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Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Suche Bauteil für Differenzstromerkennung/Ausgleich


Autor: Ornitz (Gast)
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Hallo Leute

Ich bin auf der Suche nach einem Bauteil und habe nicht im Ansatz eine 
Ahnung wonach ich suchen soll.

A--|
   |>---C
B--|

Es soll wie folgt funktionieren.
An Eingang A soll ein Strom fließen von sagen wir mal 50mA.
Am Ausgang C sollen diese 50mA immer als max. zur Verfügung stehen.
Wenn also über A nur 30mA kommen, soll die Differenz von 20mA über 
Eingang B
bezogen werden.
Das Bauteil müsste also erkennen und messen was über A reinkommt und die 
Differenz zu 50mA über B zur Verfügung stellen, selbst wenn über A 0mA 
kommen.

Mit den Suchbegriffen Bauteil,Strom,Differenz stoße ich immer nur auf 
einen FI-Schalter. Was ich suche ist ein IC oder was auch immer diese 
Funktion bewerkstelligt.

Ich hoffe ihr könnt mir helfen und ich hoffe ich habe es gut genug 
beschrieben.

Ich Danke euch schonmal im Voraus für eure Mühen

Autor: Achim S. (Gast)
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so wie deine Frage gestellt ist wäre ein theoretischer Lösungsansatz: du 
baust B als regelbare Stromquelle und regelst sie so nach, dass der 
Strom durch C immer genau 50mA beträgt. Dann kommt aus B immer grade so 
viel Strom, wie von A an den 50mA fehlt.

In der Realität nützt dir dieser Lösungsansatz schätzungsweise überhaupt 
nichts, weil deine Fragestellung nicht wirklich das beschreibt, was du 
als eigentliches Problem lösen willst.

Also: was ist denn das konkrete Problem, das du tatsächlich lösen 
willst? Was für Quellen sind A und B und was für einen 
Innenwiderstand/was für eine Kennlinie haben sie jeweils?

Geht es z.B. um eine Solarzelle und einen Akku? Dann wäre ein simpler 
Lösungsansatz, die über Dioden zusammenzuschalten. Wenn die Solarzelle 
Leistung im Überfluss bietet liefert sie den gesamten Strom. Wenn es 
dunkel wird bricht die Spannung an der Solarzelle ein und der Akku 
übernimmt. Zumindest, wenn du die nominellen Spannungen von Solarzelle 
und Akku passend zueinander wählst.

Autor: Ornitz (Gast)
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Hallo Achim

Danke für deine Antwort.
Sorry, ja, Anwendungszweck ist immer gut...

An A hängt eine LED, und C führt zur nächsten LED.
Wenn LED an A ausfällt oder gedimmt wird soll noch die LED an C maximal 
versorgt werden können.
B ist also nur ein "Bypass" um die Differenz auszugleichen.
Zweck soll sein, sie in Reihe zu schalten und dennoch separat ansteuern 
zu können um den Strom gering zu halten.

Autor: Achim S. (Gast)
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Ornitz schrieb:
> Zweck soll sein, sie in Reihe zu schalten und dennoch separat ansteuern
> zu können um den Strom gering zu halten.

und du bist sicher, dass das so sinnvoll ist? Vielleicht wären zwei 
getrennte kleine Schaltregler als Konstantstromquelle (je einer für jede 
LED) die energieeffizientere Variante.

Wie auch immer: für diesen Anwendungszweck funktioniert sogar die Lösung 
aus meinem ersten Beitrag, die ich eigentlich nur als akademische 
Theoretisiererei gedacht hatte. Baue B als regelbare Stromquelle und gib 
ihr als Regelgröße den Strom durch C. Sei dir aber bewusst, dass das 
Regeln des Stroms durch C ggf. auf das Dimmen von A zurückwirkt. Und 
dass der Regler an B sich durch die Dimmung von A nicht 
durcheinanderbringen lassen darf.

Wie die Stromquelle aussehen soll? Das hängt davon ab, wie deine 
Versorgung aussieht und wie z.B. die Dimmung von A realisiert ist.

Autor: Ornitz (Gast)
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Ich glaub das verstehe ich nicht ganz.
Wenn B eine separate Stromquelle besitzt und B ja nahezu keinen 
Widerstand im Vergleich zu A hat, dann würde doch die LED an C sich 
nicht nur die Differenz über B holen.

Steh ich auf dem Schlauch?Seh ich das falsch?

Würdest du den Lösungsansatz auch weiterhin verfolgen wenn 50 LED´s in 
Reihe
geschaltet sind? Denn am Ende geht es mir darum. Über mehrere Meter 
LED´s separat ansteuern zu können ohne dass der Strom sonst wie hoch 
wird.
Ich hatte bisher nur von zwei LED´s in Reihe gesprochen weil das Prinzip 
sich ja nach jeder LED wiederholen muss. Und wenn ich eine LED auf diese 
Weise überbrücken kann um die Nächste zu versorgen, dann möchte ich 
dieses Prinzip X-mal wiederholen können.

Ich hole mal weiter aus.
Es gibt Lichterketten bei denen man jede LED separat ansteuern kann. Die 
sind aber Parallel und laufen über 5 Volt. Nach ein paar Metern ist mit 
5 Volt nicht mehr soviel anzufangen und der Strom schnellt ebenfalls in 
die Höhe. Wenn z.B. auf einem Meter 50 LED´s sind dann sind das bei 50mA 
schon
2,5 A und nach 5 Metern sind es 12,5 A und die Spannung ist auch am 
Ende.

Deshalb meine Überlegung: 230V, LED´s in Reihe, aber separat über einen 
Treiber vor jeder LED ansteuern können.

Nur wie bekomme ich den Strom in Reihe zu jeder LED wenn die LED zuvor 
nicht genug liefert?

Da war nun eben meine Überlegung nach einem Bauteil, welches genau 
diesen
Dienst leistet. Ankommenden Strom vergleichen und differenz 
rausschicken.

Gruß Ornitz

Autor: Achim S. (Gast)
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Ornitz schrieb:
> Wenn B eine separate Stromquelle besitzt und B ja nahezu keinen
> Widerstand im Vergleich zu A hat, dann würde doch die LED an C sich
> nicht nur die Differenz über B holen.

Erstens haben Stromquellen nicht einen kleinen Widerstand sondern einen 
sehr hohen Widerstand. Zweitens soll B nicht selbst 50mA abgeben sondern 
so nachgeregelt werden, dass der Gesamtstrom 50mA beträgt. Wenn von A 
schon 50mA kommen, dann kommt von B gar nichts - das ist der Sinn einer 
Regelung.

Ornitz schrieb:
> Würdest du den Lösungsansatz auch weiterhin verfolgen wenn 50 LED´s in
> Reihe
> geschaltet sind?

Nein, ich würde den gar nicht verfolgen sondern nach der Lösung des 
eigentlichen Problems suchen. Und der liegt nicht in deiner Idee, die du 
zu Beginn vorgestellt hast.

Ornitz schrieb:
> Deshalb meine Überlegung: 230V, LED´s in Reihe, aber separat über einen
> Treiber vor jeder LED ansteuern können.

LEDs in Reihe zu schalten und aber sie über einen separaten Treiber 
anzusteuern sind zwei Dinge, die nicht so recht zueinander passen. Das 
wesentlich Merkmal einer Reihenschaltung ist, dass durch alle Elemente 
der Strom gleich ist. Wenn du in einer Reihenschaltung einzelne LEDs 
individuell varrieren möchtest, dann wäre der Standardansatz dass man 
einen Teil des Stroms an er LED vorbei leitet (wenn sie z.B. 
durchgebrannt und hochohmig ist). Aber auch das ist nicht die Lösung 
deines eigentlichen Problems.

Ornitz schrieb:
> Da war nun eben meine Überlegung nach einem Bauteil, welches genau
> diesen
> Dienst leistet. Ankommenden Strom vergleichen und differenz
> rausschicken.

Und woher weiß diese unbekannte Bauteil, wie viel Strom es gerade in der 
x-ten LED fließen lassen soll, um deren individuell gewünschte 
Helligkeit zu erreichen?

Ornitz schrieb:
> Ich hole mal weiter aus.

Na prima: so langsam kommen wir deiner tatsächlichen Problemstellung 
näher. Und sobald die mal wirklich feststeht, findet sich auch eine 
Lösung.

Falls du wirklich jede LED einzeln in ihrer Helligkeit steuern willst: 
nimm eine LED, deren Helligkeit du über ein digitales Interace 
einstellen kannst. Siehe z.B. 
http://www.mikrocontroller.net/articles/WS2812_Ansteuerung
Der Datenbus dieser LEDs (mit integriertem Controller) ist extra so 
entworfen, dass du damit lange Strecken mit vielen LEDs treiben lassen.

Bleibt das Problem, dass du bei vielen LEDs einen großen Strom auf der 
5V Schiene hast (und der Spannungsabfall auf der Leitung irgendwann zu 
groß wird). Die Standardlösung dafür ist: liefere die Versorung nicht 
als 5V sondern als sinnvoll gewählte, sichere Kleinspannung (z.B. 24V 
oder 48V). Und platziere in vernünftigen Abständen (alle paar m) einen 
Schaltregler, der daraus stabile 5V erzeugt und in den LED-Streifen 
einspeist.

Wenn du nicht die LEDs individuell ansteuern willst sondern nur 
konstante Helligkeit entlang großer LED-Streifen willst, dann reicht der 
zweite Teil meines Vorschlags (verteiltes Einspeisen von stabilen 5V 
längs des LED-Streifens)

Autor: Jobst M. (jobstens-de)
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Ornitz schrieb:
> 230V, LED´s in Reihe

Und als nächster Thread kommt dann, wie man die Steuerspannung an 230V 
bekommt.

(Auf galvanische Trennung gehe ich jetzt nicht weiter ein, jeder soll 
nach seiner Fasson ableben.)


Gruß

Jobst

Autor: Ornitz (Gast)
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Achim S. schrieb:
> LEDs in Reihe zu schalten und aber sie über einen separaten Treiber
> anzusteuern sind zwei Dinge, die nicht so recht zueinander passen. Das
> wesentlich Merkmal einer Reihenschaltung ist, dass durch alle Elemente
> der Strom gleich ist. Wenn du in einer Reihenschaltung einzelne LEDs
> individuell varrieren möchtest, dann wäre der Standardansatz dass man
> einen Teil des Stroms an er LED vorbei leitet (wenn sie z.B.
> durchgebrannt und hochohmig ist). Aber auch das ist nicht die Lösung
> deines eigentlichen Problems.

Sorry, nicht Treiber, ich meinte separaten Controller.
Eben das Grundprinzip wie bei den LED´s mit eingebauten Controllern.

Der Standardansatz dass man
einen Teil des Stroms an der LED vorbei leitet wäre doch die Lösung oder 
nicht? Nur eben nicht nur wenn sie kaputt ist sondern auch wenn sie 
nicht hell genug ist und somit den Strom begrenzt.

Mir sind ja die üblichen Vorgehensweisen bekannt, nur, ich kann mich 
damit nicht so recht anfreunden.
In meiner Vorstellung soll es möglich sein eine 50 Meter Lichterkette 
mit einzeln ansteuerbaren LED´s zu haben ohne extra noch Spannungsregler 
oder enorme Querschnitte oder Netzteile zu benötigen.
Nicht dass ich 50 Meter brauche, aber einmal ums Wohnzimmer 30 Meter wär 
schon toll. Und dann sind es vielleicht nicht nur 50 LED´s pro Meter 
sondern 60 oder 144 wie es so üblich ist. Keine Ahnung wie hell das dann 
ist und ist erstmal auch nur Gespinne, aber es wäre zumindest möglich. 
Enthusiasten der Weihnachtsbeleuchtung wären sicher begeistert. ;-)

Und da mir mit 230V eigentlich all diese Probleme erschlagen scheinen, 
denke ich halt über eine solche Umsetzung nach.
Nur dafür müssen sie in Reihe und das ist grade mein Problem.
Die Ansteuerung soll ja weiterhin so bleiben wie bei den LED´s mit 
eingebauten Controllern.

Mir ist auch klar, dass ich mich ziemlich wahrscheinlich nicht hinsetzen 
werde und 30 Meter LED´s Stripe bastle, wenn ich mit einer zu kaufenden 
Lösung ebenfalls ans Ziel komme. Allein schon aus Zeit und 
Kostengründen.

Nur kennst du das bestimmt, du hast eine Idee im Kopf, grübelst drüber 
nach und willst unbedingt zu einer Lösung kommen.
In meinem Fall scheint die Lösung nur noch dieses eine Bauteil zu sein. 
Daher am Anfang lediglich die Frage nach diesem Bauteil und keine nähere 
Erklärung. In der Hoffnung, es kommt sowas wie ..."na klar gibt es so 
ein Teil, hier nimmst du einfach IC AB1234, der macht genau das was du 
brauchst."...

Autor: Ornitz (Gast)
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Ach so, dieses "eine Bauteil" muss natürlich vor oder nach JEDER LED 
kommen.
Je nachdem wie man es sieht.
Es kann natürlich nicht wissen wie viel Strom
LED Nr.517 oder so braucht. Es soll nur wissen wie viel Strom diese eine 
LED durchgelassen hat.

Autor: Eberhard H. (sepic)
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Das gesuchte Bauteil heißt LED-Protector oder LED-Shunt (gibt es von 
diversen Herstellern) und wird parallel zu jeder LED im LED-Strang 
geschaltet.

Im einfachsten Fall hilft auch eine geeignet dimensionierte Z-Diode, die 
richtig gepolt parallel zu jeder LED geschaltet wird.

Ein geeignet dimensionierter Shunt-Regler hätte dieselbe Funktion mit 
einer etwas besseren Kennlinie.

Autor: Achim S. (Gast)
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Ornitz schrieb:
> Ach so, dieses "eine Bauteil" muss natürlich vor oder nach JEDER LED
> kommen.

Nein: es müsste parallel zu jeder LED kommen. Also: B sitzt parallel zu 
A und führt eine bestimmten Strom an A vorbei. Wenn durch die 
Parallelschaltung insgesamt 50mA eingeprägt werden (durch eine 
Konstantstromquelle "auf der 230V Seite", dann fließt durch A eben der 
Differenzstrom (50mA-Strom durch B). Sowas könnte man schon bauen. Das 
ist nichts anderes als eine einstellbare Konstantsstromsenke, die aus 
dem Gesamtstrom gespeist wird und die mit einer Spannung auskommen muss, 
die der LED A abfällt.

Aber:
wie willst du dann jedem einzelnen Controller individuell mitteilen, 
welchen Strom er durchlassen (bzw. vorbeilassen) soll? Die Controler 
liegen ja dann auf unterschiedlichen Potentialen (230V zwischen dem 
ersten und letzten Controler). Was für ein Bussystem nutzt du, um den 
Strom individuell einzustellen?

Autor: Ornitz (Gast)
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Ehrlich gesagt, bei der Datenübertragung bin ich gedanklich noch nicht.
Damit wollte ich mich erst beschäftigen wenn ich dieses Problem gelöst 
habe.

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