.) bestimmt nicht getrieben wird. Ist bei +/-5% auch nicht 
notwendig.

Gruss,
Philipp

Autor: Thomas S. (tsalzer)
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P
ts

Autor: Sibel (Gast)
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ok und wie stellt man den längsregler als strecke dar?

Autor: Sibel (Gast)
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Hups - zu schnell abgeschickt. sorry!

Man muss ja den Ist wert (Ua) mit der Referenz (Konstante) vergleichen 
und dazu noch Ue (Quelle) mit einbeziehen. Ich habe diese als 
Sinus-Generator mit Offset eingestellt um eine schwankende 
Eingangsspannung zu erhalten.
Als Strecke hab ich PT1 gewählt, Da Kapazitäten umgeladen werden müssen 
(am verbraucher ein Eingangskondensator).

Aber ich kann ja einstellen was ich will, ich erhalte immer meine 
stabile Sinusförmige Ausgangspannung, den Offset kann ich entweder durch 
die Konstante oder Quelle ändern. die Amplituten/Elongation durch 
Verstärkung des P oder PT1-Gliedes. Nur die Zeit nicht. Ich hab auch 
andere Aufbauten und Strecken versucht, leider fast immer mit dem selben 
Ergebnis. Ich möchte schon den realen Regelkreis und nicht einen der mir 
zufällig das gewünschte Ergebnis (nämlich positiven Wert mit Welligkeit) 
ausspuckt.

Vielleicht hat ja jemand eine Idee...

Autor: Ralph Berres (rberres)
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Versuche es mal mit einen I, oder wenigstens einen  PI Regler.

Die Regelgeschwindigkeit ist so einzustellen, das im Bodediagramm der 
Regelstrecke noch ein genügend großer Phasenrand von mindestens 45° 
verbleibt. Dann schwingt er auch nicht.

Ralph Berres

Autor: S-Parameter (Gast)
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Ein Längsregler ist als Regler mit reinem P-Anteil zu betrachten
(zumindest der LM317). Die Ü-Funktion kannst du als Leihe
selbst nur ganz grob bestimmen, wenn du dir so wie ich es
eben gemacht habe, die Schaltung im Datasheet anschaust.
DC-Analyse -> Steilheit bestimmen -> AC-Anaylse.
~30 min. wenn du in analoger Schaltungstechnik aufgepasst
hast... ~60min. wenn du für hohe Frequenzen noch Cc und Ce
einbeziehst ...

Autor: S-Parameter (Gast)
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Noch was, für höhere Frequenzen ist er dann durch den Einfluss
der Sperrschicht und Diffustionskapazitäten als PT1 evtl. auch
als PT2 (du hast durch Cc i.d.R eine untere Knickfrequenz und
durch Ce eine obere Knickfrequenz) zu betrachten.

Autor: Sibel (Gast)
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ok, also der Regler P bzw. PI (reale approximation). Mir gehts in erster 
Linie um den Aufbau des Regelkreises. Ich bin mir eben mit der 
Anordnung, vorallem die Einbringung der Konstanten nicht sicher ob sie 
richtig mit eingebracht ist.
Eine Allgemeine Strecke muss doch auch zu beschreiben sein, ich kann 
nicht sagen warum ich welche Strecke einsetze.
Theoretisches Wissen was man vermittelt bekommen hat, ist eben doch 
nicht so leicht auf die Praxis anwendbar.
Es muss ja kein realer sein. Nur eine Allgemeine Lagebeschreibung des 
Regelungsverhalten.

Danke trotzdem für die Antworten.

Sibel

Autor: S-Parameter (Gast)
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PI ... du hast keinen I-Anteil im Linearregler ...
ist doch nicht so schwer zu begreifen oder ?

Autor: Simon K. (simon) Benutzerseite
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Woher soll auch der I Anteil im Regler kommen. Außerdem nimmt man lieber 
ein bisschen Regelabweichung in Kauf, statt einer Verlangsamung des 
Regelverhaltens.

Zur Strecke: Im Datenblatt zum LM317 (und auch jeder andere Längsregler) 
sind Diagramme bei sprunghafter Laständerung und 
Eingangsspannungsänderung angegeben. Daraus sollte sich die Strecke 
bestimmen lassen.

Autor: Sibel (Gast)
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Ich habe das ganze jetzt nochmal überarbeitet, im Anhang mein neuer 
Aufbau mit Auswertung.

Die "vorgabe" war auf 5(V) zu regeln. Eine geringe Welligkeit SOLL 
erkennbar sein. Da die Regelung der Ausgangsspannung durch die 
Verstärkung K des Transistors (P-Glied) abhängig ist und ich bei 
Veränderung der sinusförmigen Eingangsspannung (in Abb. 15(V) - kann 
aber auch mal 10(V) oder 12(V) groß sein) die Verstärkung manuell 
einstellen (probieren ;) muss, frage ich wie ich dies automatisieren 
kann.

Mit anderen worten: ich möchte verschiedene Eingangsspannungen 
ausprobieren und ohne manuelles nachstellen der Parameter das gewünschte 
Ergebnis von 5V am Ausgang haben. Die Restwelligkeit ist abhängig von 
der Verstärkung und verläuft proportional zu ihr.

Vielleicht kennt sich ja jemand mit Boris aus und kann mir den 
entscheidenden Tipp geben.

Gruß Sibel

Autor: Ralph Berres (rberres)
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S-Parameter schrieb:
> PI ... du hast keinen I-Anteil im Linearregler ...
>
> ist doch nicht so schwer zu begreifen oder ?

Was spricht eigentlich dagegen einen Linearregler als I-Regler
( gegebenfalls noch mit einen geringen P-Anteil ) aufzubauen?

Der Vorteil ist doch das die Regeldifferenz auch tatsächlich Null wird.
Dieser Regler kann sogar richtig schnell sein, solange der Phasenrand 
der gesamten Regelschleife groß genug bleibt.

Bei einen reinen P-Regler bleibt immer eine Regeldifferenz übrig, die in 
erster Linie von der Schleifenverstärkung abhängt. Die 
Schleifenverstärkung kann man aber nicht beliebig groß machen, da der 
Regler sonst anfängt zu schwingen ( Phasenrand ).

Ralph Berres

Autor: Peter R. (pnu)
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Bei den Spannungsregler-IC's ist der P-Koeffizient so groß, dass ein für 
P-Regler typischer Restfehler bleibt, der unerheblich ist.

Es bleibt eigentlich nur der durch Offset des Verstärkereingangs, 
Rauschen, Temperaturdrift usw. erzeugte Restfehler.

Diese Fehler werden aber auch bei I-beschaltetem Op-Amp auftauchen, sind 
also durch I-Beschaltung nicht behebbar.

Autor: Ralph Berres (rberres)
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Peter R. schrieb:
> Bei den Spannungsregler-IC's ist der P-Koeffizient so groß, dass ein für
>
> P-Regler typischer Restfehler bleibt, der unerheblich ist.
>
>
>
> Es bleibt eigentlich nur der durch Offset des Verstärkereingangs,
>
> Rauschen, Temperaturdrift usw. erzeugte Restfehler.
>
>
>
> Diese Fehler werden aber auch bei I-beschaltetem Op-Amp auftauchen, sind
>
> also durch I-Beschaltung nicht behebbar.

Mag sein das das bei den fertigen Spannungsregler so ist. Ansonsten kann 
ich das so nicht bestätigen.
Ich habe mein Netzteil mit einen I-Regler aufgebaut.
Die Regelabweichung zwischen Leerlauf und Vollast äusert sich bei mir in 
der Form, das mit ein HP34401 ( 6,5 Stellen ) gemessen, die letzte 
Stelle sich um 2 Digits ändert. Einschwingzeit ca 20uSek.

Mit einen P-Regler wäre das mit Sichereit nicht erreichbar gewesen.

Ralph Berres

Autor: Ernestus Pastell (malzeit) Benutzerseite
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Ralph Berres schrieb:
> Einschwingzeit ca 20uSek.

Auch mal mit zusätzlichen kapazitiven Lasten getestet. Selbige 
beeinflussen die Phasenverschiebung im Regelkreis häufig negativ und 
entsprechend die Stabilität.

Autor: Ralph Berres (rberres)
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Große kapazitive Lasten sollte man nicht treiben, weil das Netzteil 
keine Gegentaktendstufe hat sondern nur aus Längstransistoren als 
Stellglied besteht. Aber mein Netzteil schwingt auch mit kapazitiven 
Lasten nicht ,
es wird dann nur langsamer, weil sich der Kondensator nicht entladen 
kann.

Man braucht am Ausgang des Netzteiles aber auch keine dicken Siebelcos.
Das Netzteil ist auch so brummarm genug.

Ralph Berres

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