Hallo zusammen, was ein Stromteiler (parallele Widerstände) ist und wie er funktioniert, ist wohl den meisten hier bekannt. Was ich allerdings suche ist ein aktiver Stromteiler, der einen eingehenden Strom I auf zwei Ströme I1 und I2 (vlt später auch mal mehr, aber nicht mehr als sagen wir vier Ströme) aufteilt. Der Knackpunkt ist, dass die beiden Ströme Widerstände R1 und R2 durchfließen, die nicht fest sind, sondern über der Zeit (in unbekannter Weise) variieren. Sie sind beide in einer ähnlichen Größenordnung, aber trotzdem nicht genau bekannt und wenn einer größer wird, kann der andere gleichzetig kleiner werden usw. Meine erste Idee war es, die Ströme I1 und I2 z.B. durch einen bekannten Widerstand auf den beiden zweigen zu messen (mit einem Mikrocontroller) und anschließend einen damit in Reihe stehenden elektronische Poti so zu regeln, wie ich es brauche. Allerdings ist dabei die Randbedingung, dass die so entstehenden Spannungsabfälle nicht zu große werden (wir reden da von mV im Idealfall). Ein paar Zusatzinfos, falls hilfreich: I = 0,2 ... 5 A U = < 10V Sollten weitere Infos notwendig sein immer fragen. Ich würde mich freuen, wenn mir jemand eine nicht allzu komplizierte Lösungsmöglichkeit für mein Problem nennen könnte und gern dazu ein paar Details nennt. Bitte wenn möglich nicht zu viel Fachsprache, da ich kein Elektroniker bin. Vielen Dank für eure Hilfe. Viele Grüße, Rene
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René B. schrieb: > was ein Stromteiler (parallele Widerstände) ist und wie er funktioniert, > ist wohl den meisten hier bekannt. Was ich allerdings suche ist ein > aktiver Stromteiler, Suchst Du einen Stromspiegel?
Oder zwei Stromquellen (eine je Zweig)? Ist I wirklich Konstantstrom? Du hast sowohl für I als auch U einen Bereich angegeben
René B. schrieb: > Meine erste Idee war es, die Ströme I1 und I2 z.B. durch einen bekannten > Widerstand auf den beiden zweigen zu messen (mit einem Mikrocontroller) > und anschließend einen damit in Reihe stehenden elektronische Poti so zu > regeln, wie ich es brauche. Allerdings ist dabei die Randbedingung, dass > die so entstehenden Spannungsabfälle nicht zu große werden (wir reden da > von mV im Idealfall). > > Ein paar Zusatzinfos, falls hilfreich: > I = 0,2 ... 5 A > U = < 10V Ich sehe da einige Widersprüche. 1. Ein Strom von 0,2 ... 5 A soll soll auf zwei Strompfade aufgeteilt werden, ggf. noch weitere. 2. Jeder Strom soll gemessen werden. 3. Dann soll in jedem Strompfad der Strom geregelt werden können. OK. Da wir den Strom in jeden Pfad messen, könnte er auch geregelt werden. Es gibt analoge Regler die regeln die Spannung herunter wenn der Strom zu groß ist und regeln die Spannung hoch wenn der Strom zu klein ist. Dabei ist der Spannungsabfall durch einen Strommesswiderstand wirklich zu vernachlässigen. Nachteil: Der Regler wird u.U. sehr warm und muß angemessen gekühlt werden. Es gibt digitale Regler die kalt bleiben. Aber hier kann der Strom wie beim analogen Regler auch nur durch das Steuern der Spannung geregelt werden. Letztlich kann man den Strom zerhacken. Man gibt die volle Spannung auf einen Strompfad z.B. zu 40% der Zeit und schaltet dann die volle Spannung auf den nächsten Strompfad zu 60% der Zeit. So teilt man die Ströme dann effektiv auf. Wenn man dies schnell macht dann sieht man letztlich nicht das der Strom zerhackt wurde. Handelt es sich eigentlich um Gleichstrom? mfg klaus
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Harald W. schrieb: > René B. schrieb: > >> was ein Stromteiler (parallele Widerstände) ist und wie er funktioniert, >> ist wohl den meisten hier bekannt. Was ich allerdings suche ist ein >> aktiver Stromteiler, > > Suchst Du einen Stromspiegel? Hi, wenn ich die Funktionsweise des Stromspiegels richtig verstehe, ist es nicht ganz was ich suche. Die von dir vorgeschlagene Schaltung "kopiert" einen Strom, wenn ich es richtig vertehe. Ich möchte aber gern einen eingehenden Strom an einer Verzweigung auf zwei Ausgänge aufteilen, die in einem einstellbaren Verhältnis zueinander stehen. Falls das doch damit geht, würde ich mich über ein paar Details dazu freuen. Vielen Dank. Grüße, René
Baendiger schrieb: > Oder zwei Stromquellen (eine je Zweig)? Ist I wirklich Konstantstrom? Du > hast sowohl für I als auch U einen Bereich angegeben Hi, zwei Stromquellen gehen für meinen Fall nicht. Ich muss aufgrund des Gesamtaufbaus eine Stromquelle nutzen, mit der ich einen Gesamtstrom vorgebe. Das Potential, das ich angegeben habe, spiegelt die mögliche Spannung dieser Quelle wider, die zu Aufprägung des Stroms aufgewandt werden kann (sprich: Max. 5A bei max. 10 V = 50 W Leistung der Quelle). Viele Grüße, René
Ja hast du denn versorgungsspannung für eine Schaltung zur Verfügung? Und welche Parameter gelten dort? Ich würde einen Konstantstrom via OP-Amp, welcher an einem Shunt misst, einen FET ansteuern der den Strom dann steuern kann.
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Klaus R. schrieb: > René B. schrieb: >> Meine erste Idee war es, die Ströme I1 und I2 z.B. durch einen bekannten >> Widerstand auf den beiden zweigen zu messen (mit einem Mikrocontroller) >> und anschließend einen damit in Reihe stehenden elektronische Poti so zu >> regeln, wie ich es brauche. Allerdings ist dabei die Randbedingung, dass >> die so entstehenden Spannungsabfälle nicht zu große werden (wir reden da >> von mV im Idealfall). >> >> Ein paar Zusatzinfos, falls hilfreich: >> I = 0,2 ... 5 A >> U = < 10V > > Ich sehe da einige Widersprüche. > > 1. Ein Strom von 0,2 ... 5 A soll soll auf zwei Strompfade aufgeteilt > werden, ggf. noch weitere. > 2. Jeder Strom soll gemessen werden. > 3. Dann soll in jedem Strompfad der Strom geregelt werden können. > > OK. Da wir den Strom in jeden Pfad messen, könnte er auch geregelt > werden. > > Es gibt analoge Regler die regeln die Spannung herunter wenn der Strom > zu groß ist und regeln die Spannung hoch wenn der Strom zu klein ist. > Dabei ist der Spannungsabfall durch einen Strommesswiderstand wirklich > zu vernachlässigen. Nachteil: Der Regler wird u.U. sehr warm und muß > angemessen gekühlt werden. > > Es gibt digitale Regler die kalt bleiben. Aber hier kann der Strom wie > beim analogen Regler auch nur durch das Steuern der Spannung geregelt > werden. > > Letztlich kann man den Strom zerhacken. Man gibt die volle Spannung auf > einen Strompfad z.B. zu 40% der Zeit und schaltet dann die volle > Spannung auf den nächsten Strompfad zu 60% der Zeit. So teilt man die > Ströme dann effektiv auf. Wenn man dies schnell macht dann sieht man > letztlich nicht das der Strom zerhackt wurde. > > Handelt es sich eigentlich um Gleichstrom? > mfg klaus Hi Klaus, danke für deine Hinweise. Ich versuche es nochmal etwas näher zu erklären. Ich habe dazu mal eine kleine Schaltungsskizze angehangen. 1. Ich möchte zu Beginn den eingehenden Strom auf zwei Pfade mit einem festen Verhältnis (das ich aber von Mal zu Mal einstellen kann) aufteilen. Sollte es die Schaltung hergeben, möchte ich das späte eventuell noch auf 3 oder sogar 4 Pfade erweitern. Zwei genügen meinen Ansprüchen für den Anfang absolut. Konzentrieren wir uns also erstmal auf zwei. 2. Wenn ich in in Reihe zu R1 und R2 jeweils einen Messwiderstand bekanntergröße einbaue (siehe Skizze), dann könn ich durch Messen des Spannungsabfalls den Strom ermitteln. Wenn die Messwiderstände gleich groß sind, habe ich sogar direkt das Verhältnis beider Ströme I1 und I2. Sollte so machbar sein, oder nicht? 3. Durch (so zumindest mein erster Ansatz) einen elektronisch regelbaren Widerstand in Reihe zum jeweiligen Messwiderstand und dem Widerstand R1 bzw. R2 kann der Gesamtwiderstand jedes Pfades geregelt werden. Nun könnte beispielsweise das reale Stromverhältnis über den in 2. beschriebenen Messwiderstand der jeweilige Strom bzw. das Stromverhältnis ermittelt werden und durch z.B. einen PID-Regler (µ-Controller) der elektronisch regelbare Widerstand jeweils so eingestellt werden, dass das gewünschte Stromverhältnis folgt. Zu der Spannungsregleridee: Mir wäre es lieber, wenn die Regelung des Stroms über die ohnehin extern angelegte Spannung geregelt wird, die den eingehenden Strom I_G steuert. Eine aktive Quelle, die zusätzlichen Strom einspeißt ist nicht gewünscht (daher die Idee der elektronische Potis). Die Hitzeentwicklung würde bei den Potis natürlich auch ein Thema sein, das sich aber sicher über Kühlkörper oder ähnliches Lösen ließe. Zum Strom "zerhacken": Ja, das ist tatsächlich eine nicht allzu schlechte Idee. Da die Anwendung, für die ich das brauche, darauf allerdings "reagieren" könnte, da das stark an gepulsten Strom grenzt, würde ich das gern soweit wie möglich vermeiden wollen. Trotzdem (um die Idee kurz weiter zuspinnen, falls sie die sinnvollste Variante sein sollte): Das ganze könnte man dann durch eine Art Transistorschaltung realisieren, die mit einem bestimmten duty-cycle (bzw. PWN) zwischen den Pfaden hin und her schaltet, sodass das entsprechende Verhältnis entsteht. Korrekt? Was zu vermeiden ist wäre, dass kurze Zeiten entstehen, indenen beide Pfade "geschlossen" sind, sodass die externe Spannungsquelle hohe Spannungen anlegen würde um den Strom konstant zu halten. Das könnte ein Problem werden. Danke erstmal für deine hilfreiche Antwort und ich freue mich auf weitere Diskussionen dazu. Viele Grüße, René
Jens G. schrieb: > Differenzverstärkerstufe Hi, kannst du mir dazu ein paar Details geben, wie du es dir vorgestellt hast? Viele Grüße, René
Anselm schrieb: > Ja hast du denn versorgungsspannung für eine Schaltung zur Verfügung? > Und welche Parameter gelten dort? > > Ich würde einen Konstantstrom via OP-Amp, welcher an einem Shunt misst, > einen FET ansteuern der den Strom dann steuern kann. Hi, Du meinst, ob neben der Spannung, die den Gesamtstrom liefert, eine weitere Spannungsquelle zur Versorgung der Regelungsschaltung verfügbar ist? Ja, das würde dann eine gesonderte Spannungsquelle (5V, 9V, 12V Netzteil mit Strömen, je nach Bedarf, von einigen 100 mA bis 2 A - angepasst an den Bedarf eben) übernehmen. Beantwortet das deine Frage zu den Parametern, die dort gelten? An eine Variante mit FETs habe ich auch schon gedacht. Kannst du mir eine Beispielschaltung vorschlagen? Ich habe in einer der vorangehenden Antworten eine Prinzipschaltung meines Problems gegeben. Danke dir. Grüße, René
Das einfachste ist, Du mißt Strom A und steuerst damit 2 Konstantstromquellen B und C. Alles andere macht die Sache nur unnötig kompliziert. Oder Du schilderst mal, wofür Deine Aufgabe eigentlich die Lösung sein soll.
René B. schrieb: > was ein Stromteiler (parallele Widerstände) ist und wie er funktioniert, > ist wohl den meisten hier bekannt. Eher nicht. Schaltet man 2 Verbraucher parallel, nimmt sich jeder den Strom, den er an der anliegenden Speisespannung braucht. Der Gesamtstrom ist dann einfach die Summe, aber geteilt wird hier nichts. Unterbricht man nämlich einen Zweig, zieht der andere immer noch den selben Strom und der Summenstrom sinkt ab. Es gibt Stromtransformatoren zum Messen sehr goßer Ströme. Die teilen aber nicht, sondern transformieren in einem festen Verhältnis. Dein Stromteiler ist eher ein theoretisches Konstrukt. Eine praktische Anwendung ist mir nicht bekannt.
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René B. schrieb: > Harald W. schrieb: >> Suchst Du einen Stromspiegel? > > ... > > Falls das doch damit geht, würde ich mich über ein paar Details dazu > freuen. Prinzipiell geht es, man muss dabei aber einige Dinge beachten. Ich habe mal ein Beispiel angehängt, bei dem der eingehende Strom in 4 Teilströme mit dem Verhältnis 4:3:2:1 aufgeteilt wird. Die Leitwerte der Shunts RS1 bis RS4 müssen dabei im Verhältnis der gewünschten Ströme stehen. Die Lastwiderstände R1 bis R4 habe ich mehr oder weniger zufällig ausgewählt. Zu beachten ist aber folgendes: - Wenn der Spannungsabfall an einem der Widerstände R2 bis R4 größer wird als der Spannungsabfall an R1, geht der entsprechende Transistor in Sättigung, und der Strom stimmt nicht mehr. - Bei größeren Strömen brauchst du entsprechend große Transistoren mit Kühlkörper. Die entstehende Verlustleistung lässt sich aber leicht berechnen, wenn alle Gegebenheiten bekannt sind. - Stark unterschiedliche Spannungsabfälle an den Lastwiderständen können zu hohen Spannungsabfällen an den Transistoren führen, wodurch deren Verlustleistung weiter steigt. Du musst also gleich zu Beginn überlegen, wie groß die einzelnen Ströme und Spannungen maximal werden können, um die Schaltung entsprechend dimensionieren zu können. Üblicherweise werden Stromspiegel eher im Bereich kleiner Leistungen (bspw. in Opamps) eingesetzt.
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Multianoden-Prinzip.png
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Hi Peter, Peter D. schrieb: > Dein Stromteiler ist eher ein theoretisches Konstrukt. Eine praktische > Anwendung ist mir nicht bekannt. Da muss ich dir leider wiedersprechen. Es gibt eine sogar sehr praktische Anwendung genau hierfür. Peter D. schrieb: > Oder Du schilderst mal, wofür Deine Aufgabe eigentlich die Lösung sein > soll. Ich werde das mal etwas detaillierter Beschreiben. Dazu bitte das angehängte Bild anschauen. Es geht um die galvanische Abscheidung von Metallen. Normalerweise hat man eine Kathode (auf der z.B. Chrom abgeschieden wird) und eine Anode (die sich entweder auflöst (z.B. Zink) oder an der eine andere Oxidations-Reaktion (z.B. Sauerstoffbildung) ablaufen. Für den Fall von Legierungen braucht man zwei verschiedene Metallionen im Elektrolyten (z.B. Eisen und Chrom). Da bei verwendung einer Anode die Metallionen auf Dauer verarmen, muss man durch Auflösen von Metallsalzen nachdosieren. Um das zu vermeiden kann man theoretisch zwei Anoden nutzen, die sich gleichzeitig auflösen. Wie du richtig gesagt hast, Peter, würden die beiden Anoden (aufgrund der Parallelschaltung) die gleiche Spannung zur Verfügung haben und sich abhängig von dieser mit gewisser Geschwindigkeit (entspricht dann dem Strom, den sie "brauchen") auflösen. Ziel meiner Schaltung ist es, die beiden Anoden nicht frei den Strom, den sie bei gleicher Spannung wie die jeweils andere Anode auch hat, ziehen zu lassen, sondern aktiv zu bestimmen, wie sich ein bestimmter Strom auf die beiden aufteilt. Da der Gesamtstrom von einer Konstantstromquelle vorgegeben wird, muss die Reglerschaltung zwischen der Einspeisung des Stroms I_G und den Anschlüssen der beiden Anoden realisiert werden (roter Kasten in der Skizze). Die Gesamtschaltung für einen Regler braucht also einen Eingang in den I_G eingespeist wird, einen Regler, an dem ich das Teilungsverhältnis einstelle, und die beiden Regler A und B, die einerseits die Ströme I_A und I_B messen und andererseits (mit z.B. einem PID-Regler) die Aufteilung realisieren. Das kann wie gesagt mit einer zusätzlichen Spannungsquelle für den Regleraufbau versorgt werden. Versorgung durch die Konstantstromquelle umzusetzen ist nicht gewünscht - soll heißen, der Regler ist eigenstädnig versorgt. Ich hoffe, dass meine Beschreibung zum Verständnis beiträgt. Bei Fragen helfe ich gern weiter. Viele Grüße, René
Der Gesamt-Strom ist Festgelegt, richtig? Ich stelle mir dazu zwei Stromquellen vor, die sich durch eine Spannung steuern lassen. Z.B. 1-10V ergeben 1-10A.
1 | Poti A |
2 | 1-10V o---------[===]----------| |
3 | | ^ |
4 | | | |
5 | | +----------------[Stromregler]-----o Ausgang A |
6 | | |
7 | | |
8 | | Poti B |
9 | +---------[===]----------| |
10 | ^ |
11 | | |
12 | +----------------[Stromregler]-----o Ausgang B |
Link oben speist du die Steuerspannung für den gewünschten Gesamtstrom ein. Woher die genau kommt, ist prinzipiell egal. Meinetwegen lass es ein Poti mit Impedanzwandler sein, oder ein niederohmiges Poti. Die Potis A und B sind zusammen auf eine Achse montiert, aber Poti B ist spiegelverkehrt angeschlossen. In Mittelstellung liefern dann beide Potis die Hälfte der Eingangsspannung, und die Stromregler dementsprechend jeweils die Hälfte des Stromes. Durch verstellen der Potis verschiebt sich das Verhältnis. In Summe hast du aber immer 100% vom gewünschten Gesamtstrom.
Hi Stefan, Stefan ⛄ F. schrieb: > Der Gesamt-Strom ist Festgelegt, richtig? Korrekt. Der ist festgelegt und wird vorher eingestellt und bleibt ab da im Laufe eines Prozesses der gleiche. > > Ich stelle mir dazu zwei Stromquellen vor, die sich durch eine Spannung > steuern lassen. Z.B. 1-10V ergeben 1-10A. Es sollte nur eine Quelle im Spiel sein. Diese gibt den Gesamtstrom in das System. Die Quelle die ich da nutze zeichnet nämlich auch den Stromverlauf und die Klemmspannung auf. > > >
1 | > Poti A |
2 | > 1-10V o---------[===]----------| |
3 | > | ^ |
4 | > | | |
5 | > | +----------------[Stromregler]-----o Ausgang A |
6 | > | |
7 | > | |
8 | > | Poti B |
9 | > +---------[===]----------| |
10 | > ^ |
11 | > | |
12 | > +----------------[Stromregler]-----o Ausgang B |
13 | > |
> > Link oben speist du die Steuerspannung für den gewünschten Gesamtstrom > ein. Woher die genau kommt, ist prinzipiell egal. Meinetwegen lass es > ein Poti mit Impedanzwandler sein, oder ein niederohmiges Poti. > > Die Potis A und B sind zusammen auf eine Achse montiert, aber Poti B ist > spiegelverkehrt angeschlossen. In Mittelstellung liefern dann beide > Potis die Hälfte der Eingangsspannung, und die Stromregler > dementsprechend jeweils die Hälfte des Stromes. > > Durch verstellen der Potis verschiebt sich das Verhältnis. In Summe hast > du aber immer 100% vom gewünschten Gesamtstrom. Prinzipiell habe ich mir das auch so vorgestellt, nur dass ich das als elektronisch regelbares System haben möchte. So dass die Regelung digital erfolgt und ich es nicht manuell nachregeln muss. Insbesondere, da sich meine Widerstände der Anoden zeitlich (teils stark) ändern können. Gibt es solche Potis als elektronisches Bauteil, sodass ich die mit nem µC steuern kann (ich habe "elektronsiche Potis" mit 1 kOhm, verteilt auf 256 Schritte gefunden, die prinzipiell das tun könnten, was ich will. Nur könnte das nicht ganz zu den anderen Widerständen passen - zu groß, ich erwarte, dass die Anoden was im Ohm-Bereich als Spannung benötigen)? Grüße, René
René B. schrieb: > Prinzipiell habe ich mir das auch so vorgestellt, nur dass ich das als > elektronisch regelbares System haben möchte. So dass die Regelung > digital erfolgt und ich es nicht manuell nachregeln muss. Peter D. schrieb: > Das einfachste ist, Du mißt Strom A und steuerst damit 2 > Konstantstromquellen B und C. Alles andere macht die Sache nur unnötig > kompliziert. Du kannst mit dem Mikrocontroller analoge Spannungen erzeugen, indem du D/A Wandler verwendest oder 16 Bit PWM Signale erzeugst und durch einen Tiefpass schickst. Dahinter kommen dann zwei Stromregler, die von diesen Spannungen gesteuert werden. Im simpelsten Fall etwas in dieser Art: http://www.gsc-elektronic.net/elektronik/experimente/led/led.html (erste Schaltung)
René B. schrieb: > Es geht um die galvanische Abscheidung von Metallen. Bei 5A? Das ist doch Spielkram. > Da der Gesamtstrom von einer Konstantstromquelle vorgegeben wird Genau das würde ein Praktiker nicht so machen. Wenn mehrere Ströme gebraucht werden, die in einem bestimmten Verhältnis stehen, dann würde er einfach mehrere Stromquellen nehmen. Wenn es um Galvanik geht, dann regelt man den Strom nicht direkt. Schon deswegen nicht, weil es da eher um 100A geht, statt um 5A. Statt dessen regelt man (bzw. stellt ein) die Spannung. Der Strom ergibt sich dann schon. Und wenn man mehrere Elektroden mit verschiedenem Strom betreiben will, aber nur eine Spannungsquelle hat, dann macht man die Elektroden einfach verschieden groß. Das braucht man nur einmal auszuprobieren (zu messen) und dann weiß man das. Galvanik ist auch keine Präzisionswissenschaft. Wenn der Strom da ein paar % abweicht, dann macht das gar nichts.
René B. schrieb: > Peter D. schrieb: >> Dein Stromteiler ist eher ein theoretisches Konstrukt. >> Eine praktische Anwendung ist mir nicht bekannt. > > Da muss ich dir leider wiedersprechen. Es gibt eine > sogar sehr praktische Anwendung genau hierfür. > > Peter D. schrieb: >> Oder Du schilderst mal, wofür Deine Aufgabe eigentlich >> die Lösung sein soll. > > Ich werde das mal etwas detaillierter Beschreiben. [...] Ganz ehrlich: War das jetzt so schwer? Die hier oft zitierte Maxime "Beschreibe das URSPRÜNGLICHE Problem -- und nicht Deinen Lösungsansatz!" gibt es nicht ohne Grund. > Wie du richtig gesagt hast, Peter, würden die beiden > Anoden (aufgrund der Parallelschaltung) die gleiche > Spannung zur Verfügung haben und sich abhängig von > dieser mit gewisser Geschwindigkeit (entspricht dann > dem Strom, den sie "brauchen") auflösen. Korrekt. Das führt zu einer ersten Lösungsidee: Schaltet man in den Zweig, der "zuviel" Strom zieht, einen zusätzlichen Spannungsabfall ein, verschiebt sich die Stromverteilung so, dass dieser Zweig weniger und der andere Zweig mehr Strom führt. Man könnte also in beide Zweige eine Art "elektronisch steuerbare Z-Diode" einschalten, also Spannungsregler, die nicht die Ausgangsspannung regeln, sondern ihren eigenen Spannungsabfall. In dem Zweig, der ohnehin zu wenig Strom führt, wird dieser zusätzliche Spannungsabfall durch den Regler auf Minimum gesetzt; der Abfall in dem Zweig, der zuviel Strom führt, wird solange erhöht, bis die Stromaufteilung stimmt. > Ziel meiner Schaltung ist es, die beiden Anoden nicht > frei den Strom, den sie bei gleicher Spannung wie die > jeweils andere Anode auch hat, ziehen zu lassen, sondern > aktiv zu bestimmen, wie sich ein bestimmter Strom auf > die beiden aufteilt. Fortsetzung dieser Überlegung: Da aber das Verhältnis von fließendem Strom zu anliegender Spannung von der Elektroden- fläche, dem Elektrolyten und der geometrischen Anordnung diktiert wird, die ihrerseits als gegeben und nicht änderbar angesehen werden müssen, steht für jede Elektrode das Verhältnis von Strom und Spannung fest. Logische Folgerung: Die EINZIGE Lösungsmöglichkeit besteht darin, die Elektroden NICHT DIREKT PARALLESZUSCHALTEN. Schlussbemerkung: Man kann das Problem sicher auch mit getakteten Leistungsschaltern angehen; mir würden da zwei Drossel-Durchflusswandler (buck-converter?) mit alternierend schaltenden Leistungsschaltern einfallen ("einpoliger Umschalter"), deren Tastgrad man steuert. Das ist aber nicht mein Feld, das überlasse ich anderen, die das besser können. LC-Filterung wird notwendig sein; die Stromquelle wird nicht auf hochfrequenzten Ripple eingerichtet sein.
Hi Axel, ich bitte um etwas Umsichtigkeit. Denk bitte etwas weiter als bis zur nach Blausäure riechenden Galvanik von nebenan... Es sollte aus meinen vorherigen Beiträgen klar sein, dass ich hier Neuland betrete und nicht die klassischen Dinge tue, wie es seit Jahrzehnten gemacht wird. Axel S. schrieb: > René B. schrieb: > >> Es geht um die galvanische Abscheidung von Metallen. > > Bei 5A? Das ist doch Spielkram. > Das ist mir bewusst. Nur macht man ja Versuche nicht im 500 L-Becken sondern in kleineren Bädern. Dann kann der Strom da schonmal etwas kleiner sein, nicht war? >> Da der Gesamtstrom von einer Konstantstromquelle vorgegeben wird > > Genau das würde ein Praktiker nicht so machen. Wenn mehrere Ströme > gebraucht werden, die in einem bestimmten Verhältnis stehen, dann würde > er einfach mehrere Stromquellen nehmen. Auch hier bitte ich wieder um mehr Weitsicht. Es ist mir erstmal egal, wie es der Standard-Praktiker macht. Wenn "der Praktiker" das so machen will kann er das gern tun. Ich möchte eine komfortable Lösung, die von vornherein mehr Felxibilität mitbringt und es im Übrigen "dem Praktiker" erspart neben seinen Konstantstromquellen zu stehen und diese ständig nachzuregeln. > > Wenn es um Galvanik geht, dann regelt man den Strom nicht direkt. Schon > deswegen nicht, weil es da eher um 100A geht, statt um 5A. Statt dessen > regelt man (bzw. stellt ein) die Spannung. Der Strom ergibt sich dann > schon. Und wenn man mehrere Elektroden mit verschiedenem Strom betreiben > will, aber nur eine Spannungsquelle hat, dann macht man die Elektroden > einfach verschieden groß. Das braucht man nur einmal auszuprobieren (zu > messen) und dann weiß man das. Dass man Strom nicht direkt regelt sonder immer über die Spannung den gewünschten Strom einstellt ist denke ich allen hier klar. Danke trotzdem für deinen Hinweis. Die Tatsache, dass ich eine elektronische Regelung haben möchte und ein variables Verhältnis für die Aufteilung des Stromes einbauen möchte, sollte klar gemacht haben, dass die "Lösung" Anoden verschiedener Größe zu verwenden nicht hilfreich ist. Außerdem: Wieviele Anoden soll ich mir denn dann hinlegen, wenn ich unterschiedliche Stromverhältnisse haben möchte? > > Galvanik ist auch keine Präzisionswissenschaft. Wenn der Strom da ein > paar % abweicht, dann macht das gar nichts. Da gebe ich dir prinzipiell Recht. Aber das vorgestellte Problem geht über den Galvanikalltag hinaus. Trotzdem danke ich für deinen Input. Grüße, René
Axel S. schrieb: > Genau das würde ein Praktiker nicht so machen. Das kommt auf die Ausgangssituation an. > Wenn mehrere Ströme gebraucht werden, die in einem > bestimmten Verhältnis stehen, dann würde er einfach > mehrere Stromquellen nehmen. Wenn bereits EINE hinreichend leistungsfähige Quelle vorhanden ist, ist der Wunsch naheliegend, diese auch zu benutzen.
Hallo Egon, Egon D. schrieb: > René B. schrieb: > >> Peter D. schrieb: >>> Dein Stromteiler ist eher ein theoretisches Konstrukt. >>> Eine praktische Anwendung ist mir nicht bekannt. >> >> Da muss ich dir leider wiedersprechen. Es gibt eine >> sogar sehr praktische Anwendung genau hierfür. >> >> Peter D. schrieb: >>> Oder Du schilderst mal, wofür Deine Aufgabe eigentlich >>> die Lösung sein soll. >> >> Ich werde das mal etwas detaillierter Beschreiben. [...] > > Ganz ehrlich: War das jetzt so schwer? Ich wollte das Problem gern so simpel wie möglich halten. Leider wird es dann unweigerlich etwas abstrakter. Aber jetzt haben wir es ja. > Das führt zu einer ersten Lösungsidee: Schaltet man in > den Zweig, der "zuviel" Strom zieht, einen zusätzlichen > Spannungsabfall ein, verschiebt sich die Stromverteilung > so, dass dieser Zweig weniger und der andere Zweig mehr > Strom führt. > Genau, das entspricht der Idee mit den elektronischen Potis. > Man könnte also in beide Zweige eine Art "elektronisch > steuerbare Z-Diode" einschalten, also Spannungsregler, > die nicht die Ausgangsspannung regeln, sondern ihren > eigenen Spannungsabfall. In dem Zweig, der ohnehin zu > wenig Strom führt, wird dieser zusätzliche Spannungsabfall > durch den Regler auf Minimum gesetzt; der Abfall in dem > Zweig, der zuviel Strom führt, wird solange erhöht, bis > die Stromaufteilung stimmt. > Ok, das schaue ich mir mal an. Klingt vielversprechend, wenn ich das iwie umgesetzt bekomme. > >> Ziel meiner Schaltung ist es, die beiden Anoden nicht >> frei den Strom, den sie bei gleicher Spannung wie die >> jeweils andere Anode auch hat, ziehen zu lassen, sondern >> aktiv zu bestimmen, wie sich ein bestimmter Strom auf >> die beiden aufteilt. > > Fortsetzung dieser Überlegung: Da aber das Verhältnis von > fließendem Strom zu anliegender Spannung von der Elektroden- > fläche, dem Elektrolyten und der geometrischen Anordnung > diktiert wird, die ihrerseits als gegeben und nicht änderbar > angesehen werden müssen, steht für jede Elektrode das > Verhältnis von Strom und Spannung fest. > > Logische Folgerung: Die EINZIGE Lösungsmöglichkeit besteht > darin, die Elektroden NICHT DIREKT PARALLESZUSCHALTEN. > Nehmen wir mal an ich habe nur eine Anode, dann lege ich eine Spannung U an, die zu einem Strom I führt. Soweit stimmt das mit deiner Aussage überein. Wenn ich aber nun eine Konstantstromquelle nehme, regelt diese die Spannung so, dass der gewünschte Strom fließt. Das gilt allerdings unabhängig von der Elektrodenfläche etc., denn die Spannungsquelle regelt ja nach (was deine Aussage "Spannung und Strom bedingen einander" nicht wiederspricht). Warum sollte das nicht auch mit zwei Elektroden klappen? Es ist halt nur das Problem wie die Ströme auf die beiden aufgeteilt werden können, wenn der Gesamtstrom nicht aus zwei sondern nur einer Quelle kommen. Hier ist die Idee den Widerstand der beiden Zweige zu variieren die vielversprechendste Idee. Grüße, René
Egon D. schrieb: > Axel S. schrieb: > >> Genau das würde ein Praktiker nicht so machen. > > Das kommt auf die Ausgangssituation an. > > >> Wenn mehrere Ströme gebraucht werden, die in einem >> bestimmten Verhältnis stehen, dann würde er einfach >> mehrere Stromquellen nehmen. > > Wenn bereits EINE hinreichend leistungsfähige Quelle > vorhanden ist, ist der Wunsch naheliegend, diese auch > zu benutzen. Ich stimme zu.
René B. (ren_b) >Jens G. schrieb: >> Differenzverstärkerstufe >Hi, >kannst du mir dazu ein paar Details geben, wie du es dir vorgestellt >hast? Naja, im einfachsten Fall sowas wie hier: https://elektroniktutor.de/analogverstaerker/diffampl.html Unten haste Deine Konstantstromquelle, und die beiden Transistoren teilen sich den Strom je nach Spannungsdifferenz an den Basen (die absolute Spannung ist theoretisch egal - es geht um die Differenz). Die beiden R oben sind Deine beiden Verbraucher, die zusammen den Strom der Stromquelle unten tragen. Da das aber ein Verstärker ist, reagiert der recht empfindlich auf die Differenz, da reichen also schon paar (10) mV, um den Strom komplett von einer Seite zur anderen Seite zu übernehmen. Also müsste das geregelt werden. Mit PNP geht es natürlich genau so, nur anders herum - oben Stromquelle, unten Verbraucher. Da Du das aber für etliche Ampere haben willst (wie sich inzwischen herausgestellt hat), muß das Ding natürlich entsprechend dimensioniert werden, damit es fähig ist, etliche Watt zu verheizen. Man könnte natürlich auch einfach eine Konstantstromquelle nehmen, und den Strom in den Schleifer eines Leistingspoti einspeisen, und dessen beide Enden dann zu den beiden Verbrauchern. Sollte auch gehen, wenn man nicht bis in die Nähe von 0A runtergehen muß.
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René B. schrieb: > Ich wollte das Problem gern so simpel wie möglich > halten. "Simpel" im Koordinatensystem des Galvanikers oder des Elektronikers? > Leider wird es dann unweigerlich etwas abstrakter. Beschreibe einfach Dein konkretes Problem in Deiner Anwendungsdomäne und lass die Fachleute in der Lösungs- domäne das abstrakte Modell in der Lösungsdomäne aufstellen. Alles andere führt zu Verdruss. >> Das führt zu einer ersten Lösungsidee: Schaltet man in >> den Zweig, der "zuviel" Strom zieht, einen zusätzlichen >> Spannungsabfall ein, verschiebt sich die Stromverteilung >> so, dass dieser Zweig weniger und der andere Zweig mehr >> Strom führt. >> > > Genau, das entspricht der Idee mit den elektronischen > Potis. Zum Teil. >> Logische Folgerung: Die EINZIGE Lösungsmöglichkeit besteht >> darin, die Elektroden NICHT DIREKT PARALLESZUSCHALTEN. >> > > Nehmen wir mal an ich habe nur eine Anode, dann lege ich > eine Spannung U an, die zu einem Strom I führt. Soweit > stimmt das mit deiner Aussage überein. Wenn ich aber nun > eine Konstantstromquelle nehme, regelt diese die Spannung > so, dass der gewünschte Strom fließt. Richtig. > Das gilt allerdings unabhängig von der Elektrodenfläche > etc., denn die Spannungsquelle regelt ja nach Ähh... nein. Die Stromquelle regelt nach. (Entschuldigung, aber das ist hier wichtig.) Und wie macht sie das? Nun, sie misst den STROM , den sie nach außen abgibt, stellt aber aktiv die SPANNUNG , die an den Klemmen anliegt, und das macht sie so lange, bis der gewünschte Strom fließt -- oder die Spannung am Anschlag ist. > (was deine Aussage "Spannung und Strom bedingen einander" > nicht wiederspricht). Richtig -- weil sich Deine Aussage auf die Quelle und meine Aussage auf die Verbraucher bezieht. > Warum sollte das nicht auch mit zwei Elektroden klappen? ??? Einer Stromquelle ist völlig egal, wieviele Elektroden angeschlossen sind -- sie misst den Strom, der aus ihrer Ausgangsklemme fließt, und manipuliert die Spannung so, dass genau der gewünschte Strom fließt. WOHIN der Strom fließt und wie er sich außen auf einzelne Zweige aufteilt, das ist der Stromquelle völlig egal. Sie "weiss" nicht, dass dort mehrere Zweite existieren. > Es ist halt nur das Problem wie die Ströme auf die > beiden aufgeteilt werden können, wenn der Gesamtstrom > nicht aus zwei sondern nur einer Quelle kommen. Nein, im strengen Sinne geht das nicht, was Du willst. Du kannst einem Strom in einem bestimmten Zweig nicht vorschreiben, wie er sich später auf zwei andere Zweige aufteilen soll. Das geht physikalisch nicht. Als Einziges kannst Du die SPANNUNGSVERHÄLTNISSE (oder auch die Widerstandsverhältnisse) der einzelnen Zweige so manipulieren, dass sich die gewünschte Aufteilung des Gesamtstromes ERGIBT . > Hier ist die Idee den Widerstand der beiden Zweige zu > variieren die vielversprechendste Idee. "Vielversprechend" liegt im Auge des Betrachters... :) Aber, ja, das geht. Einfachste Möglichkeit wäre EIN hinreichend fettes Drahtpoti, dessen Schleifer an den Ausgang der Stromquelle kommt und an deren Enden die beiden Elektroden angeschlossen werden.
Egon D. schrieb: > Nein, im strengen Sinne geht das nicht, was Du willst. > Du kannst einem Strom in einem bestimmten Zweig nicht > vorschreiben, wie er sich später auf zwei andere Zweige > aufteilen soll. Das geht physikalisch nicht. Ganz genau. Deswegen hab eich zwei gesteuerte Stromquellen vorgeschlagen. Anders geht es nicht.
Stefan ⛄ F. schrieb: > Egon D. schrieb: >> Nein, im strengen Sinne geht das nicht, was Du willst. >> Du kannst einem Strom in einem bestimmten Zweig nicht >> vorschreiben, wie er sich später auf zwei andere Zweige >> aufteilen soll. Das geht physikalisch nicht. > > Ganz genau. Deswegen hab eich zwei gesteuerte Stromquellen > vorgeschlagen. Anders geht es nicht. Im Prinzip richtig. Die einfachste Gesamtstruktur ergibt sich in der Tat mit zwei separaten Stromquellen; darauf hat ja Axel schon hingewiesen. Allerdings hat der TO schon eine Stromquelle (ich hoffe, es handelt sich WIRKLICH um eine STROMquelle), und ich finde seinen Wunsch, diese zu verwenden, legitim. Deswegen mein Vorschlag, die Zweigwiderstände (bzw. die Spannungsabfälle der einzelnen Zweige) zu manipulieren. Im Prinzip genügt es, immer nur den Zweig zu drosseln, der zuviel Strom zieht -- die Spannung verschiebt sich dann so, dass im anderen Zweig automatisch mehr Strom fließt. Letztlich sind das aber AUCH zwei Stromquellen -- eine für den Gesamtstrom, und eine für den Zweigstrom im niederohmigeren Zweig :)
Egon D. schrieb: > Deswegen mein Vorschlag, die Zweigwiderstände (bzw. die > Spannungsabfälle der einzelnen Zweige) zu manipulieren. Unterschiedliche Platten will er ja nicht verwenden. Wenn er irgend etwas (z.B Widerstände) in die beiden Zweige einbaut, was den Stromfluss verringert, dann wird daran Spannung abfallen. So verringert sich die nutzbare Leistung. Das will er ja auch nicht.
Stefan ⛄ F. schrieb: > Egon D. schrieb: >> Deswegen mein Vorschlag, die Zweigwiderstände (bzw. die >> Spannungsabfälle der einzelnen Zweige) zu manipulieren. > > Unterschiedliche Platten will er ja nicht verwenden. Ja... ich meinte: Die Zweigwiderstände mit ELEKTO- TECHNISCHEN Mitteln manipulieren -- also Potis oder Transistoren in die Zweige einbauen. > Wenn er irgend etwas (z.B Widerstände) in die beiden > Zweige einbaut, was den Stromfluss verringert, dann > wird daran Spannung abfallen. Selbstverständlich. > So verringert sich die nutzbare Leistung. Das will er > ja auch nicht. Tja... die Physik ist kein Wunschkonzert... :)
Egon D. schrieb: > Axel S. schrieb: > >> Wenn mehrere Ströme gebraucht werden, die in einem >> bestimmten Verhältnis stehen, dann würde er einfach >> mehrere Stromquellen nehmen. > > Wenn bereits EINE hinreichend leistungsfähige Quelle > vorhanden ist, ist der Wunsch naheliegend, diese auch > zu benutzen. Wenn man bereits einen hinreichend leistungsfähigen Hammer hat ...dann ist das trotzdem kein Grund, den für Schrauben verwenden zu wollen. Abgesehen davon ist das ziemlich sicher keine Stromquelle, sondern eine Spannungsquelle (der Unterschied ist dem TO offensichtlich nicht klar). Und mit ihren 50W ist die auch nur "leistungsfähig". 50W Netzteile kriegt man doch heute hinterhergeworfen. Einen Strom aktiv aufzuteilen, ist nun mal eine nichttriviale Sache. Für so kleine Leistungen kriegt man das sogar hin (eine Lösung mit Stromspiegel wurde weiter oben gezeigt). Nur ist das nachher nicht skalierbar auf echte Galvanik-Ströme.
Axel S. schrieb: > Wenn man bereits einen hinreichend leistungsfähigen > Hammer hat ...dann ist das trotzdem kein Grund, den > für Schrauben verwenden zu wollen. Naja, einen Schlagschrauber würde ich aber vielleicht für Nägel verwenden... SCNR Aber lassen wird das. > Abgesehen davon ist das ziemlich sicher keine > Stromquelle, sondern eine Spannungsquelle Kann sein; Galvanik ist nicht mein Fach. > (der Unterschied ist dem TO offensichtlich nicht > klar). Ich habe versucht, ihm diesen Unterschied etwas zu verdeutlichen. Hellsehen oder Gedankenlesen kann hier niemand; das muss dem TO schon klar sein. Letztlich wieder ein Beleg für "Schildere das eigentliche Problem -- und nicht die vermeintliche Lösung".
René B. schrieb: > Zum Strom "zerhacken": Ja, das ist tatsächlich eine nicht allzu > schlechte Idee. Da die Anwendung, für die ich das brauche, darauf > allerdings "reagieren" könnte, da das stark an gepulsten Strom grenzt, > würde ich das gern soweit wie möglich vermeiden wollen. > Trotzdem (um die Idee kurz weiter zuspinnen, falls sie die sinnvollste > Variante sein sollte): Das ganze könnte man dann durch eine Art > Transistorschaltung realisieren, die mit einem bestimmten duty-cycle > (bzw. PWN) zwischen den Pfaden hin und her schaltet, sodass das > entsprechende Verhältnis entsteht. Korrekt? Was zu vermeiden ist wäre, > dass kurze Zeiten entstehen, indenen beide Pfade "geschlossen" sind, > sodass die externe Spannungsquelle hohe Spannungen anlegen würde um den > Strom konstant zu halten. Das könnte ein Problem werden. Ich glaube das Thema hatten wir vor ein paar Wochen schon einmal. Das der Strom aus einer Stromquelle kommt ist schon mal gut. Der Stromzerkacker den ich mir vorstelle würde ähnlich wie ein Zündverteiler im Benzinmotor arbeiten. Jeder Strang würde für eine definierte Zeit den Konstantstrom voll abbekommen und dann wäre der nächste Strang dran. Die heutigen MOSFET sind gerade für solch eine Funktion sehr gut geeignet und schnell. Ich kann mir vorstellen das dies mindestens mit 10 kHz und vermutlich auch mit 100 kHz laufen könnte. Die MOSFETs würden sicher deutlich unter 10 € kosten. Ein Mikroprozessor kann dann die "Zeitscheibe" steuern. Den Strom je Pfad mißt man über einen niederohmigen Shunt. Dieser wird je Pfad per Integrator gemessen, damit man Mittelwerte erhält. Auf Grund dieser Messwerte kannst Du dann die wirksamme Stromverteilung einsehen und regeln oder regeln lassen. Bei 10 kHz haben wir eine "Zeitscheibe" von 100 µs. Bei zwei Strängen und gleicher Aufteilung bekäme ein Strang für 50 µs den vollen Strom und für 50 µs kein Strom, weil der andere ja dran ist. Ich kann mir nicht vorstellen das 50 µs Unterbrechung den galvanischen Vorgang irgendwie beeinflussen. So schnell sind die Teilchen ja auch nicht. mfg Klaus
Egon D. schrieb: > Letztlich wieder ein Beleg für "Schildere das > eigentliche Problem -- und nicht die vermeintliche > Lösung". Gut gesprochen. mfg Klaus
von René B. >Der Knackpunkt ist, dass die beiden Ströme Widerstände R1 und R2 >durchfließen, die nicht fest sind, sondern über der Zeit (in unbekannter >Weise) variieren. Wenn das Ziel ist, daß durch beide Widerstände immer der Gleiche Strom fließt, schalte sie einfach in Reihe.
Vielleicht noch eine Idee: Du brauchst zwei Regelkreise: Der erste Regelkreis regelt die Spannung nach dem Gesamtstrom (das hast du ja soweit, wie ich das bisher verstandenhabe). Für den zweiten Regelkreis erzeugst du ein PWM-Signal, und steuerst damit jeweils zwei Hochsetzsteller an, wobei du das PWM-Signal an einem der Hochsetzsteller invertierst. Indem du jetzt das PWM-Signal veränderst, variierst du den Strom zwischen den zwei Schaltreglern gegensinnig. Das läßt sich relativ einfach auch für größere Ströme bauen (jedenfalls einfacher als die Lösung von Yalu, auch wenn mir die Schaltung wohl gefällt), allerdings nicht auf drei oder mehr Stromzweige erweitern. Ich müßte mal simulieren ob das so geht...wenn ich nicht grad absolut keine Lust zum Simulieren hätte...
Stefan ⛄ F. schrieb: > Klaus R. schrieb: >> Stromzerkacker > > :-) Dabei hatte ich es mir zwei Mal durchgelesen. mfg Klaus
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Bearbeitet durch User
René B. schrieb: > Ziel meiner Schaltung ist es, die beiden Anoden nicht frei den Strom, > den sie bei gleicher Spannung wie die jeweils andere Anode auch hat, > ziehen zu lassen, sondern aktiv zu bestimmen, wie sich ein bestimmter > Strom auf die beiden aufteilt. Das hatte ich befürchtet. Ziel ist es also nicht, einen Strom auf maximal umständliche Art aufzuteilen, sodern 2 Ströme in einem einstellbaren Verhältnis zu liefern. Dazu nimmt man ganz einfach 2 Stromquellen und gibt deren Sollwert mit 2 Potis vor. Mit einem 3. Poti kann man wiederum deren Referenzspannung einstellen, also quasi den virtuellen Summenstrom. Aber den muß man auf keinen Fall extra noch erzeugen. Und damit löst sich das Problem der Aufteilung komplett in Luft auf.
Peter D. schrieb: > Dazu nimmt man ganz einfach 2 Stromquellen und gibt deren Sollwert mit 2 > Potis vor. Mit einem 3. Poti kann man wiederum deren Referenzspannung > einstellen, also quasi den virtuellen Summenstrom. Aber den muß man auf > keinen Fall extra noch erzeugen. Nein, doch, ooohh Das hatte ich bereits mit Skizze vorgeschlagen. Aber das will er nicht. Selbst schuld, dann bleibt er halt ohne Lösung.
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