Konstantstromquelle Ua=12V, Usteuer=0..4V

Technik Elektronik & Elektrotechnik
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Hallo Leute,

Ich bin auf der Suche nach einer Schaltung für eine Konstantstromquelle, die ich mit einem Microcontroller steuern kann. Ich brauche also einen Strom (0…2mA) am Ausgang, der abhängig ist von der Steuerspannung, die ich mit PWM oder mittels eines D/A-Wandlers erzeuge. Die Ausgangsspannung soll 12 V betragen, jedoch liefert ein Microcontroller nur einen maximalen Pegel von 5V.

Also, wenn jemand eine kluge Idee hat, die möglichst nur mit OPVs oder Transistoren usw. auskommt (Ich kann betriebsbedingt leider nicht beliebige ICs bestellen), dann wäre ich sehr dankbar über einen Tipp.

MfG. Günther

P.S. Habe diesen Artikel versehentlich bereits an anderer Stelle gepostet. Ich entschuldige mich dafür.

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Ich bin auf der Suche nach einer Schaltung für eine
Konstantstromquelle, die ich mit einem Microcontroller steuern
kann. Ich brauche also einen Strom (0…2mA) am Ausgang, der
abhängig ist von der Steuerspannung, die ich mit PWM oder
mittels eines D/A-Wandlers erzeuge. Die Ausgangsspannung soll
12 V betragen, jedoch liefert ein Microcontroller nur einen
maximalen Pegel von 5V.

Also, wenn jemand eine kluge Idee hat, die möglichst nur mit
OPVs oder Transistoren usw. auskommt (Ich kann betriebsbedingt
leider nicht beliebige ICs bestellen), dann wäre ich sehr
dankbar über einen Tipp.

Hallo , wenn Du einen Microcontroller mit Interruptsteuerung programmieren willst , dann kannst Du ja eine Impulsweitenregelung verwenden .
Die Impulsfrequenz von z.B. 100 khz wird mittels rc-Glied integriert und erzeugt eine Spannung zwischen 0 und 5 Volt .
Eine Spannung in einen Strom zu verwandeln sollte keine Schwierigkeit sein , ebenso eine Spannung von 12 Volt zu erzeugen , und eine Spannung oder einen Strom mittels Op’s umzurechnen , zu vergrößern .
Man beachte , das die Bauteile selber , Transistoren , OP’s , einen Teil der Spannung verbrauchen .
MfG

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Hallo,
ganz konkreter Vorschlag für einfache Schaltung:

* Stromversorgung aus 5V:
-> mit 2 Ladungspumpen ICL7660 ca 16…18V erzeugen.
mit 1 ICL7660 eine neg. Spannung von ca. -4,5V machen.
(mit sog. Rail-to-Rail-OPV kannst Du evtl. auf die -5V verzichten.

* Stromquelle:
-> Ein OPV in Stromquellenschaltung. Für 2mA reicht ein
Low-Power-Typ wie z.B. TL061.

* Ansteuerspannung aus PWM oder DAC wie es beliebt

Frage: Muß die Stromquelle Massebezug haben bzw. ist die Last
galv. getrennt von der restlichen Schaltung?
(Was soll angeschlossen werden ?)
Wie genau soll’s sein (techn. Daten: Auflösung, Offset, Drift,
Innenwiderstand, Genauigkeit, Linerität usw.)?
Gruß Uwi

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Ich will nicht kleinlich sein, muß aber mal ein paar Anmerkungen machen …

Ich bin auf der Suche nach einer Schaltung für eine
Konstantstromquelle, die ich mit einem Microcontroller steuern
kann. Ich brauche also einen Strom (0…2mA) am Ausgang, der
abhängig ist von der Steuerspannung, die ich mit PWM oder
mittels eines D/A-Wandlers erzeuge.

Die Ausgangsspannung soll

12 V betragen, jedoch liefert ein Microcontroller nur einen
maximalen Pegel von 5V.

Unlogisch ! Du willst 12 V haben, dabei noch den Strom auf einen kostenten Wert im Bereich einiger mA einstellen. Also hast du an der Quelle eine Last dran (ohne Last kein Stromfluss) und somit müßtest du zur Einstellung deines gewünschten Stromwertes logischerweise eine Änderung der Quellenspannung vornehmen in Abhängigkeit deiner
angelegten Regelspannung. Somit wäre widerum die gewünschte Spannung
von 12 V pfutsch, da eben genau diese in Abhängigkeit des gewünschtes Konstantstroms an die vorhandene Last angepasst werden muß (gemäß U = R * I) sofern ich von einer festen Last ausgehen darf. Sollte es eine veränderbare Last sein, wird es schwierig eine zu finden, welche sich
so der Stromregelung anpasst, das deine Spannung trotz Stromregelung
kostant bleibt.

Du kannst also nur eine Kostantspannungsquelle oder aber eine Konstantstromquelle bauen. Beides in einem läuft nicht.

Also, wenn jemand eine kluge Idee hat, die möglichst nur mit
OPVs oder Transistoren usw. auskommt (Ich kann betriebsbedingt
leider nicht beliebige ICs bestellen), dann wäre ich sehr
dankbar über einen Tipp.

Hallo , wenn Du einen Microcontroller mit Interruptsteuerung
programmieren willst , dann kannst Du ja eine
Impulsweitenregelung verwenden .
Die Impulsfrequenz von z.B. 100 khz wird mittels rc-Glied
integriert und erzeugt eine Spannung zwischen 0 und 5 Volt .
Eine Spannung in einen Strom zu verwandeln sollte keine
Schwierigkeit sein , ebenso eine Spannung von 12 Volt zu
erzeugen , und eine Spannung oder einen Strom mittels Op’s
umzurechnen , zu vergrößern .
Man beachte , das die Bauteile selber , Transistoren , OP’s ,
einen Teil der Spannung verbrauchen .

… ähmm, die verbrauchen sicher keine „Spannung“, wohl eher
Strom, bzw die dadurch resultiertende Leistungsaufnahme.

MfG

Gruss
Olli

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Man beachte , das die Bauteile selber , Transistoren , OP’s ,
einen Teil der Spannung verbrauchen .

… ähmm, die verbrauchen sicher keine „Spannung“, wohl eher
Strom, bzw die dadurch resultiertende Leistungsaufnahme.

MfG

Gruss
Olli

Hallo Olli .
Erstmal , die meisten OpAmps benötigen eine Betriebsspannung , die höher liegt als der zu regelnde Bereich .
Normale Transistoren haben immer eine Emitter-Kollektorspannung , ca 2 - 3 Volt . Diese benötigen also auch etwas Spannung für sich selber .
Man kann auch eine Stromsteuerschaltung an 12 Volt anschließen , so hat man die Spannung begrenzt .
Und dann kannst Du auch dem Originalfragesteller antworten , wenn es Ihn betrifft .
MfG

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Unlogisch ! Du willst 12 V haben, dabei noch den Strom auf
einen kostenten Wert im Bereich einiger mA einstellen. Also
hast du an der Quelle eine Last dran (ohne Last kein
Stromfluss) und somit müßtest du zur Einstellung deines
gewünschten Stromwertes logischerweise eine Änderung der
Quellenspannung vornehmen in Abhängigkeit deiner
angelegten Regelspannung. Somit wäre widerum die gewünschte
Spannung
von 12 V pfutsch, da eben genau diese in Abhängigkeit des
gewünschtes Konstantstroms an die vorhandene Last angepasst
werden muß (gemäß U = R * I) sofern ich von einer festen Last
ausgehen darf. Sollte es eine veränderbare Last sein, wird es
schwierig eine zu finden, welche sich
so der Stromregelung anpasst, das deine Spannung trotz
Stromregelung
kostant bleibt.

Du kannst also nur eine Kostantspannungsquelle oder aber eine
Konstantstromquelle bauen. Beides in einem läuft nicht.

Du hast mich nicht richtig verstanden. Ich brauch keine Konstantspannungsquelle.

Meine „Last“ sind 9 IR-LEDs in Reihe, deren Helligkeit ich so genau wie möglich einstellen muss. Ich brauche also eine Arbeitsspannung von 12 V (die gerne auch auf 10,5 V verkleinert werden kann, aber nicht darunter) und einen konstanten Strom von 0,5…2mA.
Als Steuerspannung habe ich aber nur max 4,5 V (z.B. PWM & RC-Glied). Ich brauche also eine einfache Schaltung, die im 12V-Arbeitsstromkreis einen Strom regelt, der von der Spannung im Steuerstromkreis abhängt.

Aber nochmal: Es nutzt mir nichts, wenn ihr mir vorschlagt, ganz spezielle Schaltkreise zu benutzen, da ich die nicht ohne Weiteres bestellen kann.

Ich bin euch wirklich dankbar für eure Mühen.

MfG. Günther

P.S. die Frage ist übrigens nicht, wie ich die max 4,5 V Steuerspannung erzeuge.

2xP.S. eine Erdung ist nicht notwendig.

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Uce
du hast ja recht, nur die Kollektor/Emitterspannung von Transistoren kann auch mal nur 50mV sein. Auch unter Last.

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3 Bauteile - wer bietet weniger?
du brauchst dafür 3 Bauteile am PWM ausgang: 10k zur Basis eines NPN Transistors, dieser schaltet deine LED´s über einen Vorwiderstand ((12V-Uled)/ 2mA)gegen gemeinsame Masse.
Auch für eine Stromquelle brauchst du nur 4 Bauteile: Spannungsteiler 10k/10k auf Basis und in die Emitterleitung 1k gegen gemeinsame Masse. Vorwiderstand d. Led´s weglassen.

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Sorry, da schalte ich die LEDs an oder aus, aber eine Stromregelung ist das lange nicht. Und schon gar keine, die proportional zur Steuerspannung einen Ausgangsstrom stabilisiert.

nochmal:
Ich habe im Steuerstromkreis eine Spannung von 0…4,5 V.
Ich habe im Arbeitsstromkreis 12V und brauche dort meinen konstanten Strom von 0,3…2mA und zwar so, dass 0,3mA bei 0V Steuerspannung fließen und 2mA bei 4,5V Steuerspannung.

MfG. Günther

[Bei dieser Antwort wurde das Vollzitat nachträglich automatisiert entfernt]

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Gemotze
Hallo,
wenn Du mal gleich schreiben würdest, was Du willst und zu welchen
Bedingungen, dann bräuchtest Du jetzt auch nicht unwirsch
rummotzen, weil Du keine Dir angenehme Antwort bekommst.

Meine „Last“ sind 9 IR-LEDs in Reihe, deren Helligkeit ich so
genau wie möglich einstellen muss.

Da wußte bisher noch niemand. Statt dessen schreibst Du was
von Konstandstromquelle und 12V, was nicht unbedingt richtig
zu interpretieren ist.
„so genau wie möglich“ ist auch eine tolle Aussage.
In Verbindung mit dem, was Du sonst so schreibst kann man nur sagen,
das sowas nicht gehen kann.

Abgesehen davon werden die IRED eine Temperaturdrift von einigen %
haben, so daß sie auch bei konstantem Strom nicht konstant hell
leuchten. Zumindest nach dem Einschalten und bei jeder Stromänderung
werden die IRED wegen Eigenerwärmung und Umgebungstemp.-einfluß
driften.
Im Bereich unter 1mA muss die Helligkeit auch nicht mehr linear
zum Strom sein.
Deshalb baut man sowas gleich als Helligkeitsregelung mit einer
Monitordiode auf. Der Schaltungsaufwand ist geringfügig höher.

Ich brauche also eine Arbeitsspannung von 12 V
(die gerne auch auf 10,5 V verkleinert werden kann, aber nicht
darunter) und einen konstanten Strom von 0,5…2mA.

Bis Du sicher, daß die 9 IERD nur ca. 1,1V Flußspannung haben?
Für den Konstantstrom wird auch noch etwas Regelspannung benötigt.

Als Steuerspannung habe ich aber nur max 4,5 V (z.B. PWM &
RC-Glied). Ich brauche also eine einfache Schaltung, die im
12V-Arbeitsstromkreis einen Strom regelt, der von der Spannung
im Steuerstromkreis abhängt.

Diese Schaltung ist sehr trivial. Allerdings läßt sich eine
„möglichst genaue“ Elektronik zur Helligkeitseinstellung nicht
ohne elektronische Bauelemente machen.

Eine etwas ungenaue Stromquelle kommt mit einem Transitor aus.
Bleibt die Frage nach der 12V-Spannung.
Soll die nun aus der 5V-Spannung generiert werden, oder was???

Ohne ein paar billige IC wird’s eh eine verschärfte Bastelösung,
die kaum billiger ist, dafür aber schlecht funktioniert…

Aber nochmal: Es nutzt mir nichts, wenn ihr mir vorschlagt,
ganz spezielle Schaltkreise zu benutzen, da ich die nicht ohne
Weiteres bestellen kann.

Was sind denn bei Dir „spezielle Schaltkreise“ ???
Die von mir vorgeschlagenen IC sind seit gut 25 Jahren
0815-Standard-IC und werden für wenige Cent gehandelt.
z.B. bei Reichelt ICL7660 für 0,62€ und TL061 für 0,23€.
Warum könntest Du die nicht bestellen?

Ich bin euch wirklich dankbar für eure Mühen.

Na das hörte sich bis jetzt nicht so an.

P.S. die Frage ist übrigens nicht, wie ich die max 4,5 V
Steuerspannung erzeuge.

Das haben nun alle begriffen.
Gruß Uwi

11

Hallo Uwi,

wieso gemotze? Ich habe nur versucht, so schnell und deutlich wie möglich zu antworten. Meine extra-Erklärungen bezog sich auf einige Beiträge, die mich missverstanden. Es tut mir leid, ich wollte dich nicht persönlich angreifen.

Deshalb baut man sowas gleich als Helligkeitsregelung mit
einer
Monitordiode auf. Der Schaltungsaufwand ist geringfügig höher.

Ja, die gibt es schon, daher will ich das auch per Microcontroller steuern, also den Ausgangsstrom. Daher ist der Drift, das Rauschen oder die nichtlinearität eher unbedeutend.

Bis Du sicher, daß die 9 IERD nur ca. 1,1V Flußspannung haben?
Für den Konstantstrom wird auch noch etwas Regelspannung
benötigt.

Ja, sie leuchten schon gut mit einer Transistorstromquelle, die ich mit einem Poti sehr genau regeln kann. Die digitalen Potis, die zur Steuerung in Frage kämen haben aber nur 256 Schritte, und das ist zu ungenau.

Als Steuerspannung habe ich aber nur max 4,5 V (z.B. PWM &
RC-Glied). Ich brauche also eine einfache Schaltung, die im
12V-Arbeitsstromkreis einen Strom regelt, der von der Spannung
im Steuerstromkreis abhängt.

Diese Schaltung ist sehr trivial. Allerdings läßt sich eine
„möglichst genaue“ Elektronik zur Helligkeitseinstellung nicht
ohne elektronische Bauelemente machen.

Eine etwas ungenaue Stromquelle kommt mit einem Transitor aus.
Bleibt die Frage nach der 12V-Spannung.
Soll die nun aus der 5V-Spannung generiert werden, oder was???

Nein, die gibt es.

Was sind denn bei Dir „spezielle Schaltkreise“ ???
Die von mir vorgeschlagenen IC sind seit gut 25 Jahren
0815-Standard-IC und werden für wenige Cent gehandelt.
z.B. bei Reichelt ICL7660 für 0,62€ und TL061 für 0,23€.
Warum könntest Du die nicht bestellen?

Weil die in der Firma, in der ich arbeite nicht in der Datenbank sind und ich kan nur Bauteile bestellen, die dort verzeichnet sind. Da gibt es Lieferverträge usw.

MfG. Günther

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3bauteile
für PWM ! das hattes du als möglichkeit angegeben, und es ist auch das einfachste und linearste.
die andere Möglichkeit (gesteuerte Stromquelle)ist zugegeben nicht so linear, aber das hattest du uns ni verraten, dass es so linear sein muss. Dann lass dir eben was mit nem OV verraten, die mühe mach ich mir dann aber ni.

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ende
ich lass dich jetzt damit allein, da ich in einer firma arbeite, die auch lieferverträge hat, ich jedoch manchmal was brauche, was noch nicht gelistet ist in die das dann anlegen müssen.

Noch ein sprichwort dazu:
wasch mich aber mach mich nicht nass dabei.
Punkt.

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Hallo,
wenn Du PWM aus einem Mikrokontroller hast, kannst Du mittels Tabelle zu jedem Helligkeitswert eine passende PWM bestimmen oder mittels Näherung berechnen. Dann kannst Du das ganze auch mit der 3-Bauteile-Schaltung erledigen, in ausreichender Genauigkeit. Wer den Strom bzw. die Spannung des kontrollers mittelt - ein RC-Glieg oder die LED selber in Verbindung mit dem Empfänger - ist schließlich egal.
Btw., wenn man in Deiner Firma wirklich nur die Bauteile verwenden darf, die in irgendeiner von Kaufleuten angelegten Liste stehen, wechsle schnellstens die Firma - die lebt nämlich nicht mehr lange. Hab’ ich ja noch nie gehört, so einen Unfug!

Axel

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Hallo,

wieso gemotze? Ich habe nur versucht, so schnell und deutlich
wie möglich zu antworten. Meine extra-Erklärungen bezog sich
auf einige Beiträge, die mich missverstanden. Es tut mir leid,
ich wollte dich nicht persönlich angreifen.

ach, ich persönlich fühle mich nicht angegriffen.

Weil die in der Firma, in der ich arbeite nicht in der
Datenbank sind und ich kan nur Bauteile bestellen, die dort
verzeichnet sind. Da gibt es Lieferverträge usw.

Ah ja, Dinge gibt’s .
Sowas kann man doch auch gleich sagen, sonst rätselt jeder, was
Du wilst und warum nun dieses oder jenes nicht gewollt ist.

Bleibt nun die Frage:

Willst Du die Schaltung mal mit einem Transistor und 3 Widertständen
sowie paar C ausprobieren?

Dazu eine npn-Typ mit hoher Stromverstärkung (200 oder mehr) nehmen
und einen Emitterwiderstand einfügen (ca. 500 Ohm -> für 1V bei 2mA).
Dann an die Basis mit Spannungsteiler das Sollsignal anlegen.
Bei 2mA hast Du an der Basis ca. 1,6V. Spannungsteiler also
auf ca. 2 : 1 (z.B. 10k : 4,7k) auslegen. Dann ist der Strom aber
durch den Spannungsteiler noch ca. 0,34mA. Kannst Du damit den
DA-Wandler belasten. Für PWM sollte das kein Problem sein
(Frequenzabhängig).
Den minimalen Strom bekommst Du dann natürlich schon bei ca. 2V
an dem Spannungteiler. Der Sollspannungsbereich ist also nur
ca.2V…5V.
Die Dimensionierung kann man auch noch in alle Richtungen etwas „hinschieben“ (je nach Bedarf und Randbedingungen).

Sauberer gehts mit irgend einem OPV. Hat die Fa. sowas in der
Datenbank. Nachteil ist dann, daß man evtl. noch eine neg. Spannung
braucht. Darauf könnte man aber evtl. verzichten, wenn die Masse
der 12V-Versorgung von der der 5V-Masse getrennt sind.
Gruß Uwi