Konstantstromquelle mit vielen Spezifikationen

Derdotte schrieb:

dann auf eine Platine und die Platine dann in ein Gehäuse

Ach

Derdotte schrieb:

untersuchen, die an einer Universität im Physikpraktikum benutzt werden soll.

Zu dieser Uni gehört sicher auch eine Fakultät Elektrotechnik, das Personal dort sollte doch aus ihrem Fundus was passendes hervor kramen können.

Ansonsten könnte man aus den Aungaben eine Tutorial-aufgabe für ET-Studenten vorletztes Semester generieren. Die einfachste Lösung Trafo + Graetz+LDO könnte man noch mit Gewichtsvorgaben einschränken oder man setzt primärseitig die Verwendung einer Wandwarze voraus, dann hat man auch kein Problem mit den Regelungen bzgl. Shutzkleinspannung.

Alle Spannenden Informationen fehlen leider:

Spannungsbereich? Gewünschte Regeldynamik? Gewünschte Genauigkeit? Lastabhängige Regelabweichung zulässig? Wieviel.

Da muss man sich zumindest jeweils ein Ziel geben unabhängig davon ob man es letztlich erreicht. Möglichst gross/schnell/genau reicht leider nicht.

Viel Erfolg Hauspapa

Es sind ja schon einige absolute Angaben dabei

andere haben noch einen qualitativen statt quantitativen Character.

Die Stromquelle darf ruhig etwas träge beim Einschalten reagieren Für ein Designziel muss das definiert sein. Könnte z.B. so etwas sein wie "Der Sollwert ist nach 'x'µs oder ns zu 99% erreicht"

sollte aber nicht zu starke Spannungsspitzen/Stromspitzen haben. Muss ebenfalls defniert werden. Wird in der Regelungstechnik als "Überschwinger" bezeichnet. Da sollte man auch absolute Werte und relative zum Sollwert angeben.

P2P Spannung von 15V Mir wäre hier nicht 100% klar ob es um eine symetrische Spannung +/- 7,5V oder 0 bis 15V geht. Oder soll das Fenster von 15V noch verschiebbar sein in zu definierenden Grenzen?

Bradward B. schrieb:

Zu dieser Uni gehört sicher auch eine Fakultät Elektrotechnik, das Personal dort sollte doch aus ihrem Fundus was passendes hervor kramen können.

Die Elektrotechnik ist an dieser Uni nicht vertreten. Es existiert zwar ein Modul zur Elektronik, da werden aber definitiv nicht ausreichend Informationen vermittelt um dies Studenten als Aufgabe zu vergeben. Der Grund dafür, dass kein ET vorhanden ist liegt einfach daran, dass dies von einer technischen Hochschule in der Nähe bereits angeboten wird. Die Frage ob dies überhaupt sinnvoll selbst herstellbar ist, ist halt offen. Insbesondere da kaum jemand am Institut wirklich elektrotechnische Erfahrung hat.

Derdotte schrieb:

Kennt ihr da bereits Schaltungen die sowas können oder vielleicht ganze Bauteile?

Soll die mit einem Mikrocontroller gesteuert werden, also Stromwert, Modulation, usw.? Und wie soll mit dem uC kommuniziert werden (USB, WLAN, BT)? Dazu schreibst du gar nichts.

Jasson J. schrieb:

Die Stromquelle darf ruhig etwas träge beim Einschalten reagieren Für ein Designziel muss das definiert sein. Könnte z.B. so etwas sein wie "Der Sollwert ist nach 'x'µs oder ns zu 99% erreicht"

Die Versuche, die damit geplant wären, sind ausreichend träge (sprich physikalisch-chemische Reaktionen) oder nicht zeitkritisch. Aktuell soll sie unter anderem eine alte Spannungsquelle (ja hier steht Spannungsquelle...), die für Ionenleitung verwendet wird ersetzen. Ob die Stromquelle beim Einschalten jetzt 200 ms braucht oder 1 μs ist in dem Sinne egal. Andere Versuche werden eingeschaltet und oszillatorisches Verhalten überprüft, so dass auch erst nach einigen Perioden das korrekte Verhalten sichtbar sein darf.

sollte aber nicht zu starke Spannungsspitzen/Stromspitzen haben. Muss ebenfalls defniert werden. Wird in der Regelungstechnik als "Überschwinger" bezeichnet. Da sollte man auch absolute Werte und relative zum Sollwert angeben.

Es werden auch Dioden mit diesen Stromquellen betrieben, so dass die Überschwinger im Rahmen bleiben sollten. Aktuell könnte ich da aber nicht direkt eine Angabe machen.

P2P Spannung von 15V Mir wäre hier nicht 100% klar ob es um eine symetrische Spannung +/- 7,5V oder 0 bis 15V geht. Oder soll das Fenster von 15V noch verschiebbar sein in zu definierenden Grenzen?

Stimmt, es soll zwischen 0 bis 15V gehen. Die Größe des Fensters ist regelbar, das heißt die 15V können durch den externen Regler z.B. auf 10V geregelt werden.

S. K. schrieb:

Alle Spannenden Informationen fehlen leider:

Spannungsbereich? Gewünschte Regeldynamik? Gewünschte Genauigkeit? Lastabhängige Regelabweichung zulässig? Wieviel.

Spannungsbereich ist 0 bis 15V, regelbar. Regeldynamik ist schwierig vorherzusagen, da die Lasten ja variable sind. Wie angesprochen sind die Versuche die damit durchgeführt werden sollen sehr unterschiedlich. Unzufriedenstellende Antwort, das verstehe ich, aber mehr kann ich nicht spezifizieren. Die Stromquelle soll schon ziemlich Konstant sein unter den variablen Lasten, dann sollten da auch mit weniger als 5% relativer Abweichung der eingestellte Stromwert rauskommen.

Zum Thema Mikrocontroller: Tatsächlich wäre es schön wenn das alles über einen kleinen Mikrocontroller machbar ist, allerdings weiß ich auch, dass das Kostenproblem (wie gesagt, davon sollen mindestens 30 Stück gebaut werden) da mitspielt und diese Option zwar schön wäre aber reine analoge Ideen auch okay sind.

Derdotte schrieb:

• Maximaler Strom von bis zu 20 mA
• Intern einstellbarer maximaler Strom (das heißt auf diesen Regler haben Studenten keinen Zugriff)
• Extern einstellbarer Strom der vom Internen begrenzt wird (Zugriff für Studenten, wird intern eine Begrenzung von 10 mA eingestellt, so kann dieser Regler auch nur bis 10 mA gehen)
• Eingangsspannung: Netzspannung
• Schaltbar zwischen Gleichstrommodus und Rechteck-Modulation mit 100 Hz und maximaler P2P Spannung von 15V,

Irgendwie naheleigend: Ein LM358B mit zusätzlichem Ausgangstransistor sowie einer 50Hz. Netztrafo (Eisenkern) der nach Brückengleichrichtung die 100Hz auskoppeln lässt - eine Hälfte des LM macht sich im Regelkreis des KS zu schaffen, die andere Hälfte als Schmitt-Trigger für die 100Hz (oder als Ast. Multi wenn nicht netzsynchron) reicht). und 30 Platinen von JLCPCB.

Materialwert 8€ je Quelle. Gehäuse und Netzkabel, Steckbuchsen 4mm zusätzlich in die BOM.

Derdotte schrieb:

Kennt ihr da bereits Schaltungen

Klingt extrem simpel: OpAmp an +/-18V als Howland Stromquelle mit passender Steuerspannungsaufbereitung, z.B. invertiert durch Oszillator.

ABER: Die Howland-Stromquelle hat ihre Eigenarten, besser vorher nachlesen als hinterher wundern

Der Strom wird also mit einem Potentiometer eingestellt. Und die Modulation kommt woher ?

Ganz billige Variante: LM317 und zwischen Ausgang und REF einen Festwiderstand und Poti in Reihe. Der Stromausgang befindet sich am REF-Anschluss. Zwischen den beiden Anschlüssen liegen immer 1,2 V (oder 1,25 V, je nach Baustein) und der Widerstand bestimmt den Strom, der durch eben diesen und die angeschlossene Last fließt. Der Festwiderstand bestimmt den minimal einstellbaren Widerstand und damit den maximalen Strom. Da nimmst du 62 Ohm oder etwas kleiner. Das Poti wird so groß gewählt, dass der maximal einstellbare Widerstand und damit der minimale Strom den mindestens notwendigen Laststrom des LM317 nicht unterschreitet.

Spannungsbereich ist abhängig von der maximalen Eingangsspannung des LM317, meistens was um die 40 V. Kostenpunkt 1 €, Aufwand gegen Null, Eleganz auch, Wirkungsgrad mies, Wärmeentwicklung ggf. hoch, daher beachten.

Derdotte schrieb:

Intern einstellbarer maximaler Strom (das heißt auf diesen Regler haben Studenten keinen Zugriff)

Wie soll der Zugriff Deiner Vorstellung nach verhindert werden?

30 Gehäuse aufschrauben, unter Netzspannung einstellen und wieder zuschrauben? Klingt jetzt nicht gerade prickelnd - oder doch wenn man dabei eine gewischt bekommt. ;)

Derdotte schrieb:

• Eingangsspannung: Netzspannung

Willst Du das wirklich? Mit allen Konsequenzen? Wie wärs mit Wandwarzen?

• Schaltbar zwischen Gleichstrommodus

Auch der Gleichstrom kann nur in einem noch vorzugebenden Spannungsbereich konstant gehalten werden.

Ich bedanke mich erstmal für die vielen Ideen. Ich schau mir die ganzen Sachen an und wir entscheiden dann ob und wie wir das umsetzen. Tatsächlich hat man hier mit weit höheren Kosten gerechnet. Da ist man doch sehr erfreut.

Zum Thema Narrensicherheit: Klar ein Student könnte die Aufschrauben und Blödsinn versuchen. Prinzipiell liegt in keinem Versuch ein Schraubendreher bei, so dass die Studenten den schon selbst mitbringen müssten. Andererseits sind sie erwachsen und sollten wissen, dass es gefährlich ist. Wir appellieren da lieber an die Vernunft und kleinen Schwierigkeiten beim Zugriff auf interne Komponenten. Das Einstellen der Quellen ist natürlich ein Problem, angenommen das würde mit einem Potentiometer gemacht werden, dann könnte man natürlich abrutschen und sich eine verpassen. Glücklicherweise gibt es ja Sicherheitsschraubendreher die Netzspannung durchschlagsfest abhalten können. Meine Erfahrung ist hier, dass wenn man Dumm mit Elektrizität hantiert, dann auch eine verpasst bekommt.

Jedenfalls nochmals danke für die vielen Vorschläge damit kann ich arbeiten.

Viele Grüße