Multiplexer abhängig von Strommessung schalten

Wie genau mußt du denn die 1000mA Schwelle treffen?

In dem meisten Fällen wird die Strommessung auf eine Spannungsmessung 
zurückgeführt. Du hast dann irgendwo eine Spannung, die proportional zum 
Strom ist. Z.B. bei der Messung mit einem 1 Ohm Shunt sind das 1000mV 
bei 1000mA. Damit wird daraus das Problem: erkenne, wann eine Spannung 
größer als 1000mV wird. Dafür gibt es Bauelemente, die heißen 
Komparator und vergleichen zwei Spannungen. Damit bist du schon fast 
fertig. Du mußt nur noch eine Referenzspannung für den Vergleich 
bereitstellen.

Damit der Komparator im Übergangsbereich nicht zappelt, erweitert man 
ihn üblicherweise um eine kleine positive Rückkopplung. Dann heißt die 
Schaltung Schmitt-Trigger. Kennzeichnend ist, das zwischen den 
Spannungswerten für den Sprung auf H und dem zurück auf L eine Art tote 
Zone liegt, wo der Komparator auf dem letzten Wert bleibt. Die Breite 
der Zone heißt Hysterese. Eine sinnvolle Auslegung könnte sein, auf 
10mV Hysterese zu dimensionieren. Dann könnte der ST z.B. bei 1005mV auf 
H kippen und bei 995mV wieder zurück auf L.

Lolo schrieb:

> Ist das für die Dimensionierung der Bauteile relevant?

Ja, und ausserdem müsste man noch wissen,
welcher Maximalstrom fliessen kann.

Lolo schrieb:
> Die 1000mA-Schwelle hatte ich jetzt einfach angenommen. Sie könnte auch
> bei 700mA oder 800mA liegen, so genau habe ich den Aufbau noch nicht
> erforschen können. Ist das für die Dimensionierung der Bauteile
> relevant?

Jein. Viel wichtiger ist, auf welche Art genau du den Strom mißt. Mit 
einem Shunt-Widerstand? High-side oder low-side? Mit einem Stromsensor?

Daraus ergibt sich dann, welche Spannung du hast. Sowohl absolut 
bezüglich GND und Betriebsspannung als auch mit welchem Hub zwischen den 
beiden Stromschwellen. Über den Daumen kannst du bis runter auf 50mV Hub 
noch einfach detektieren, ohne dir um Offsetspannungen oder 
Bauelementetoleranzen große Sorgen machen zu müssen. Die absolute 
Spannungslage entscheidet, ob du mit Standard-OPV auskommst (nahe GND) 
oder  nicht.

Für ganz einfache "Strom fließt" Sensoren nimmt man auch gerne einen 
Transistor als Detektor. Sobald die Spannung über dem Shunt ~0.6V 
erreicht, schaltet der Transistor durch. Ist nicht so genau wie ein 
echter Komparator, aber unschlagbar simpel und reicht oft aus.

Wie immer wäre es hilfreich, die ganze Aufgabenstellung zu kennen.

> Ich kann dann direkt an Ua des Schmitt-Triggers (Aufbau siehe hier:
> https://www.elektronik-kompendium.de/sites/bau/0209241.htm) den
> Steuereingang des Multiplexers anschließen, oder?

Im Prinzip ja. Der Ausgang eines Schmitt-Triggers kennt nur zwei 
Zustände. Wenn man damit z.B. einen CMOS-Eingang steuern wöllte, würde 
man den Komparator so wählen, daß er passende Pegel liefert.

Als ob es nicht schon genügend USB-Port-Bausteine gibt, die genau das 
machen. Ein Foldback von 1A auf 50mA finde ich schon arg, aber wenn es 
notwendig ist, ist es notwendig.

Einen Strom derart zu verringern und zu schalten, halte ich für keine 
gute Idee, aber das ist prinzipiell machbar. Ein Relais (oder ein 
Transistor/ MOSFET) überbrückt einen Reihenwiderstand, solange der Strom 
klein genug ist. Steigt er überdurchschnittlich an, fällt das Relais 
(der Transistor/ MOSFET) ab und der Reihenwiderstand begrenzt den Strom.

Heutzutage macht man das aber mit deutlich weniger Verlust und ohne 
Spannungseinbruch. Ein Schaltregler wird in seinem Tastverhältnis 
einfach so moduliert, dass er nicht den vollen Strom, sondern nur einen 
Bruchteil davon liefert. Eingangs sagte ich Foldback, der Fachbegriff 
für soetwas. Du möchtest einen Schaltregler mit Foldback. (Dann wird die 
Leistung nicht im Widerstand verheizt. Sie wird nur Häppchenweise auf 
die Leitung gegeben.)

Lolo schrieb:
> ich arbeite grade an meiner Bachelorarbeit
Darf man fragen, worin?

Denn...
Lolo schrieb:
> und irgendwie fließt dort
> unerwartet jetzt doch ein bisschen Elektrotechnik mit ein.
es geht aus Deinen Angaben nur hervor, worin offenbar nicht.  ;)

Lolo schrieb:

> Bisher messe ich den Strom noch gar nicht, da ich ja nicht weiß, wie ich
> das bewerkstelligen kann. Stromsensor wäre vermutlich das einfachste,

Normalerweise nimmt man da einen Shunt, das ist ein niederohmiger
Reihenwiderstand zum Verbraucher, möglichst in der "Minus"-Leitung.
Der Komparator wird dann dahinter geschaltet.

Lolo schrieb:
> Bisher messe ich den Strom noch gar nicht, da ich ja nicht weiß, wie ich
> das bewerkstelligen kann.

> Im Grunde geht es darum:
>   - Ich habe die VCC-Leitung eines Micro-USB-Kabels aufgetrennt
>   - Dort möchte ich den Stromfluss regulieren
>   - Ich messe die Stromstärke, die momentan durch die Leitung fließt
>   - Ist diese > 1000mA, dann möchte ich diese auf 50mA verringern

Also effektiv abschalten. Bei der Messung bis du jetzt auf die Hi-Side 
festgelegt. Bei USB ist die Spannung eh knapp, da solltest du nicht mehr 
als 0.1 Ohm Shunt vorsehen. Dazu dann einen current monitor wie den 
oben genannten ZXCT1009 (ähnliche IC gibts auch bei anderen 
Herstellern). Dann hast du am Ende eine Spannung gegen GND, proportional 
zum Strom.

>      - Dazu habe ich die Leitung aufgesplittet
>         - An die eine Teilleitung habe ich einen 100Ohm-Widerstand
> gelötet
>         - Die andere Teilleitung wurde nicht modifiziert
>           - Beide Leitungen gehen ich je einen Eingang des Multiplexers

Bei 1A würde man eher keinen Multiplexer verwenden, sondern die 100R im 
Bedarfsfall mit einem MOSFET überbrücken. MOSFET an -> Strom kann 
fließen, MOSFET aus -> Widerstand limitiert den Strom.

Allerdings gibt es all das schon fertig als USB-Switch IC. Z.B. 
https://www.diodes.com/assets/Datasheets/AP2161_71.pdf

tet.