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Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik 10 Watt Verstärker


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Autor: Mathias P. (cheesemod)
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Hallo,

ich muss für ein Projekt ein analoges Signal von 0-5V und 20mA auf 0-12V 
bei 1A verstärken. Das Problem ist, dass das Ausgangssignal möglichst 
schnell reagieren muss also im ms-Bereich von 0 auf 12V. Leider kenne 
ich mich mit Verstärkerschaltungen nicht sehr aus und habe mit der 
Suchfunktion nichts hilfreiches gefunden. Hat jemand eine Idee wie ich 
das realisieren könnte? Spricht etwas gegen einen Audioverstärker?

Details: Das Projekt ist eine Hochleistungs-LED deren Intensität NICHT 
über PWM angesteuert werden darf. Mit dieser LED wird eine kapazitive 
Schicht angeregt die wiederum Ionenkanäle einer Zelle steuert.

Liebe Grüße,
Mathias

Autor: Olaf (Gast)
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> Hat jemand eine Idee wie ich das realisieren könnte?

Interessant das immer Leute die keine Ahnung haben etwas bauen sollen 
wofuer man Ahnung braucht. :-)

Im Prinzip brauchst du nur einen Operationsverstaerker der etwas mehr 
Leistung kann. Zum Beispiel der alte L165, gibt aber bestimmt auch 
moderneres. (LA6510, LM675) Natuerlich kann man auch einem OP eine 
diskrete Endstufe verpassen. Gibt es auch diverse Applikationen zu.

> Spricht etwas gegen einen Audioverstärker?

Auch nicht unmoeglich. Braucht aber vielleicht etwas mehr Erfahrung 
damit die Sache nicht schwingt. War der TDA2030 nicht eigentlich ein 
L165?

Olaf

Autor: AllesUnklarBisJetzt (Gast)
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Meine Glaskugel sagt mir: Du hast ein Eingangssignal von 0..20mA, das 
bisher eine normale LED zu leuchten brachte udn Du möchtest jetzt eine 
High-Power LED 12V/1A damit ansteuern. Richtig? - Dann wird das mit dem 
Audioverstärker nichts. Das was du suchst, ist ein Stromverstärker.

Autor: Michael B. (laberkopp)
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Mathias P. schrieb:
> möglichst schnell reagieren muss also im ms-Bereich von 0 auf 12V.

Das ist nicht so anspruchsvoll, ja, Audioverstärker reichen da schon.

Was allerdings grob zweifelhaft ist, ist deine Anforderung nach 0-12V 
als Ausgangsspannung, man steuert LEDs nicht mit Spannung an sondern mit 
Strom (die Spannung schwankt dann je nach Temperatur, Exemplar und Laune 
und sollte ausgeregelt werden).

Früher hätte man als 1A Verstärker nicht L272 genommen (der schafft 
keine ca. 6 Watt Verlust) sondern L165 oder LM675, was im Endeffekt 
genauere Audio-OpAmps sind. Aber die kommen nicht mit einer 
Versorgungsspannung aus.

Heute nimmt man wohl http://www.ti.com/lit/ds/symlink/opa564.pdf
Der ist schnell, viel schneller als du derzeit forderst, er könnte die 
LED mit 10MHz umsteuern, also in 0.1us statt 1ms, und kann single 
supply. Mit ihm kann man also den Strom durch die LED direkt regeln 
(oder sogar den Photostrom einer gekoppelten Photodiode damit die 
Helligkeit wirklich exakt geregelt werden kann selbst wenn der LED Chip 
durch unterschiedliche Temperatur unterschiedlich effektiv Strom in 
Licht umwandelt). Er gehört aber nicht zu den extrem genauen OpAmps.

: Bearbeitet durch User
Autor: Lothar M. (lkmiller) (Moderator) Benutzerseite
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Mathias P. schrieb:
> ich muss für ein Projekt ein analoges Signal von 0-5V und 20mA auf 0-12V
> bei 1A verstärken.
Du kannst Strom und Spannung nicht frei wählen. Je nach Lastwiderstand 
ergibt sich das Eine oder das Andere.

Also sag einfach mal, was die Quelle ist, was sie ausgibt und welche 
Information darin enthalten ist.
Und dann sag, was die Last ist, wie die Versorgung ist und was da 
analog zu was umgesetzt werden soll.

Autor: Schorsch (Gast)
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Ich würde hier einfach einen schnellen MOSFET in Verbindung mit einem 
Gatetreiber nehmen. Plus Außenbeschaltung, abhängig vom Anwendungsfall. 
Fertig ist der Verstärker.

Autor: Libary (Gast)
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Hi,
ich glaube, er braucht eine spannungsgesteuerte Stromquelle; 0 - 5 Volt 
in, 0 - 1 Ampere out.

Grüße

Autor: Mathias P. (cheesemod)
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Vielen Dank schon einmal für die ganzen Antworten!

Olaf schrieb:
> Interessant das immer Leute die keine Ahnung haben etwas bauen sollen
> wofuer man Ahnung braucht. :-)

Ich kenne mich ein bisschen aus aber bei solchen komplexeren Schaltungen 
nur Grundlegend. (Hauptthema der Arbeit ist für mich ursprünglich die 
Programmierung gewesen) Deshalb ja hier meine Frage.

Das Eingangssignal kommt über einen DAC (CJMCU-MCP4725 I2C DAC) der über 
den digitalen Output eines Arduino Nano angesteuert wird. Ziel sollte 
die Ansteuerung der Intensität einer Hochleistungs-LED (11,7V, ~1A) 
sein, jedoch nicht über PWM. Spannungsquelle ist ein 6V Akku für den 
Arduino und ein 12V Netzteil. So wie ich das verstehe gibt es also 
mehrere Möglichkeiten?:

1. Spannungsgesteuerte Stromquelle
2. OPAmp mit Endstufe oder zum Beispiel LM675
3. Audioverstärker
4. OPA564 für 24V und 1,5A. Was für mich sehr gut klingt, da es sein 
kann, dass eine noch stärkere LED verwendet werden muss.

Verstehe ich das richtig?

Autor: Christian S. (roehrenvorheizer)
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Hallo,

ja, wieder einmal ist der Arduino an vorderster Front.

Was Du brauchst ist eine spannungsgesteuerte Stromquelle, z.B. aus 
Operationsverstärker und nachgeschaltetem Bipolartransistor. Da nur 12V 
zur Verfügung stehen, müßte als Transistor besser ein FET eingesetzt 
werden.

Die Regelung der Helligkeit speziell forderst Du anscheinend nicht.

MfG

Autor: Jens G. (jensig)
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>die Ansteuerung der Intensität einer Hochleistungs-LED (11,7V, ~1A)

Nenne doch einfach mal den genauen Typen dieser LED, damit wir uns ein 
Bild von dieser machen können (anhand deren Datenblatt). Denn es besteht 
durchaus das Risiko, daß Deine LED nicht einfach eine einfache LED ist, 
sondern vielleicht irgendwas mit integrierter Elektronik (und wenn es 
nur ein Vorwiderstand wäre). Dann wären alle unsere Vorschläge, die sich 
auf normale LEDs beziehen, für die Katz'.

Autor: Mathias P. (cheesemod)
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Christian S. schrieb:
> Die Regelung der Helligkeit speziell forderst Du anscheinend nicht.

Was meinst du damit?

Jens G. schrieb:
> Nenne doch einfach mal den genauen Typen dieser LED, damit wir uns ein
> Bild von dieser machen können

https://www.conrad.at/de/p/roschwege-highpower-led-tief-rot-10-w-11-2-v-1000-ma-star-dr660-10-00-00-491298.html

Das ist die LED. Sie ist in einer Art Mikroskop verbaut.

Autor: Christian S. (roehrenvorheizer)
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Mathias P. schrieb:
> Christian S. schrieb:
> Die Regelung der Helligkeit speziell forderst Du anscheinend nicht.
>
> Was meinst du damit?
>

Der Zusammenhang zwischen Strom und Helligkeit ist nichtlinear. Falls Du 
die Helligkeit linear steuern möchtest, müßte über einen Sensor die 
Helligkeit gemessen werden und dem Regler diese Größe als Eingangswert 
gegeben werden, wie oben bereits angedeutet.

MfG

Autor: Mathias P. (cheesemod)
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Christian S. schrieb:
> Der Zusammenhang zwischen Strom und Helligkeit ist nichtlinear.

Achso verstehe, das ist nicht so wichtig. Es werden verschiedene 
Inputsignale erstellt und gespeichert. Und die Abweichung durch die 
Temperatur ist auch weniger von Belangen, es geht mehr um den schnellen 
Anstieg und Absinken über gewisse Schwellwerte der unterschiedlichen 
Ionenkanäle.

Autor: Michael B. (laberkopp)
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Mathias P. schrieb:
> So wie ich das verstehe gibt es also
> mehrere Möglichkeiten?:
>
> 1. Spannungsgesteuerte Stromquelle
> 2. OPAmp mit Endstufe oder zum Beispiel LM675
> 3. Audioverstärker
> 4. OPA564 für 24V und 1,5A.

Alle 2. bis 4. sollten alle eine spannungsgesteuerte Stromquelle bilden.
0-5V --+
       |
      90k
       |             OPA564
       +--------------|+\
       |              |  >--+
      10k          +--|-/   |
       |           |        |
GND ---+--0.42Ohm--+---|<|--+
                       LED

Autor: Mathias P. (cheesemod)
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Vielen Dank Michael! Ich werde es so umsetzen!

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