Hallo alle zusammen,
ich sitze an meiner Bachelorarbeit und versuche eine Induktivität für
relativ hohe Ströme (1-5A) auszulegen um eine Bürde für Stromwandler zu
entwickeln. Bei dem Thema bin ich auf die Gyratorschaltung gestoßen und
habe mit LT Spice versucht diese erst einmal zu simulieren.
Leider mit ich kein Fachmann auf dem Gebiet der Operationsverstärker und
wollte einmal fragen, ob ihr mir helfen könnt und vielleicht schon
einmal damit gearbeitet habt, oder vielleicht einen Rat wisst?
Danke schon einmal im voraus!
VG
Janek
Wenn du dir die Verschaltung anguckst, werden dort wohl kaum die vollen
5A drüber laufen.
Es geht darum, dass ich in diesen größen die gesamte Schaltung auslegen
muss(primär somit die Widerstände und Kapazität).
Die Frage ist aber somit, welcher Operationsverstärker hierfür geeignet
wäre?
Gyratoren sind als Induktivitaetersatz in Signalschaltungen ueblich aber
nicht fuer Leistungsanwendungen. Da nimmt man schon eine reale
Induktivitaet aus Kupfer und Eisen. Die sind da wesentlich besser fuer
geeignet.
Die Frage bleibt trotzdem bestehen, ob ihr mir einen
Operationsverstärker empfehlen könntet, mit dem ich das simulieren
könnte, damit ich dies für mich selbst austesten kann, um die Effekte
selbst sehen zu können, aber auch um es in meine Arbeit mit
aufzunehmen.
voltwide schrieb:> Ein Operationsverstärker für Ströme von 1..5A? Wo gibt es die?
z.B. OPA549...
Warum kommt immer jemand, der noch weniger weiss als der Threadstarter ?
Helmut L. schrieb:> Gyratoren sind als Induktivitaetersatz in Signalschaltungen ueblich aber> nicht fuer Leistungsanwendungen. Da nimmt man schon eine reale> Induktivitaet aus Kupfer und Eisen. Die sind da wesentlich besser fuer> geeignet.
Na ja, ich kenne eher die Aussage, daß Gyratoren nur funktionieren, so
lange die OpAmps schnell genug sind. Für hohe Frequenzen nimmt man also
besser reale Bauteile und keine OpAmp-simulierte Spule. So lange die
Frequenz gring ist, kann ein OPA549 schon gehen (oder jeder kräftige
Audio-Verstärker-IC mit DC-Kopplung).
Ob er real taugt, muss man dann an Spannung und Leistung des Testumfelds
ermitteln über das janek NATÜRLICH nichts ausgesagt hat.
Michael B. schrieb:> Na ja, ich kenne eher die Aussage, daß Gyratoren nur funktionieren, so> lange die OpAmps schnell genug sind.
Man braucht dafuer keine OPs, einfache Transistoren tuns da auch.
Frueher als es noch keine Kapazitaetsdioden gab und der FM Rundfunk in
den Anfaengen stand hat man die Frequenzmodulation mit Gyratoren im
Oszillator gemacht.
Auch sollte man bedenken das eine Reale Induktivitaet weit weniger
Verluste hat als eine simulierte Induktivitaet mit OPs.
Ich habe als Beispiel eine Stromquelle mit 50 Hz, bei 5A und 5VA.
Folgend benötige ich eine Phasenverschiebung von ca 36°, also eine
Induktivität von knapp 380µH.
Die Schaltung an der die Stromquelle angeschlossen ist, muss genau diese
5VA wiedergeben als Bürde - Also 0,16 Ohm Wirkwiderstand und die
entsprechende Induktivität.
Fehlen noch weitere Angaben, dann würde ich die gerne nennen, oder
versuchen zu finden ;)
@ janek (Gast)
>ich sitze an meiner Bachelorarbeit und versuche eine Induktivität für>relativ hohe Ströme (1-5A) auszulegen
Das ist alles relativ. 1-5A sind nicht sonderlich viel.
> um eine Bürde für Stromwandler zu>entwickeln.
???
> Bei dem Thema bin ich auf die Gyratorschaltung gestoßen und
Wozu meinst du, einen Gyrator zu brauchen?
>einmal damit gearbeitet habt, oder vielleicht einen Rat wisst?
Ja, siehe Netiquette. Beschreibe was du INSGESAMT erreichen willst.
@janek (Gast)
>Ich habe als Beispiel eine Stromquelle mit 50 Hz, bei 5A und 5VA.>Folgend benötige ich eine Phasenverschiebung von ca 36°, also eine
Warum brauchst du diese Phasenverschiebung?
>Induktivität von knapp 380µH.>Die Schaltung an der die Stromquelle angeschlossen ist, muss genau diese>5VA wiedergeben als Bürde
Warum?
> - Also 0,16 Ohm Wirkwiderstand und die>entsprechende Induktivität.
Dann nimm einen passenden Kern und wickle eine Spule.
janek schrieb:> Ich habe als Beispiel eine Stromquelle mit 50 Hz, bei 5A und 5VA.> Folgend benötige ich eine Phasenverschiebung von ca 36°, also eine> Induktivität von knapp 380µH.
Sinus ist simpel. Geht als Gyrator oder als Spule.
Es gibt ja scheinbar nicht mal Qualitätsanforderungen.
Danke Helmut und Michael für eure Kommentare, welche mir sehr geholfen
haben!
Ich hoffe, dass ich das nun in LT Spice umsetzen kann (die genannten OPs
gibt es glaube ich nicht so direkt im Programm).
Danke Falk, dass du meine Frage so ins lächerliche ziehst....
> Danke Falk, dass du meine Frage so ins lächerliche ziehst....
Falk wollte dir helfen dich auf die richtige Lösung zu bringen.
50Watt Verlustleistung in der Gyratorschaltung gegen weniger als 500mW
Verlustleistung einer Spule. Wie willst das jemand verkaufen. Du wirst
für deine Gyratorlösung eine ganz schlechte Note bekomemn.
Helmut S. schrieb:> 50Watt Verlustleistung in der Gyratorschaltung gegen weniger als 500mW> Verlustleistung einer Spule. Wie willst das jemand verkaufen.
Als Heizung vielleicht? Wir haben Winter...
>..auszulegen um eine Bürde für Stromwandler zu entwickeln ...
Bachelor Arbeit ? Werden die Bachelors nun am Schleckstengel vergeben ?
Es gibt 2 Buerden :
Shunt, beliebige Groesse zB bei Digikey, Bandbreite, welche auch immer.
und falls es potentialfrei sein muss, ein LEM.
Bei den LEM gibt es AC Dinger, und DC taugliche. Die Zweiten benoetigen
eine Fremdspeisung.
Vergiss es. Eine Buerde hat eh immer Phasenverschiebung = Null.
Ihr seid aber auch lustig...
Kommt einem Bachelor mit so komischen Begriffen aus der Praxis wie
"Verlustleistung", "sinnvolle Umsetzbarkeit" und "Produktnähe".
Hattet ihr nicht auch mal euer Vordiplom??? Da war man froh wenn das
Dingens auf dem Tisch überhaupt gelaufen ist.
Der arme Kerl ist ja noch nicht mal in der Lage einen OpAmp auszusuchen,
weil er "Leider mit ich kein Fachmann auf dem Gebiet der
Operationsverstärker".
BTW: Ich frage mich ernsthaft, wie ich damals ohne Internet mein DA
geschrieben habe (ja, da waren neben jede Menge anderem Gedöns auch in
paar OpAmp drin)
Hust... Just my 2 cent über die heutige Ausbildungsqualität an unseren
Hochschulen
voltwide schrieb:> Ein Operationsverstärker für Ströme von 1..5A?> Wo gibt es die?
Da könnte eventuell ein TDA2030 weiterhelfen.
Man kann einen OpAmp auch mit zwei am Ausgang nachgeschalteten
Transistoren ("Gegentaktendstufe") stromfest machen je nach Anwendung.
janek schrieb:> Leider mit ich kein Fachmann auf dem Gebiet der Operationsverstärker und> wollte einmal fragen, ob ihr mir helfen könnt und vielleicht schon> einmal damit gearbeitet habt, oder vielleicht einen Rat wisst?
Gibt es eine konkrete Frage?
ALSO:
ich bin dabei eine Bürde für Stromwandlerkalbrierung auszulegen:
Wie schon gesagt: Vorgabe ist ein Leistungsfaktor von 0,8, also etwas
bei 36°.
Mein Wandler, den ich derzeit auf dem Tisch habe hat 5VA und 5A.
Mit Spulen jeglicher Art komme ich nicht unter die 3% Toleranz.
Spulen selbst wickeln hat mich auch nicht ans Ziel gebracht. Nun ist die
Frage, ob ich mit einer aktiven Verschaltung mehr Erfolg habe, als mit
einer Passiven.
Da ich wie gesagt LTSpice erst seit kurzem verwende habe ich nicht
allzuviel Ahnung von dem Programm. Ebenfalls bin ich kein Fachmann auf
dem Gebiet der Operationsverstärker, da ich mehr oder weniger hier ein
Quereinstieg habe.
Also ist meine Frage, ob ich für die Gyratorschaltung einen
Operationsverstärker in der LTSpice Bibliothek finde oder irgendwo
downloaden kann.
Falls jemand sich berufen fühlt mir da wirklich zu helfen und noch mehr
Infos braucht, versuche ich ihm die Infos zu geben.
@ janek (Gast)
>ich bin dabei eine Bürde für Stromwandlerkalbrierung auszulegen:
Die ist im Normalfall ein einfacher Widerstand.
>Wie schon gesagt: Vorgabe ist ein Leistungsfaktor von 0,8, also etwas>bei 36°.>Mein Wandler, den ich derzeit auf dem Tisch habe hat 5VA und 5A.
Ja und? Wer sagt denn, daß die Bürde einen Leistungsfaktor von 0,8 haben
muss?
>Mit Spulen jeglicher Art komme ich nicht unter die 3% Toleranz.
Quark. Das kann man abgleichen, erst recht bei einem Einzelexemplar.
>Spulen selbst wickeln hat mich auch nicht ans Ziel gebracht. Nun ist die>Frage, ob ich mit einer aktiven Verschaltung mehr Erfolg habe, als mit>einer Passiven.
Aha. Du schaffst es nicht, eine einfache Spule zu wickeln, glaubst aber,
mit einer aktiven Schaltung einfacher ans Ziel zu kommen. Merkwürdige
Logik.
>Da ich wie gesagt LTSpice erst seit kurzem verwende habe ich nicht>allzuviel Ahnung von dem Programm.
Und nicht nur davon. Ohne ein paar Grundlagen wird das nichts, auch
nicht mit Simulationsprogramm.
>Also ist meine Frage, ob ich für die Gyratorschaltung einen>Operationsverstärker in der LTSpice Bibliothek finde oder irgendwo>downloaden kann.
Das ist gar nicht die entscheidende Frage. Sondern ob du überhaupt eine
Bürde aus Spule + Widerstand aufbauen mußt und ob ein Gyrator überhaupt
hier sinnvoll ist. Ich glaube das eher nicht.
Selbst wenn man, warum auch immer, die Bürde aus Spule mit 360uH + ein
paar Dutzend mOhm aufbauen will/muss, ist das ale gewickelte Spule immer
noch einfacher und SINNVOLLER als ein Gyrator. Erst recht wenn man
daraus eine Kalibriervorrichtung machen will.
Es ist meine Vorgabe. Sorry dass es so ist, aber für die
Stromwandlerkalibrierung ist es so.
Das Unternehmen für das ich dies ausprobiere möchte diese Schaltung
abgecheckt haben ob es möglich ist oder nicht.
Warum zerfleischt du mich hier für etwas, was dich stört.
Meine Frage dreht sich um den Operationsverstärker für LTSpice.
Wenn du mir nicht helfen möchtest lass es, aber mach mich dafür nicht
dumm an. Ich habe nur gefragt und wollte nur darauf eine Antwort.
@janek (Gast)
>Es ist meine Vorgabe. Sorry dass es so ist, aber für die>Stromwandlerkalibrierung ist es so.
Kann sein.
>Das Unternehmen für das ich dies ausprobiere möchte diese Schaltung>abgecheckt haben ob es möglich ist oder nicht.
Möglich schon, aber wahrscheinlich nicht sinnvoll. Denn einen Gyrator
setzt man normalerweise nur dort ein, wo eine echte Induktivität sehr
groß werden würde. 360uH/5A sind nicht groß.
>Warum zerfleischt du mich hier für etwas, was dich stört.
Zerfleischen? Du bist aber sensibel. Die Erfahrung in diesem Forum
besagt, daß ein nennenswerter Teil der Fragesteller mit ihrem Konzept
auf dem Holzweg ist. Eben darum wird die vermeintliche Lösung kritisch
hinterfragt.
>Wenn du mir nicht helfen möchtest lass es, aber mach mich dafür nicht>dumm an. Ich habe nur gefragt und wollte nur darauf eine Antwort.
Na dann mal los. Auch Holzwege kann man voller Elan beschreiten.
sind 57mH bei 30VA und 1A dir schon angenehmer?
die 380uH habe ich genommen, da ich diese derzeit mit meinen Spulen
nahezu ausgelegt bekommen habe und an dieser Stelle eine Möglichkeit wie
den Gyrator testen will und nicht dort, wo ich gar kein Referenzwert
habe.
Das hier wäre die Schaltung mit einem Gyrator
https://de.wikipedia.org/wiki/Gyratorhttp://www.joretronik.de/Gyratoren/Gyrator.html
Der Opamp muss die +/-5A bringen. Einen "Ausgang" hat die
Spule/Schaltung nicht. Die 5A fließen in den Opamp-Ausgang und von dort
zu dessen positver oder negativer Versorgungsspannung je nach Polarität
der Eingngsspannung.
Hier mal ein Beispiel. Der Opamp muss natürlich genügend Bandbreite
haben und den Strom liefern können. Mit steigender Frequenz und
steigendem Strom benötigt man natürlich auch eine entsprechend hohe
Versorgungsspannung.
Helmut S. schrieb:> Der Opamp muss natürlich genügend Bandbreite> haben und den Strom liefern können
Ein Gyrator ist eben doch keine echte Induktivität, besonders nicht bei
höheren Leistungen. Eine echte Speicherspule speichert Energie und gibt
sie wieder ab ohne wesentliche Verluste. Es wäre ine Schnapsidee die
Speicherspule eines Schaltreglers durch einen Gyrator zu ersetzen, den
Ausgangsstrom müsste dann der OpAmp liefern und der Wirkungsgrad wäre
unterirdisch. Interessant ist ein Gyrator für annähernd leistungslose
Anwendungen wie Filter.
Georg
georg schrieb:> Ein Gyrator ist eben doch keine echte Induktivität, besonders nicht bei> höheren Leistungen. Eine echte Speicherspule speichert Energie und gibt> sie wieder ab ohne wesentliche Verluste. Es wäre eine Schnapsidee die> Speicherspule eines Schaltreglers durch einen Gyrator zu ersetzen
Genauso ist das.
Noch ein Punkt, der die ganze Zeit anscheinend unter den Tisch gefallen
ist: der TE fragte nach Schaltung/Bauteilen für die Simulation.
Und dann ist das gleich doppelt gaga. Denn ein Simulationsprogramm
interessiert die Machbarkeit einer Schaltung nicht die Bohne. Wenn du da
eine Induktivität mit 500H und 0.01R Serienwiderstand in den Schaltplan
malst, dann rechnet die damit. Oder wenn du 1kA durch eine 1N4148 jagst,
dann rechnet die das auch.
Vielleicht ist LTSpice da ja besser, aber ich würde nicht erwarten, daß
es protestiert wenn du aus einem LT1028 (nur um mal einen Typ zu nennen)
einen Strom von 5A ziehen willst. Oder wenn du den mit +/-500V
Betriebsspannung versorgst.
Axel S. schrieb:> Oder wenn du 1kA durch eine 1N4148 jagst,> dann rechnet die das auch.
Man sollte diese Programme mal der Realitaet anpassen.
Also einen Boeller hinter dem Monitor zuenden und etwas stinken lassen.
@Axel Schwenke (a-za-z0-9)
>Noch ein Punkt, der die ganze Zeit anscheinend unter den Tisch gefallen>ist: der TE fragte nach Schaltung/Bauteilen für die Simulation.>Und dann ist das gleich doppelt gaga. Denn ein Simulationsprogramm>interessiert die Machbarkeit einer Schaltung nicht die Bohne.
Sicher, aber er will das Ding ja irgendwann mal real aufbauen.
Um eine Buerde fuer einen Stromwandler zu entwickeln ? Ein Stromwandler
soll den Strom messen und sich von Phasenverschiebungen und Spannungen
nicht beeinflussen lassen. Ich wuerde mich eher fuer die Bandbreite
eines Stromwandlers interessieren.
Falk B. schrieb:> @Axel Schwenke (a-za-z0-9)>>>Noch ein Punkt, der die ganze Zeit anscheinend unter den Tisch gefallen>>ist: der TE fragte nach Schaltung/Bauteilen für die Simulation.>>>Und dann ist das gleich doppelt gaga. Denn ein Simulationsprogramm>>interessiert die Machbarkeit einer Schaltung nicht die Bohne.>> Sicher, aber er will das Ding ja irgendwann mal real aufbauen.
Nein. Das hatten wir ja gerade.
Spätestens dann, wenn er sich den Strom aus dem OPV und/oder die
Verlustleistung mal hat berechnen lassen, wird er davon absehen, das
auch real aufbauen zu wollen. OK, insofern könnte eine Simulation
tatsächlich mal hilfreich sein.
Helmut S. schrieb:> http://www.joretronik.de/Gyratoren/Gyrator.html>
Ich habe den dort vorgeschlagenen "Gyrator zur Nachbildung eines
negativen Widerstandes" simuliert. Leider schwingt die Schaltung, selbst
wenn ich sie aufs Minimum reduziere. Hat da wer ne Idee wie man die
beruhigt bekommt?
Abdul K. schrieb:> Hat da wer ne Idee wie man die beruhigt bekommt?
Den gemeinsamen Emitterwiderstand vergrößern.
Die Schaltung scheint zu funktionieren. Im Anhang sieht man, dass die
Wechselspannung am Generator (2Vpp) und die Wechselspannung am Ausgang
gleich groß sind, obwohl die Teilung der beiden 100R-Widerstände
eigentlich die Halbierung der Amplitude ergeben würde. Der negative
Widerstand der Gyratorschaltung kompensiert den 100R nach Masse.
Danke Arno. Beim heutigen Autofahren dachte ich gelangweilt nochmal
drüber nach und wollte dann auch den Emitterwiderstand vergrößern. Ging
aber nicht während des Fahrens ;-)
Aber warum kann das überhaupt schwingen? Ich vermute, weil die beiden
Transen eben nicht exakt komplementär sind (aufgrund ihrer
Modell-Beschreibung).
Und so ganz klar ist mir die Idee hinter der Schaltungsrealisierung auch
noch nicht klar. Gesehen habe ich sowas bislang auch nirgendwo anders.
Und ich bin 45 Jahre dabei.
Vorher hätte ich sogar gesagt, das ist vermutlich unmöglich.
Abdul K. schrieb:> Und so ganz klar ist mir die Idee hinter der Schaltungsrealisierung auch> noch nicht klar. Gesehen habe ich sowas bislang auch nirgendwo anders.> Und ich bin 45 Jahre dabei.> Vorher hätte ich sogar gesagt, das ist vermutlich unmöglich.
DC-mäßig stellt sich durch den Basisteiler ein bestimmter Arbeitspunkt
ein, es fließt ein Kollektorstrom durch beide Transistoren und die
Schaltung ist eine DC-Last an dem Knoten an dem sie hängt.
Durch die Kondensatoren ist die Basisspannung des npn für
Wechselspannungen gegen Masse fest, die Basisspannung des pnp dagegen
läuft mit der Signalspannung 1:1 mit und steuert den pnp derart, dass
der Kollektorstrom beider Transistoren bei ansteigendem Signal abnimmt
und umgekehrt. Das ist genau das inverse Verhalten gegenüber einem
Widerstand.
Dort wird ein Gyratotor gezeigt, der zumindest in der Simulation funktioniert.
Denn laut Kennline ist das Eingangssignal gegenüber dem Ausgangssignal um 90° voreilend. Oder anders herum gesehen , Das Ausgangssignal um 90° nacheilend, gemäß dem Motto: Bei der Induktivität, kommt der Strom zu spät.
Beim Kondensator, eilt der Strom vor.
Für die Simulation nehme man OP 777 im Programm LT-Spice XVII (kann kostenlos runtergeladen werden). Oder -->
OP777AR im Programm Multisim Analog Devices 10.01
Oder --> Im Programm Electronics Workbench 5.12
So man diese Programme hat, bzw. sich diese irgendwo besorgen kann.
NI Multisim Analog Devices 10.01 konnte man für eine gewisse Zeit kostenlos runterladen. Keine Ahnung ob das jetzt auch noch geht.
Aber mit LTSpice XVII kann man auch viel machen.
Eben jene Gyratorschaltung, die Prof. Fiore auf Youtube erklärt.
Und nun, viel Erfolg.
LG, rollmops
"Gyrator zur Nachbildung eines
negativen Widerstandes" simuliert. Leider schwingt die Schaltung, selbst
wenn ich sie aufs Minimum reduziere.
Bei negativen Widerständen ist das zu erwarten.
Ich wundere mich allerdings, dass die Schaltung nur im NF-Bereich schwingt.
Die verwendeten Transistoren sind für 5GHz gut und können in einer realen Schaltung mit parasitären L und C durchaus ein Eigenleben entwickeln.
