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Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Problem beim Stromregeln (Simulation vs. Realität)


Autor: Nikias Klohr (Gast)
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Hallo,
vielleicht hat ja einer von euch einen Tip für mich.
Meine Schaltung hab ich als Bild angehängt. Es ist eine
spannungsgesteuerte Stromquelle. Diese funktioniert in der Simulation
auf dem Rechner auch wunderbar. Jetzt habe ich sie in der Realität
aufgebaut und sie funktioniert eigentlich garnicht wie sie soll.
Der Strom lässt sich zwar wunderbar einstellen, aber sobald man den
Lastwiederstand ändert...ändert sich auch der Strom (ziemlich genau
antiproportional zum Wiederstand) - genau das soll die Schaltung ja
eben nicht machen! In der Simulation funktioniert dies
einwandfrei...vielleicht sieht ja jemand auf Anhieb was das Problem
sein könnte? Habe schon alles durchgemessen... und komme einfach nicht
drauf.

Wenn ihr noch Fragen zu funktionsweise habt...einfach fragen.

Gruß,
Nikias

Autor: A.K. (Gast)
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Der LM324 ist kein Rail-to-Rail Opamp. Nicht an den Inputs, nicht an am
Output.

Autor: Nikias Klohr (Gast)
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Nach meiner Überlegung benötige ich auch keinen Rail2Rail !? An welcher
Stelle siehst du dies bzgl. die Problematik?

Gruß,
Nikias

Autor: A.K. (Gast)
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Sorry, das war ein Schuss ins Blaue - ist ein Standardfehler.

Wozu dient eigentlich der 1pF Kondensator? Da dürfte schon die
Kapazität der Pins grösser sein.

Autor: Thomas (Gast)
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servus,

ich denke, daß der LM324 als Differenzverstärker nicht die beste Figur
macht...Wie genau funktioniert dieser ? Kommt da wirklich der Strom
raus, der durch den Meßwiderstand fließt ?

Gruß Thomas

Autor: Unbekannter (Gast)
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> Nach meiner Überlegung benötige ich auch keinen Rail2Rail

Falsch überlegt. Z.B. Dein V_in ist GND bezogen (0 bis 4 Volt).

Und noch was: Hat der LM324 nicht einen Open-Kollektor-Ausgang?

Autor: A.K. (Gast)
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GND kann er schon, nur VCC nicht. An beiden Enden, am Ausgang allerdings
etwas schwach - was hier kein Problem darstellen sollte.

Rein gefühlsmässig macht mir die starke kapazitive Belastung etwas
Sorgen.

Autor: Nikias Klohr (Gast)
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Hallo,
also nochmal zur Rail2Rail Problematik...ich hatte mich da etwas
unsauber ausgedrückt. Es ist KEIN Rail2Rail OpAmp im eigentlichen
Sinne...wenn man ihn mit +/- Spannung versorgt kann er nicht ganz bis
hin...wenn man ihn aber mit +/GND versorgt kommt er sehr wohl bis GND!

Das kann ja eigentlich auch nicht das Problem sein! Die Schaltung
funktioniert im Grundprinzip ja schon...man stellt ein paar mV vorne
ein...und hinten kommen ein paar mA raus...die beiden hängen
voneinander ab...und es geht über den vollen Bereich für den ich das
ganze dimensioniert habe (0..4V,0..500mA)! Nur leider ist der
Ausgangsstrom nicht ausschließlich von der Eingangsspannung abhängig,
wie geplant und simuliert, sondern auch vom Lastwiederstand. Und das
verstehe ich nicht!

Der Kondensator ist da eigentlich quatsch...das war nur mal aus
Testzwecken was ausprobiert.

Gruß,
Nikias

Autor: A.K. (Gast)
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Auch mal mit Oszi kontrolliert? Vielleicht schwingt was.

Autor: peter dannegger (Gast)
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In der Realität hast Du reale Widerständ, d.h. sie haben eine Toleranz
und einen TK und das macht Deinen Differenzverstärker zur Sau.

Nimm 0,1% Widerstände oder ein Abgleichpoti oder gleich einen fertigen
Differenzverstärker.


Peter

Autor: Nikias Klohr (Gast)
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Ja,
hab auch schon mit Oszi durchgemessen...es schwingt auch was...wie auch
simuliert...allerdings im 3-Stelligen KHz Bereich. Das liegt daran das
im Regelkreis von OP A ziemlich viel drinnhängt und dem seine
Kompensation nicht dafür ausgelegt ist!

...sollte sich allerdings nicht auf die Lastabhängigkeit auswirken!

Die Grundfunktion der Schaltung ist wie gesagt OK...alles was ich
Messen kann, Differenzen, Shunt-Abfall...Soll/Ist-Spannung und
Gate-Spannung machen Sinn. Es muss ein grundlegenderes Problem mit
meinem Mos-Fet sein. Ich habe das ganze mit Protel DXP simuliert...mit
den original Hersteller-Spice Modellen und da hat es ja auch
funktioniert!


Gruß,
Nikias

Autor: peter dannegger (Gast)
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Na wenns schwingt, dann ist natürlich alles zu spät.


Peter

Autor: Nikias Klohr (Gast)
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@Peter

Ist diese Aussage nicht zu pauschal?
Was kann die Lastabhängigkeit mit einer 100KHz Schwingung bei einer
Amplitude von 10mV am Gate vom MosFET zu tun haben?

Selbst am Shunt kann ich keine Schwingungen mehr messen...die werden
schon vom MosFET gedämpft (vermute ich).

Und wie gesagt...die Strom-Regelung FUNKTIONIERT ja soweit...der
Regelkreis ist ja stabil! Nur leider eben von der Last abhängig...

Der Differenzenverstärker ist ein guter Hinweis...ich werde mir dazu
mal die Theorie bzgl. ungleicher Wiederstände genauer durchlesen.

Gruß,
Nikias

Autor: A.K. (Gast)
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Was bislang noch fehlt: Wie gross ist denn die Abhängigkeit?

Autor: Nikias Klohr (Gast)
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Wie gesagt ... etwa antiproportional... wenn ich 20mA bei 15 Ohm
einstelle und dann auf 33 Ohm erhöhe fließen noch 11mA

Autor: A.K. (Gast)
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Auch bei grösserem Strom? In diesem Bereich bist du ja schon recht nah
an der Offset-Spannung des Opamps.

Autor: Nikias Klohr (Gast)
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jo...bei 200mA verhält es sich genauso!

ich glaube, dass es sich da um ein systematisches Problem handelt...
..hab mal meinen TietzeSchenk rausgeholt...mal sehen was der dazu
meint.

Gruß,
Nikias

Autor: Arno H. (Gast)
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Hallo,
in der Schaltung sehe ich nur einen Regelkreis für den Strom.
Wo vergleichst Du die Ausgangsspannung mit dem Sollwert?
Arno

Autor: Nikias Klohr (Gast)
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Die Ausgangsspannung wird ja auch nicht geregelt... es ist eine
Spannungsgesteuerte STROMquelle!

Autor: Uwe (Gast)
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Hi!
In der Simulation sind die R's deines Diff-Verstäkers auch gleich.
Real sind sie das aber nicht und da schnippt dir das Ding davon.
Ich benutze soetwas auch mit 4x47K/0,1% und zum Abgleich 47R. Verändere
mal in der Simulation einen R um wehnige Ohm, du wirst staunen was da
rauskommt.

Viel Erfolg, Uwe

Autor: A.K. (Gast)
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Faktor 2 bei den Toleranzen von 1% Widerständen?

Autor: Nikias Klohr (Gast)
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Hallo,
also Peter und Uwe habens erkannt!

Der Differenzenverstärker, bzw. seine Wiederstände sind das Problem.
Hab das mal simuliert...mit nur kleinen Abweichungen. Es passiert genau
das, was man auch in der Realität erhält!

Nun hab ich mir mal den TietzeSchenk zu diesem Thema
durchgelesen...dort wird ziemlich genau auf diese Problematik
eingegangen (Stichwort "Gleichtaktunterdrückung").

Nun stellt sich mir die Frage wie ich meine Schaltung retten kann !?
Hab mal versucht das ganze mit nem Poti anstatt R1 abzugleichen...keine
Chance!

Einen teueren "Instrumentenverstärker" will ich mir aber nicht
zumuten - der TietzeSchenk schlägt z.B. einen AD620 vor - Reichelt 7 €
- und der ist noch BILLIG!

Die einzige Lösung, die ich grade sehe, ist einen
"Elektrometer-Subtrahierer" Diskret selbst auf zu bauen...auch nicht
grade Prickelnd...

...vielleicht hat jemand von euch noch ne gute Idee?

Nikias

Autor: Uwe (Gast)
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Hi!
Wie retten? Na einfach 0,1% R's benutzen und dann abgleichen.
Das reicht in einem Teiler zu. Die R's eine 10 Potenz höher also
22/68K und dazwischen 47R Zehngangtrimmer. Der Schleifer kommt dann an
den jeweiligen Eingang. Wichtig ist nur ein gleiches Teilerverhältnis
herzustellen. Zum Abgleichen konstanten Strom durch deinen Mess-R jagen
und mit 2, recht unterschiedlichen, RL's auf gleiches Ausgangssignal
trimmen.

Viel Erfolg, Uwe

Autor: Arno H. (Gast)
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Hallo,
die Schaltung hatte mich etwas verwirrt wegen des Sensorwiderstands im
Lastkreis.
Warum baust Du die Stromquelle nicht von +12V aus auf mit dem
Messwiderstand von Plus nach der Source eines P-FET und die Last am
Drain. Allerdings ist dann der Einsatz des LM324 eventuell nicht mehr
möglich und Du benötigtst einen OPV mit npn-Eingängen. Die
Referenzspannung des Vergleichers auf Plus umzustricken ist ja auch
kein Akt, oder?
So würde aber der schwimmende Sensorwiderstand wegfallen, der ja
wirklich bei jeder Laständerung die Gleichtaktunterdrückung des
Differenzverstärkers testet.
Arno

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