OP als Komparator Projekt-Netzteilschaltung

Hallo zusammen,

seit einigen Wochen habe ich Eure Unterstüzung bei meinem Schulprojekt erhalten.
Dabei habe ich oft aus dem Zusammenhang gerissene Fragen gestellt, ohne Euch die Gesamtaufgabe vorzustellen.
dies möchte ihc hiermit nachholen.

Aufgabe ist es eine Schaltung zu entwerfen die ein 0-30V, 2A Netzteil, im Wirkungsgrad erhöht.

Das elektronische Netzteil wir mit einem Trafo versorgt, der Primärseitig eine Mittelanzapfung besitzt und somit 15V oder 30V liefern kann.

Wenn das Netzteil beispielsweise nur 10V liefern muß, dann ist die Verlustleistung 30V Trafoeinspeisung minus 10V= 20V *Stromentnahme
ziemlich hoch.

Diese könnte jetzt dadurch minimiert werden, wenn das Netzteil anstatt mit 30V nur noch mit 15V versorgt werden würde.

Meine Schaltung hat die Aufgabe die Ausgangsspannung des Netzteils zu messen und ab 12V Ausgangsspannung auf die höhere Stufe=30V umzuschalten.

Anbei meine Unterlagen wie ich das Projekt mit Eurer Unterstützung gelöst habe.

Bild meiner aufgebauten Schaltung:
http://img30.imageshack.us/f/dscf0107m.jpg/

Platinenunterseite:
http://img138.imageshack.us/f/dscf0102x.jpg/

Schaltplan:
http://img202.imageshack.us/f/unbenanntimb.jpg/

Mich würde als letztes noch interessieren wie ich den OP + Eingang praktisch gegen Überspannungen größer 30V absichern kann.
–>Diode am Eingang des OP gegen Ub+ anschließen

und gegen Spannungen kleiner 0V absichern
–> Diode an den OP+ Eingang gegen Ub- anschließen

–>den Spannungsregler LM317 hinter dem Gleichrichter gegen dauerhaft falsch angelegte Überspannungen an den Klemmen X-1, X-2 schützen?
Z-Diode, die die Überspannung von z.B. 30V gegen Masse kurzschließt? Es muß sichergestellt werden, dass damit die 100mA Sicherung zum Auslösen gebracht wird.

–> es ergab sich durch praktisches ausprobieren eine Schalthysteresae von 1V!! Ich habe die Vermutung das hat was mit dem Widerstand R6 des Spannungsteilers zu tun. Dies muss ich nacher an der Schaltung prüfen und ggf diesen R6 überbrücken und mal schauen wie groß die Hysterese dann ist.

Ansonsten denke ich , ich habe es soweit geschafft mit der Schaltung und kann diese jetzt so ruhen lassen.

Wenn Ihr mir allerdings noch Verbesserungsvorschläge nennen wollt, dann bin ich gerne bereit diese umzusetzen.

Als letztes möchte ich die Schaltung noch in ein Gehäuse einsetzen und die LED´s und die Anschlußklemmen nach außen führen.

Was haltet ihr von dem Gehäuse und Stecker?
http://img441.imageshack.us/f/dscf0109c.jpg/

oder habt ihr eine andere Idee? Ich habe mit dem Einbau von Platinen in Gehäuse noch überhaupt keine Erfahrung.

Viele Grüße, MAtthias.

OT: Kühlung
Guten Tag Matthias,

dir ist klar, dass an dem armen Spannungsregler einiges an Wärme produziert wird und es ihm tödlich heiß in seinem Siliziumherzchen wird? Der MUSS unbedingt auf einen Kühlkörper oder in deinem Gehäuse isoliert an die Metallwandung geschraubt werden. Sonst ist da ganz schnell schluss mit Mucke.

Gruß

Stefan

Hallo Stefan,

danke, dass Du Dir meine Schaltung angesehen hast und mir ein Kommentar schreibst. :smile:

Der LM317 liefert nur ungefähr 55mA für das Relais (30mA) und eine LED (20mA) plus die 2. LC-LED (1mA).

die 2A, die das Netzteil liefern können muß fließen nur über das RElais. Klemme x3, x4. :smile:

VieleGrüße, MAtthias.

Hallo Matthias,
die angesprochene Kühlung könnte ausreichen. Wenn ich die Schaltung richtig verstehe, wird die 12V-Versorgung aus 15V Wechselspannung erzeugt. Das sind ca. max. 0,4 Watt Wärmeleistung. Das sollte der Regel-IC gerade ohne Kühlung schaffen, aber einen kleinen Kühlkörper würde ich ihm zur Sicherheit trotzdem spendieren.
Mich irritiert aber etwas anderes: An Deiner Anschlussleiste kommt an BR1 die 15V Wechselspannung, die ebenfalls zu dem 2A-Netzteil geht. Also müsste an ST4 der 0V-Anschluss des Trafos liegen. Das wird nicht funktionieren, denn Die Masse dieser Kontrollschaltung und die Masse des 2A-Netzteiles liegen an den -Ausgängen von 2 verschiedenen Gleichrichtern. D.h. wenn Du die beiden Massen zusammenbringst, gibt es einen Kurzschluss!
Du musst die 15V Wechselspannung für diese Kontrollschaltung aus einer galvanisch getrennten Wicklung abnehmen, bzw. einen externen 15V-Trafo für diese Schaltung verwenden. …oder, Die Versorgung der Kontrollschaltung NACH dem 2-A-Gleichrichter abnehmen. Mit einem kleinen Kühlblech versehen, müsste der Spannungsregler die dann anstehenden, zwei Gleichspannungen ausregeln können. Dann währe aber die Masse des 2A-Teiles und die Masse der Kontrollschaltung auf dem gleichen Potenzial.
…mein Gott…meine Finger glühen, aber ich hoffe, mein Text war verständlich.

Nochwas nebenbei…Du schreibst, der Trafo hat „primärseitig“ eine Anzapfung, es soll bestimmt „sekundärseitig“ heissen.

Die angegebenen Schutzdioden für den OP kannst Du so, wie angegeben, anbringen.

Um den Spannungsregler zu schützen, ist eine Zenerdiode allein ungünstig, es sei denn, Du hast eine 40 Volt-Leistungsdiode zur Hand. Ich finde einen Schutz unnötig, solange die max. Gleichspannung am Eingang unter 40 Volt bleibt.
Wenns unbedingt sein muss, dann empfehle ich eine kleine Schaltung mit einer (kleinen) 40 Volt Z-Diode und einem kleinen Leistungstransistor, der kurzzeitig mehrere Ampere aushält. Falls Interesse, kann ich die Schaltung mal aufmahlen.

Gruß, Edi

Hallo,

Dabei habe ich oft aus dem Zusammenhang gerissene Fragen
gestellt, ohne Euch die Gesamtaufgabe vorzustellen.
dies möchte ich hiermit nachholen.

Jetzt wird es langsam verständlicher, was du da vorhast.

Aufgabe ist es eine Schaltung zu entwerfen die ein 0-30V, 2A
Netzteil, im Wirkungsgrad erhöht.

Wenn man ein lineares Netzteil hat, ist das tatsächlich sehr sinnvoll.
Alternativ könnte man auch gleich einen Schaltregler nehmen, der
immer einen gleich guten Wirkungsgrad von 85-90% hätte, sofern die
Anwendung das erlaubt.
Eine lineare Laborstromversorgung hat aber trotzdem einen ganz
entscheidenden Vorteil: Es erzeugt keine Störungen durch die Taktung
des Schaltwandlers. Das ist besonders bei empfindlichen Sensor-
schaltungen von sehr großem Vorteil. Deshalb habe ich auf dem
Labortisch auch keine Schaltregler als Labornetzteile stehen.

Das elektronische Netzteil wir mit einem Trafo versorgt, der
Primärseitig eine Mittelanzapfung besitzt und somit 15V oder
30V liefern kann.
Wenn das Netzteil beispielsweise nur 10V liefern muß, dann ist
die Verlustleistung 30V Trafoeinspeisung minus 10V= 20V
*Stromentnahme ziemlich hoch.

Bekanntes Problem von linear geregelten Laborstromversorgungen.

Diese könnte jetzt dadurch minimiert werden, wenn das Netzteil
anstatt mit 30V nur noch mit 15V versorgt werden würde.
Meine Schaltung hat die Aufgabe die Ausgangsspannung des
Netzteils zu messen und ab 12V Ausgangsspannung auf die höhere
Stufe=30V umzuschalten.

Kann man so machen. Noch besser ist es, wenn man die Differenzspannung
über den Längsregler als Schaltkriterium nutzt.
Ist diese z.B. kleiner als 3V, dann hat der Regler kaum noch
Regelreserve und man muss hoch schalten. Runter schalten umgekehrt,
wenn die Differenzspannung größer als z.B 18V ist.
Vorteile dieser Methode: lastunabhängig und unabhängig von der
Eingangsspannung (Netzspannung 210…240V).
Für beide Umschaltpunkte würde ich je einen Komparator bauen und die
Ausgänge auch ein FlipFlop legen. Hast ja wohl soweiso noch ein
System im IC 2 frei.

Die Messung über den Längsregler müßte natürlich etwas anders aufgebaut
sein -> entweder per Instrumentverstärker oder mit separater
Betriebsspannung für den OPV, so dass die virtuelle Masse oben
am Regler liegen kann (z.B., mit extra Wicklung oder ein kleiner
DCDC-Wandler als Hilfsstromversorgung).

Anbei meine Unterlagen wie ich das Projekt mit Eurer
Unterstützung gelöst habe.
Bild meiner aufgebauten Schaltung:
http://img30.imageshack.us/f/dscf0107m.jpg/
Platinenunterseite:
http://img138.imageshack.us/f/dscf0102x.jpg/
Schaltplan:
http://img202.imageshack.us/f/unbenanntimb.jpg/
Mich würde als letztes noch interessieren wie ich den OP +
Eingang praktisch gegen Überspannungen größer 30V absichern
kann.
–>Diode am Eingang des OP gegen Ub+ anschließen

Zum Schutz der OPV-Eingänge habe ich dir schon Schaltungen verlinkt.
In deinem Fall also hinter R10 am OPV-Eingang die Dioden gegen
+12V und gnd.

Aber generell ist da auch einfach zu lösen.
Du teilst die Spannungen z.B. auf 1/5 runter. Da hast du nur noch
Eingangsspannungen von 0-6V, die für den OPV bei Ub=12V völlig
verträglich sind.
Mit R6=10k und R2 = 3,3k hast du aber schon einen Teiler 4:1, was
auch reicht. Bei 30V an +OP kommen nur noch 7,5V am OPV an.

und gegen Spannungen kleiner 0V absichern
–> Diode an den OP+ Eingang gegen Ub- anschließen
–>den Spannungsregler LM317 hinter dem Gleichrichter gegen
dauerhaft falsch angelegte Überspannungen an den Klemmen X-1,
X-2 schützen?

Hä? Hinter dem Gleichrichter ist die Spannung immer richtig, egal
wie rum du vorn die AC anlegst.

Verpolschutzdioden sind immer eine gute Sache. Schnell hat man beim
Experimentieren mal eben die Kabel falsch angelegt.

Z-Diode, die die Überspannung von z.B. 30V gegen Masse
kurzschließt? Es muß sichergestellt werden, dass damit die
100mA Sicherung zum Auslösen gebracht wird.

Nö, irgendwie hast du da Probleme, die sonst niemand hat.
Gegen transiente Überspannungspitzen kann man aber Transzorbdioden
einfügen, die so was zuverlässig wegfangen (z.B. SMBJ33).

–> es ergab sich durch praktisches ausprobieren eine
Schalthysteresae von 1V!! Ich habe die Vermutung das hat was
mit dem Widerstand R6 des Spannungsteilers zu tun. Dies muss
ich nacher an der Schaltung prüfen und ggf diesen R6
überbrücken und mal schauen wie groß die Hysterese dann ist.

Die Einstellung der Hysterese erfolgt normal über R11.
Allerdings haben die Widerstände davor auch einen gewissen Einfluss,
weil nicht wirklich gilt dass R11 >> R10+ R2||R6 ist.
Da gibt es gewisse Rückwirkungen.
Aber wie oben schon geschrieben, würde es hier durchaus Sinn machen,
2 getrennte Komparatoren für das hoch- und runter schalten zu verwenden.
Das lässt sich dann deutlich einfacher abgleichen und um Hysterese
innerhalb der Komparatoren brauchst du dir dann keine Gedanken machen.

Was haltet ihr von dem Gehäuse und Stecker?
http://img441.imageshack.us/f/dscf0109c.jpg/

Ich denke, das ganze kommt in das gro0e NT 30/2A mit rein?
Da braucht es doch keinen extra Gehäuse, oder?
Ansonsten würde ich der Einfachheit halber ein Plastikgehäuse nehmen.
Läßt sich leichter bearbeiten.

oder habt ihr eine andere Idee? Ich habe mit dem Einbau von
Platinen in Gehäuse noch überhaupt keine Erfahrung.

Einfach ein paar Schrauben oder Distanzbolzen im Boden einsetzen
und die LP da draufschrauben, fertisch :smile:
Gruß Uwi

Hallo,

Der LM317 liefert nur ungefähr 55mA für das Relais (30mA) und
eine LED (20mA) plus die 2. LC-LED (1mA).

Wenn du die Spannung für den LM317 hinter dem Gleichrichter hinter C4
abnimmst, dann muß du da im Leerlauf mit bis ca. 25V rechnen.

Das macht ca. 13V über den LM317 und somit bei 55mA knapp 0,8W.
Der Regler sollte dafür auch schon einen kleinen Kühlkörper haben,
sonst wird er sauheiß und die thermische Schutzschaltung im Innern
spricht evtl. an.

Man könnte auch das Relais aus der Regelung raus lassen.
Das ist nicht so empfindlich gegen Spannungsschwankungen.
Ein 24V-Relais könntest du im Bereich von ca. 16…25V wohl sicher
schalten. Das kann dann also gleich an die Rohspannung des Ladeelkos .
Damit brauchst du nur noch ca. 25mA bei max. ca. 10-12V über den
Regler und kannst somit somit ganz ohne Kühlkörper auskommen.

Bei einem 12V-Relais nimmst du einfach einen passenden Vorwidertand,
der die Relaisspannung auf ca. 12V einstellt.
Man kann auch eine Stromsparschaltung für das Relais mit einem
Widerstand und Elko machen. Das braucht das Relais nur noch
ca. 10-15mA statt ständig 30mA.
http://www.elektor.de/jahrgang/2004/juli/relais-stro…

Wenn du für die LED eine moderne superhelle nimmst, braucht die max.
5mA um hell zu leuchte. Spart auch ca. 15mA = ca. 150…200mW.

Noch paar allg. Bemerkungen:

  • Statt dem LM317 kannst du hier auch gleiche einen 7812 nehmen.)

  • Wenn du den Poti R13 beschaltest, kann es passieren, das die
    Ausgangsspannung gegen Anschlag hüft, wenn nämlich der Schleifern mal
    abhebt oder die Widerstandsbahn eine Macke hat. Deshalb immer das freie
    Ende mit an den Schleiferanschluß legen.

  • Statt der Sicherung F1 kann man heute auch Polyswitche nutzen.
    Macht die Sache bequemer, weil die selbstrückstellen sind.

  • Ich bin nicht sicher, ob der LM358 weit genug gegen -Ub aussteuern
    kann. Wenn da ein Restspannung von z.B 0.5V bleibt, dann sperrt T1
    nicht zuverlässig. Da sollte ein Widerstand z.B. 3,3kOhm von
    Basis an gnd geschaltet werden.

  • Bei so kleinem Stromverrbaucht reicht als Ladeelko C4
    auch ein Wert von 100uF -220uF.

Gruß Uwi

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Hallo Stefan,

anbei meine Berechnung zum Kühlkörper für den LM317.

Bei meiner ersten Antwort ging ichdavon aus, dass Du dachtest ich schicke die 2A über den LM317, deswegen meine knappe Antwort. :smile:

Pv = (Vout - Vin) x Iout + Vin x Ir
Pv=(20,7V-12,0V)x 0,070mA + 20,7Vx8mA

0,8Watt Verlustleistung

Tj = (Pv x RthjU) + Tu
Tj=( 0,8Wx 50°C/W)+30°C
Tj=70°C Sperrschichttemperatur

Sollte man bei 70°C schon einen Kühlkörper anbringen? Laut Datenblatt bin ich weit unterhalb der Grenzwerttemperatur von 150°C. ???

Mich würden Eure Erfahrungswerte dazu sehr interessieren, da ich darin überhaupt keine Erfahrung habe.
Ich habe mir aus Interesse die Mühe gemacht oben gezeigte Berechnung zu erarbeiten und durchzuführen.
Die Auswertung, ob nun ein Kühlkörper tatsächlich benötigt wird kann ich mangels Erfahrung nicht machen.

Viele Grüße, MAtthias.

Ich wünsche Dir einen angenehmen Fußballspielnachmittag.

Hallo Edi,

einen schönen Sonntag wünsche ich Dir. Ist ja heute zum Glück nicht so heiß wie gestern, da habe ich auch wieder die Kraft mich meinem Studium zu widmen. :smile:

Danke, das Du Dir die Mühe gemacht hast Dir meinen Plan anzuschauen und mir so viel zu schreiben!

Was ich bei so einem „einfachen“ Schaltungsprojekt alles lernen kann, das hätte ich nicht gedacht! Ist doch eine kleine Menge.

Ja, ich meinte natürlich sekundärseitige Anzapfung, daran habe ich auch gedacht.

Ich wollte mit Dir als erstes über meine Masse reden.
Ich habe den Schaltplan des Originalnetzteils mit reinkopiert.

http://img197.imageshack.us/f/unbenanntxp.jpg/
Es geht um den unteren Trafo, das ist der Leistungstrafo, der die 2A liefern soll.
Dort greife ich primärsetitg die Wicklungen ab und schalte diese um.
Hier die Anschlußanleitung:

  1. Die Klemme ST4 wird am Netzteil belassen und einmal zusätzlich in die Klemme X1-1 unserer Schaltung geführt. Die Klemme X1-1 wird auch in unserer Schaltung als Ground festgelegt, so wie das mit der Klemme ST4 auch im Netzteil gemacht worden ist.
  2. Die Brücke Br1 wird an die Klemme X1-2 der Platine angeklemmt und versorgt unsere Schaltung mit 15V AC.
  3. Intern wird die Br1 über den Öffnerkontakt des Relais an die Klemme X1-4 geführt.
  4. St5 am Trafo zum Netzteil wird abgeklemmt. Klemme X1-3 wird nun mit dem Trafoausgang St5 verbunden.
  5. Die frei Leitung vom Netzteil, die ursprünglich an Klemme ST5 des Trafos war wird an Klemme X1-4 angeschlossen.
  6. Klemme X1-5 wird mit dem Netzteilausgang ST9 verbunden.

Laut Schaltplan vonm Netzteil wird die positive Halbwelle an ST4 zur Masse.
In meinem SChaltplan wird die negative Halbwelle zur Masse. Gibt es deswegen den Kurzschluß?
Muß ich die MAsse in meinem Schaltplan auch auf +12V legen?
Wenn das nicht so einfach zu ändern ist, dann bin ich jetzt stark verunsichert mit meiner Masse.
Gut, das Dir das aufgefallen ist.
Jeden beliebigen Ausgang einer galvanisch getrennten Wicklung kann iuch auf Masse legen, dich hier ist die MAsse ja schon einmal durch die Netzteilschaltung festgelegt worden und die gleiche Masse muß ich in meiner Schaltung auch festlegen.

Danke für Dein Angebot mit dem aufmalen der Schaltung Transistorschutzschaltung. Das interessiert mich sehr und ich würde es mir gerne zeigen lassen, denn in irgendeiner Schaltung werde ich diese Funktion sicher gebrauchen können, wenn auch nicht hier, aber das ist egal.

Viele Grüße und bis später,

Matthias.

Hallo Uwi,

danke für Deine ausführliche Hilfe. Mensch, hätte ich vorher genauer gefragt, dann hätte ich die Schaltung so nach Deinem Vorschlag aufbauen können.
Sind die beiden Längsregler T2 und T3 oder nur T2?

Nun werde ich diese nicht mehr grundlegend ändern, da ich nun schon über zwei Monate! mit diesem Projekt beschäftigt bin und dabei schon eine Menge dazugelernt habe.
Irgendwann muss auch mal Schluß sein, damit ich mich dem nächsten großen Projekt, dem Mikrokontroller Atmel AVr STK500 zuwenden kann.

Die letzte Sache SAche, die mich in Zusammenhang mit meiner Schaltung noch interessiert ist ein Überspannungs- und VErpolschutz für meine Schaltung. Sprich, wenn am Gleichrichter Spannungen größer z.B. 30V anliegen, dann möchte ich, dass die vorgeschaltete Sicherung ausgelöst wird.
Mir ist klar, dass das für meine Schaltung unnötig ist, aber dennoch brauche ich dieses Know how irgendwo mal in einer anderen Schaltung.
Der Kollege Edi möchte mir einen Schaltplan aufmalen mit einem Transistor und einer Z-Diode glaube ich.

Dann möchte ich, dass es mit dieser Schaltung erstmal genug ist, zumal ich für das Projekt diese Woche eine 1 in der Technikerschule bekommen habe.

Transzorbdioden, darüber habe ich leider keine Schaltungsbeschreibung im Internet gefunden, auch nicht bei Elektronikkompendium.

Die Einstellung der Hysterese auf 0,1V ist mir so gelungen, indem ich R10 mit 1,2k ausgelötet und mit einem Stück Draht überbrückt habe. Desweiteren habe ich R11 von 120k auf 560k erhöht, um einen möglichst großen Widerstandswert im Verhältnis zu R2, R3 zu erreichen.

Eine Gehäuseschaltung möchte ich der Übung halber einmal bauen, damit ich auch damit ein wenig ERfahrung habe. Wahrscheinlich werde ich gleich das Metallgehäuse bearbeiten.

Viele GRüße und einen schönen Sonntag noch,

Matthias.

Hallo,

danke für Deine ausführliche Hilfe. Mensch, hätte ich vorher
genauer gefragt, dann hätte ich die Schaltung so nach Deinem
Vorschlag aufbauen können.

Das sollte dir als Techniker prinzipiell klar werden, dass man nur
Rat bekommt, wenn man die Problemstellung klar genug formuliert.

Sind die beiden Längsregler T2 und T3 oder nur T2?

??? Das sind in deiner Schaltung keine T2 und T3, oder?
Ansonsten bezog sich das auf die Schaltung des Netzteils 30V/2A,
welches du verbessern willst.
Hier steht, was ein Längsregler ist:
http://de.wikipedia.org/wiki/Spannungsregler
In deiner Schaltung ist übrigens der LM317 (IC1) auch ein Längsregler.

Die letzte Sache Sache, die mich in Zusammenhang mit meiner
Schaltung noch interessiert ist ein Überspannungs- und
VErpolschutz für meine Schaltung. Sprich, wenn am
Gleichrichter Spannungen größer z.B. 30V anliegen, dann möchte
ich, dass die vorgeschaltete Sicherung ausgelöst wird.

Das ist generell ein Problem.
Gegen dauerhafte Überspannungen mußt du deine Schaltung nicht
unbedingt schützen, weil so was gar nicht auftreten dürfte.
Gefährlich sind aber auch kurze Überspannungen infolge äußerer
Störungen (z.B. geschaltete Induktivitäten, Blitzschlag).
Dagegen helfen spezielle Überspannungs-BE wie Varistoren und
Transzorbdioden.

Mir ist klar, dass das für meine Schaltung unnötig ist, aber
dennoch brauche ich dieses Know how irgendwo mal in einer
anderen Schaltung.
Der Kollege Edi möchte mir einen Schaltplan aufmalen mit einem
Transistor und einer Z-Diode glaube ich.

Ja und? Wozu soll das jetzt gut sein?

Transzorbdioden, darüber habe ich leider keine
Schaltungsbeschreibung im Internet gefunden, auch nicht bei
Elektronikkompendium.

Ich weiß ja nicht, was du da gesucht hast, aber zu „Transorb“ gibt
es bei Google gleich als ersten Link eine Liste von Vishay (Hersteller
solcher Überspannungschutzdioden).
http://www.vishay.com/diodes/protection-tvs-esd/tran…
und da gibt es auch die Datenblätter zu den BE, die ich empfohlen
hatte (SMAJnn, SMBJnn , SMCJnn )
z.B. http://www.vishay.com/doc?88392

Die Einstellung der Hysterese auf 0,1V ist mir so gelungen,
indem ich R10 mit 1,2k ausgelötet und mit einem Stück Draht
überbrückt habe. Desweiteren habe ich R11 von 120k auf 560k
erhöht, um einen möglichst großen Widerstandswert im
Verhältnis zu R2, R3 zu erreichen.

Ja gut, damit hast du einen eindeutigen Schaltpunkt, zum Hochschalten
von 15V auf 30V, aber wie schaltest du dann wieder zurück, wenn die
Spannung eigentlich zu hoch ist?
Da fehlt dann doch noch was, oder?
Gruß Uwi

Ergänzung
Hallo,
ich wollte noch bemerken, dass der Beriff „Transzorb“ eher eine gängige
Markenbezeichnung ist (General Electric).

Allgemeiner heißen diese Schutzdioden „Suppressordioden“.
http://de.wikipedia.org/wiki/Suppressordiode

Im Prinzip arbeiten diese wie Z-Dioden, sind aber eben für sehr hohe
Spitzenströme ausgelegt (bis zu mehreren hundert A für sehr kurze Zeit (us).

Beachte: Es gibt diese Teile „unidirektional“ und „bidirektional“.

In deiner Schaltung könnstest du z.B. eine solche Schutzdiode parallel
zum Ladeelko C4 schalten um Beschädigung des Elkos, Längsreglers
und nachfolgende Schaltungen durch Spannungsspitzen zu vermeiden.

Der Nennwert der Schutzdiode muß natürlich über der max. auftretenden
Spannung im Normalbetrieb liegen, aber auch so niedrig sein, dass
die Durchlassspannung unter der Zerstörschwelle der zu schützenden
Schaltungsteile liegt (beim LM317 z.B. max. ca 40V, siehe Maximum Ratings).

http://www.elecfans.com/article/UploadPic/2009-4/200…
http://www.philohome.com/nxtsupply/schem.gif

Gruß Uwi

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Hallo Uwi,

ich habe mich die letzten zwei Stunden mit Deinen Empfehlungen auseinandergesetzt und diese recherchiert. :smile:

Das macht ja richtig Spaß die Schaltung immer weiter zu entwicklen und dabei so viel zu lernen. :smile:
Ich bin schon sehr stolz was ich die letzen zwei Monate bei dem Projekt wieder alles dazu gelernt habe!

Ich möchte gern alle Deine Empfehlungen einzeln der Reihe nach kommentieren und vereinzelt kurze, weitere Fragen dazu stellen.

Wenn du die Spannung für den LM317 hinter dem Gleichrichter hinter C4
abnimmst, dann muß du da im Leerlauf mit bis ca. 25V rechnen.

Das macht ca. 13V über den LM317 und somit bei 55mA knapp 0,8W.
Der Regler sollte dafür auch schon einen kleinen Kühlkörper haben,
sonst wird er sauheiß und die thermische Schutzschaltung im Innern
spricht evtl. an.

Verlustleistung bei 16,5V Leerlaufspannung des Trafos:
Pv=(23,3V-12,0V)x 0,070mA + 23,3Vx8mA= 1,0Watt

Tj=( 1,0Wx 50°C/W)+30°C
Tj=80°C Sperrschichttemperatur

Braucht man bei den Temperaturwerten von 80°C schon Kühlkörper?? Ich habe da keine Erfahrung, deswegen fRage ich. Laut Datenblatt hält der IC Temperaturen bis 150°C aus. Somit würde ich als Anfänger meinen, dass 80°C weit unterhalb liegen und noch keiner Kühlung durch Kühlkörper benötigen.
Euren Empfehlungen werde ich dann in Zukunft immer nachgehen und ggf. einen Kühlkörper montieren.

Ja, dann werde ich in Zukunft solch ein Relais wohl sicher aus der Regelung rauslassen können und vor den Spannungsregler direkt an den Ladeelko anschließen. Das spart enorme, unnütze Verlustleistung.

Verlustleistung des Vorwiderstandes gleich 0,24Watt bei 20V zu 12V und einem Strom von 30mA.
Diese Verlustleistung erscheint mir gering, sodass man wohl ohne schlechtes Gewissen diesen bei einem 12V Relais einbauen kann. Oder man nicmmt ein 24V Relais und hat dadurch bedingt keine Verlustleisutng.

Eine Stromsparschaltung für das Relais ist auch sehr interessant und dieses Wissen möchte ich auch in meinem Portfolia wissen. :smile: Ich habe mich auf Deiner verlinkten Seite schon angemeldet, mir gelang es aber bis jetzt noch nicht den Artikel, trotz Anmeldung, herrunterzuladen.

Ich habe es auch noch nciht ganz verstanden, warum in Reihe zu einer Diode eine Zehnerdiode die Abfallzeit des RElais wieder verkürzen soll.
Das ist auch noch ein wichtiger, grundlegender Punkt den man kennen sollte.
Deswegen habe ich bis jetzt nur eine Diode 4001 odr 4002 eingesetzt. Auf die Superschnelle 1N4148 habe ich verzichtet, weil diese nur zu geringe Ströme bis 150mA aushält. Auch wenn dies bei diesem Relais sicher ausreichen wird, ist sie für andere Relais bestimmt etwas zu schwach und der Geschwindigkeitsvorteil kommt der denn hier zum Tragen? :smile:

Auch beim Strom der LED´s werde ich weiter sparen, so wie Du mir das empfohlen hast.
Als ich meine Schaltung entworfen habe, hatte ich mir keine Sorgen über den Stromverbrauch gemacht. Damals konnte ich noch nicht abschätzen, das das doch so wichtig ist in Bezug auf verzicht einer Kühlung.
Ich muß schon sagen, viel Strom kann ja über solche Spannungsregler ohne Kühlung nicht fließen oder anders gesagt, viel Verlustleistung können die nicht umsetzen. Ich bin schon enttäuscht darüber.

Ich zeig Dir malmeine Neuberechnung der Verlustleistung am Spannungsregler.

Stromersparnis über den LM317:
-30mA Relais
-15mA Led1 von 20mA auf 5mA
-45mA Summe:

Das ergibt eine neue Rechnung für die Verlustleistung:

Pv=(23,3V-12,0V)x 0,015mA + 23,3Vx8mA 0,35Watt

Tj=( 0,35Wx 50°C/W)+30°C
Tj=47°C Sperrschichttemperatur

Ja, ein LM7812 reicht, trotz ±0,5V Ungenauigkeit, denn ich habe ja den Poti am OP, um die Referenzspannung genau einzustellen.

Was meinst Du gänzlich bei dieser Schaltung auf einen Spannungsregler zu verzichten und einen LM10 mit integrierter Referenzspannungsquelle zu verwenden?

Wenn du den Poti R13 beschaltest, kann es passieren, das die
Ausgangsspannung gegen Anschlag hüft, wenn nämlich der Schleifern mal
abhebt oder die Widerstandsbahn eine Macke hat. Deshalb immer das freie
Ende mit an den Schleiferanschluß legen.

Übe den Fakt eines offenen Spannungsteilers habe ich mich auch schon gewundert und dachte mir, ob das so richtig ist! Einen IC-Eingang darf man ja auch nciht offen lassen!

Deine Erklärung für den offenen Eingang des Potis verstehe ich aber überhaupt nicht. Woran möchtest Du bitte soll ich den offenen Eingang anschließen?

hier habe ich Dir mal zwei Fotos von einem 24V Getriebemotor mit 10k Poti gemacht.
http://img52.imageshack.us/f/dscf0118n.jpg/
http://img441.imageshack.us/f/dscf0119.jpg/

Ich denke, die sind am anfälligsten an den eingebauten Potischleifenwiderständen. Wenn die Potis nicht mehr richtig abgreifen, dann gibt es Fehlpositionierungen.
Ich glaube modern sind diese Potis nicht mehr. Habe schon mal einen elektronischen Poti gesehen, der auch eine Spannung von 0-24V ausgibt, aber ohne anfällige Mechanik.

Das mit der Sicherung finde ich auch einen guten Vorschlag. Einige Male habe ich die Sicherung in meiner Scvhaltung schon wechseln müssen. :smile: Das kostet. Zweimal hatte ich eine mittelträge 100mA Sicherung eingesetzt und die löste sich mit der Zeit auf.

Was hältst Du von der Sicherung mit 0,1A.
http://www.conrad.de/ce/de/product/551180/

5-8 Sekunden brauch diese, um auszulösen. Das sollte doch in der Toleranz sein, um die Spitzenströme von 0,25A auszuhalten, oder?

Gute Sache mit der Spannung des OP Ausgang, wenn dieser nicht geschaltet hat. Dies werde ich bald nachmessen und mir für die Zukunft merken, dass ich soetwas in Betracht ziehen und überprüfen muss. :smile:

Den Ladeelko werde ich in der Schaltung auslöten, verkleinern und mit dem Oszi die Welligkeit der Ausgangsspannung nach dem LM317 messen.

Na dann,

für heute mache ich Schluß mit diesem Thema und greife es ab Dienstag wieder auf, um es dann endlich bald abschließen zu können.

Ich wünsche Dir noch einen schönen Sonntag Nachmittag.

Hier habe ich den Download Link meiner dazugehörigen Projektdokumentation, für den Fall das diese Dich interessiert und Du mal drüber schauen möchtest. Darin habe ich all das gelernte Wissen dokumentiert.

http://www.fileuploadx.de/541856

Viele Grüße, Matthias.

Hallo,

Braucht man bei den Temperaturwerten von 80°C schon Kühlkörper??

Nicht unbedingt, aber die Zuverlässigkeit der Schaltung wird besser,
wenn man nicht an die Grenzen geht.

Eine Stromsparschaltung für das Relais ist auch sehr
interessant und dieses Wissen möchte ich auch in meinem
Portfolia wissen. :smile: Ich habe mich auf Deiner verlinkten
Seite schon angemeldet, mir gelang es aber bis jetzt noch
nicht den Artikel, trotz Anmeldung, herrunterzuladen.

Probiere es einfach mal aus. Lade mal einen Elko auf aund halte
das Relais an den Elko. Normal zieht das relais kurz an und fällt
dann natürlich weider ab, wenn der Elko entladen ist.

Schalte in die Betriebsspannungzuführung des Relais einen Tiefpass
(Vorwiderstand + Elko, z.B. 470uF). Wenn das Relais noch nicht
angesteuert ist, lädt der Elko sich auf volle Spannung auf.
Im Einschaltmoment kann damit das Relais sicher anziehen und bleibt
im weiteren mit etwa der Hälfte der Nennspannung sicher angezogen.
Der Vorwiderstand begrenzt dann den Strom.

Ich habe es auch noch nciht ganz verstanden, warum in Reihe zu
einer Diode eine Zehnerdiode die Abfallzeit des RElais wieder
verkürzen soll.

Verstehe hier den Zusammenhang nicht.

Deswegen habe ich bis jetzt nur eine Diode 4001 odr 4002
eingesetzt.

Wo?

Auf die Superschnelle 1N4148 habe ich verzichtet,
weil diese nur zu geringe Ströme bis 150mA aushält. Auch wenn
dies bei diesem Relais sicher ausreichen wird, ist sie für
andere Relais bestimmt etwas zu schwach und der
Geschwindigkeitsvorteil kommt der denn hier zum Tragen? :smile:

???

Ich muß schon sagen, viel Strom kann ja über solche
Spannungsregler ohne Kühlung nicht fließen oder anders gesagt,
viel Verlustleistung können die nicht umsetzen. Ich bin schon
enttäuscht darüber.

Für höhere Ströme mit geringer Verlustleistung nimmt man heute
Schaltregler (z.B. sogenannte StepDown-Regler (-> SimpleSwitcher).

Was meinst Du gänzlich bei dieser Schaltung auf einen
Spannungsregler zu verzichten und einen LM10 mit integrierter
Referenzspannungsquelle zu verwenden?

Hä? Ich hatte statt dem LM317 eine 7812 vorgeschlagen.

Wenn du den Poti R13 beschaltest, kann es passieren, das die
Ausgangsspannung gegen Anschlag hüft, wenn nämlich der
Schleifern mal abhebt oder die Widerstandsbahn eine Macke hat.

Deshalb immer das freie Ende mit an den Schleiferanschluß legen.

Über den Fakt eines offenen Spannungsteilers habe ich mich auch
schon gewundert und dachte mir, ob das so richtig ist! Einen
IC-Eingang darf man ja auch nciht offen lassen!
Deine Erklärung für den offenen Eingang des Potis verstehe ich
aber überhaupt nicht. Woran möchtest Du bitte soll ich den
offenen Eingang anschließen?

Habe ich doch geschrieben -> an den Schleifer.

hier habe ich Dir mal zwei Fotos von einem 24V Getriebemotor
mit 10k Poti gemacht.
http://img52.imageshack.us/f/dscf0118n.jpg/
http://img441.imageshack.us/f/dscf0119.jpg/
Ich denke, die sind am anfälligsten an den eingebauten
Potischleifenwiderständen. Wenn die Potis nicht mehr richtig
abgreifen, dann gibt es Fehlpositionierungen.

Ja, kann passieren.

Ich glaube modern sind diese Potis nicht mehr.

Och, was heißt modern? Werden immer noch zu Mio. benutzt.

Habe schon mal
einen elektronischen Poti gesehen, der auch eine Spannung von
0-24V ausgibt, aber ohne anfällige Mechanik.

Sowasmacht man jetzt eher mit Impulsgebern.

Was hältst Du von der Sicherung mit 0,1A.
http://www.conrad.de/ce/de/product/551180/

Ja, kann funktionieren.

5-8 Sekunden brauch diese, um auszulösen. Das sollte doch in
der Toleranz sein, um die Spitzenströme von 0,25A auszuhalten, oder?

Ja, die sind nicht so flink.

Den Ladeelko werde ich in der Schaltung auslöten, verkleinern
und mit dem Oszi die Welligkeit der Ausgangsspannung nach dem
LM317 messen.

Wenn du den größeren Elko schon mal drin hast, kannst du es auch so lassen.
War nur als Tip für den Fall, das es smarter werden soll (kleinere Bauform).
Gruß Uwi

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Hallo Matthias,
entschuldige, dass ich mich erst heute melde, aber 1. fehlt mir manchmal die Zeit, und 2. übersieht man einen neuen Artikel, wenn er nach einigen Tagen schon weit nach unten gerutscht ist.

Ich habe den Schaltplan des Originalnetzteils mit
reinkopiert.

da ist einiges problematisch.
ausser, dass die Schaltung sehr aufwändig konstruiert ist, ist das Hauptproblem folgendes:
Die Ausgangsspannung an ST9 ist NEGATIV! Daher funktioniert die OP-Amp-Schaltung so nicht.
Wird auch wirklich negative Spannung benötigt?
IC1 und IC2 sind Spannungsregler. Was aber ist IC3 ??
Warscheinlich ist es das einfachste, wenn Du als Betriebsspannung für die OP-Schaltung die beiden (pos. und neg.) Spannungen an den Pins 3 der Regler abgreifst. Wenn Du dann die Masse an ST2 abgreifst, gibt es keine Probleme, ausser, dass Du die OP-Amp-Schaltung um-konstruieren musst, damit die negative Ausgangsspannung des Hauptnetzteiles „gemessen“ werden kann.

Bevor wir aber weiter über Feinheiten diskutieren, bitte schreibe uns, ob Du wirklich negative Ausgangsspannung benötigst!?

Danke für Dein Angebot mit dem aufmalen der Schaltung
Transistorschutzschaltung. Das interessiert mich sehr und ich
würde es mir gerne zeigen lassen, denn in irgendeiner
Schaltung werde ich diese Funktion sicher gebrauchen können,
wenn auch nicht hier, aber das ist egal.

http://www.bilder-hochladen.net/files/764c-8-gif-nb… ;

unter diesem Link findest Du (ausser der lästigen Werbung) auch die kleine Schaltung.
Die Schaltung verwendest Du praktisch wie eine Zenerdiode, nur dass die Verlustleistung des Transistors massgebend ist.
Da an der Basis des Transistors auch 0,7 Volt abfallen, ist die „Zenerspannung“ um 0,7 Volt höher, als die der eigentlichen Zenerdiode.
Ich hoffe, dass soweit erst mal alles verständlich war.
Gruß, Edi

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Hallo Uwi,

nochmals vielen Dank für Deine Bemühungen mir bei den Fragestellungen zu helfen.
Ich hoffe Du hast Zeit das schöne Wetter zu genießen. Ich nicht, möchte die Zeit lieber zum Lernen nutzen.

Ich möchte gern nochmals ein paar Antworten kommentieren, fast alles habe ich jetzt endlich so weit verstanden, bis auf ein paar Kleinigkeiten. Die möchte ich nochmal anführen.

Die Stromsparrelaisschaltung auf der Elektorseite war ja nicht so einfach, um diese mal ebend mit in einer Schaltung einzubauen. Das muß sich dann schon lohnen so einen erhöhten Schaltungsaufwand zu betreiben.

Du hast mir aber den Tipp mit dem Tiefpass gegeben, danke. Dadurch könnte ich ja in Zukunft auch immer Strom sparen, wenn es darauf ankommt! :smile:

Ich habe Deine Ausführung dazu so interpretiert, bin mir nicht sicher, ob das so von Dir gemeint war.

http://img718.imageshack.us/i/unbenanntdue.jpg/

Ich verstehe das so, wenn der Transistor durchschaltet, ist der Kondensator noch leer und dieser ist damit sehr niederohmig und verhält sich wie ein Kurzschluß. Der Spulenstrom erreicht ein Maximum und ist nur durch den eigenen Widerstand begrenzt.
Hat der Kondensator sich geladen, dann sperrt dieser und ein um 1/3 kleinerer Teil des Stromes fließt jetzt durch den Widerstand.

Meihne Zweifel liegen darin, dass der Kondensator zu schnell aufgeladen ist und diese Zeit für das Anziehen des Relais nicht reicht.

30mA zieht das 12 V RElais im Normalbetrieb. Mein Ziel ist es den Strom auf 20mA und die Spannung auf 8V zu reduzieren. Dafür benötige ich den 200Ohm Widerstand.

Wenn ich diese Schaltung mit Deiner Hilfe richtig verstanden habe, werde ich sie praktisch aufbauen und durchtesten und messen.

  1. Punkt:
    Transistor vor Überspannungen beim Auschalten des Relais schützen.
    Dazu möchte ich eine Diode und Zenerdiode parallel ans Relais anschließen.
    Auf dem SChaltplan kannst Du den Aufbau sehen

http://de.wikipedia.org/w/index.php?title=Datei:Rela…

Bis gestern war ich mir nicht sicher was die Zenerdiode in der Schaltung für eine Bedeutung hat. Dies war auch letztens meine Frage, die nicht rüber kam.

Ich wähle also eine Zenerdiode mit einer Sperrspannung des Relais von ca. 12V.
Ich vestehe das folgendermaßen.
Beim Ausschalten des RElais wird eine gegenpolige Spannung von 90V (habe ich mit dem Oszi gemessen)induziert.
Die Zenerdiode erzeugt einen Spannungsabfall von 12V. Diese 12V liegen also am zu schützenden Transistor an, mehr aber nicht.

Die restlichen 78V schließen einen Stromkreis über das Relais und sorgen dafür, dass es länger angezogen bleibt und sich die Kontakte langsamer öffnen, was zu einem erhöhten Kontaktbrand führt.
Die Zenerdiode sperrt aber wieder bei unter 12V und somit ist der Stromkreis nicht ganz so lange schädlich für das Relais geschlossen wie ohne Zenerdiode.
ist das die Hauptbegründung für die Zenerdiode?

Was für einen Diodentyp als Freilaufdiode über dem Relay und dem Spannungsregler würdest Du mir empfehlen? Muß es eine superschnelle sein wie z.B. 1N4148 oder reicht auch eine 4001/2?

Ich hab da keine Vorstellung wie schnell diese sein sollte.

Was meinst Du gänzlich bei dieser Schaltung auf einen
Spannungsregler zu verzichten und einen LM10 mit integrierter
Referenzspannungsquelle zu verwenden?
Hä? Ich hatte statt dem LM317 eine 7812 vorgeschlagen.

Ja, in Zukunft würde ein 7812 reichen. Ist weniger aufwändig zu beschalten.
Wäre es auch vertretbar gänzlich auf einen Spannungsregler zu verzichten?
Ich könnte doch den OP LM10 mit integrierter Referenzspannungsquelle verwenden, oder macht man das so nicht.

Deshalb immer das freie Ende mit an den Schleiferanschluß legen.

Ist das auf dem Bild so richtig eingezeichnet?

Der Schleifer springt und damit hüpft die Ausgangsspannung von z.B. 5 auf Maximium von 12V?
und wenn das freie Ende mit an den Schleifer angeschlossen wird, dann lägen beim Springen des Schleifers keine 0Ohm an, sondern der volle Widerstand. Sozusagen eine Sicherheit gegen Spannungssprünge ans Maximum?

So, dass wars dann. Alle Punkte nochmal abgearbeitet. :smile:

Ich würde mich über eine weitere Antwort wieder sehr freuen.

Viele Grüße, MAtthias.

Hallo,

runterschalten werde ich die Spannung wieder, wenn das Netzteil einen Spannungswert von unter 12V ausgibt.
Das macht der gleiche OP.

Grüße, MAtthias.

Hallo,
bin gerade im Urlaub, deshalb nur kurz.

Ich habe Deine Ausführung dazu so interpretiert, bin mir nicht
sicher, ob das so von Dir gemeint war.
http://img718.imageshack.us/i/unbenanntdue.jpg/

Ne, das ist falsch interpretiert. Da hast du eher einen Hochpass,
aber keinen Tiefpass ausgedacht. Lese nochmal genau, was ich dazu
geschrieben habe.

30mA zieht das 12 V RElais im Normalbetrieb. Mein Ziel ist es
den Strom auf 20mA und die Spannung auf 8V zu reduzieren.
Dafür benötige ich den 200Ohm Widerstand.

Ja, und dann einen Elko nach dem Widerstand gegen Masse.
Der Schalter (Transistor) muss dann aber natuerlich ans das
obere Ende der Schaltung gegen Plus (High-Side mit einem pnp-Trans.)

  1. Punkt:
    Transistor vor Überspannungen beim Auschalten des Relais
    schützen.
    Dazu möchte ich eine Diode und Zenerdiode parallel ans Relais
    anschließen.

Dazu nimmt man eine sogenannte Freilaufdiode ueber die Relaisspule.

Beim Ausschalten des RElais wird eine gegenpolige Spannung von
90V (habe ich mit dem Oszi gemessen)induziert.

Deshalb die Freilaufdiode in normaler Sperrrichtung.
Die schliesst den Induktionsstrom kurz.

Was für einen Diodentyp als Freilaufdiode über dem Relay und
dem Spannungsregler würdest Du mir empfehlen? Muß es eine
superschnelle sein wie z.B. 1N4148 oder reicht auch eine
4001/2?

Da gibt es getelte Meinungen. Die schnelle ist IMHO sicherer.

Ich hab da keine Vorstellung wie schnell diese sein sollte.

Je schneller der Schalter ist, desto steiler ist der
Spannungsanstieg an der Induktivitaet.

Deshalb immer das freie Ende mit an den Schleiferanschluß
legen.
Ist das auf dem Bild so richtig eingezeichnet?

Ja.
Gruss Uwi

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