Regelbare Stromquelle -50mA.+50mA

Patrick schrieb:

ich konnte über die Suche leider keine Lösung zu meinem Problem finden, darum versuche ich es mit einem Beitrag.

Glaube ich nicht. Suchwort wäre z.B. /Howland Current Source/

Der Strom soll mit einem Poti durchgängig zwischen -50mA und +50mA einstellbar sein (+/-30mA gehen im Notfall auch).

Ich möchte einen Elektromagneten eines Servoventils (Maximal 40 Ohm Lastwiderstand) ansteuern.

Echt? Und das braucht einen bipolaren Steuerstrom?

Es wäre schön, wenn man beim Übergang von - nach + oder anders herum keinen Schalter o.Ä. umlegen müsste. Ein Umstecken der Leitungen ist nicht praktikabel.

Hmm.

Als Eingangsspannung kommen 12V Gleichspannung in Frage. Im besten Fall mit einem 9V Block, weil das ganze portabel sein soll.

Du hast wohl begriffen, daß positive und negative Ströme auch eine positive und negative Versorgung bedeuten. Zumindest wenn man es analog aufbauen will.

In der Praxis würde man das eher mit einer H-Brücke und PWM-Steuerung machen. Der Strom folgt bei einer ohmschen Last mit kleiner induktiver Komponente ganz gut der Spannung. Das setzt natürlich voraus, daß beide Anschlüsse des Ventils floaten. Aber wenn das ganze batterie- oder akkubetrieben werden soll, kann ja die Steuerung floaten.

Axel S. schrieb:

daß positive und negative Ströme auch eine positive und negative Versorgung bedeuten

Naja, mit zwei Opamps und beide mit Offset VCC/2 geht's auch ohne Bipolare Stromversorgung.

mfg mf

Wie genau muss der Strom sein? 2x LM317: der erste macht 4V, der zweite einstellbar 2-6V, dazwischen die 40R Spule. Die sieht dann +-2V, macht +-50mA. An beiden LM317 Lastwiderstände für 60mA Grundstrom bestücken.

40 Ohm und 50mA benotigt +/-2V, das schafft ein TS922 OpAmp auch aus eineem 9V Block. Schaltung nennt man BTL, bridge tied load

https://www.eeeguide.com/bridge-tied-load-amplifier/

Dein Poti steckt +/-0.1V nach C1 vor R1 hinein. Dazu braucht es eine von der schwankenden Batteriespannung unabhängige Spannung, ein TL431 liefert 2.5V

1

    +9V

2

     |

3

    1k

4

     |

5

 +---+----+--6k2--+

6

 |   |    |       |

7

 +-TL431 4u7   1kPoti-- +/-0.1V

8

     |    |       |

9

     +----+--6k2--+

10

     |

11

    1k

12

     |

13

Masse der 9V

Wolf17 schrieb:

Wie genau muss der Strom sein? 2x LM317: der erste macht 4V, der zweite einstellbar 2-6V, dazwischen die 40R Spule. Die sieht dann +-2V, macht +-50mA. An beiden LM317 Lastwiderstände für 60mA Grundstrom bestücken.

Mit dem vorgeschlagenem TS922 Leistungs-OP statt LM317 geht es auch ohne die Grundlastwiderstände.

Patrick schrieb:

Der Strom soll mit einem Poti durchgängig zwischen -50mA und +50mA einstellbar sein (+/-30mA gehen im Notfall auch). Es wäre schön, wenn man beim Übergang von - nach + oder anders herum keinen Schalter o.Ä. umlegen müsste.

Eine Dual-Spannungsversorgung von +/-2V mit einem 100 Ohm Poti dazwischen. Wenn der Schleifer in der Mitte steht, fließt kein Strom.

Sieht mir nach nen echten Maker-Projekt aus!

Wolf17 schrieb:

Mit dem vorgeschlagenem TS922 Leistungs-OP statt LM317 geht es auch ohne die Grundlastwiderstände.

...und könnte dann auch Strom aufnehmen!

Gruss Chregu

...und könnte dann auch Strom aufnehmen!

Aber die Frage ist natuerlich ob er bei 50mA noch die Leistung verbraten kann. Aber es gibt natuerlich auch noch andere LeistungsOPVs. Das ist bei 50mA schon der Weg den man gehen sollte.

Vanye

Patrick schrieb:

Ich habe mir bereits eine Howland Strompumpe angesehen, da diese positive und negative Ströme ausgeben soll, aber in der Praxis ist diese wohl schwer verwendbar, da die Widerstände sehr gleich sein müssen.

Ja, eine typische Theoretikerschaltung. Wird in der Praxis so gut wie nie eingesetzt.

Patrick schrieb:

Außerdem werde ich noch eine positive und negative Spannung bereitstellen müssen.

Da wirst Du nicht umhinkommen.

Patrick schrieb:

Könnte man mit einem Offset arbeiten?

Ja, das klingt gut. Du baust 2 Stromquellen, eine mit konstant -50mA und eine regelbar 0..100mA.

Patrick schrieb:

Im besten Fall mit einem 9V Block, weil das ganze portabel sein soll.

Wieviel Minuten soll denn der 9V Block halten? Vergiß es.

Eigentlich sollten 2 Power opamps, welche eine H-Bruecke bilden genuegen. Allenfalls waeren noch die Anstiegszeiten interessant. Denn neben dem Ohmschen widerstand gibt's noch ein einduktive komponente, welche entweder mehr spannung oder mehr Zeit benoetigt. 50mA aus einer 9V Batterie ist nicht ganz der Bringer.

Man kann auch BTL Trieber wie den TDA7072 oder TDA7073 benutzen. Die sind direkt für Spulenantrieb gedacht, brauchen nur eine Versorgung und sind eigentlich für Fokus und Tracking sowie Spindelmotoren in optischen Laufwerken gedacht. Auch ein TDA2822 in Brückenschaltung wäre denkbar.

Patrick schrieb:

Im besten Fall mit einem 9V Block, weil das ganze portabel sein soll.

Die 9V Blöcke wurden speziell für kleine Transistorradios entwickelt. Früher waren Transistoren sehr teuer und bei hoher Spannung ist die Verstärkung höher, d.h. man kommt mit weniger Transistoren aus, Speziell bei AM/FM-Radios. Die Stromaufnahme lag bei ~20mA. Etwa 0,1W am Lautsprecher konnte man damit erreichen. Nur mal so als Info, was man diesen Batterien zumuten kann.

Ich danke euch für eure vielen Beiträge! Ihr seid wirklich hilfsbereit.

Noch ein Update zu der Last. Es sind zwei Spulen mit jeweils 85 Ohm Widerstand laut Datenblatt. Diese sind in Reihe geschaltet also 170 Ohm. Nennstrom je Spule ist 30mA und Indutivität für beide Spulen in Reihe ist 1H. Sie benötigen tatsächlich einen bipolaren Steuerstrom, da sie von der Neutrallage in 2 Richtungen ausschlagen.

Peter D. schrieb:

Die 9V Blöcke wurden speziell für kleine Transistorradios entwickelt. Früher waren Transistoren sehr teuer und bei hoher Spannung ist die Verstärkung höher, d.h. man kommt mit weniger Transistoren aus, Speziell bei AM/FM-Radios. Die Stromaufnahme lag bei ~20mA. Etwa 0,1W am Lautsprecher konnte man damit erreichen. Nur mal so als Info, was man diesen Batterien zumuten kann.

Das mit der 9V Blockbatterie lasse ich dann sein. Danke für die Erklärung zum eigentlichen Verwendungszweck.

Peter D. schrieb:

Ja, eine typische Theoretikerschaltung. Wird in der Praxis so gut wie nie eingesetzt.

Die Howland Schaltung ist auch vom Tisch.

Nun versuche ich mal zu sammeln.

1. H-Brücke mit PWM-Steuerung

Axel S. schrieb:

In der Praxis würde man das eher mit einer H-Brücke und PWM-Steuerung machen. Der Strom folgt bei einer ohmschen Last mit kleiner induktiver Komponente ganz gut der Spannung. Das setzt natürlich voraus, daß beide Anschlüsse des Ventils floaten. Aber wenn das ganze batterie- oder akkubetrieben werden soll, kann ja die Steuerung floaten.

Aus dem Servoventil kommen die beiden Enden der in Reihe geschalteten Spulen. Also floaten sie nehme ich an. PWM-Steuerung klingt nach Microcontroller. Ich würde es gerne einfacher halten wenn es geht. Gemeint ist diese Schaltung mit den beiden Spulen anstatt Motor? http://dieelektronikerseite.de/Pics/Lections/H-Bruecke%20-%20Die%20Andersherum-Schaltung%20S04.GIF

2. Zwei OpAmps mit Offset

Achim M. schrieb:

Naja, mit zwei Opamps und beide mit Offset VCC/2 geht's auch ohne Bipolare Stromversorgung.

Hast du ein Beispiel hierfür?

3. Zwei gegenläufige Spannungsregler

Wolf17 schrieb:

Wie genau muss der Strom sein? 2x LM317: der erste macht 4V, der zweite einstellbar 2-6V, dazwischen die 40R Spule. Die sieht dann +-2V, macht +-50mA. An beiden LM317 Lastwiderstände für 60mA Grundstrom bestücken.

Der Strom sollte nicht allzu sehr schwanken. Mit dem Servoventil wird der Durchfluss für einen Hydraulikkolben gesteuert. Mit dem Poti dreht man so lange bis der Kolben eine gewisse Position erreicht hat und dort halten soll. Man stellt eher nach Auge ein anstatt streng nach mA.

Die Spulen sollen zwischen die beiden Ausgänge der Spannungsregler kommen?

Sie sind als Stromsenke geeignet? Ich denke das ist die Antwort:

Christian M. schrieb:

Wolf17 schrieb:

Mit dem vorgeschlagenem TS922 Leistungs-OP statt LM317 geht es auch ohne die Grundlastwiderstände.

...und könnte dann auch Strom aufnehmen!

Gruss Chregu

Dazu gab es einen Nachtrag und es sieht nach Punkt 4 aus:

Wolf17 schrieb:

Wolf17 schrieb:

Mit dem vorgeschlagenem TS922 Leistungs-OP statt LM317 geht es auch ohne die Grundlastwiderstände.

4. BTL Bridge Tied Load Zu diesem Thema gibt es hier einige Beiträge denke ich.

Michael B. schrieb:

40 Ohm und 50mA benotigt +/-2V, das schafft ein TS922 OpAmp auch aus eineem 9V Block. Schaltung nennt man BTL, bridge tied load

https://www.eeeguide.com/bridge-tied-load-amplifier/

Dein Poti steckt +/-0.1V nach C1 vor R1 hinein. Dazu braucht es eine von der schwankenden Batteriespannung unabhängige Spannung, ein TL431 liefert 2.5V +9V | 1k | +---+----+--6k2--+ | | | | +-TL431 4u7 1kPoti-- +/-0.1V | | | +----+--6k2--+ | 1k | Masse der 9V

Hier wird keine negative Spannung benötigt? Ich probiere die Schaltung mal in einem Simulator aus: https://www.falstad.com/circuit/circuitjs.html

Matthias S. schrieb:

Man kann auch BTL Trieber wie den TDA7072 oder TDA7073 benutzen. Die sind direkt für Spulenantrieb gedacht, brauchen nur eine Versorgung und sind eigentlich für Fokus und Tracking sowie Spindelmotoren in optischen Laufwerken gedacht. Auch ein TDA2822 in Brückenschaltung wäre denkbar.

Sieht laut Datenblatt gut aus, allerdings ist die Beschaffung der TDA7072 etwas schwierig. Wie könnte so eine Brückenschaltung mit dem TDA2822 aussehen?

Purzel H. schrieb:

Eigentlich sollten 2 Power opamps, welche eine H-Bruecke bilden genuegen. Allenfalls waeren noch die Anstiegszeiten interessant. Denn neben dem Ohmschen widerstand gibt's noch ein einduktive komponente, welche entweder mehr spannung oder mehr Zeit benoetigt. 50mA aus einer 9V Batterie ist nicht ganz der Bringer.

Meinst du soetwas? Also auch Richtung BTL? http://www.ecircuitcenter.com/Circuits/hbridge/image002.gif

5. Zwei Stromquellen addieren

Peter D. schrieb:

Ja, das klingt gut. Du baust 2 Stromquellen, eine mit konstant -50mA und eine regelbar 0..100mA.

Die negative Stromquelle kommt dann von der negativen Spannungsversorgung? Ich klemme die Ausgänge der beiden Stromquellen zusammen, gehe dann über die Last auf GND zurück?

Wie ihr seht bin ich eher Novize bei analogen Schaltungen, ich bitte um Nachsicht. Es gibt aber scheinbar viele Lösungsansätze.

Patrick schrieb:

Noch ein Update zu der Last. Es sind zwei Spulen mit jeweils 85 Ohm Widerstand laut Datenblatt. Diese sind in Reihe geschaltet also 170 Ohm. Nennstrom je Spule ist 30mA und Indutivität für beide Spulen in Reihe ist 1H

Geil, mehr Salami aufs Brot.Wie sich die Aufgabe in 20 Stunden so ändern kann. Wir gut, dass die TS922 Schaltung zufälligerweise auch +/-5.1V erzeugen kann.

Patrick schrieb:

Maximal 40 Ohm Lastwiderstand

Und jetzt noch die Angabe, WIE SCHNELL der Strom denn von +30mA auf -30mA verändert werden soll, das spielt bei 1H nämlich durchaus eine Rolle.

Patrick schrieb:

Hier wird keine negative Spannung benötigt

Die Schaltung produziert nur die Steuerspannung für die BTL Schaltung aus dem verlinkten Artikel, die halbiert auch die 9V.

Nachdem urprünglich von einer 9V Batterie versorgt werden sollte, klingt das nach nur gelegentlicher Anwendung. Wäre es da nicht möglich auf Bedienungskomfort zu verzichten und die Stromrichtungsumschaltung mittels 2xum zu machen? Dann reicht ein Poti, einige Widerstände, LM385-1,2, TS922, 3xMignon (oder Monozellen) um 0-2V/50mA zu erzeugen. 4x1N4148 von der Spulenenden gegen die Batterie wegen der Induktionsspannung.

Patrick schrieb:

Eine einstellbare Stromquelle für 0....50mA dürfte mit einem OPV und Transistor realisierbar sein.

Korrekt. ein billiger r2r würde es sogar machen. Alternativ mit geringer Anforderung: eine hälfte eines LM358/LM2904 und eien 1W npn Bipolar machen die 0...+50A

Mir bereitet der negative Strom Kopfschmerzen. Könnte man mit einem Offset arbeiten?

Mit der anderne Hälfte des LM358 steuert man ein low-power 2xum Relais, das die umpolung automatisch erledigt. Die 1..2ms Umschaltzeit verkraftet Dein Ventil.

Kostenaufwand über alles (BOM): ca. 20€

Prinzipschaltbild (single supply) ist angehängt. Ein 9V Block ist nicht wirklich dazu geeignet die Stromquelle zu versorgen. Da sich die Angaben zur Last stark verändert haben und diese plötzlich auch eine sehr hohe Induktivität aufweist, müssten womöglich auch noch Vorkehrungen für die Stabilität der Schaltung unternommen werden.

Patrick schrieb:

Wie könnte so eine Brückenschaltung mit dem TDA2822 aussehen?

So wie die im Datenblatt. Statt des Lautsprechers kommen deine Spulen und am Eingang eine Spannung aus dem Poti. Wie hoch die sein muss, hängt von der Verstärkung der Brückenschaltung ab, aber das kannste mit dem Datenblatt leicht ausrechnen. Das Dingen kann bis zu 1,5A Spitze am Ausgang und das über einen sehr weiten Bereich der Betriebsspannung. Ausserdem ist er unverschämt billig.