Fehlersuche Konstanstromquelle LM317LZ

OP #8059980
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Hallo zusammen

Seit 20 Jahren läuft bei mir ein Reglerboard mit bisher 12 angeschlossenen PT1000 Fühlern. Versorgt werden die Fühler über eine 4 Kanal Konstantstromquelle 1mA wobei je Kanal 4 Fühler Multiplext werden. Da ich jetzt den noch freien Kanal 1 in Betrieb nehmen will stelle ich fest das die Fühlerspannung mit dem Widerstandswert nicht übereinstimmt.

Nach Tausch des LM317LZ bekomme ich das gleiche falsche Ergebnis. Ein Plan der Platine ist nicht verfügbar, da die Schaltung überschaubar ist habe ich die Schaltung eben so festgestellt. An der Platine wollte ich Erstmal nicht weiter-experimentieren und habe deshalb am Breadboard weitergemacht.

Mit Widerständen für R1 und R2 die gerade zur Hand waren und mittlerweile 4 Stück 317LZ neue von Reichelt und ältere aus der Bastelkiste kommt immer das gleiche Falsche Ergebnis heraus.

Mittlerweile habe ich die eigentlich simple Schaltung zigmal neu gedacht, verschiedene Schaltungsvarianten getestet, es kommt nichts vernünftiges heraus. Ich sehe den fehler nicht, stehe gerade komplett auf dem Schlauch.

P.S. stelle gerade fest das die Gelbe und Orange Aderfarbe am Foto schlecht zu unterscheiden ist.

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#8059996
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Für den dritten Fall: 1,25 V / 1100 Ohm ergibt nicht 1 mA, sondern 1,136 mA.

Das mal 1100+1500 Ohm ergibt 2,954 Volt. Damit die Ausgangsspannung so hich werden kann, brauchst du aber 6 Volt Eingangsspannung.

Der Einzige unstimmige Fall ist Kanal 1.

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Beitrag #8060020 wurde vom Autor gelöscht.
#8060024
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Was vielleich einen Versuch wert wäre, einen einstellbaren LDO-Spannungsregler probieren. Den xx117 gibts von diversen Herstellern auch als adj Variante. Zwar nicht TO92, aber SOT223 kann man ja auch "Beine machen" :-) Der kommt mit 1V Drop aus. Ist zwar nicht die feine Englische, da über den adj Anschluss auch ein Minimalstrom fließen muß, aber wer will schon Engländer sein :P Viel ist an diesem verhunzten Schaltungskonzept nicht zu retten, aber einen Versuch isses wert, denke ich.

#8060036
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Gerald B. schrieb:

Was vielleich einen Versuch wert wäre, einen einstellbaren LDO-Spannungsregler probieren.

Es ist aber zu beachten, daß wegen der für einen LDO nötigen Kondensatoren der Einschaltstrom durch den Konstantstromverbraucher erheblich über dem gewünschten Konstantstrom liegen kann.

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#8060061
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Martin schrieb im Beitrag #8059980

(..) Nach Tausch des LM317LZ bekomme ich das gleiche falsche Ergebnis. Ein Plan der Platine ist nicht verfügbar, da die Schaltung überschaubar ist habe ich die Schaltung eben so festgestellt.

Nimm einen Regler aus dem verlinkten Datenblatt. Für die ist 1mA kein Problem.

https://www.ti.com/lit/ds/symlink/lm334.pdf?

Gründe weshalb der 317er nicht geeignet ist wurden dir genannt.

#8060132
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Rainer W. schrieb:

Das kommt auf das zu messende Medium an. Oder woran machst du deine Aussage fest?

Mit der Aussage hast Du wohl Recht. Bei den kleinen PT100Fühlern(1x5mm) die ich gelegentlich verwende ist bei den 1mA, die das Prema 5017 liefert, in Luft eine deutliche Eigenerwärmung zu beobachten. Das dürfte in Wasser oder angeklebt an einer Wärmesenke anders aussehen.

OP #8060462
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Das waren gestern viele Anworten in kurzer Zeit, muss das man erst mal Verdauen.

Hier das Foto vom Original 317 auf der Platine sollte ST sein und das Datenblatt.

https://cdn-reichelt.de/documents/datenblatt/A200/LM317LZ_STM.pdf

Auf meinen Test 317er ist kein Logo drauf war auch von Reichelt.

Mit dem Datenblatt habe ich mich etwas beschäftigt sorry bin Laie. Wie ist IO(min) Minimum load current VI - VO = 40 V 3.5 5 mA zu verstehen. Bezieht sich 3,5 mA auf nur auf die Diff. bei 40 V. Was wenn VI =5V und VO im Bereich von 1-2 Volt liegen?

Sollte es nicht möglich sein mit einen passenden LM317 einen 1 zu 1 Tausch durchzuführen der bei R1 1240 Ohm 1mA liefert.
Gruß Martin

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OP #8060901
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Neuer Stand.

Nachdem das Breadbord mit 12 Volt versorgt wurde gabs noch keine brauchbare Verbesserung. Als nächstes habe ich einen zusätzlichen Widerstand R3 von 500 Ohm an V-Out gegen Masse gehängt so kommt es schon gut auf 1mA, R3 belastet natürlich zusätzlich die Schaltung.

R3 lässt sich vermutlich noch verfeinern, da die Spannungsversorgung vom Schaltregler des Bords stammt bin ich sehr vorsichtig mit Änderungen. Es ist leider davon auszugehen das bei CC Tools keine Hardware mehr zu bekommen ist.

Der 317er arbeitet also mit R3 somit sind eure Aussagen das der Regler mehr Strombelastung braucht vollkommen richtig.

Die Hoffnung stirbt bekanntlich zuletzt deshalb will ich im CC Tools Forum noch eine anfrage starten evtl. ist da jemand unterwegs der das gleiche Problem hatte.

Danke an alle.

#8060964
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Martin schrieb:

Die Hoffnung stirbt bekanntlich zuletzt deshalb will ich im CC Tools Forum noch eine anfrage starten evtl. ist da jemand unterwegs der das gleiche Problem hatte.

Danke an alle.

Gern geschehen Schön das jetzt nach 72 Stunden dem Vorschlag/Hinweis konkret gefolgt wurde.

Stell doc hin allen anderen Forum auch gleich die Lösung mit ein, dann ist es wenigstens nützlicher als nur eien Anfrage dort zu posten .-)

OP #8061076
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Schön das jetzt nach 72 Stunden dem Vorschlag/Hinweis konkret gefolgt wurde

Es ist ja nicht so dass man 24 Stunden davorsitzt mal schnell alle Antworten sortiert LDO,Lm343,

Spannung mit dem nicht vorhandenen 12V Netzteil aufpusten,

auf Nachfrage wie denn der Parameter zu verstehen ist bin Laie keine Antwort folgt

und eigentlich eine Erklärung erhofft warum das Original etwas kann was die anderen 317 nicht können.

Soll jetzt keine Kritik sein dann dauerts eben 72 Stunden.

#8061097
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Martin schrieb:

eine Erklärung erhofft warum das Original etwas kann was die anderen 317 nicht können.

Weil jeder Hersteller im Detail anders produziert. Das ist wie bei Marmelade.

LM=Marmelade, 317=Erdebeer, L=wenig Zucker, Z=im Schraubglas.

Diese Marmelade kannst du von vielen Herstellern kaufen. Sie sind alle gut und schmecken ähnlich, aber identisch sind sie nicht.

#8061455
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Martin schrieb:

und eigentlich eine Erklärung erhofft warum das Original etwas kann was die anderen 317 nicht können

Es ist auch möglich, dass das "Original" ein Exemplar erwischt hat, das auf Grund der Exemplarstreuung zufällig funktioniert. Wenn man die garantierten Daten einhält ist die Funktion garantiert. Wenn man sie nicht einhält ist die Nichtfunktion aber nicht garantiert.

OP #8061567
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H. H. schrieb:

Martin schrieb:

das es einen Exoten gibt der das kann.

Man braucht keinen Exoten. Wenn es allerdings unbedingt TO-92 oder mit Schraubklemmen sein soll...

Ich suche die einfache Lösung die Schaltung zu retten. Im CCTools Forum ist nicht mehr viel los da dauert es üblicherweise bis jemand vorbeischaut.

Ansonsten wäre mein Plan einen zusätzlichen R3 auf die 4Kanal Platine zu basteln, würde ich dann halt austesten.

Gibt es Alternativen für 5Vin und möglichst kleinen umbau?

#8061658
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H. H. schrieb:

Der wird wie der LM317 verwendet.

Martin schrieb:

Habe mal St genommen https://www.st.com/resource/en/datasheet/stlq50.pdf Also Schaltung Fig 5.

Der STLQ50 hat einen Anschluß mehr, GND. Im Datenblatt sehe ich keine Stromquelle und bin mir auch nicht sicher, ob sich an Adj ein Konstantstrom ziehen lässt.

Vielleicht mag H. H. etwas gesprächiger werden?

Gast #8061668
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Du kannst auch einfach den LM317LZ von ST verwenden, da musst du nichts an der Schaltung ändern; Vin-Vout ist ja nur 5 Volt und damit bist du im grünen Bereich.

Für eine Neuentwicklung würde ich aber eine ordentliche Referenz mit einem TL072H für die Stromquelle verwenden und nicht einen Regler mit +-3% Temperaturschwankung zweckentfremden.

Gast #8061673
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Manfred P. schrieb:

Der STLQ50 hat einen Anschluß mehr, GND. Im Datenblatt sehe ich keine Stromquelle und bin mir auch nicht sicher, ob sich an Adj ein Konstantstrom ziehen lässt.

Vielleicht mag H. H. etwas gesprächiger werden?

Beim STLQ50 muss man natürlich den Referenzwiderstand und den Fühler vertauschen. Das Platinchen braucht dann natürlich vier Anschlüsse.

#8061680
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H. H. schrieb:

Manfred P. schrieb:

Der STLQ50 hat einen Anschluß mehr, GND. Im Datenblatt sehe ich keine Stromquelle und bin mir auch nicht sicher, ob sich an Adj ein Konstantstrom ziehen lässt.

Vielleicht mag H. H. etwas gesprächiger werden?

Beim STLQ50 muss man natürlich den Referenzwiderstand und den Fühler vertauschen. Das Platinchen braucht dann natürlich vier Anschlüsse.

Bitte zeige einen Schaltplan, den STLQ50 als high-side Stromquelle wie einen LM317 kann ich mir nach wie vor nicht vorstellen.

OP #8061687
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Beim STLQ50 muss man natürlich den Referenzwiderstand und den Fühler vertauschen. Das Platinchen braucht dann natürlich vier Anschlüsse.

Da ist noch der Multiplexer zu bedenken bisher ist der Fühler gegen Masse geschaltet, R1 und R2 vertauschen wird schwierig wegen Ron des Multiplexers.

Gast #8061701
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Martin schrieb:

Beim STLQ50 muss man natürlich den Referenzwiderstand und den Fühler vertauschen. Das Platinchen braucht dann natürlich vier Anschlüsse.

Da ist noch der Multiplexer zu bedenken bisher ist der Fühler gegen Masse geschaltet, R1 und R2 vertauschen wird schwierig wegen Ron des Multiplexers.

Okay, dann eben der schon von Jörg empfohlene LM334, Schaltung nach Fig.15 im Datenblatt.

#8061955
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Martin schrieb:

Führerkurzschluss sollte auch kein Problem sein R1 hat nur 133 Ohm es ist ja eine KSQ.

Allerdings eine analoge KSQ, die die Spannungsdiffernez mal fließenden Strom verheizen muß. Mal ein Kurzer beim Anschließen, ist kein Poblem. Außerdem sollten die Chips eine Übertemperaturabschaltung haben. Als Dauerzustand würde ich es vermeiden.

#8061961
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Martin schrieb:

Wichtig ist nur das die 5Volt Versorgung nicht mit einem Fühlerkurzschluss Strom belastet wird.

Einer (linearen) Konstantstromquelle ist es egal ob die Last kurzgeschlossen ist oder nicht, die Stromaufnahme aus der Versorgung ändert sich dabei nicht. Die Bezeichnung "Konstantstromquelle" sagt das schon.

Man könnte übrigens auch einen JFet mit einem Widerstand als gute Konstantstromquelle betreiben, wären nur 2 Bauteile. Einziger Nachteil ist die Notwendigkeit des individuellen Abgleichs des Widerstandes.

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Gast #8061970
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Die 1 mA sollten doch temperaturkonstant sein?

Eine Stromquelle zu verwenden deren Strom als Temperatursensor gedacht ist, ist so ziemlich das blödste was man machen kann.

Die Kompensation mit dem Temperaturkoeffizient einer Diode kriegst du nie genau hin ohne jedes Exemplar zu vermessen. Der Temperaturkoeffizient der Diode ist dazu selber auch noch temperaturabhängig.

Nicht das die LM317 Schaltung nachahmenswert wäre, aber wenigstens war dort das Ziel der Chip-Entwickler die Referenzspannung temperaturunabhängig zu machen.

OP #8061995
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Habe das gerade zum LM317 unter Artikel Beschreibung der Konstanstromquellen gefunden. Sicher nichts neues für euch, interessant ist das Datum 2006 meiner ist sicher älter.

Die Messung an neueren Chargen (gefertigt nach 2006) des LM317 diverser Hersteller zeigt, dass auch 1mA nicht sicher erreichbar sind. Es ist vielmehr so, das diese KSQ erst korrekt ab 003 mA bis hoch zu den 999 mA funktioniert. Das heißt konkret, die Einstellungen 000 mA, 001 mA und 002 mA sind nicht mehr stromstabilsiert. Das sollte man beachten, sofern man unbedingt den LM317 bei sehr kleinen Strömen einsetzen möchte.

#8062031
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Gerald B. schrieb:

Martin schrieb:

Führerkurzschluss sollte auch kein Problem sein R1 hat nur 133 Ohm es ist ja eine KSQ.

Allerdings eine analoge KSQ, die die Spannungsdiffernez mal fließenden Strom verheizen muß. Mal ein Kurzer beim Anschließen, ist kein Poblem. Außerdem sollten die Chips eine Übertemperaturabschaltung haben. Als Dauerzustand würde ich es vermeiden.

Versorgung: 5V Konstantstrom: 1mA maximal zu verheizende Leistung: 5mW zulässige Power Dissipation laut Datenblatt: 400mW

Da tut dem Ding auch ein Dauerkurzschluß überhaupt nicht weh.

#8062045
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Udo K. schrieb:

Eine Stromquelle zu verwenden deren Strom als Temperatursensor gedacht ist, ist so ziemlich das blödste was man machen kann.

Du hast die Schaltung wohl nicht verstanden: Die Stromquelle ist nicht der Temperatursensor, sondern speist einen PT1000. Der ist der Sensor und sein Widerstand wird über den Spannungsabfall bei Speisung durch die Stromquelle gemessen. Dieser Strom sollte also schon konstant sein...

#8062085
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Dietrich L. schrieb:

Udo K. schrieb:

Eine Stromquelle zu verwenden deren Strom als Temperatursensor gedacht ist, ist so ziemlich das blödste was man machen kann.

Du hast die Schaltung wohl nicht verstanden:

Ihr habt Beide das Datenblatt samt Schaltungsbeispiel(en) nicht sorgfältig gelesen. Ja, der LM334 hat eine definierte Temperaturabhängigkeit, aber auf Seite 8 "Application as a Zero Temperature Coefficent Current Source" zeigt TI den Umgang damit.

Bedenken kann man anmelden, wie es mit einer anderen Diode läuft: "The recommended diode for use in this circuit is the 1N457 because its tempco is centered at 11 times the tempco of the LM134,"

#8062087
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Die LM317, hergestellt mit günstigen Bipolarprozessen, sind nicht sehr stromsparend und deren eigener Ruhestrom, z. B. für die Referenzspannungsquelle, fließt über den Ausgang ab. Daher der relativ hohe Mindeststrom.

Der STLQ50 von STM bzw. die sehr ähnlichen TPS715 von TI verwenden BiCMOS-Prozesse. Die sind etwas aufwändiger herzustellen und damit teurer, brauchen aber auch weniger Ruhestrom. Den kann man auch über die Last abführen.

Beachten muss man dabei, dass die Referenzspannung bei denen nicht zwischen Ausgang und ADJ-Anschluss liegt, sondern zwischen ADJ und GND.

Input an die Versorgung (+5 V) Ausgang mit ADJ verbinden (-> eingestellt auf 1,2 V) Widerstand zwischen Ausgang und GND (-> I = 1,2 V / R + Ruhestrom) parallel dazu ein Kondensator 1...2,2 µF (wegen Stabilität) GND als Stromausgang zum Temperatursensor

Ich habs nicht ausprobiert, aber das müsste als 2-polige Konstantstromquelle funktionieren.

Bernhard

Gast #8062205
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Manfred P. schrieb:

Bedenken kann man anmelden, wie es mit einer anderen Diode läuft: "The recommended diode for use in this circuit is the 1N457 because its tempco is centered at 11 times the tempco of the LM134,"

Dioden haben unterschiedliche Temperaturkoeffizienten und der Temperaturkoeffizient ist selber abhängig von Strom und Temperatur. Die Kompensation auf Seite 8 wird schon halbwegs funktionieren aber ob es für die Genauigkeit die ein PT1000 braucht ausreicht? Der LM134 ist ist nicht als temperaturkonstante Stromquelle gedacht sondern als Temperatursensor.

Martin schrieb:

Doch Natürlich braucht man Temperaturkonstanz, kann man die Abweichung in etwa einschätzen. Ich gehe übers Jahr von einer Umgebungstemperatur 18 bis 28 Grad im Schaltschrank aus.

Ein PT1000 hat ca. 0.4% Widerstandsänderung pro Grad.
Wenn du auf 0.25 Grad genau messen willst braucht der Konstantstrom eine Genauigkeit von 0.1% über die 18-28 Grad.
Der Temperaturkoeffizient des Stroms pro Grad muss also kleiner als 0.01% (100 ppm) sein.
Das ist mit einer TL431 (typisch 50 ppm) und einem 50 ppm Widerstand zum Einstellen des Stroms gerade noch machbar.
Ein LM317L dürfte das an guten Tagen schaffen, das Problem ist der Adjustment Strom, die 1.24 Volt Referenz ist genau genug. Ich schätzte mit einem LM317L kommt du auf 200 ppm oder 0.5°C Genauigkeit.

#8062214
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Bernhard schrieb:

Die LM317, hergestellt mit günstigen Bipolarprozessen, sind nicht sehr stromsparend und deren eigener Ruhestrom, z. B. für die Referenzspannungsquelle, fließt über den Ausgang ab. Daher der relativ hohe Mindeststrom.

Nö, völlig falsch erklärt. Der LM317 hat für die "eignen Ruhestrom" typ. 50 Mikroampere. Das ist I_adj PArameter im DaBla.

Es sind die Eigenshcaften der in ihm integriertne Leistungsstufe: Die haben RESTstrom angaben, die dazu führen wenn man den 317 über den vollen Temepraturbereich nutzen will halt mit garantiert 10mA unter allen Bedingunen einwandfreie Funktion hat. Wenn man kleineren Tempbereich und ggf.sein typ. Exemplat des 317 hat, genügen sehr oft 5mA. Aber halt typ., nicht garantiert. So das DaBla.

OP #8062424
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Es wurden mehrere Vorschläge gemacht. Einige scheiden aus wegen Preisgestaltung an der Schmerzgrenze oder weil sich die Beschaltung nicht in vorhandene Multiplexer Schaltung Fühler gegen Masse integrieren lässt.

Ich werde mal den LM334 bestellen und testen wie’s funktioniert. Eine Präzisionmessung ist ja für eine Heizung nicht zwingend.

Danke und Gruß Martin

Gast #8062465
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Martin schrieb:

Ich werde mal den LM334 bestellen und testen wie’s funktioniert. Eine Präzisionmessung ist ja für eine Heizung nicht zwingend.

Wenn die Auswertung in Software erfolgt und die 5V stabil sind, dann kannst du den LM317/oder-was-auch-immer auch einfach durch einen 4k Widerstand ersetzen. Du hast dann einen Fehler, der sich aber einfach mit der Spannungsteilerregel korrigieren lässt.

#8062480
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Manfred P. schrieb im Beitrag #8061680: ...

Bitte zeige einen Schaltplan, den STLQ50 als high-side Stromquelle wie einen LM317 kann ich mir nach wie vor nicht vorstellen.

Ist angehängt. Der STLQ50 von STM ist sehr ähnlich zum TPS71501 von TI. Da TI ein SPICE model anbietet und STM nicht, nahm ich den von TI als Beispiel.

Diese Spannungsregler haben jedoch zwei Nachteile:

  1. Das sind LDO-Spannungsregler, die eine große Kapazität am Ausgang benötigen.

  2. Das sind Niedrigstrom-BiCMOS-Designs, die regeln relativ langsam.

Beides führt dazu, dass schnelle Schwankungen der Eingangsspannung nicht unterdrückt werden.

Bernhard

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#8062504
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Andrew T. schrieb:

Bernhard schrieb:

Die LM317, ... deren eigener Ruhestrom ... fließt über den Ausgang ab. Daher der relativ hohe Mindeststrom.

Nö, völlig falsch erklärt. ...

Dann hast du die Funktion und das Bild der LM317-Innenschaltung nicht verstanden.

Über den ADJ-Anschluss fließt nur der Strom für die (unterschiedlich großen) Transistoren der Badgap-Schaltung.

Der Strom für den Rest der Bandgap-Schaltung und für alle anderen Innereien, fließt über den Ausgang ab.

Bernhard

#8062583
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Bernhard schrieb:

Über den ADJ-Anschluss fließt nur der Strom für die (unterschiedlich großen) Transistoren der Badgap-Schaltung.

sieht man ja am https://www.ti.com/lit/ds/symlink/lm317.pdf kap 7.2. Und genau das sagte ich bereits:

Der Strom für den Rest der Bandgap-Schaltung und für alle anderen Innereien, fließt über den Ausgang ab.

Nicht der Rest der Bandgap Schaltung, sondern all der Strom den die Längsregler (als I_ceO Parameter für BJT vergleichbar) haben.

"Bandgap-Schaltung" was Du da nebulös reinbringst. ist da aussen vor.

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