Moin Männers,
Ich hab da mal ein kleines Problem. Ich benötige eine kleine
Konstantstomquelle für eine Glühkerze, die zieht etwa 3,3 A. Versorgt
wird von einer 12 V Blei Batterie. Ich hab einen BUZ 100, in Reihe zur
Last, auf einen ordentlichen Kühlkörper geschraubt und steuer den über
ein 10k Ohm Poti am Gate an. Funktioniert soweit auch. Der Fet macht
auch bei 4 A Last nicht viel mehr als 60 ºC (kann man am Gehäuse gerade
noch anfassen). Nun zum Problem: Die Regelung ist nicht stabil. Bei etwa
3,5 A schwankt der Ausgangsstrom um fast 0,3 A. Ich brauch hier keinen
hochpräziesen Regler, wir reden hier über einen Glühdraht, aber 300 mA
ist etwas viel. Ich denk bis etwa 50 mA sollte kein Problem darstellen.
Ach ja, über der Versorgunggsonnung hängt ein kleiner Elko und über der
Regelspannung ebenfalls ein 100 nF. Das hats aber nicht verbessert. Ich
möchte eigentlich nicht erst mit OPVs losbasteln, wäre toll wenn ich das
simple Gebilde zum fumktionieren bekomme.
Warum willst Du die Glühkerze mit Konstantstrom betreiben? Ich meine,
Konstantspannung wäre besser! Bei Konstantstrom hast Du bei kaltem
Glühdraht am wenigsten Glühleistung (weil der Widerstand der Glühwendel
gering ist) und bei heißem Glühdraht steigt die Leistung an (heißerer
Draht -> größerer Widerstand -> größere Leistung -> noch heißerer Draht
-> ...), u.U. bis die Kerze durchbrennt...
Bei Konstantspannung stabilisiert sich dagegen die Glühtemperatur eher
durch den sich ändernden Widerstand.
hmm, stimmt natürlich. Ich hab grade mal ein Paar Lastwiderstände
anstelle der Glühkerze angeschlossen, schon funktionerit der Spaß wie
erwartet.
Verschiedenne Kerzen benötigen unterschiedliche Spannungen. Die richtige
Spannung wird anhand des Stromverbrauches eingestellt (um die 3 A), also
fand ich es inteligent gleich den Strom vorzugeben .... Jedes Powerpanel
für den Modellbau funktioniert so. Ich seh grade, die kosten nur noch
weinge Euronen, egal jetzt ist der Basteltrieb geweckt ....
Nun, da bekannt ist wo das Problem her kommt, kann man was dagegen tun
um Zumindest den Stom in der Glühphase zu stabiliseren?
Hallo Heiz, Strom ist Kein Problem, der Akku ist mehr als
Überdimensioniert, da kann ich es mir leisten reichlich Verlustwärme zu
generieren.
Mit einem PWM gesteuertem FET geht das natürlich auch, da wüsse ich
sogar wie, hab ich schon ein paar mal gebaut. Ich wolt es halt gern
"schnell" ,mit ein paar Resten aus der Bastelkiste lösen. Daher auch der
BUZ 100, den benutz ich an anderer Stelle gerade als Schalter, daher
hatte ich den in der Hand :)
Heinz V. schrieb:> für die Kostantstromquelle könntest Du den FET selbst nutzen:> https://www.mikrocontroller.net/articles/Konstantstromquelle> ich weiß jetzt aber nicht ob das mit dem BUZ100 auch so geht (müsste ich> erstmal ins DaBla schauen)
Das geht normalerweise nur mit (selbstleitenden) JFETs
und das auch nur bei kleinen Strömen (typisch 20mA).
Der Aufbau ist im Grunde was ich gemacht habe, nur das meine
Gatespannung aus einem Poti zwischen GND und VCC kommt und der Shunt RS
fehlt. Die Strombegrenzung macht aktuell mein Netzteil.
hotice schrieb:> Die Regelung ist nicht stabil
Na es ist ja auch keine Regelung.
> wäre toll wenn ich das simple Gebilde zum fumktionieren bekomme.
Es ist keine Regelung und wird ohne OpAmp keine werden.
> Ich möchte eigentlich nicht erst mit OPVs losbasteln,
Tja, verloren.
Lineare Regelungen, die den Rest verheizen, sind eh keine gute Idee.
1
+------+------------+--o +12V
2
| | |
3
11k | Glühkerze
4
| | LM321 |
5
+-----|+\ |
6
| | >--+-100R-|I BUZ11 auf Kühlkörper
7
| +--|-/ | |S
8
| | | 10nF |
9
| | | | |
10
| +---(----+--10k--+
11
| | |
12
1k | 0.33Ohm/5W
13
| | |
14
+------+------------+--o
Besser sind Schaltregler, die verheizen nicht so viel
Hallo MaVin,
ja, dass das ungeregelt ist, war mir bewusst. Ich hab aus ein paar
Widerständen einen Shunt gebaut, der sich positiv auf das Verhalten der
Schaltung auswirkt. Der Widerstand der Glühwendel ändert sich offenbar
sehr stark. Ich bin davon ausgegangen das dieser, wenn die Wendel einmal
glüht, annähernd gleich bleibt. Das ist aber offenbar nicht so. Da wird
wohl ein OPV rein müssen um das gescheit nachzuregeln.
Danke für eure Hilfe.
Hallo hotice,
mit dieser Schaltung geht es. Simuliert wurde mit 10V, 12V und 14V
Batteriespannung, dabei ändert sich der Laststrom um 30mA.
Unterschiedliche Lasten, im steuerbaren Rahmen, ändern den Strom nicht.
Der Ausgangsstrom berechnet sich zu (Zenerspannung - GateSourceSpannung)
durch R1.. Ich habe leider kein Model für den BUZ100, sondern nur für
BUZ21, aber die UGS ist bei beiden ca. 4V für ca. 3A.
Zu beachten ist die Leistung von R1: 2,8V * 3A = 8,4W
R3 ist die Glühkerze.
Gruß. Tom
Nochmal: es macht m.E. gar keinen Sinn, bei einer Glühkerze (wie auch
bei einer Glühlampe) den Strom auf einen bestimmten Wert zu regeln!
Schließlich soll ja nicht der Strom, sondern die Glühtemperatur
einigermaßen stabil sein. Wenn man für einen konstanten Strom sorgt
(z.B. 3,3A per Labornetzteil), wird man sehen, daß die Glühwendel - wenn
überhaupt - nur ganz langsam auf Temperatur kommt. Ein Tropfen Sprit in
der Glühkerze wird diese erstmal ganz außer Gefecht setzen und es wird
lange dauern, bis die Kerze diesen Tropfen Sprit verdampft hat. Bei
"Konstantspannung" geht in so einem Fall der Strom 'rauf, die Leistung
steigt und damit ist der Tropfen Sprit schnell verdampft.
Mir ist auch keine Glühelektronik bekannt, die als Konstantstromquelle
arbeitet. Meist sind es simple PWM-Schaltungen, was im Ergebnis einer
Konstantspannung entspricht.
Hallo Thomas,
ganz so dramatisch sehe ich die Situation nicht. Die Stromquelle hält
den Strom stabil und damit die Leistung des Stromkreises - Bei hotice
ist das 12V x 3A = 36W. Es ist aber nicht festgelegt, wie sich die
Leistung auf die Bauteile verteilt. Ich sehe es sogar als Vorteil daß
die Leistung auch bei Kurzschluß nicht größer als 36W werden kann.
Nehmen wir an, die Glühkerze hat 1 Ohm, dann ist die Leistung der
Glühkerze: P = I x I x R = 3 x 3 x 1 = 9W, die restlichen 27W fallen an
Transistor und Widerstand ab.
Ändert sich der Widerstand der Glühkerze durch abkühlen auf 2 Ohm, so
ist die Leistung 3 x 3 x 2 = 18W, die Leistung an der Glühkerze hat sich
damit verdoppelt.
Das kann bis zur maximal möglichen Spannung an der Glühkerze so
weitergehen. Die maximale Spannung kann die Eingangsspannung - 3V für
die Stromquelle sein, also 9V x 3A = 27W. Die Leistung am Lastwiderstand
kann sich für unser Beispiel von 0W bis 27W ändern. Falls das nicht
ausreicht, muß nur der Strom größer gewählt werden. Bei 6A sind es schon
0W bis 54W usw.
Ob der Widerstand einer Glühkerze sich ausreichend ändert, vermag ich
allerdings nicht zu sagen. Da müßte man einen Blick ins Datenblatt
werfen.
Gruß. Tom
Hallo Tom,
das Problem bei Konstantstrom ist ja, daß die Glühkerze ihren kleinsten
Widerstand hat, wenn sie kalt ist (-> geringste Heizleistung, wenn
eigentlich die größte Leistung zum Aufheizen gebraucht würde), und der
Widerstand sich deutlich erhöht, wenn die Glühwendel heiß ist (->
Leistungsaufnahme steigt, wenn die Wendel sowieso schon zu heiß ist).
Diese Art der "Regelung" ist also total kontraproduktiv!
Natürlich ist eine StromBEGRENZUNG sinnvoll, denn ein Kurzschluss an der
Kerzenklemme kann leicht vorkommen, aber für den normalen Betrieb sollte
an der Kerze effektiv eine Konstantspannung anliegen. Ob 1,2V DC oder
12V PWM mit 1/10 Tastverhältnis, kommt auf das Gleiche heraus.
Bei Glühlampen liegt die Widerstandsänderung (kalt<->heiß) übrigens ca.
bei Faktor 10! Bei Glühkerzen ist es nicht ganz so extrem, weil die
Wendel nicht ganz so heiß wird, aber soweit ich mich an meine letzten
Messungen diesbezüglich erinnere, ist der Widerstand im heißen Zustand
ein Mehrfaches des Kaltwiderstands.
Gruß,
Thomas
Hallo Tomas,
wenn sich der Widerstand einer Glühkerze beim abkühlen vergrößert, macht
eine Konstantstromquelle wirklich keinen Sinn. Danke für die Info.
Gruß. Tom
Thomas E. schrieb:> Ob 1,2V DC oder 12V PWM mit 1/10 Tastverhältnis, kommt auf das Gleiche> heraus.
Da wär ich nicht so sicher.
Die Leistung an einem Widerstand ist I^2*R, bei 1,2V also 1,44*R.
Bei 12V sind es 144 * R, also 100 mal so viel.
Da würde sich rein rechnerisch ein Tastverhältnis von 1/100 anbieten.
Ich würde wegen der extrem hohen Stromspitzen aber trotzdem nicht
einfach takten sondern einen step-down Schaltregler nehmen.
Uuuuups - stimmt, da war ja noch ein kleiner, aber feiner Unterschied
zwischen Effektiv- und Mittelwert... !
Tastverhältnis 1:100 würde in dem Fall passen.
