Leistungsregelung - Analoge Multiplikation

Martin schrieb:

Somit bleibt nur einfache analoge Schaltungstechnik. Eine negative Spannung für bipolare Versorgung eines OPV habe ich auch nicht.

Hallo,

also einfach wird das nicht werden, denn analog ausgerechnet, muß die Schaltung schon stimmen, damit es keine Überraschungen gibt.

Es gibt etliche analoge ICs, die analoge Multiplikation können, die symmetrische Betriebsspannung kann man auch herstellen, indem man die Betriebsspannung halbiert und so eine künstliche "Masse" erzeugt, gut abgeblockt mit Kondensatorten und so abgesichert, dap beim Ein- und Ausschalten der Ausgang keine gefährlichen Zustände annimmt.

Am Ausgang muß auf jeden Fall eine steuerbare Spannungs- oder Stromquelle sein.

Leider muß man verhindern, daß die Regelung schwingt, denn wenn die Leistung verringert wird, sieht vorn der Multiplizierer weniger Leistung und steuert den Regler wieder auf.

Die Aufgabe zu lösen, wird sicherlich sehr interessant. Im dümmsten Fall könnte man neben dem Woiderstand einen Temperatursensor anbringen, der nach entsprechender Verzögerung den Regler mit steigender Temperatur drosselt.

Aber niemand weiß, was genau da gemacht werden soll in dem Geheimprojekt.

mfg

Martin schrieb:

Strom und Spannung messen

Wie willst Du denn den Strom messen. Mit dem Widerstand ja anscheinend nicht ;)

Wenn man drei identische Widerstände in Reihe schaltet, wie verhalten sich dann eigentlich die Teilspannungen? Und wie verhalten sich die Teilspannungen wenn sich die Temperatur ändert?

/regards

Martin schrieb:

Ich habe versucht eine Gilbert-Zelle in LTspice zu simulieren.

Die Gilbert-Zelle funktioniert nur für Kleinsignale, wenn man sie diskret aufbaut.

NAchhilfe hier vom Experten:

https://www.youtube.com/watch?v=7nmmb0pqTU0

Bei mir aufgebaut hat sie zumindest qualitativ als Modulator gewirkt, ohne weitere Messungen.

Martin schrieb:

Somit bleibt nur einfache analoge Schaltungstechnik.

Ein Bimetallschalter?

mfg

Martin schrieb:

Der Widerstand ändert seinen Wert über Temperatur drastisch.

Die Temperatur des Widerstandes kann ich auch Bauraumbedingt nicht messen.

Versteh ich nicht - wenn der Widerstand sich mit der Temperatur ändert, reicht doch eine Widerstandsmessung, um die Temperatur zu bestimmen. Gegen Toleranzen hilft kalibrieren. Konstante Leistung könnte denn, bei thermisch konstanten Bedingungen etwas mit konstanter Differenztemperatur zu tun haben. Du müsstest dann auf eine Umgebungstemperatur kompensieren Spannung regeln.

Was ist denn dein eigentliches Problem? Eine Leistung will man ja nicht aus Jux und Dollerei regeln.

Bei einem auch nichtlinearen widerstand kann man sich den Aufwand doch sparen. Maximale Spannung bedeutet maximale Leistung. resp maximaler Strom bedeutet maximale Leistung.

Moin,

Martin schrieb:

Wie würdet Ihr es machen?

Ich wuerde gucken, welche von all den Ausreden, was alles bei dir aus Gruenden nicht geht, die faulste ist, oder davon eine Faulheitshitparade erstellen. Dann dem Ausredenerfinder in den Hintern treten und dann entsprechend was Vernuenftiges entwickeln.

Gruss WK

Das scheint mir doch wirklich kein Hexenwerk.

Der Strom wird mit einem Shunt gemessen. Das dürfte selbstverständlich sein. Evtl. muss der Messwert verstärkt werden. Die Spannung über die Last wird mit einem Differenzverstärker bestimmt. Auch trivial.

Dahinter ein Multiplizierer. Der Link H. H. schrieb im Beitrag #7565489:

https://www.lcsc.com/products/Linear-Analog-Multipliers-Dividers_11188.html

enthält einen überbordende Anzahl von Tipps. Ein paar der ICs davon kenne und habe ich. Auch die OTAs LM13700 oder NE5517 kämen in Frage, wenn es billiger sein muss, aber dafür komplizierter beim Verständnis sein darf.

Die Regelung so auszulegen, dass sie bei verschiedenen Betriebszuständen nicht schwingt, scheint mir auch nicht sehr schwierig zu sein. Aber von selbst ergibt sich das nicht.

Eine negative Betriebsspannung wird kaum vermeidbar sein, aber auch das ist mit einem einzigen IC (7660 etc.) zu lösen. Evtl. reicht eine virtuelle Masse, aber der Aufwand dafür wäre kaum geringer.

Für viele hier im Analog-Forum wäre es eine einfache Routine-Aufgabe, für viele im Digital-Forum ein Buch mit einer Menge von Siegeln und nur per µC lösbar. Keiner weiß alles.

Martin schrieb:

Wie würdet Ihr es machen?

Auch auf die alten Tage hin, in denen man sich sein ganzes Leben lang davor gedrückt hat was Neues zu lernen, endlich programmieren lernen, damit man einen uC einsetzen kann.

Hallo Martin!

So richtig verstanden habe ich Deine Anwendung nicht. Eine analoge Berechnung der Leistung mit den AD633 habe ich bei meiner Stromsenke gemacht. Weil der Prozessor dafür zu langsam gewesen wäre. Habe ich recht gut mit eine Simulation entwickeln können. Ist auf meiner Homepage beschrieben:

http://www.hcp-hofbauer.de/indexisg9050.htm

Michael B. schrieb:

Martin schrieb:

Wie würdet Ihr es machen?

Auch auf die alten Tage hin, in denen man sich sein ganzes Leben lang davor gedrückt hat was Neues zu lernen, endlich programmieren lernen, damit man einen uC einsetzen kann.

Einspruch, eure Eminenz. Ich setze seit über 40 Jahren u. A. auch µCs ein, aber das hier würde ich auf jeden Fall analog machen und nicht mit Gewalt einen µC da hinein interpretieren.

Uwe B. schrieb:

aber das hier würde ich auf jeden Fall analog machen

Ich auch. Abhängig vom Änderungsbereich des Widerstands geht eventuell sogar eine ganz einfache Schaltung so wie die hier:

Beitrag "Re: Einstellbarer Linearregler"

die im Bild zwar die Leistung über dem Transistor konstant hält, aber auch einfach auf den Lastwiderstand (R5) umzubauen wäre.

Martin schrieb:

Ich habe keinen ADC/DAC oder uController in der Anwendung.

Ja, dann bau halt einen ein! Für so einen kleinen 6- oder 8-Pinner ist immer Platz. Jede denkbare "analoge" Lösung trägt mit Sicherheit dicker auf.

Es geht auch über den Halleffekt. Bei einem reinen Hallplättchen (ohne Auswertung) ist die Hallspannung proportional aus dem Produkt aus einem Magnetfeld durch das Plättchen und dem Strom durch das Plättchen. Das Magnetfeld kann man durch einige Spulenwindungen erzeugen, in denen das Hallplättchen angeordnet ist. Durch diese Spule wird der Strom durch den Widerstand geschickt. Der Strom durch das Hallplättchen wird von der Spannung an dem Widerstand über einen Vorwiderstand abgeleitet.

Für analoge Multiplikation siehe den Wikipedia-Artikel über Op-Amps

Andreas H. schrieb:

Martin schrieb:

Strom und Spannung messen

Wie willst Du denn den Strom messen. Mit dem Widerstand ja anscheinend nicht ;)

Wenn man drei identische Widerstände in Reihe schaltet, wie verhalten sich dann eigentlich die Teilspannungen? Und wie verhalten sich die Teilspannungen wenn sich die Temperatur ändert?

/regards

Dein grundsätzlicher Lösungsansatz gefällt mir!

Viele Grüße Ove

Hallo zusammen,

vielen Dank für die Diskussion.

H. H. schrieb:

https://www.lcsc.com/products/Linear-Analog-Multipliers-Dividers_11188.html

Vielen Dank für die Lösung mit den fertigen IC's. Ist leider alles zu teuer. Aber ich merke mir die Seite. Ich hab bisher immer auf octopart.com geschaut.

Christian S. schrieb:

Die Aufgabe zu lösen, wird sicherlich sehr interessant. Im dümmsten Fall könnte man neben dem Woiderstand einen Temperatursensor anbringen, der nach entsprechender Verzögerung den Regler mit steigender Temperatur drosselt.

Dankeschön. Ich habe hier schon Versuche gemacht und die Temperaturdifferenz des Heizelements und der Steuerungsplatine (so nah wie möglich) gemessen. Innerhalb von ein paar Sekunden ist er 20-25°C und im thermisch eingeschwungenen Zustand sind es 50°C (gemessen bei keinem Airflow - wenn da noch Airflow hinzu kommt weiß ich es (noch nicht)). Ich brauche keine Echtzeitregelung. Wenn er einmal alle 2s nachregelt ist das vollkommen ausreichend. Danke auch für den Ansatz mit der virtuellen Masse.

Andreas H. schrieb:

Wie willst Du denn den Strom messen. Mit dem Widerstand ja anscheinend nicht ;)

--> Ich habe eine kostengünstige Schaltung mit einem Shunt die mir auf der highside-Seite den Strom misst und eine auf GND referenzierte Spannung ausgibt.

Andreas H. schrieb:

Wenn man drei identische Widerstände in Reihe schaltet, wie verhalten sich dann eigentlich die Teilspannungen? Und wie verhalten sich die Teilspannungen wenn sich die Temperatur ändert?

--> Das Problem ist, dass sich bei der Serienschaltung ein Widerstand einen TK von 3900ppm hat und die normalen SMD-Widerstände 100ppm haben. Wobei Dir kein Hersteller sagt, dass es 100ppm sind. Das ist ja nur der max. Wert.

Christian S. schrieb:

Die Gilbert-Zelle funktioniert nur für Kleinsignale, wenn man sie diskret aufbaut.

--> Dankeschön.

Christian S. schrieb:

Ein Bimetallschalter?

--> Schöne simple Idee. Allerdings denke ich, dass diese Zweipunktregelung zu simpel für meine Anwendung ist.

Rainer W. schrieb:

Versteh ich nicht - wenn der Widerstand sich mit der Temperatur ändert, reicht doch eine Widerstandsmessung, um die Temperatur zu bestimmen. Gegen Toleranzen hilft kalibrieren.

--> Da hast Du vollkommen recht. Vielleicht verfolge ich nun einen Chopper-Einsatz. Kalibrieren wird schwer. Klar kann ich den nominalen Wert messen und in einem EEPROM speichern. Allerdings kann ich mit dem Wert auf der bestückten Platine nichts anfagen. Der nominale Wert hätte wahrscheinlich Auswirkung auf irgendwelche Verstärkungsfaktoren und damit auf Widerstandswerte - also eine Bestückungsoption. Das ist leider nicht möglich.

Rainer W. schrieb:

Was ist denn dein eigentliches Problem? Eine Leistung will man ja nicht aus Jux und Dollerei regeln.

Die Gesamtleistungsaufnahme meines Produktes ist limitiert. Es gibt Anforderungen, dass ich die Leistungsaufnahme "maximiere" aber nicht über das Limit rüber gehe.

Purzel H. schrieb:

Bei einem auch nichtlinearen widerstand kann man sich den Aufwand doch sparen. Maximale Spannung bedeutet maximale Leistung. resp maximaler Strom bedeutet maximale Leistung.

Der Widerstand ist linear. Nur hat er einen hohen TK.

Dergute W. schrieb:

Ich wuerde gucken, welche von all den Ausreden, was alles bei dir aus Gruenden nicht geht, die faulste ist, oder davon eine Faulheitshitparade erstellen. Dann dem Ausredenerfinder in den Hintern treten und dann entsprechend was Vernuenftiges entwickeln.

--> So ist das. Meistens sind es historische Gründe warum etwas so ist wie es ist. Manchmal gibt es aber einfach Anforderungen an die man sich bzw. ich mich halten muss. Ich würde auch lieber etwas vernünftiges Entwickeln aber mein potenzieller Kunde zahlt keinen Cent mehr wenn etwas besser funktioniert.

Michael B. schrieb:

Auch auf die alten Tage hin, in denen man sich sein ganzes Leben lang davor gedrückt hat was Neues zu lernen, endlich programmieren lernen, damit man einen uC einsetzen kann.

--> So alt bin ich gar nicht. Aber es ist für eine Branche bei der ich SW unbedingt vermeiden möchte. Falls uC drin wäre müsste ich über >15 Jahre SW-Updates bereitstellen, Cyber-Security usw. geschweige denn von den BOM-Kosten.

Peter H. schrieb:

Ist auf meiner Homepage beschrieben:

http://www.hcp-hofbauer.de/indexisg9050.htm

--> Vielen Dank

Arno R. schrieb:

Ich auch. Abhängig vom Änderungsbereich des Widerstands geht eventuell sogar eine ganz einfache Schaltung so wie die hier:

Beitrag "Re: Einstellbarer Linearregler"

--> Das sieht echt super aus. Schaue ich mir im Detail an.

Robert K. schrieb:

bei einer konstanten Eingangsspannung ist der Eingangsstrom proportional zur Ausgangsleistung (unter Vernachlässigung des Wirkungsgrades). Du musst also nur die Ausgangsspannung so regeln, dass sich der gewünschte Eingangsstrom ergibt. Kommt natürlich auch auf die gewünschte Genauigkeit an

--> Das ist ein Ansatz den ich bisher noch gar nicht in Betracht gezogen habe. Dankeschön für den neuen Blickwinkel!

Ob S. schrieb:

Ja, dann bau halt einen ein! Für so einen kleinen 6- oder 8-Pinner ist immer Platz. Jede denkbare "analoge" Lösung trägt mit Sicherheit dicker auf.

--> Dagegen sprechen Kosten und Software-Aufwand den mein Kunde auf dem Hauptgerät hätte. Und dann noch FuSa falls die Verbindung gestört wäre...

Vielen Dank an das Forum