Bipolare Stromquelle mit uC steuern

[Anderle K. (anderl)]

Hallo alle miteinander.
Ich würde mich sehr freuen wenn mir jemand mit meinem kleinen Problem 
helfen kann. Bin mir eigentlich sicher dass es nicht allzu kompliziert 
ist, aber mir fehlen einfach die Basics und die Erfahrung.
Für das Finetuning der magnetischen Flussdichte eines Permanentmagneten 
brauche ich eine bipolare Stromquelle (-50mA bis +50mA) deren 
Ausgangsstrom ich gerne mit einem Mikrokontroller (STM32F1) steuern 
würde. Zum steuern habe ich an den DAC des Controllers gedacht. Dieser 
kann Spannungen von 0 bis 3.3V erzeugen. Der Strom muss nur einmal beim 
Systemstart eingestellt werden (keine Geschwindigkeitsvorgaben an die 
Schaltung). Zur Versorgung habe ich die Spannungen +-3.3V und +-5V zur 
Verfügung. Könnte natürlich auch noch weitere erzeugen.
Habe schon in einigen Büchern geschaut (z.B. Tietze/Schenk) und auch 
eine Schaltung gefunden die bipolare Ströme erzeugen kann, Allerding 
benötig diese dann auch bipolare Steuersoannungen, die ich ja nicht 
habe. Außerdem bin ich mir auch bei der Wahl der FETs und der 
Operationsverstärker mehr als sehr unsicher.
Ich würde mich sehr freuen wenn mir jemand helfen oder ein Paar Tipps 
und Anregungen geben könnte.

Vielen Dank

[m.n. (Gast)]

Andreas W. schrieb:
> Für das Finetuning der magnetischen Flussdichte eines Permanentmagneten
> brauche ich eine bipolare Stromquelle (-50mA bis +50mA) deren

Welchen Innenwiderstand hat der Verbraucher? Daraus ergibt sich, welche 
Versorgungsspannung die Stromquelle benötigt.
Bei +/- 50 mA verwendet man am besten einen OPV, der solche Ströme 
direkt liefern kann.

> Habe schon in einigen Büchern geschaut (z.B. Tietze/Schenk) und auch
> eine Schaltung gefunden die bipolare Ströme erzeugen kann, Allerding
> benötig diese dann auch bipolare Steuersoannungen, die ich ja nicht
> habe.

Mit einem Inverter erzeugt man aus der Ausgangsspannung des DAC (0 - 3 
V) eine Spannung von -1,5 bis +1,5 V, wobei bei Vdac = 1,5 V ein 
Spannungswert von 0 V und damit 0 mA ausgegeben wird. Das ist nicht 
schwierig.

[Clemens L. (c_l)]

Wie genau muss es denn sein? Brauchst du die volle Auflösung des DACs?

[Skeptiker (Gast)]

Andreas W. schrieb:
> Zur Versorgung habe ich die Spannungen +-3.3V und +-5V zur
> Verfügung.

Andreas W. schrieb:
> Allerding
> benötig diese dann auch bipolare Steuersoannungen, die ich ja nicht
> habe.

Wie passt das zusammen?

[m.n. (Gast)]

Skeptiker schrieb:
> Wie passt das zusammen?

Er hat zwar die Versorgungsspannungen, weiß aber nicht, wie er aus dem 
unipolaren DAC-Ausgang einen bipolaren macht, den er zur Ansteuerung 
einer bipolaren Stromquelle (dafür hat er wohl Schaltungsbeispiele 
gefunden) braucht.
Ist das so schwer zu verstehen?

[Michael B. (laberkopp)]

Andreas W. schrieb:
> Allerding
> benötig diese dann auch bipolare Steuersoannungen, die ich ja nicht
> habe.

Aber du kannst deine 0-3.3V DAC Ausgangsspannung so definieren:

3.3V = +50mA
1.65V = 0mA
0V = -50mA

         -5V
          |  
         50k +5V
          |   | TS922 (langsam) oder OPA820 (schnell)
uC --16k5-+--|+\
             |  >--+--[Magnet]--+--24Ohm-- Masse
          +--|-/   |            |
          |   |   1nF           |
          |   |    |            |
          +---(----+----10k-----+
              |
             -5V

Da du dich mit deinen Analogwerten allerdings auf die eher ungenauen 
Versorgungsspannungen beziehst und nicht auf exakte Referenzspannugnen, 
wird die Steuerung eher ungenau. Wenn man sowieso regelt, ist das nicht 
so schlimm. Wie genau 10k und 1nF ausgelegt sein müssen für schnelle 
Regelung ohne Überschwinger, muss man ausprobieren.

[Pandur S. (jetztnicht)]

Man kennte fuer einen unipolar gespiesenen Ansatz eine Brueckenschaltung 
verwenden. Je nachdem wie das Verhalten um Null sein darf, kann man auf 
der einen Seite eine Schaltstufe verwenden. Oder die oberen Elemente als 
Schalter verwenden.

[Anderle K. (anderl)]

Vielen Dank für die vielen Antworten!

Ich versuche jetzt mal auf alle Antworten und Tipps und Fragen 
einzugehen

> Welchen Innenwiderstand hat der Verbraucher? Daraus ergibt sich, welche
> Versorgungsspannung die Stromquelle benötigt.
> Bei +/- 50 mA verwendet man am besten einen OPV, der solche Ströme
> direkt liefern kann.

Leider kenne ich den Innenwiderstand des Verbrauchers nicht. In dem 
Permanentmagneten sind noch sogenannte auxilary coils mit der Hilfe man 
das Feld um +-0.06T/A verändern kann. Maximal kann man mit einem Strom 
+-50mA tunen.

> Mit einem Inverter erzeugt man aus der Ausgangsspannung des DAC (0 - 3
> V) eine Spannung von -1,5 bis +1,5 V, wobei bei Vdac = 1,5 V ein
> Spannungswert von 0 V und damit 0 mA ausgegeben wird. Das ist nicht
> schwierig.

Ich habe jetzt mal eine kleine Inverterschaltung gebaut um die 
Ausgangsspannung des DACs von uni auf bipolare zu konvertieren. (von 0 
bis 3.3 auf -1.65 bis 1.65). Das funktioniert soweit sehr gut. Danke!

> Wie genau muss es denn sein? Brauchst du die volle Auflösung des DACs?

Nein ich brauche nicht die volle Auflösung des DACs. Das ist mir egal. 
Ich brauch auch keine Regelung oder so. Ich hätte einfach gerne eine 
Schaltung die es ermöglicht +-50mA zu erzeugen. So 1mA Genauigkeit oder 
so würden leicht ausreichend. Je nach Temp und so weiter ändert sich das 
Magnetfeld von z.B. 0.2T auf 0.209T. Ich brauche aber relativ genau 
0.2T. Daher der Strom zum einstellen.


> zu Michael Bertrandt
>Aber du kannst deine 0-3.3V DAC Ausgangsspannung so definieren:

>3.3V = +50mA
>1.65V = 0mA
>0V = -50mA

genauso habe ich mir das vorgestellt. Deine Schaltung verstehe ich so 
leider nicht. Ich habe sie auch mal simuliert und bekomme leider nicht 
die gewünschten Ausgangsströme.


Danke

[Michael B. (laberkopp)]

Andreas W. schrieb:
> Deine Schaltung verstehe ich so leider nicht. Ich habe sie auch
> mal simuliert und bekomme leider nicht die gewünschten Ausgangsströme.

Vielleicht sollte man sich ein anderen Hobby suchen, wenn man nicht mal 
Malen nach Zahlen hinbekommt.