Hallo Leute!
Erstmal ein frohes neues Jahr euch allen!
Ich benötige mal etwas Hilfe bei meinem Schaltplan. Ich möchte eine
elektronische Last bauen, die stufenlos einstellbar ist. Gesteuert
werden soll das ganze von einem uC, der mittels PWM den Strom einstellt.
Ich habe meinen Schaltplan angehängt.
An den Bananenbuchsen wird die Quelle angeschlossen, diese wird mit
einem FET belastet, der durch die PWM entsprechend auf- und zugesteuert
wird. Prinzipiell sollte das ganze so funktionieren, denke ich. Dennoch
habe ich ein kleines Problem, bzw. meine ich, es zu haben. Dieses ist
folgendes: Die OPs haben ja Offsetspannungen (ich werde den LM358
verwenden). Bei der Spannungsmessung, welche über R10/R11 geschieht, ist
die Offsetspannung egal, da mir eine Genauigkeit im einstelligen
Nachkommabereich genügt. Es geht um die Stromregelung.
Nehmen wir mal an, der OP N1G$4 (sorry für den blöden Namen, habe ihn
nicht umbenannt) hat eine positive Offsetspannung - dann würde er bei
einem Eingangssignal von 0V trotzdem den Ausgang aufsteuern, sodass ein
Strom fließt, bis die Spannungsgleichheit an seinen Eingängen wieder
hergestellt ist. Demzufolge wäre eine Regelung auf 0mA nicht möglich.
Ich müsste den Eingang also theoretisch negativ vorspannen, damit er den
FET definitiv zu lässt und auch kein Strom fließt. Soweit meine Theorie.
Wie kann ich es schaltungstechnisch am besten lösen, sodass ich auch auf
0mA komme?
Kann mir da jemand einen Rat geben? Ich würde gerne nur mit einer
positiven Spannungsversorgung auskommen. Also könnte man ggf. alternativ
den negativen Eingang positiv vorspannen, aber da weiß ich gerade nicht,
wie ich das gescheit anstelle.
Ich würde mich freuen, wenn mir jemand da ein wenig helfen könnte.
Vielen Dank im Voraus!
Frank
Frank schrieb:> Wie kann ich es schaltungstechnisch am besten lösen, sodass ich auch auf> 0mA komme?
Serienwiderstand vom Shunt nach N1G$2 PIN 5 + Pull-Up an
Prozessor-Versorgung an Pin 5.
Gruß Anja
Vielleicht noch ein Nachtrag, der nicht ganz uninteressant ist:
Den Strom möchte ich mit 1mA-Auflösung regeln können. Der Shunt hat
0,1R. Bei 1mA würden da also gerade mal 100µV abfallen, was weit unter
der Offsetspannung der OPs liegt.
Hallo Anja und schonmal danke für deine Rückmeldung!
Anja schrieb:> Serienwiderstand vom Shunt nach N1G$2 PIN 5 + Pull-Up an> Prozessor-Versorgung an Pin 5.
Das verstehe ich grad ersmtal nicht. Wenn ich einen Serienwiderstand
zwischen Shunt und positiven Eingang des OPs lege, passiert ja erstmal
nichts, soweit OK. Aber wenn ich jetzt noch einen Widerstand vom
positiven Eingang nach Versorgung lege, dann liegt sein potential doch
dauerhaft auf dem Versorgungspotential. Oder was verstehe ich grad
nicht?
Gruß, Frank
@ Frank (Gast)
>elektronische Last bauen, die stufenlos einstellbar ist. Gesteuert>werden soll das ganze von einem uC, der mittels PWM den Strom einstellt.
Deine PWM ist nicht stufenlos.
>Ich habe meinen Schaltplan angehängt.
Es fehlt die Frequenzgangkompensation, siehe
http://www.mikrocontroller.net/articles/Konstantstromquelle#Konstantstromquelle_mit_Operationsverst.C3.A4rker_und_Transistor
N1$G2 braucht man nicht.
>An den Bananenbuchsen wird die Quelle angeschlossen, diese wird mit>einem FET belastet, der durch die PWM entsprechend auf- und zugesteuert>wird.
Ja was denn nun? PWM oder Linearbetrieb? Deine Schaltung macht
Linearbetrieb, denn die PWM wird gefiltert und ergibt danach den
Sollwert des Regler-OPVs.
>folgendes: Die OPs haben ja Offsetspannungen (ich werde den LM358>verwenden).
Die HighTec Waffe schlechthin ;-)
Es wurden in den letzen 40 Jahren durchaus bessere, BEZAHLBARE OPVs
hergestellt.
>hergestellt ist. Demzufolge wäre eine Regelung auf 0mA nicht möglich.
Sieht so aus.
>Den Strom möchte ich mit 1mA-Auflösung regeln können. Der Shunt hat>0,1R. Bei 1mA würden da also gerade mal 100µV abfallen, was weit unter>der Offsetspannung der OPs liegt.
Ja und? Ist nur ein Offset, der beeinflußt die Auflösuung nicht,
bestenfalls wie du schon gemerkt hast den Minimalwert.
@ Frank (Gast)
>Das verstehe ich grad ersmtal nicht. Wenn ich einen Serienwiderstand>zwischen Shunt und positiven Eingang des OPs lege, passiert ja erstmal>nichts, soweit OK.
Richtig.
> Aber wenn ich jetzt noch einen Widerstand vom>positiven Eingang nach Versorgung lege, dann liegt sein potential doch>dauerhaft auf dem Versorgungspotential.
Nö. Der Widerstand muss logischerweise SEHR hochohmig sein, so Faktor
100 größer als dein Serienwiderstand. Damit zieht er die 0mA Schwelle
nur um 1% hoch.
Hi Falk!
Falk Brunner schrieb:> Deine PWM ist nicht stufenlos.
Das ist klar. Es ist eine 16Bit-PWM, die Auflösung reicht.
Falk Brunner schrieb:> Es fehlt die Frequenzgangkompensation
OK.
Falk Brunner schrieb:> N1$G2 braucht man nicht.
Hast Recht! Den würde ich höchstens brauchen, um die Spannung am Shunt
(maximal 1V bei 10A) soweit zu verstärken, dass ich an meine
PWM-Spannung von 3V rankomme. Also da noch zwei Widerstände hin.
Falk Brunner schrieb:> Ja was denn nun? PWM oder Linearbetrieb?
Linearbetrieb! Mit Quelle meine ich halt die Quelle, die belastet wird.
Ein Akku, oder eben ein anderes Teil, das belastet werden soll.
Falk Brunner schrieb:> Die HighTec Waffe schlechthin ;-)
Klar, der is alt, aber tut ja seinen Dienst und ist überall verfügbar.
Klar gibt es bessere. Aber an dieser Stelle mal direkt: Eine
Eingangsspannung von 100µV über der unteren Versorgung von 0V ist eh
nicht praktikabel, oder täusche ich mich? Also doch ne negative
Versorgung?
Falk Brunner schrieb:> Ja und? Ist nur ein Offset, der beeinflußt die Auflösuung nicht,> bestenfalls wie du schon gemerkt hast den Minimalwert.
Die Auflösung nicht, nee, aber klar den Minimalwert, das ist ja das
Problem. Ich will auf 0mA...
Falk Brunner schrieb:> Nö. Der Widerstand muss logischerweise SEHR hochohmig sein, so Faktor> 100 größer als dein Serienwiderstand. Damit zieht er die 0mA Schwelle> nur um 1% hoch.
OK! Nehmen wir mal an, ich baue mir eine negative Versorgung dazu. Würde
das das ganze vereinfachen?
Gruß, Frank
Frank schrieb:> Hast Recht! Den würde ich höchstens brauchen, um die Spannung am Shunt> (maximal 1V bei 10A) soweit zu verstärken, dass ich an meine> PWM-Spannung von 3V rankomme. Also da noch zwei Widerstände hin.
So, habe mal den Schaltplan geändert.
Thomas R. schrieb:> Es gibt auch OPAmps mit Offset-Abgleichs-Eingängen.
Das stimmt, aber das ist dann immer ein OPAMP alleine in einem Gehäuse.
Wenn es nicht anders geht, dann halt so, aber gibt es noch andere
Schaltungsmöglichkeiten? Wenn das mit den Widerständen wie von Anja
beschrieben geht, wäre ja schon OK.
@ Frank (Gast)
>Das ist klar. Es ist eine 16Bit-PWM, die Auflösung reicht.
Jaja, mal wieder ne Super-Duper Schaltung! Wenn deine 16 Bit PWM 150 Hz
hat, kommt bei dem Filter immer noch mehr Ripple durch als es von der
Auflösung her sinnvoll wäre. Sprich, deine 10k/10uf machen ca. 1,5 Hz
Grenzfrequenz, Pi mal Daumen macht ein Filter 2. Ordung dann bei 150 Hz
nur die 80dB, sprich 10.000 fache Dämpfung. Du bräuchtest aber mind. die
65.000 fache. Vor Randeffekten mal zu schweigen.
>Klar gibt es bessere. Aber an dieser Stelle mal direkt: Eine>Eingangsspannung von 100µV über der unteren Versorgung von 0V ist eh>nicht praktikabel, oder täusche ich mich?
Du täuschst dich.
> Also doch ne negative Versorgung?
Das ist der einfachere Weg.
>OK! Nehmen wir mal an, ich baue mir eine negative Versorgung dazu. Würde>das das ganze vereinfachen?
Das 0 mA Problem nicht.
Hallo Falk.
Falk Brunner schrieb:> Jaja, mal wieder ne Super-Duper Schaltung!
Nein, mit Sicherheit nicht, denn dann hätte ich keine Fragen ;-( Ich
zeige das ja extra hier, damit ich Hilfe bekomme. Kannst du mir
sinnvolle Werte nennen, damit das ganze auch gut funktioniert?
Falk Brunner schrieb:> Das ist der einfachere Weg.
Wofür genau, wenn ich mein Problem damit nicht in den Griff bekomme?
Höchstens, damit der OP so kleine Eingangssignale über 0V verarbeiten
kann, oder nicht?
Gruß, Frank
Falk Brunner schrieb:> Wenn deine 16 Bit PWM 150 Hz> hat
Den uC wollte ich mit 8, oder gar 16MHz betreiben, die PWM ist
Hardware-PWM, also könnte sie mit dem vollen Takt laufen.
>Den uC wollte ich mit 8, oder gar 16MHz betreiben, die PWM ist>Hardware-PWM, also könnte sie mit dem vollen Takt laufen.
Das ergibt 122Hz bei 8, und 244Hz bei 16MHz.
@ Frank (Gast)
>zeige das ja extra hier, damit ich Hilfe bekomme. Kannst du mir>sinnvolle Werte nennen, damit das ganze auch gut funktioniert?
Deine Werte sind soweit OK, aber dur wirst merken, dass viel mehr als 12
Bit PWM nicht wirklich was bringt.
>> Das ist der einfachere Weg.>Wofür genau, wenn ich mein Problem damit nicht in den Griff bekomme?>Höchstens, damit der OP so kleine Eingangssignale über 0V verarbeiten>kann, oder nicht?
Ja, genau dafür.
Deine letzte Korrektur war falsch. Der Serienwiderstand muss zwischen
Shunt und N1G$2, an dessen Eingang muss dann auch der Pull-Up gegen VCC.
R24 ist vollkommen sinnlos.
I_Reg.png
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