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Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Konstantstromquelle


Autor: Jue (Gast)
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Guten Abend!

Seit ein paar Tagen beschäftige ich mich mit der Konstantstromquelle
und habe diverse Seiten durchforstet, aber nicht die richtige Antwort
auf meine Fragen gefunden, bzw. es war zu viel Fachchinesisch.
Ich habe mich für diese Schaltung (siehe Anhang) entschieden, da ich
die benötigten Bauteile bei mir liegen habe und möchte deshalb auch
nicht die Schaltung wechseln, sondern diese komplett verstehen und
verwenden möchte.

Ich verwende ein Betriebsspannung von 5 Volt.

Zunächst geht es mir um den Widerstand R2 und habe einen kleinen
Versuch durchgeführt (siehe Anhang) und herausgefunden, dass der
Spannungsabfall stehts etwa 0,59 Volt beträgt - egal wie groß der IL
oder R2 ist.
Mit diesen Versuch wollte ich herausfinden, wie sich IL zum Widerstand
R2 verhält. Sprich: Welchen Widerstand muss ich einsetzen, damit ein
bestimmter Strom fließt.
Natürlich könnte ich 0,59 Volt als Konstante verwenden, aber schlauer
und zu frieden wäre ich dann nicht ;-)

Dann wollte ich noch herausfinden, wie groß R1 sein sollte. Dazu habe
ich zunächst den empfohlenen Widerstand 10KOhm eingestzt, damit ich die
Gesetzmäßigkeiten zwischen R2 und IL herausfinden kann.

Ich vermute, dass ich auch noch die Eigenschaften der Transistoren -
ich habe welche des Types BC 140-10 verwendet - berücksichtigt werden
müssen.


Zu guter Letzt (oder sollte man das am Anfang klären?!) möchte ich
genau wissen, wie diese Schaltung funktioniert. Wo z.B. fällt die
Spannung ab, damit der Lastbereich auf einer bestimmten Stromstärke
gehalten wird?


Ich hoffe, das ihr meine Probleme versteht und mir etwas weiterhelfen
könnt.
Vielen Dank im Voraus,
Jue

Autor: Werner A. (Gast)
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und du bist sicher dass das keine Übungsaufgabe deines Lehrers ist ;-)

Autor: Heiner Bm (karadur)
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Hallo

such mal nach Basis-Emitterspannung.

Autor: Klaus Bröntgen (Gast)
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Stichwort: Stromspiegel

Autor: Bob (Gast)
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Hallo Jue,
die einfachste Möglichkeit ist das aber nicht eine Konstantstromquelle
zu basteln. Falls dies nicht nur eine Übungsaufgabe für Schule/Studium
ist und du wirklich eine Konstantstromquelle für deine Anwendung
brauchst, so suche mal nach LM334. Ganz tolles und präzises IC. Für
mehr Strom hätte ich auch andere Vorschläge.
Zu deiner Schaltung:
U_R2 ist ziemlich konstant 0,6V; dies ist die Basis-Emitterspannung des
Transistors T1. Somit beträgt dein Laststrom IL= 0,6V/R2; Dies gilt aber
nur bis du mit R-Last die maximale Bürde erreichst.
Gruß Bob

Autor: Hannes Lux (hannes)
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Du willst die Schaltung verstehen?

Dann ersetze mal T2 durch eine Z-Diode. Wenn du das verstanden hast,
dürftest du auch diese Schaltung verstehen.

...

Autor: Hausaufgaben (Gast)
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Auch für den Fall, dass es sich hier um eine Hausaufgabe handelt:

Die Basis Emitterspannung eines Silizium Transistor ist ziemlich
konstant und beträgt so um die 0,6V (Sie ist natürlich nicht konstant
sondern ändert sich um ca. -2mV/°C, aber wir gehen mal davon aus, dass
sie konstant sei.) Der Konstantstrom beträgt dann: I = 0,6V/R2
Warum: Wenn der Strom größer wird, steigt die Basis Emitterspannung von
T2 an und T2 wird leitender. Damit zieht er aber T1 den Basisstrom weg,
so dass dieser weniger leitend wird. Dadurch sinkt der Kollektor- und
damit auch Emitterstrom von T1, was einen kleineren Spannungsabfall an
R2 zur Folge hat. Kleine Spannung an R2 bedeutet, dass T2 weniger
leitend wird und somit wieder T1 mehr Basisstrom erhält und leitender
wird. Die ganze Sache läuft natürlich so schnell ab, dass sich ein
konstanter Strom nach der Formel 0,6V/R2 einstellt.
Wenn du nun die Eingangsspannung z.B. von 5V auf 20V erhöhst, so erhöht
sich die Kollektor - Emitterspannung von T1. Die Spannung an R2 und an
T2 und vor allem am Lastwiderstand bleibt nahezu unverändert.

Wie groß muss R1 sein:
Das hängt von deinem gewünschten Konstantstrom ab.
Angenommen der Konstantstrom soll 20 mA betragen und deine minimal
Betriebsspannung beträgt 5V so muss R1 den Basisstrom für T1 liefern.
Dieser dürfte aber weit kleiner als der Kollektrostrom von T2 sein, den
man in diesem Fall z.B. mit 1 mA ansetzen könnte. Somit ergibt sich für
R1 = (UB -2*UBE)/1mA also so um die 3,3kOhm. Es geht aber auch mit
1kOhm und 10 kOhm. Es geht nicht mit 100MOhm und auch nicht mehr so
toll mit 100 Ohm.

So, Hausaufgaben gemacht.

Morgen steht hier aber die Note die du bekommen hast. Und falls die
Hausaufgaben hier zu spät kommen: Nachsitzen.

Autor: Jue (Gast)
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Hallo alle zusammen!

@Hausaufgaben: Danke für die gute Erklärung! Sie hat mir einen guten
Ein- / Überblick geben, aber ich muss dich leider enttäuschen: Ich habe
ich keine Note für deinen wertvollen Text bekommen, weil dies hier keine
Hausaufgaben waren. Im Physikunterricht behandeln wir grade ein ganz
anderes Thema: Kinematik (auch ein interessantes Thema, aber längst
nicht so interessant, wie die Elektrizitätslehre :-D ).
Ja, ich gebe ja zu: Die Aufgabenstellung hat sehr nach Hausaufgabe
gerochen, aber diese Art von Fragenstellung ist - denk ich jedenfals -
ziemlich verständlich und führt nicht so schnell zu
Missverständnissen.
Die Frage war wirklich aus (wachsendem) Interesse gestellt!

Die Variante mit der Z-Diode ist mir in den letzten Tagen auch öfters
unter die Augen gekommen. Weil ich aber auch etwas Praxis haben wollte,
musste ich mich für diese Schaltung mit dem Stromspiegel entscheiden,
weil ich die Transistoren und die Widerstände noch liegen habe.

@Klaus: Vielen Dank für den Tipp! Hab grad mal Tante Google gefragt,
die hat mir soviel zusagen gehabt, dass ich das alles noch nicht
durchackern konnte.

Wenn dazu noch Fragen aufkommen, wende ich mich vertrauensvoll an auch
... wenn ich das darf?! ;-)


Nochmal Danke,
 Jue

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