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Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik konstantstromquelle und dann noch PWM?


Autor: Paul H. (powl)
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Hi!

Für eine Luxeon K2 möchte ich einen Schaltregler als Konstantstromquelle 
benutzen um sie direkt an 12V betreiben zu können. Allerdings möchte ich 
sie per µC auch noch mit PWM ansteuern können. Ist sowas möglich und wie 
kann ich sowas verschalten?

100-200Hz PWM reicht ja. Den Regler kann man mit 100kHz arbeiten lassen. 
Läuft das dann noch gescheit wenn ich den Regler ständig an und 
ausschalte?

Ist für n Moped aber wenn ich Widerstände oder ne normale 
Konstanstromquelle nehme müsste die auch 4W wettmachen..

Strom der LED 350mA, Spannung: 3V.

Oder lieber ne Konststantspannungsquelle für 5V + Vorwiderstände?
lg PoWl

Autor: holger (Gast)
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>Ist für n Moped aber wenn ich Widerstände oder ne normale
>Konstanstromquelle nehme müsste die auch 4W wettmachen..

Rück/Bremslicht selber basteln ?
Dazu braucht es keine PWM. Stromquelle beim bremsen
auf höheren Strom schalten und gut is.

Autor: Paul H. (powl)
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Soll für Blinker sein.

Da ich es nicht so hübsch finde dass LEDs gegenüber den Glühbirnen 
sofort an oder aus gehen weil sich eben keine Glühwendel erhitzen und 
abkühlen muss, möchte ich das mit nem µC etwas nachbilden. Dadurch kann 
ich gleich noch weitere Funktionen oder irgendwelche Spielereien 
integrieren (die ich nicht auf der Straße anschalte).

Oder gibts da ne analoge Lösung für die die Konstantstromquelle langsam 
hochfährt und auch wieder langsam ausklingen lässt.

Ich dachte an jeweils einen MC34063 als Step-Down Regler.

lg PoWl

Autor: yalu (Gast)
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Vorschlag 1:

Bau einen Schaltregler in Hardware und nimm als Referenzspannung das
tiefpassgefilterte PWM-Signal des µC. Vorteil: Es kann eine
Standardschaltung zur Stromregelung benutzt werden.

Vorschlag 2:

Mach die Regelung in Software: Der µC liest den Istwert über den ADC
ein, bergleicht sie intern mit dem Sollwert und gibt die Stellgröße
als PWM aus. Dieses Signal steuert (evtl. über einen Treiber) direkt
den Leistungsschalter des Reglers. Vorteil: Minimaler HW-Aufwand.

Vorteil von beiden: Die LED flackert nicht. Das würde sie aber, wenn
du das PWM-Signal direkt als Sollwertvorgabe nehmen würdest.

Autor: Gregor B. (gregor54321)
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Vorschlag 3: Da am Moped kein Strommangel herrscht: Vorwiderstand zur 
LED und Dicker Kondensator gegen Masse. Zusammen mit dem Vorwiderstand 
bildet das einen Tiefpass, der die Spannung über der LED recht langsam 
steigen und auch wieder langsam fallen lässt.
C muss aber so dimensioniert sein, das er gut an die Kennlinie der LED 
passt (wie heißt das noch? Durchbruchspannung? Nein, aber so 
ähnlich...).

Autor: Paul H. (powl)
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ja, ich frag mich grad wieso ichs mir so kompliziert mache. Als 
Konstantstromquelle könnte ich ja einen einfachen LM317 oder richtig 
dimmensionierte Widerstände..

Am besten wär natürlich eine 5V Leitung am Moped, einfach um die 
Verlustleistung gering zu halten und auch gleich um später einen µC mit 
Spannung zu versorgen.

Wobei wir da wieder bei nem ganz anderen Thema wärn. Und zwar beim 
Generator und bei der Spannungsreglung.

Ich könnte mir ja eine 5V Spule wickeln und eine 12V Spule. Je nachdem. 
Wir nehmen zwar auch in Physik grad Induktion durch, aber ich steig da 
noch nicht so ganz durch.

Im Motor sieht das ganze so aus, dass sich ein magnetisches Polrad um 
eine Sternförmige Anordnung von Spulen dreht.

Folgendes bitte korrigieren wenn was nicht stimmt:
Dadurch wird der Eisenkern bzw. das Magnetfeld durch die Spulen also 
ständig ummagnetisiert und eine Spannung in den Spulen induziert. Die 
Leerlaufspannung hängt dabei von dem Betrag der Änderung der 
Magnetischen Flussdichte und von der Zeit der Änderung ab. Die 
Flussdichte verändert sich betragsmäßig immer gleich, nur die Zeit in 
der dies geschieht wird mit zunehmender Drehzahl kleiner, weshalb die 
Induktionsspannung hier eben größer wird. D.h. ich bräuchte für die 
Induktionsspule verschiedene Abgriffe hm?

Ok, so, was passiert jetzt wenn man dem ganzen Strom entnimmt? Durch den 
Stromfluss erzeugen die sich bewegenden Elektronen ihr eigenes 
Magnetfeld, das dem induzierenden Magnetfeld entgegen wirkt. Der Motor 
wird quasi auszubremsen versucht. Da sich der kräftige Motor relativ 
wenig davon beeindrucken lassen wird die Induktionsspannung aufrecht 
erhalten.

Welcher Strom kann nun maximal fließen? Soviel bis der Motor sich doch 
zur Bremsung zwingen lässt (also seeehr viel?)

lg PoWl

Autor: Martin (Gast)
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Es kann maximal soviel Strom fließen bis eines oder beides der Folgenden 
Fälle eintritt:

1. Motor wird abgewürgt (ok zugegeben seeeeeeeehr unwarscheinlich)
2. Die Spule geht in Rauch auf (sehr wahrscheinlich) :D

Autor: Paul H. (powl)
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D.h. ich brauch mir um die Belastung bei entsprechender Drahtdicke 
weniger Sorgen machen hm?

Noch eine energetische Frage:

Wenn ich mehr Spulenwicklungen hab wird auch die Induktionsspannung 
größer. Hänge ich nun einen Spannungsregler mit meinetwegen 5V vor eine 
ohmsche Last, fließt ja immer der Strom, den die Last bei 5V zieht. Der 
Rest wird am Spannungsregler (quasi nur ein sich selbst regelnder 
Widerstand) in Wärme verbrutzelt. Der Strom ist also immer gleich, 
allerdings wird bei größerer Spannung mehr Energie abgegeben, der Effekt 
der der Bewegung des Polrades entgegenwirkt bleibt allerdings immer 
gleich. Verkleinere ich nun die Spule, wird auch die Induktionsspannung 
etwas kleiner. Der Stromfluss bleibt aber immernoch gleich. Hm.. achso. 
Ok, frage selbst beantwortet. Die Ursache, die der Bewegung 
entgegenwirkt, wird nun auch kleiner, da die Spule ja kleiner ist.

Ok.. interessante Erkenntnisse
Ich glaub mein aktueller ignoranter Laderegler verheizt einfach die 
überschüssige Spannung in Wärme. Wäre es nicht praktischer mehrere 
Spulenabgriffe zu nehmen und dann jeweils zwischen denen umzuschalten? 
Damit könnte man die Belastung des Motors verringern. Oder hat das in 
der Praxis keinen effektiven Nutzen? Wieso haben die Lichtmaschinen eine 
Leistungsangabe? Ist das die Dauerleistung die sie abgeben können ohne 
sich nicht in Rauch aufzulösen?

lg PoWl

Autor: avion23 (Gast)
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>Wäre es nicht praktischer mehrere
>Spulenabgriffe zu nehmen und dann jeweils zwischen denen umzuschalten?
Das macht man z.B. bei Labornetzteilen. Oder bei der 220V/110V 
Umschaltung bei PC-Netzteilen.
Die Frage ist nur, was kostet den Hersteller mehr;
- ein Kühlkörper oder niedrigere Lebensdauer
- ein Haufen Relais + Ansteuerung

>Wieso haben die Lichtmaschinen eine
>Leistungsangabe? Ist das die Dauerleistung die sie abgeben können ohne
>sich nicht in Rauch aufzulösen?
Die Wicklungen einer Lichtmaschine sind aus Kupfer, und Kupfer hat einen 
ohmschen Widerstand. Die Verlustleistung ist P = I²*R. Die Wicklungen 
können aber nur eine bestimmte Menge an Energie pro Zeit an die Umgebung 
abgeben. Wenn die Wicklungen zu heiß werden (wird erst ab 100°C 
kritisch), dann schmilzt die Isolierung und man hat einen Kurzschluss.
Der angegebene Strom sollte auch noch im Sommer unter der Motorhaube 
erreicht werden. Lichtmaschinen haben aber keinen Überlastschutz!

Übrigens:
P = I² * R, Lichtmaschienen verkraften üblicherweise 100A -->
P = (100A)² * R, sind bei einem  Wicklungswiderstand von 0.1Ω -->
P = (100A)² * 0.1Ω -->
P = 1000W
Das ist viel! Ich nehme an, dass eine Lichtmaschine ungefähr 100W-200W 
abführen kann.

Autor: Paul H. (powl)
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Ja, dass die Spule einen Ohmschen Widerstand hat weiß ich. Nunja. Ich 
denke ich werde der Lima unter Vollast eher weniger als 100 Watt 
abziehen. Die 100 wirklich nur dann wenn beide Halogenlampen an sind 
(Abblend- & Fernlicht).

Wie siehts mit nem Schaltregler aus? Man könnte ja die zu hohe Spannung 
relativ einfach runtertransformieren. Ok, ich hab noch nicht gemessen 
wie hoch die Spannung wirklich steigt aber es muss ja so sein. dass ich 
bei ner niedrigen Drehzahl schon möglichst meine 13..14V hab (damit der 
Spannungsregler noch vernünftig arbeitet) und bei ner höheren Drehzahl 
(4-8Fach so hoch) kanns ja nicht sein dass ich da dann an die 100V 
anliegen hab. Bei ein paar A müsste mein Spannungsregler dann hunderte 
Watt verheizen.

Jetzt verstehe ich auch den Sinn einer fremderregung, durch Variation 
des B-Felds kann die Induktionsspannung verändert werden..

lg PoWl

Autor: ich (Gast)
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was ist los?
keiner der hier anfängt mit

-Das ist verboten...
-was sagt die Versicherung dazu...
-sowas will der TÜV nicht sehen
-Betriebserlaubnis ist dann wech
usw

Hallo?! der will am Moped rumfrimmeln.

egal, die haben es wohl nicht mit bekommen. also weiter machen.

Autor: Matthias Lipinsky (lippy)
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>Ich könnte mir ja eine 5V Spule wickeln und eine 12V Spule. Je nachdem.
>Wir nehmen zwar auch in Physik grad Induktion durch, aber ich steig da
>noch nicht so ganz durch.

Um welche Art "Moped" geht es denn?
Ich hab zu meinen Jugendzeiten solche Experimente mit ner S51 gemacht.
Evtl kann ich dir, falls wir über was vergleichbares reden, paar Tipps 
geben..

Autor: Matthias Lipinsky (lippy)
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>Es kann maximal soviel Strom fließen bis eines oder beides der Folgenden
>Fälle eintritt:

>1. Motor wird abgewürgt (ok zugegeben seeeeeeeehr unwarscheinlich)
>2. Die Spule geht in Rauch auf (sehr wahrscheinlich) :D

oder drittens:

In Generatoren gibt es zwei Magnetfelder, die sich gegenseitig 
überlagern:
Diese werden verursacht von folgendem Strom:
a) Induzierter Strom erzeugt Magnetfeld
b) Magnetfeld der Erregung (Erregerstrom, falls nicht Dauermagnet)

Die Differenz der beiden Magnetfelder erzeugt mM nach die 
Induktionsspannung.
Wenn also genügend Strom fließt, welches das Erregermagnetfeld "weit 
genug" ausgleicht, fehlt es an der Induktionsspannung um eben diesen 
Strom aufrechtzuhalten.

Das heißt:
Schließt du die Spule kurz, wird ein gewisser Energiebetrag (der jetzt 
natürlich am Innenwiderstand verbraten wird) nicht überschritten.
Dieser ist wohl hauptsächlich abhängig von:
- Erregerfeldstärke
- effektiver Kernquerschnitt
- (leider notwendige) Luftspaltgröße zw. Läufer/Anker

für den Trafo gibt es eine vergl.Formel, die sich sicher übertragen 
anwenden lässt:
         2 PI                        Usek: induzierte Sek.spannung
Usek = --------  f  N * B^ * A     f   : Frequenz Primärseite
        SQRT(2)                      N   : Windungszahl sekundär
                                     B^  : Amplitude magn. Flussdichte
(alle Einheiten in Grundeinheiten!)  A   : eff. Kernquerschnitt

Autor: Paul H. (powl)
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Danke für deinen informativen Post. Allerdings habe ich ein permanent 
magnetisiertes Polrad und einen sternförmigen inneren Stator um den 
jeweils die einzelnen Spulen gewickelt sind.

Ich gehe davon aus, dass das Polrad auf der einen Seite den Nord und auf 
der anderen den Südpol hat. Somit wird der Stator ständig ummagnetisiert 
und eine Spannung in den Spulen induziert.

Och das ist eine Sachs Madass. Der Motor wird allerdings auch in Honda 
Dax, Honda Monkey oder und in Midibikes (nicht Pocketbikes bzw. 
MINIbikes) verwendet.

lg PoWl

Autor: /B/ernd (Gast)
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Wieso nimmst du nicht einfach einen Spannungsregler und lässt die 
Flossen von der Lichtmaschine?
Einem SR mit passendem Kühlkörper interessiert es nicht die Bohne ob da 
12 Volt reinkommen, da kommen 5 Volt wieder raus.

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