Verbraucher an analoger Ausgangskarte

OP (Firma: softmove e.U.) #4311486
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Hallo Miteinander,

bin neu hier, da meine Elektronikausbildung schon über 20 Jahre zurück 
liegt und ich bei einem kleinem Problem nicht mehr weiter komme.

Folgende Situation.
Ich bin Softwareentwickler und habe für ein Projekt eine Testhardware 
aufgebaut, bei der mit einer analogen Ausgangskarte ein Licht gedimmt 
werden soll.
Der Aufbau sieht folgendermaßen aus:
S7 CPU <-> Modbus TCP <-> Wago 750-352 Buskoppler mit 0-10V analoger 
Ausgangskarte 750-550 und weiteren Karten.
Hier die Info zur Karte: 
http://www.wago.com/wagoweb/documentation/750/ger_dat/d07500550_00000000_0de.pdf

Mit dem Messgerät kann ich zwischen A01 und Masse die 0-10V messen.
D.h. das funktioniert soweit.
Wenn ich jedoch statt dem Messgerät eine 10V Lampe mit ca. 10-30 Ohm 
dazwischen hänge, fällt die Spannung am Ausgang A01 sofort auf 0V ab.
Hängt das eventuell mit der Kurzschlussfestigkeit zusammen?
Es hilft leider auch nicht 5 oder 10 kOhm mit der Lampe in Serie zu 
hängen.
Da leuchtet einfach nichts.
Weiß jemand, welche Schaltung man hier braucht?

Irgendwie blicke ich hier nicht mehr durch.

Danke im voraus
mfg
softmove - automation die bewegt.
http://softmove.at
#4311638
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In der Beleuchtungstechnik für Theater und Bühnen setzte man
früher sog. Dimmerpacks ein. Mit einem Eingangssignal von 0-10V
kann man damit 230V Lampen dimmen. Allerdings ist der Bereich
0-1V "tot", das Dimmen erfolgt zwischen 1V und 10V.
Wenn Dir das genügt, dann schau mal bei ebay nach "Dimmerpack".
Auch einige der angebotenen DMX Geräte haben zusätzlich noch die
analogen 0-10V Eingänge.
(Firma: matzetronics) #4311866
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Wenn du bereit bist, eine Menge Verlustleistung in einem MOSFet oder 
Transistor zu verbraten (also mit Kühlkörper), ist ein Sourcefollower 
oder Emitterfolger ein geeigneter Stromverstärker - eine 
Spannungsverstärkung findet nicht statt.
Ein Emitterfolger (auch Kollektorschaltung genannt) mit 'bipolarem' 
Transistor wird auch etwa 0,7V wenigr Spannung am Ausgang liefern, als 
du vorne reinfütterst:

https://en.wikipedia.org/wiki/Common_drain
https://de.wikipedia.org/wiki/Transistorgrundschaltungen

Der Transistor muss die Differenz zwischen Speisespannung und 
Ausgangsspannung (mulitpliziert mit dem fliessenden Strom) 'verbraten', 
es ist also sinnvoll, die Speisung hier z.B. mit etwa 12V anzusetzen und 
nicht mit 24V.
OP (Firma: softmove e.U.) #4311894
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Danke für die Tipps!

@Thomas V: das klingt nicht schlecht, würde aber finanziell und von der 
Größenordnung her den Rahmen etwas sprengen.

@Matthias Sch: Für diesen Testaufbau sind die 0,7V bestimmt egal. Gibt 
es da auch schon fix fertige Produkte dazu? Google spuckt mir hier auf 
die Schnelle nichts brauchbares aus. Die 24V sind, wie man im Anhang 
sieht, leider gegeben.
Angehängte Dateien:
OP (Firma: softmove e.U.) #4314960
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@Peter: Der Link ist gut :-)
Leider hat meine Glühbirne eine Nennspannung von 12V.
D.h. das wird wohl nicht gehen.

Jetzt hab ich mir mal ein paar Beschreibungen von Kollektorschaltungen 
angesehen und auch ein Berechnungsprogramm gefunden.
http://elektronikbasteln.pl7.de/berechnung-der-kollektorschaltung.html
Nur wie komme ich an die Werte Ic und ß?
Ich weiß ja nicht mal welchen Transistor ich verwenden soll.
Weiß bitte irgendjemand einen passenden Transistor?
Danke!
Caus wird nicht berechnet. Wobei ich mich frage, ob ich bei DC überhaupt 
einen Cein und Caus brauche.
(Firma: matzetronics) #4315116
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Christof L. schrieb:
> Nur wie komme ich an die Werte Ic und ß?

Du musst natürlich einen Transistor verwenden, der
* den maximalen Strom, den die Glühlampe zieht, vertragen kann.
* der die maximal entstehenden Verlustleistung verträgt und an den 
Kühlkörper weitergeben kann.
Ein Beispiel: Nehmen wir mal an, das deine Lampe ein 12V/12W Modell ist, 
d.h. sie zieht bei Nennspannung genau 1A. Voll aufgesteuert, aber an 24V 
Speisung, würde am Transistor dann die Verlustleistung seiner 
Kollektor-Emitter Strecke plus der Differenz von 12V mal dem Strom 
liegen, das sind also etwa 13,5*1 = 13,5W sein.
Bei der halben Spannung (und wir nehmen mal ein rein ohmsches Verhalten 
der Lampe an) wären das nun 18 * 0,5 = 9W.

Hmm, das sieht doch so aus, als könnten wir mit einem 5A/25W Transistor 
dicke hinkommen, wir wählen einfach mal das alte BD243 Schlachtschiff 
mit 6A/65W. Gut, dieser T hat eine Verstärkung von etwa 30 (lt. 
Datenblatt), konservativ setzen wir mal 20 an.
Normalerweise brauchts hier gar keinen Basisvorwiderstand, denn die 
Kollektorschaltung ist hochohmig am Eingang. Der Ausgang der SPS muss 
allerdings (Hfe = 20, Ic = 1A) doch etwa 50mA liefern können.

Wenn die das nicht kann, brauchts entweder eine Darlington Schaltung 
oder einen Opamp als Buffer (Stromverstärker). Die Darlington Schaltung 
hat allerdings prinzipbedingt einen höheren Kollektor-Emitter 
Spannungsabfall (hier sind 2 Basis-Emitterstrecken in Serie), so das ein 
OpAmp Buffer die bessere Wahl wäre.

https://en.wikipedia.org/wiki/Darlington_transistor

Christof L. schrieb:
> http://elektronikbasteln.pl7.de/berechnung-der-kollektorschaltung.html

Diese Schaltung ist ein Wechselspannungsbuffer, der für dich völlig 
daneben ist. Weder kannst du die Koppel-C gebrauchen, noch die 
Vorspannungserzeugung, die ja schon aus deiner Steuerung kommt.

Im Prinzip ist die Schaltung, die du benötigst, ein einziger gekühlter 
Transistor. Kollektor an 24V, Basis an die SPS (über z.B. 22 Ohm 
Angstwiderstand) Emitter an die Lampe, die mit dem anderen Ende auf 
Masse liegt - fertig.
Anzumerken wäre noch, das der BD243 kein Verstärkungswunder ist, sondern 
eben ein älterer Transistor.
OP (Firma: softmove e.U.) #4316366
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Danke für die ausführliche Erklärung.

Folgende Werte sind gegeben:
Glühlämpchen 12V/0,1A
Spannungsversorgung: 24V
Wie weiter oben schon geschrieben wurde, kann die Karte mit einer Bürde 
von >= 5kOhm wohl max. 2mA liefern.
Da befürchte ich, wird es mit dem BD243 nicht klappen.
Ich brauche, so wie es scheint, eine Verstärkung von min. 50 oder besser 
100 um ein paar Reserven zu haben.
Gibt es einen Transistor, der das out of the box kann, oder muss ich mit 
einem OPamp arbeiten?
Oder vielleicht noch besser, sowas:
http://www.meanwell.com/webapp/product/search.aspx?prod=ska20
vorschalten um von den 24V auf die 12V zu kommen?
Fragen über Fragen ....

Danke nochmals!
(Firma: matzetronics) #4316592
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Christof L. schrieb:
> Glühlämpchen 12V/0,1A

Achso - dann kannst du natürlich mit einem kleineren Transistor arbeiten 
und wesentliche höhere Verstärkungen erwarten.
Mal sehen, bei 100mA liegt die maximale Verlustleistung bei (0,1 * 12) = 
1,2W.

Ein BD135-16 wird das locker ohne Kühlkörper schaffen. Wenn du sowas 
noch findest, ein BC140 schafft das auch, notfalls mit Kühlstern.
Am besten blätterst du mal in den Daten oder schaust, was in deiner 
Umgebung an passenden Transistoren rumliegt. Jeder Medium Range NPN 
sollte hier passen.
OP (Firma: softmove e.U.) #4316747
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Wow, sehr cool.

Damit ich hier nichts falsch verstehe, fasse ich das jetzt für mich 
nochmals kurz zusammen.
Ich brauche dann nur diesen Transistor:
http://at.farnell.com/stmicroelectronics/bd135-16/transistor-npn-sot-32/dp/1084506
Plus den Widerstand an die Basis:
http://at.farnell.com/multicomp/mf50-22r/widerstand-0-5w-1-22r/dp/9340238
Das Ganze auf die Platine:
http://at.farnell.com/roth-elektronik/re941-s2/l-tbare-steckplatine-17-14mm-x/dp/2474742
Und in das Gehäuse:
http://at.farnell.com/camdenboss/cmeb/geh-use-din-grau-erweiterbar/dp/1774480

All das ohne DC24V zu DC12V Konverter und sonstigem und ich kann mit der 
0-10V Ausgangskarte die 12V Glühlämpchen dimmen?

Das ist ja fast schon genial.
Für mich zumindest :-)
#4316803
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OP (Firma: softmove e.U.) #4316981
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Juhu, danke.

Ich hätte zwar gerne was selber gebastelt, aber wenn ich das auch schon 
fertig kaufen kann, dann spare ich mir die Arbeit.
Der Dimmer im Gehäuse sieht für mich ideal aus.

Vielen Dank für die flotte, detaillierte und positive Unterstützung!

Hat Spaß gemacht von euch was zu lernen.

lg
OP (Firma: softmove e.U.) #4344261
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Hallo nochmal,

mittlerweile ist der Dimmer aus Asien eingetroffen und funktioniert 
einwandfrei.
Leider gibt er 0-24V aus, aber bei dem Preis ist das verschmerzbar.
Muss ich mir eben ein paar andere Glühbirnchen zum Testen besorgen.

Nochmals Danke und weiterhin gutes Gelingen.

mfg
Christof

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