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Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Gkeichstrom detektieren und mit Status LED Anzeigen


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Autor: Suedi R. (suedi)
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Hallo,

ich zerbreche mir schon ein paar Tage den Kopf weil ich mit einer Status 
LED den Betrieb eines Lüfters anzeigen möchte.
Der Lüfter läuft auf 48 V DC und hat eine NTC Schnittstelle und die 
Spannungsversorgung. Wenn der NTC unter 35 °C hat steht der Lüfter. Die 
Versorgungsspannung liegt jedoch an und es fließt eine Strom von 
0,01-0,02 Ampere(bestimmt für den im Lüfter verbauten Controller).
Wenn die Temperatur über 35°C steigt läuft der Lüfter an und hat zur 
Temperatur einen Linearen Drehzahlverlauf. Dementsprechend geht dann 
auch der Strom hoch.
Ich will eine Status LED betreiben die leuchtet, sobald der Lüfter 
anläuft.
Also sobald eine Strom über 0,02 A fließt (0,1 Ampere sind auch OK). Die 
LED sollte möglichst auch von der 48V DC Stromquelle gespeist werden und 
homogen leuchten.
Ich hab an der Stelle für die Elektronik leider extrem wenig Bauraum. 
Kann also nicht noch einen großen Step-down und einen Microcontroller 
und was weiß ich da anschließen. Am besten wäre so eine Art 
Anlaog-Lösung mit einem kleinen Relais oder Transistor. Nach meinem 
Wissensstand ist das aber nicht so einfach möglich.

Ich hoffe ihr könnt mir weiterhelfen.
Viele Grüße, Suedi

Autor: Ach Du grüne Neune (Gast)
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Wenn Du auf 2 bis 3 Volt verzichten kannst, wäre das eine einfache 
Lösung. Es gibt auch noch eine Transistorlösung mit 0,7 Volt Verlust.

Autor: Suedi R. (suedi)
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Danke für die schnelle Antwort!
Ich hab das gerade mal ausprobiert.
Die Zehner Diode wird sehr heiß. Ich hab beim Suchen auf die Schnelle 
auch keine Diode mit (3,3V) mit mehr als 1,3 W gefunden. Sonst 
funktioniert es eigentlich schon mal ganz gut. Die Status-LED könnte 
sich noch etwas früher einschalten und dementsprechend später 
ausschalten. Ist das mit der Anpassung der Komponenten möglich?

Was ist die Aufgabe der Zehner Diode? Hab schon alle möglichen Quellen 
dazu gelesen und bin nicht ganz schlau daraus geworden (auf den 
Anwendungsfall bezogen). Ich hab da schon mal alle cases durchgemessen 
und weiß schon was mit Strom und Spannung passiert.

Wie würde denn da eine Transistorschaltung aussehen?

Grüße,

Autor: Harald W. (wilhelms)
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Suedi R. schrieb:

> Die Zehner Diode wird sehr heiß.

Dann fliesst aber wohl auch ein Strom >0,02A.
Übrigens, der Erfinder heisst Zener und die Dioden
nennt man besser Z-Dioden.

Autor: Suedi R. (suedi)
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Danke für den Hinweis! (Merke: Zener- oder Z-Diode)

Harald W. schrieb:
> Dann fliesst aber wohl auch ein Strom >0,02A.

Ich hatte das versucht oben zu beschreiben:

Suedi R. schrieb:
> Ich will eine Status LED betreiben, die leuchtet, sobald der Lüfter
> anläuft.
> Also sobald eine Strom über 0,02 A fließt (0,1 Ampere sind auch OK).

Ich habe vergessen zu sagen, dass bei steigender Temperatur am NTC die 
Drehzahl sich erhört und dann ja auch mehr Leistung dazu aufgewendet 
werden muss. Die Spannung bleibt ja konstant, somit fließt demzufolge 
mehr Strom (bis zu 1,2A!!).

Autor: Stefanus F. (Firma: Äppel) (stefanus)
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Dann mach das anders. Verwende anstelle der Zenerdiode drei "normale" 
Silizium Dioden, die mehr als 1,2A vertragen:
               3x 1N5059
+ In o---+---|>|---|>|---|>|---+----o + Out
         |                     |      
         +----[===]---|>|------+
         |    100 Ohm LED rot  |
         |    1/4 W            |
         |                     |
         +----[===]------------+
              22 Ohm 
              1 W

Autor: Ach Du grüne Neune (Gast)
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Suedi R. schrieb:
> Wie würde denn da eine Transistorschaltung aussehen?

Vielleicht reicht auch nur eine P600 Diode zum überbrücken des 4R7 
Widerstandes. Sie dient dazu den Spannungsabfall am 4R7 Widerstand bei 
steigendem Strom nicht unnötig ansteigen zu lassen.

Autor: Wolfgang (Gast)
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Stefanus F. schrieb:
> Verwende anstelle der Zenerdiode drei "normale"
> Silizium Dioden, die mehr als 1,2A vertragen:

Und du meinst, dass die weniger Verlustleistung haben?

Wenn die LED hart bei 20 oder 100mA schalten soll, wäre ein kleiner 
Shunt mit Komparator vielleicht auch nicht so schlecht. Da die LED auch 
an den 48V betrieben werden soll, tut man gut daran, sich über die LED 
ein paar Gedanken zu machen, insbesondere über die erforderliche 
Helligkeit und dafür nötigen Strom. Sonst heizt der Vorwiderstand, da 
ein kleiner Step-Down in "extrem wenig Bauraum" - was auch immer das in 
Zahlen bedeutet - zwar weniger heizt aber dem TO zu groß ist.

Autor: Stefanus F. (Firma: Äppel) (stefanus)
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> Und du meinst, dass die weniger Verlustleistung haben?

Ja etwas, weil die zusammen etwas weniger als 3V haben. Aber 
hauptsächlich, weil sie mehr Strom vertragen und mehr Wärme ableiten 
können. Der TO schrieb ja, dass er Schwierigkeiten hat, Zenerdioden mit 
mehr als 1,3W zu finden.

Autor: Jörg R. (solar77)
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Werte doch das Signal des NTC aus, mit einem Operationsverstärker.
Keine Verluste, nix wird heiß.

Eine weitere Möglichkeit ist die Drehbewegung direkt auszunutzen. Mit 
einer Lichtschranke bzw. einer Reflexionslichtschranke und 
nachgeschaltetem retriggerbaren Monoflop.

: Bearbeitet durch User
Autor: Ach Du grüne Neune (Gast)
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Autor: Wolfgang (Gast)
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Ach Du grüne Neune schrieb:
> Zener-Diode 3V3 / 5 Watt bei Reichelt

So klein wie die Diode ist, wird sie ihre Wärme über die Anschlussdrähte 
abgeben müssen. Das Gehäuse schafft es wohl kaum, die Wärmeleistung von 
5W direkt an die Umgebung abzugeben.

Wenn der Bauraum nicht für einen DC/DC-Wandler reicht, dürfte eine 
Z-Diode, die auch noch 5W Wärmeleistung irgendwohin loswerden will, dort 
auch nicht recht unterzubringen sein.

Vielleicht verrät der TO mal, wie groß "extrem wenig Bauraum" ist.

Autor: Stefanus F. (Firma: Äppel) (stefanus)
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> Wenn der Bauraum nicht für einen DC/DC-Wandler reicht, dürfte eine
> Z-Diode, die auch noch 5W Wärmeleistung irgendwohin loswerden will, dort
> auch nicht recht unterzubringen sein.

Der selbe Haken wird auch bei meiner Schaltung mit den 3 Dioden (ca. 
2,5V) sein.

Die Variante mit Transistor hat viel weniger Verlustleistung.

Autor: Suedi R. (suedi)
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Hallo,

Danke erst mal für die weiteren Beiträge.
Das ganze soll in eine Bopla Universalgehäuse verbaut werden. 
https://www.conrad.de/de/universal-gehaeuse-52-x-50-x-37-abs-lichtgrau-ral-7035-bopla-euromas-et-205-1-st-1388464.html#downloadcenter

Da kommen aber noch zwei Kabelverschraubungen hinein, da alles 
Wasserdicht sein soll. Lüfterkabel, NTC Kabel, Spannungsversorgung und 
ein Kabel für die LED (weiß) werden dort nach draußen geführt. Bisher 
war das alles relativ simpel im inneren mit Wago-Klemmen verschaltet. 
(der NTC war vorher auch nur ein Temperaturschalter).

So ein DC/DC Wandler gibt ja auch Wärme ab. Aber recht kompakte scheint 
es zu geben. 
(https://www.conrad.de/de/dcdc-wandler-print-gaptec-lcw78-05-05-48-vdc-5-vdc-1000-ma-25-w-anzahl-ausgaenge-1-x-1603640.html?WT.mc_id=google_pla&WT.srch=1&ef_id=WbuJ2wAAAbSMbhv3:20180423053702:s&gclid=Cj0KCQjw5fDWBRDaARIsAA5uWThkjHmRI9Ig91Mn5TSg8CjrjsPU2GBl3mU-fKma-oHifOqNyKkBRxYaAjJHEALw_wcB&hk=SEM&insert_kz=VQ&s_kwcid=AL!222!3!254339639516!!!g!!)
Damit ist mir dann aber auch nicht geholfen. Da ja dann alles Andere für 
mich auch nicht einfacher wird.

Ich hab auch immer noch nicht genau Verstanden was die Z-Dioden in den 
Schaltungen für Aufgaben haben. Stabilisieren sie die Spannung?

Autor: Suedi R. (suedi)
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Suedi R. schrieb:
> Ich hab auch immer noch nicht genau Verstanden was die Z-Dioden in den
> Schaltungen für Aufgaben haben. Stabilisieren sie die Spannung?

Ich hab noch mal drüber nachgedacht und die Funktion verstanden. Hatte 
einen kleinen Denkfehler. Die Grundlagen sind noch nicht so 100% 
gefestigt. :-(

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