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Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Labornetzteil selbstbau


Autor: Patrick Weggler (pw-sys) Benutzerseite
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Hallo,

ich versuche zZ mir ein Labornetzteil mit µC Regelung selber zu bauen.
Dimensioniert sollte es sein für 0-30V 0-10A.

Vorgestellt hatte ich mir ein Linearnetzteil mit 3 stufiger 
Eingangsspannung, damit ich die Verluste verringere und nicht worst case 
300W wegbrate.

Über den µC soll die Spannung und ne Strombegrenzung einstellbar sein.

Mein Problem zZ ist das ich immer nur Sachen im Netz finde welche sich 
auf 
http://www.tuxgraphics.org/electronics/200506/arti...
beziehen.
Bei der Schaltung hab ich nur irgendwie bedenken ob sie nicht zu ungenau 
und einfach gehalten ist und es fehlt mir die Strombegrenzung mit 
einstellbarem Wert(Konstanstromnetzteilbetrieb)

Hat einer von euch dazu vielleicht nen guten Link oder ne gute Idee wie 
ich das


Gruß
Patrick

: Gesperrt durch Moderator
Autor: Bri (Gast)
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Bei einer rein digitalen Regelung stellt sich mir gleich die Frage, wie 
schnell die ist. D.h. wie schnell kann die Strombegrenzung wirksam 
werden oder die Spannung nachgeregelt werden. Im Anhang siehst du die 
Grundschaltung für ein Labornetzteil, die z.B. in Tietze/Schenk 
Halbleiterschaltungstechnik zu finden ist. Ich denke es ist besser, wenn 
du die nimmst und die Stellgrößen mit dem Mikrocontroller erzeugst. Du 
solltest aber unbedingt auf schnelle OPVs achten. Wenn ein OPV eine 
Größe regelt (Strom oder Spannung) dann ist der andere in der 
Begrenzung.

Autor: YasT (Gast)
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Netzteilprojekte wurden hier im Forum schon oft begonnen, ich glaube 
keines ist wirklich fertig geworden. Da wurde über Bussysteme und 
modulare Bauweise diskutiert, aber der wesentliche Kern, nämlich eine 
stabile und schnelle Regelung auch bei induktiver und kapazitiver sowie 
dynamischer Last, ist nie wirklich fundiert realisiert worden.

Schau' mal bei ELV, die verkaufen diverse (auch hochstromige) Netzteile 
und die Schaltpläne sind dort ebenfalls zu bekommen (kostenloser 
Download). Als erster Anhaltspunkt sicher nicht verkehrt...

Man darf aber nicht vergessen, dass hochwertige Netzteile mit den von 
dir gewünschten Leistungsdaten problemlos mehrere tausend Euro kosten 
können. Und dieser Preis entsteht nicht nur durch den auf der 
Frontplatte aufgedruckten Markennamen.

Autor: Patrick Weggler (pw-sys) Benutzerseite
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Also als Grundlage für mein Netzteil würde ich gerne das von ELV nehmen 
(Schaltplan angehängt) an sich ist eine relativ gute 
Funktionsbeschreibung im Datenblatt vorhanden, jedoch fehlen mir für 
meinen Umbau die Daten ab wann die Temperaturschutzschaltung das 
Netzteil abschaltet - ab wann würdet ihr das NT abschalten?
Würdet ihr einfach die 4 Potis durch Digitale austauschen oder sollte 
ich über nen r2r AD-Wandler eine Spannung erzeugen welchen mir dass die 
OpAmps dann verarbeiten?

Wenn Digitalpotis soll ich dann die auch die Aufteilung grob 
Feineinstellung mit je 1 Poti machen oder da Digital auf die 
Unterteilung grob fein verzichten?






http://www.elv-downloads.de/service/manuals/Netzpl...

Autor: ospite da lontano (Gast)
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es wird auch dieses Mal nix....

Laborgeraete sind keine Basteleien....sie sollten x-Mal zuverlaessiger 
sein als das Spielzeug das damit gefuettert wird.

Autor: Elektrikser (Gast)
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Warum Digitalpotis? Wenn du ELV nachbauen willst, sieh dir mal die 
µC-gesteuerten "Labor"-Netzgeräte von denen an. Dann wirst du 
feststellen, dass sie immer fast den gleichen analogen Aufbau haben. Auf 
der digitalen Seite verwenden sie auch eine einfache Konstruktion:
Beim AD-Wandler nehmen sie einen 4051 als Multiplexer und als ADC einen 
mit OPs aufgebauten Dual-Slope-AD.
Der DA-Wandler ist nichts anderes als PWM aus dem µC ausgeben und danach 
RC-Glied und einen Impedanzwandler.

Autor: Patrick Weggler (pw-sys) Benutzerseite
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ospite da lontano wrote:
> es wird auch dieses Mal nix....
>
> Laborgeraete sind keine Basteleien....sie sollten x-Mal zuverlaessiger
> sein als das Spielzeug das damit gefuettert wird.


Deshalb bau ich auch nicht komplett neu sondern werde nur die Analoge 
(zuverlässig) um ne Digitale Einstellung und Überwachung erweitern



PS.: Wäre das erste Project was nicht fertig würde....

Autor: Olaf (Gast)
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> Deshalb bau ich auch nicht komplett neu sondern werde nur die Analoge
> (zuverlässig) um ne Digitale Einstellung und Überwachung erweitern

Eine digitale Ueberwachung ist immer langsamer als eine Analoge und 
damit
Murks.

Eine digitale Einstellung im Sinne von Eingabe von Zahlen ist ebenfalls 
aeusserst schlecht. Schliesslich willst du in der Praxis ja oefter mal
die Spannung nur ein wenig aendern und das geht ueber ein Poti viel 
besser.

Ausserdem was glaubst du wohl wie toll es ist wenn du dich mal
vertippst. :-)

Ein Netzteil sollte schon von vorne bis hinten komplett Analog sein und 
selbst das ist nicht einfach wenn die Lasten schwierig werden. (z.B 
HF-Kram) Und vergiss nicht dir die Ausgangsspannung deines Netzteils bei
schnellen Lastwechseln anzuschauen.

Sinnvoller Einsatz eines Microcontrollers koennte ich mir nur fuer 
folgendes vorstellen:

1. Fernsteuerung der Spannung vom Computer aus. Braucht man zuhause
   vermutlich nicht, aber wenn du bei dir ein Prueffeld und
   Qualitaetssicherung im Wohnzimmer hast ist das vielleicht okay.

2. Anzeige von Spannung und Strom. Und eventuell als interessanter 
Zusatz
   die Abspeicherung von maximal und minimal Werten.

3. Zusatzfunktion um Strom und Spannung so zu steuern das man sein
   Netzteil auch als Ladegeraet verwenden kann.

Schoen ist es uebrigens wenn die Ausgangsspannung potentialfrei ist 
damit
du sie mit anderen Netzteilen zusammenschalten kannst. Und dann sollte
natuerlich auch die Schnittstelle zum Computer potentialfrei sein. .-)

Olaf

Autor: Lupin (Gast)
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Olaf: zeig mir das analoge Netzteil, dass ich per 488.2 an meinen PC 
anbinden kann... meiner Meinung nach sollten Netzteile von vorne bis 
hinten komplett in schaltreglertechnik und digital geregelt sein. 
Einstellung kann ja per Drehgeber erfolgen

Autor: Olaf (Gast)
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> anbinden kann... meiner Meinung nach sollten Netzteile von vorne bis
> hinten komplett in schaltreglertechnik und digital geregelt sein.

Aber nur wenn man keine anspruchsvolle Analogtechnik entwickelt.

Olaf

Autor: Patrick Weggler (pw-sys) Benutzerseite
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Ich kann mich zu großen Teilen Olaf anschließen - nur hat er das mit der 
Überwachung falsch verstanden!

Ich gebe der komplett analogen Regelung nur die Sollwerte vor (µC 
ersetzt nur die Potis) dadurch habe ich die schnellen Regeleigenschaften 
des Analogteils gepaar mit den vorteilen einer Prozessorsteuerung.

Übrigens ein Inkrementalgeber ist genauso gut wie ein Poti zu bedienen 
nur mit dem Vorteil ich kann per Knopfdruck auch gleich noch 
abgespeicherte Zustände aufrufen....

Autor: Chris (Gast)
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Muss mal leicht abschweifen. Wie erreicht man denn eine potentialfreie 
Ausgangsspannung, um Netzgeräte miteinander verschalten zu können ? Ist 
das mit dem Einsatz eines herkömmlichen Trafos nicht erreicht ?

Autor: Olaf (Gast)
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> Ist das mit dem Einsatz eines herkömmlichen Trafos nicht erreicht ?

Im Prinzip schon, aber man hat ja normalerweise trotzdem
ein geerdetes Metallgehaeuse. Man darf dann also keine Verbindung
zwischen Gehaeuse, Kuehlkoerper, Potis, Ausgangsbuchse usw haben.

Aufwendiger ist das wohl eher bei Doppelnetzteilen. Wenn du also nicht
nur +/-30V sondern auch einmal 60V haben willst.

Olaf

Autor: Tempelritter (Gast)
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>  meiner Meinung nach sollten Netzteile von vorne bis
>  hinten komplett in schaltreglertechnik und digital geregelt sein.

Von dieser Bauweise geht man mittlerweile ab, da diese Netzteile nicht 
zum Labormäßigen arbeiten mit Analog- und HF-Schaltungen geeignet sind.

Olaf hat das richtige dazu schon geschrieben.

Autor: Jörg B. (manos)
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Olaf wrote:
> Aufwendiger ist das wohl eher bei Doppelnetzteilen. Wenn du also nicht
> nur +/-30V sondern auch einmal 60V haben willst.
Die Doppelnetzteile die ich kenne haben meist nur 2x30V statt ±30V.

Mit ein wenig Zusatzaufwand kann man aus einem Digital gesteuerten 
Netzteil auch einen einfachen Funktionsgenerator machen.

Autor: Elektrikser (Gast)
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Man kann aber die Doppelnetzteile zu +-30V zusammenschalten.
Die Regelung sollte analog bleiben und der µC soll nur die Chance 
erhalten die Spannung/Strom vorzugeben und die Ausgangsspannung/-strom 
zu messen und anzuzeigen. Das machen die Prozessornetzgeräte von ELV. 
Was mich an ihnen stört ist das Layout der Platinen und die Filterei. 
Man kriegt da den Eindruck, als ob sie Probleme mit Schwingen gehabt 
hätten.
Ich würde einen ADC und einen DAC nehmen und die Einstellerei mit der 
seriellen Schnittstelle und Inkrementalgeber machen. Auch würde ich eine 
Möglichkeit vorsehen die Endstufe zu sperren.
Dass die ganze Sache ausführlich getestet werden muss, ist klar. Aber 
ich halte den Bau für möglich. Besser als die Teile von Peaktech könnte 
es schon werden.

Gruß Elektrikser

Autor: Patrick Weggler (pw-sys) Benutzerseite
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Also wollte euch nur mal über den Stand informieren.
Hab jetzt aus folgenden 2 Netzteilen die Analogteile kombiniert:
http://www.elv.de/output/controller.aspx?cid=74&de...
http://www.elv.de/output/controller.aspx?cid=74&de...

Hauptsächlich die Regelung vom PPS 7330 auf die 10A vom anderen 
umgestellt.

Muss ich dabei eigentlich die LM358 Beschaltung der 10A Version oder die 
vom PPS 7330 hernehmen?

Zusätzlich hab ich noch die Relaissteuerung (reihe parallel) der 10A 
Version eingebaut da mir die Spannungsverdopplung vom PPS ersten 
irgendwie nicht zusagt und wahrscheinlich auch nicht hinhaut.

Als letztes hab ich noch das Netzteil um 2 symmetrische Netzteile 
(5+12V) erweitert, welche beide über die 78Sxx bzw 79Sxx(2Ampere 
Versionen) die Spannung regeln.


Was morgen kommt:
Die Strommessung der symmetrischen Spannungen
Digitalteil mit den AD,DA-Wandlern, dem Inkrementalgeber, Display, 
Tastatur, RS232+USB-Schnittstelle,....


Wäre cool wenn einer von euch mal kurz über den bisherigen Plan schauen 
könnte ob er noch nen Fehler entdeckt (aber bitte kein Gemecker zum 
Aussehen - der Feinschliff kommt zum Schluss)

Gruß
Patrick

PS.: Was meint ihr reicht ein ATmega32?

Autor: Jörg Rehrmann (Firma: Rehrmann Elektronik) (j_r)
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Diese Schaltung läßt sich leicht an alle Bedürfnisse anpassen und ist 
dazu recht übersichtlich. Weiterer Vorteil: Spannungs- und Stromregelung 
können über einen Sollwerteingang gesteuert werden - ideal für eine 
µP-Steuerung.
http://www.trifolium.de/netzteil/kap3_2_7.html

Jörg

Autor: Geniesser (Gast)
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Jörg R. (j_r) wrote:
>Diese Schaltung läßt sich leicht an alle Bedürfnisse anpassen und ist
>dazu recht übersichtlich. Weiterer Vorteil: Spannungs- und Stromregelung
>können über einen Sollwerteingang gesteuert werden - ideal für eine
>µP-Steuerung.
>http://www.trifolium.de/netzteil/kap3_2_7.html

Fehlt nur noch die Möglichkeit zur Strommessung mittels digitaler 
Anzeige, ohne den Eigenverbrauch mit zu erfassen.

Autor: Elektrikser (Gast)
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Ein Atmega32 reicht locker. ELV verbaut für die Regelung auch nichts 
anderes, wenn ich die Pläne interpretiere. Ist vielleicht nur ein 16er. 
Die ADC und die Sollwertausgabe sind primitiv, sollen aber 
funktionieren. Ich habe nur mal ein 30V/3A (analog) von ELV nachgebaut 
und es ist ganz o.k..
Spar nicht an der falschen Stelle und baue die Stand-by-Funktion mit der 
Abschaltung der Endstufe mit ein. Ist nur ein Transistor und ein bißchen 
Kleinkram mehr...
Du willst die 10A? Dann nimm den Schaltplan des PS9031 soweit wie 
möglich her, auch die Beschaltung der LM358. FInde den OP zwar nicht 
toll, aber es geht.
Wie gesagt. Das Netzteil funktioniert in den Massen, die ELV beschreibt 
gut. Allerdings ist es bei ELV schlecht aufgebaut (Anschluß der Transis 
der Endstufe, Platinenlayout), mach es besser.
Und du solltest dir auf jeden Fall die Sprungantwort bei Laständerung 
ansehen, damit dir das Netzteil nicht deine Schaltungen himmelt. Auch 
die Langzeitstabilität unter Last ist interessant (Drift?).
Willst du alles auf eine Platine packen? Ich würde das 0-30V/10A auf 
eine Platine machen und die Doppelversorgung auf eine andere.

Autor: Nami (Gast)
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Meine 2Cent:

- Der grundsätzliche analoge Aufbau ist gut (bewährt), d.h. symmetrische 
Spannungsversorgung der Regelelektronik, GND auf den positiven Ausgang, 
Ver-Oderung der U/I-Regelung mittels Dioden.

Aber:
- Der LM258 ist nicht so besonders, besser z.B. MC33078
- Die Konstruktion, die Reglerschleife ("Ver-Oderung" der OP Ausgänge 
für U/I-Regelung) durch LEDs und Spule zu legen halte ich für Schrott - 
auch wenn das bei ELV genauso ist! Damit macht man sich die Regelung 
schlecht. Besser ohne Spule und mit schnellen Si-Dioden (1N4148).
- Bei Dir scheint in der Spannungsregelung ein Bug zu sein - der 
positive Eingang von N2-A liegt bei Dir auf GND (pos. Ausgang), was IMHO 
nicht korrekt sein kann.

Autor: Patrick Weggler (pw-sys) Benutzerseite
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Das mit N2-A hab ich überprüft - zw Masse und pos-in liegen die Dioden 
D21 D22 wie auch in beiden ELV Plänen!?

Kann ich die LM358 einfach gegen die MC33078 austauschen oder muss ich 
da was neu berechnen (ich muss gestehen ich hab bisher immer mit LM358 
gearbeitet)

Könntest du das mit der Verschlechterung der der Regelung durch die 
L+LED näher ausführen?

Könnte ich anstatt der 1n4148 auch die Optokoppler-Led drinne lassen und 
nur L entfernen zur verbesserung?

Autor: Stefan Huebner (shaun)
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Die Induktivität macht die Regelung im Einsatz langsamer und provoziert 
u.U. zusätzliches Überschwingen, die Jungs scheinen wirklich Probleme 
mit Oszillation gehabt zu haben. Durch die LED muss der OPV des 
betreffenden Fehlerverstärkers, der gerade aktiv wird, nicht nur um 0,6V 
(Si), sondern >1.5V (LED) schwingen, das kostet wieder Zeit, die 
anderswo kompensiert werden muss und die Regelung unnötig langsam macht.
Beim Einsatz eines anderen OPV musst Du nur beachten, dass die Eingänge 
hochohmig genug sind (egal, wenn es mit dem 358 auch geht), der Ausgang 
den nötigen Strom aufnehmen kann und noch einige Kleinigkeiten wie 
Pinbelegung, berechnen musst Du eigentlich nichts anders, weil in diesen 
Schaltungen weitestgehend ein idealer OPV angenommen wird.

Autor: Nami (Gast)
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>Das mit N2-A hab ich überprüft - zw Masse und pos-in liegen die Dioden
>D21 D22 wie auch in beiden ELV Plänen!?

Nein, ich meine den Spannungsteiler R56---(R70||R71). Dieser darf in der 
Mitte nicht mit (U_out+, LSP3) verbunden sein. Dadurch bestimmt sich 
normalerweise die Spannung: U_out = U_soll*(R70||R71)/R56
(unter Vernachlässigung von R59, dessen Bedeutung mir unklar ist)

Autor: Manni (Gast)
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Kauf Dir eines der billigen ETT-Netzteile aus China. Die sind robust und 
so billig dass Du  immer ein neues kaufen kasst, wenn Du einst brauchst. 
Sind auch besser, als das, was Du selber bauen kannst.

Autor: jasmin (Gast)
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wo gibt es dies billigen ett-labor netzteile ??

Autor: Patrick Weggler (pw-sys) Benutzerseite
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Hi,

ich zerbreche mir jetzt seit gestern den Kopf darüber wie ich den Strom 
der beiden symmetrischen Spannungen messen kann - meine Probleme sind

1) Die Masse vom ADC ist nicht mit den Massen der beiden verbunden
2) Wenn ich im negativen Zweig Strom messe ist das Ergebnis doch ne 
negative Spannung welche ich nicht mit dem ADC von nem mega32 messen 
kann? (gilt die Einschränkung auch für den 128er

Autor: F. Kriewitz (freddy436)
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Differenz Verstärker
Der mega32 hat meines wissens auch 2xDifferential ADC Channels, damit 
könntest du auch weiterkommen, die habe ich bisher aber auch noch nie 
gebraucht.

Autor: bascom-looser (Gast)
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Ich habe was im einem anderen Forum gefunden.
http://bascom-forum.de/index.php/topic,616.msg1326...

Autor: Jörg Wunsch (dl8dtl) (Moderator) Benutzerseite
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Sehr nützlicher Hinweis auf das Bascom-Forum, wenn am Ende dort nur
eine URL steht:

http://scriptkiller.de/avr_mikrocontroller_netzteil.php

Edit: der dort benutzte AT90S4434 wird nicht mehr produziert.  Da es
eh nur der kleine Bruder vom AT90S8535 war, kann man ihn durch einen
ATmega8535 ersetzen.  Der weit verbreitete ATmega16 müsste eigentlich
genauso funktionieren.  Die Firmware wird aber zumindest einer
neuen Übersetzung bedürfen, aber die hat der Autor gleich nur auf
Anfrage parat...

Autor: Mike M. (mike_m18)
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Very good Power supply unit 30v - 10A ! and display for it enclosed V 
-99.9V and up to 9.99 A

Autor: Mike M. (mike_m18)
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Schematics;

Autor: Jo discovery (Firma: Jo) (discovery)
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> Eine digitale Ueberwachung ist immer langsamer als eine Analoge und
> damit
> Murks.

Das kann man so nicht sagen. Allerdings ist es schon eine 
Herausforderung so eine Regelung komplett digital zu gestalten. Durch 
die Digitalisierung ergeben sich ganz neue Möglichkeiten 
(Filteralgorythmen, Schattenmodelle etc..) die analog nicht umsetzbar 
sind. Es gibt sogar Konzepte, welche das Zuleitungsnetz komplett 
vermessen und dann ihre Reglung danach ausrichten. Da gibts schon 
ziemlich ausgefuchste Sachen. Allerdings bewegt man sich da schon auf 
einem komplexen Gebiet (keine Bastelei).

Autor: Gerhard K. (mikros)
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SCHLOSSER!!!!!!!

Autor: Experte (Gast)
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Immer an eine Fette Schutzdiode direkt am Ausgang denken!
Anode an + Kathode an -.

So hält es länger.

Terminator

Autor: Gregor B. (Gast)
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Boah Leute, schaut hier eigentlich niemeand mehr aufs Datum?
Der Thread ist von 2007!

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