Hallo,
ich plane eine Stromregelung für eine Spule. Mein Ansatz ist, dass ich
den Strom über die Spannung regle, da die beiden Größen ja über die
Impedanz verknüpft sind.
Eckdaten
- DC bis 150 Hz
- bis +-100mA
- bipolare Spannungsversorgung Versorgung +-12V
- Spulen ESB ein paar mH und ein ein paar 100pF + ungefähr 30ohm
Insgesamt wollte ich dafür einen Operationsverstärker mit ganz kleiner
Verstärkung (vllt 1,2) nehmen (nichtinvertierener Verstärker).
Meine Frage ist, auf welche Störungen ich achten muss.
-Den Strom nicht über die Massefläche zurückführen
-Gegeninduktivität als Störgröße für Regelung betrachten, allerdings
keine schnellen Änderungen geplant (Ein/Ausschaltung ausgenommen)
-OPs müssen für kapazitive Lasten kompensiert werden, wie sieht das mit
gro0en induktiven Lasten aus?
Ich möchte einfach viele Probleme vorher in der Planung berücksichtigen
Vielen Dank
smk schrieb:> Mein Ansatz ist, dass ich den Strom über die Spannung regle, da die> beiden Größen ja über die Impedanz verknüpft sind.
Tja, wenn das nur mal schiefgeht. Denn gerade bei DC hat der Strom in
einer Spule nur ganz wenig mit der anliegenden Spannung zu tun...
> -Gegeninduktivität als Störgröße für Regelung betrachten ...> einen Operationsverstärker mit ganz kleiner Verstärkung (vllt 1,2) ...
Du solltest dir nicht das Hirn an kleinen Detailproblemchen aufhängen,
sondern erst mal ein Konzept erarbeiten, das tatsächlich eine Chance auf
Funktionsfähigkeit hat. Und wenn der Rest der Welt den Strom über eine
Strommessung reglet, dann darfst du dich schon fragen: Warum nur?
Am einfachsten wäre, zu sagen, WAS du WIE und WOMIT machen willst. Einen
kleinen Teil davon wissen wir schon...
Lothar Miller schrieb:> Denn gerade bei DC hat der Strom in> einer Spule nur ganz wenig mit der anliegenden Spannung zu tun
Kannst du das bitte weiter erläutern? Ob Selbstinduktion oder
Einkopplungen, überall lässt sich ein Zusammenhang bilden.
smk schrieb:> Lothar Miller schrieb:>> Denn gerade bei DC hat der Strom in>> einer Spule nur ganz wenig mit der anliegenden Spannung zu tun>> Kannst du das bitte weiter erläutern?
Wenn das nicht sonnenklar ist, empfehle ich in solchen Fällen immer die
Buchreihe " Grundlagen der Elektrotechnik 1-3"
smk schrieb:>> bei DC hat der Strom in einer Spule wenig mit der .. Spannung zu tun> Kannst du das bitte weiter erläutern?
Sieh dir die Formel des Stromes durch eine Spule an. Da taucht die
Induktivität, ein Widerstand, die Spannung und die Zeit auf. Denn bei
einer konstanten Spannung wird der Strom durch eine Spule abhängig vom
Innenwiderstand und der Zeit mit einer e-Funktion ansteigen. Ohne zu
wissen, über welchen Widerstand für welche Zeit eine Spannung angelegen
hat, lässt sich nichts über den aktuellen Strom sagen...
> Ob Selbstinduktion oder Einkopplungen, überall lässt sich ein> Zusammenhang bilden.
Willst du dir unbedingt selber was in die Tasche lügen? Bitte, nur zu...
> Ob Selbstinduktion oder Einkopplungen, überall lässt sich ein> Zusammenhang bilden.
Das hilft dir aber nicht weiter, weil du nichts davon messen und zur
Regelung des Stromes verwenden kannst. Und allein mit esoterischen
Gedankengebilden (Alles ist mit Allem verknüpft und blablabla) kannst du
einen Strom nicht erfassen...
Dennis schrieb:> die Buchreihe "Grundlagen der Elektrotechnik 1-3"
Es reicht vom ersten Band das vordere Drittel...
Lothar Miller schrieb:> Denn gerade bei DC hat der Strom in> einer Spule nur ganz wenig mit der anliegenden Spannung zu tun...
Das klingt als wäre es Zufall, welcher Strom fließt.
Die angelegte DC Spannung sorgt für die Änderung, welche eine hohe
Induktionsspannung hervorruft und somit der Generatorspannung
entgegenwirkt. In Abhängigkeit der Spannungssumme stellt sich der Strom
ein.
Das gilt ausserdem für den Ein- und Ausschaltfall, allerdings beträgt
der bei mir nur einige ms und ist für mich nicht von Bedeutung.
smk schrieb:> (Ein/Ausschaltung ausgenommen)Lothar Miller schrieb:> Sieh dir die Formel des Stromes durch eine Spule an. Da taucht die> Induktivität, ein Widerstand, die Spannung und die Zeit auf. Denn bei> einer konstanten Spannung wird der Strom durch eine Spule abhängig vom> Innenwiderstand und der Zeit mit einer e-Funktion ansteigen. Ohne zu> wissen, über welchen Widerstand für welche Zeit eine Spannung angelegen> hat, lässt sich nichts über den aktuellen Strom sagen...
Das stimmt, bezieht sich aber auch auf den Ein/Ausschaltvorgang.
smk schrieb:> überall lässt sich ein Zusammenhang bilden
Damit war nur gemeint, dass sich alle Vorgänge mathematisch beschreiben
lassen
smk schrieb:> Das klingt als wäre es Zufall, welcher Strom fließt.
Wenn du nur Spannung und Impedanz kennst, kannst du bei DC keine Aussage
über den Strom machen, bei AC nur eine angenäherte.
> Die angelegte DC Spannung sorgt für die Änderung, welche eine hohe> Induktionsspannung hervorruft und somit der Generatorspannung> entgegenwirkt. In Abhängigkeit der Spannungssumme stellt sich der Strom> ein.
Nicht die DC-Spannung sorgt für eine Änderung, sondern die DC-Spannung,
die sich ändert.
> Das gilt ausserdem für den Ein- und Ausschaltfall, allerdings beträgt> der bei mir nur einige ms und ist für mich nicht von Bedeutung.
Dachte ich auch, als ich mein erstes Relais mit einem Trasistor
ausgeschaltet habe...
> Damit war nur gemeint, dass sich alle Vorgänge mathematisch beschreiben> lassen
Das wurde bisweilen nicht bewiesen.
Lad dir LTspice oder ein anderes Simulationsprogramm runter,
experimentier ein bisschen und versuch die Sache zu verstehen.
Ist mir noch nicht ganz klar.
Willst du den Strom durch die Spannung über der Spule regeln oder den
Strom messen (also mit einem nichtinduktiven Bauteil / Shunt) und
darüber die Spannung regeln?
be stucki schrieb:> Lad dir LTspice oder ein anderes Simulationsprogramm runter,> experimentier ein bisschen und versuch die Sache zu verstehen.
Das habe ich gemacht, da funktioniert meine Regelung, allerdings wird da
die Selbstinduktion nicht automatisch berücksichtigt. Das könnte ich mit
einer gesteuerten Quelle machen, allerdings fehlen mir dafür Parameter.
Stefan schrieb:> Ist mir noch nicht ganz klar.> Willst du den Strom durch die Spannung über der Spule regeln oder den> Strom messen (also mit einem nichtinduktiven Bauteil / Shunt) und> darüber die Spannung regeln?
Die Spule ist direkt am Ausgang des OP (nichtinvertierender Verstärker).
Dort ist auch direkt die Rückkopplung angesetzt, also wird die
Spulenspannung/OP-Ausgangsspannung für die Regelung verwendet.
Uwe schrieb:> Und warum regelst du den Strom nicht über den Strom ?
Die Spannungsregelung war der erste Ansatz, weil es die Rückkopplung
vereinfacht, ansonsten müsste ich ja eine Differenz messen oder noch
einen Widerstand zwischen Spule und Masse schalten.
Der zweite Grund ist, dass ich einen weiteren Widerstand bräuchte und so
mein max Ausgangsstrom verringert wird.
smk schrieb:> allerdings wird da die Selbstinduktion nicht automatisch berücksichtigt.
Welche Selbstinduktion meinst du denn? Woher soll die denn kommen? Ist
das nicht nur eine einfache Spule?
> Die Spannungsregelung war der erste Ansatz, weil es die Rückkopplung> vereinfacht, ansonsten müsste ich ja eine Differenz messen oder noch> einen Widerstand zwischen Spule und Masse schalten.
Willst du irgendwas irgendwie einfach machen, oder den Spulenstrom
regeln? Gibt dir nicht zu denken, dass alle sagen: den Strom regelt man,
indem man den Strom misst!
> Der zweite Grund ist, dass ich einen weiteren Widerstand bräuchte
Soooo teuer sind die auch nun wieder nicht...
> und so mein max Ausgangsstrom verringert wird.
Das ist an dieser Stelle nur ein klitzekleines Teilproblemchen (wenn
überhaupt Eines) ganz weit hinten am Horizont. Meine Einschätzung: du
verzettelst dich gern in solchen Details.
> Der zweite Grund ist, dass ich einen weiteren Widerstand bräuchte und so> mein max Ausgangsstrom verringert wird.
Sag doch einfach mal: WAS willst du denn überhaupt machen (nicht WIE)?
Ich meine, ich hätte das schon im ersten Antwortpost gefragt...
smk schrieb:> Das habe ich gemacht, da funktioniert meine Regelung
Nichts für ungut, aber du machst keine Stromregelung: du legst eine
Spannung an und es stellt sich ein Strom ein. Deine Beschreibung in
Beitrag "Re: Störungen Stromregelung"
klingt ein wenig - äh - seltsam. Kann schon sein, dass du das Richtige
meinst, aber ich kann es deiner Beschreibung nicht ansehen.
Also in meinen Worten: wenn du deinen OPV verwendest und eine Spannung
an die Spule anlegst, dann wird sich der Strom langfristig allein durch
den ohmschen Anteil der Spule ergeben (30 Ohm laut ersten Post). Wenn
dir das genau genug ist, dann passt das für eine DC Betrachtung, es
dauert halt nur ne Weile, bis genau dieser Strom fließt. Und wenn sich
der Widerstand ändert (Erwärmung der Spule), dann ändert sich der Strom.
smk schrieb:> - bis +-100mA> - bipolare Spannungsversorgung Versorgung +-12V
Was für einen OPV willst du denn dafür verwenden? Bist du sicher, dass
du den nicht verheizt? Er müsste bei deinen Spulendaten rund 1W
verbraten, und nicht jeder OPV schafft 100mA.
smk schrieb:> OPs müssen für kapazitive Lasten kompensiert werden, wie sieht das mit> gro0en induktiven Lasten aus?
Wenn der OPV als Spannungsquelle arbeitet (und nicht den Strom regelt),
dann lässt ihn eine induktive Last kalt. Allerdings ist die parasitäre
Kapazität deiner Spule mit einigen 100pF sehr hoch. Bei den kritischen
Frequenzen, bei denen der OPV schwinge könnte, sieht er vielleicht schon
eine kapazitive Last (weil die Induktivität durch die
Wickklungskapazität kurzgeschlossen ist). Je nachdem, wie kritisch dein
unbekannter OPV auf kapazitive Lasten reagiert, musst du evtl.
Gegenmaßnahmen ergreifen.
smk schrieb:> einen Widerstand zwischen Spule und Masse schalten.> Der zweite Grund ist, dass ich einen weiteren Widerstand bräuchte und so> mein max Ausgangsstrom verringert wird.
Du machst dir Sorgen um die falschen Sachen. Mit den von dir genannten
Daten fallen bei 100mA an der Spule 3V ab, den Rest (9V) muss der OPV
verbraten. Der freut sich, wenn du einen Teil der Verlustleistung auf
einen Shunt auslagerst.
smk schrieb:> Ich möchte einfach viele Probleme vorher in der Planung berücksichtigen
Dann würde ich LTSpice nehmen. Es gibt hier im Forum sogar guten
Support.
http://www.gunthard-kraus.de/
Leichter Einstieg in die SPICE-Schaltungssimulation mit LTspice IV
Gruss Klaus.
Ich denke ich habe den faslchen Begriff gewählt. Ich möchte meine Last
(Spule) natürlich nicht wechseln, sondern nur die Eine verwenden.
Natürlich bekomme ich mit meinem Konzept keinen lastunabhänigen Strom,
denke das hat für Verwirrung gesorgt.
Eigentlich ist es ein Stromtreiber, der Leistung-OPV wird über eine
Steuerspannung ansgesteuert und stellt in Abhängigkeit den Strom in der
Spule linear ein.
Viele Grüße
smk schrieb:> Eigentlich ist es ein Stromtreiber, der Leistung-OPV wird über eine> Steuerspannung ansgesteuert und stellt in Abhängigkeit den Strom in der> Spule linear ein.
Also für mich sprichst du in Rätseln.
Ist es vielleicht ein OPA547, dem du den I_Limit Anschluss ansteuerst?
Dann sag das doch einfach...
smk schrieb:> Der zweite Grund ist, dass ich einen weiteren Widerstand bräuchte und so> mein max Ausgangsstrom verringert wird.
Wieso verringerst du dadurch deinen maximalen Ausgangsstrom? Wenn deine
Regelung trotz der Induktivität schnell sein soll, brauchst du sowieso
eine hohe Spannung. Auf die größenordnungsmäßig 100mV am Shunt kommt es
da wirklich nicht drauf an.