Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Genaue Stromregelung


von Anfänger (Gast)


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Hallo liebes Forum,

ich würde gerne eine sehr präzise Stromregelung/Steuerung aufbauen. Mit 
Hilfe eines Mikrocontrollers soll der Strom eingestellt werden. Eine 
Regelgröße, welche ein Maß für den Strom ist, ist als Wert im 
Mikrocontroller vorhanden.

Ich möchte einen Strom zwischen 24mA und 25mA auf 1uA genau regeln. Ist 
so etwas mit wenig Aufwand möglich? Wenn ja, wie kann man vorgehen.

Ich habe mir schon die folgende App-Note angeschaut:
http://www.analog.com/static/imported-files/circuit_notes/CN0151.pdf
Allerdings hat mir das bei meinem Problem noch nicht wirklich geholfen.

Hat so etwas schon mal jemand gebaut?

Gruß

von Falk B. (falk)


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@ Anfänger (Gast)

>Ich möchte einen Strom zwischen 24mA und 25mA auf 1uA genau regeln. Ist
>so etwas mit wenig Aufwand möglich?

Nein, schon gar nicht für einen Anfänger.

> Wenn ja, wie kann man vorgehen.

http://www.mikrocontroller.net/articles/Konstantstromquelle#Konstantstromquelle_mit_Operationsverst.C3.A4rker_und_Transistor

Den Sollwert kann man mit PWM im Mikrocontroller erzeugen.

http://www.mikrocontroller.net/articles/Pulsweitenmodulation#DA-Wandlung_mit_PWM

>Hat so etwas schon mal jemand gebaut?

Hab ich mal vor vielen Jahren, wenn gleich nicht mit 1uA Auflösung, ich 
glaube eher 10uA 0-1mA.

von Tester (Gast)


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Falk Brunner schrieb:
> Nein, schon gar nicht für einen Anfänger.

Aber eine ganz interessante Aufgabenstellung ist das schon. Ich wüsste 
sofort, wo ich sowas in der Richtung gebrauchen könnte, allerdings mit 
etwas schlechterer Auflösung würde ich mich auch zufrieden stellen.

Jetzt so aus dem Ärmel kann ich auch nicht sagen, wie du die Auflösung 
sicher hinbekommst. Ich denke mit dem Ansatz aus der App-Note kann man 
schon recht weit kommen. Allerdings bezweifle ich, dass man auf 1uA 
kommt.

Ich würde zwei Stromquellen parallel aufbauen. Eine würde ich fest auf 
24mA einstellen und mit der anderen würde ich die Feineinstellung 
vornehmen.

Wobei laut App-Note ja schon eine sehr feine Skalierung drin ist. 
Vielleicht sollte man sich damit erstmal zufrieden geben!

von Falk B. (falk)


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@Tester (Gast)

>Wobei laut App-Note ja schon eine sehr feine Skalierung drin ist.
>Vielleicht sollte man sich damit erstmal zufrieden geben!

1uA bei 25mA sind 40ppm Auflösung, das will erstmal stabil aufgebaut 
sein. Selbst wenn man zwei Stromquellen parallel schaltet, einmal 
konstant 25mA und einmal einstellbar 0-1000uA, muss die erste ebenfalls 
auf 1uA STABIL sein!

von nilp (Gast)


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in der tat. die 1mA quelle ist nicht besonders schwierig, 10 bit. 
Schwierig ist die 24mA Quelle. die muss auf 1uA stabil sein

von Tester (Gast)


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nilp schrieb:
> in der tat. die 1mA quelle ist nicht besonders schwierig, 10 bit.
> Schwierig ist die 24mA Quelle. die muss auf 1uA stabil sein

Ich habe an dieser Stelle die Hoffnung, dass die 24mA nicht zu schnell 
schwanken.

Wenn man den Strom der kleinen Quelle sowieso regelt, und vielleicht das 
Ganze auf 2mA auslegt, kann man doch die Schwankung der 24mA-Quelle 
wegregeln!

Theoretisch könnte das gehen. Blöderweise kann man das nicht einfach mal 
schnell ausprobieren, da es auf dem Steckbrett mit der Genauigkeit nur 
schwer erreichbar sein wird.

von Falk B. (falk)


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@ Tester (Gast)

>Ich habe an dieser Stelle die Hoffnung, dass die 24mA nicht zu schnell
>schwanken.

Die Hoffnung stirbt zuletzt ;-)

>Wenn man den Strom der kleinen Quelle sowieso regelt, und vielleicht das
>Ganze auf 2mA auslegt, kann man doch die Schwankung der 24mA-Quelle
>wegregeln!

Dann musst du die 25mA aber auch mit 1uA Auflösung messen! Dazu braucht 
es mindestens 15 Bit, praktisch eher 16 Bit.

>Theoretisch könnte das gehen.

Theoretisch funktioniert auch kalte Kernfusion ;-)

> Blöderweise kann man das nicht einfach mal
>schnell ausprobieren, da es auf dem Steckbrett mit der Genauigkeit nur
>schwer erreichbar sein wird.

Vor allem sollte man DEUTLICH zwischen Auflösung und Genauigkeit 
unterscheiden!

von Tester (Gast)


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Falk Brunner schrieb:
> Vor allem sollte man DEUTLICH zwischen Auflösung und Genauigkeit
> unterscheiden!

Du hast recht!

Anfänger schrieb:
> Eine
> Regelgröße, welche ein Maß für den Strom ist, ist als Wert im
> Mikrocontroller vorhanden.

Anscheinend kann hier so genau gemessen werden.

Aber für mich wäre das schon fast ein KO-Kriterium. Um mit 16 bit stabil 
zu messen muss man die Schaltung hervorragend aufbauen (vielleicht sogar 
mit 18bit) und ein wenig mitteln oder man muss einfach nur sehr lange 
mitteln :-)

von Anfänger (Gast)


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Vielen Dank für die Diskussion und die Hinweise. Ich werde versuchen, 
möglichst viel davon anzuwenden bzw. umzusetzen.

von Andrew T. (marsufant)


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Anfänger schrieb:
> Hallo liebes Forum,
>
> ich würde gerne eine sehr präzise Stromregelung/Steuerung aufbauen. Mit
> Hilfe eines Mikrocontrollers soll der Strom eingestellt werden. Eine
> Regelgröße, welche ein Maß für den Strom ist, ist als Wert im
> Mikrocontroller vorhanden.
>
> Ich möchte einen Strom zwischen 24mA und 25mA auf 1uA genau regeln. Ist
> so etwas mit wenig Aufwand möglich? Wenn ja, wie kann man vorgehen.
>


Ist recht einfach aufbaubar,
auch für Anfänger ohne  Probleme trotz all der Nörgler hier im Thread,
im Prinzip kannst du diesen Plan komplett übernehmen und mußt DORT 
lediglich die beiden 0,05 Ohm widerstände durch 5 Ohm Widerstände 
ersetzen:

http://www.rotgradpsi.de/mc/iconst/uCiconstplus.html

Bei Problemen einfach kurz melden, aber vermutlich hast du es eh am 
Montag fertig, sowas sollte binnen eines Wochenedes aufgebaut sein 
können.

von Axel S. (a-za-z0-9)


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Andrew Taylor schrieb:

> Ist recht einfach aufbaubar,

LOL. Auflösung und Genauigkeit mal wieder.

Schau dir einfach die INL des DAC und Offset/Offsetdrift des OPV an. 
Damit kann man keine Stromquelle mit LSB=500nA (=32mA full scale) bauen, 
die auf 1µA genau ist.


XL

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