Strom verstärken

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Strom verstärken

Neuer Beitragvon Eikel am Mittwoch 8. Dezember 2010, 22:20

Hallo,

im Rahmen eines Uniprojektes stehe ich vor einer Aufgabe, die meine bescheidenen elektrotechnischen Kenntnisse ein wenig übersteigt und hoffe, dass ihr mir hier weiterhelfen könnt.

Und zwar:

Die Aufgabe besteht darin, ein beliebiges Stromsignal zu verstärken. Dieses wird in LabView softwaretechnisch vorgegeben und von einer Messkarte erzeugt. Diese Messkarte liefert am Analogausgang jedoch nur maximal einen Strom von +/- 2 mA. Der von mir benötigte Wert liegt jedoch in einer Größenordnung von ca. 5 A und maximal bei einer Frequenz von ca. 100 Hz. Der Strom wird benötigt, um in einer Spule ein entsprechend starkes Magnetfeld zu erzeugen.

Nun hab ich hier und da schon nach entsprechenden Möglichkeiten der Verstärkung gesucht, steh aber irgendwie ziemlich im Wald, da als gelernter Maschinenbauer die Elektrotechnik zugegebener Maßen nicht zu meinen Kern-Kompetenzen zählt :wink:

Kann ich meine Aufgabe mit einem simplen Trafo lösen? Kann ich damit einen Gleichstrom verstärken, die funktionieren doch nur mit Wechselstrom, oder :shock: ?
Tut es ein Audioverstärker-Bausatz von Conrad, und wenn ja, welche Leistung müsste der haben?
Oder brauche ich was ganz abgefahrenes Marke Eigenbau?

Ich würde mich riesig freuen, wenn ihr mir ein paar Ansatzpunkte geben könntet!

Viele Grüße, Martin
Eikel
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Re: Strom verstärken

Neuer Beitragvon der mit den kurzen Armen am Mittwoch 8. Dezember 2010, 22:35

Das Zauberwort heist Operationsverstärker . Moderne Audioverstärker arbeiten intern meist ebenfalls als Operationsverstärker.
Gruß Bernd
Tippfehler sind vom Umtausch ausgeschlossen.
Arbeiten an Verteilern gehören in fachkundige Hände!
Sei Dir immer bewusst das von Deiner Arbeit das Leben und die Gesundheit anderer abhängen!
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Re: Strom verstärken

Neuer Beitragvon Erfinderlein am Donnerstag 9. Dezember 2010, 00:30

Hallo und willkommen im Forum,

Der Operationsverstärker muss aber noch mit einer weiteren Beschaltung aus zum Beispiel Leistungstransistoren versehen werden um diese geforderte Leistung zu machen. Unter Umständen kann man auch direkt aus einem Timerbaustein wie dem NE555 die Frequenz auf Leistungs FET´s geben ? So ein Timerbaustein kann dann auch mit einem Poti zur Frequenzverstellung versehen sein. Oder geht es nur um die reine Aufgabe des Verstärkens ?

Gruß Lothar
Lothar Gutjahr bestätigt:Senneca hatte recht. Wir haben nicht zu wenig Zeit, sondern vergeuden zu viel.
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Re: Strom verstärken

Neuer Beitragvon anders am Donnerstag 9. Dezember 2010, 01:29

Der von mir benötigte Wert liegt jedoch in einer Größenordnung von ca. 5 A und maximal bei einer Frequenz von ca. 100 Hz. Der Strom wird benötigt, um in einer Spule ein entsprechend starkes Magnetfeld zu erzeugen
Wie hoch ist die Induktivität dieser Spule bzw. um was handelt es sich?

Wenn man einen durch eine Magnetspule fließenden Strom dieser Größenordnung schnell ändern will, braucht man Spannung.
Je nach Größe des Magneten wenige Volt bis viele hundert Volt und jenseits dessen was Audioverstärker zu leisten in der Lage sind.
anders
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Re: Strom verstärken

Neuer Beitragvon Eikel am Donnerstag 9. Dezember 2010, 09:20

Hallo,

danke für die Beiträge!

anders hat geschrieben:Wie hoch ist die Induktivität dieser Spule bzw. um was handelt es sich?


Die Induktivität der Spule ist mit 1,5 mH angegeben. Das spielt aber meiner Meinung nach nicht so die Rolle, da es darum geht, Magnetfelder bis 10 mT zu erzeugen. Soweit ich das überschaue, hängt der magnetische Fluss nicht direkt von der Induktivität ab, oder? :shock:

Erfinderlein hat geschrieben:Oder geht es nur um die reine Aufgabe des Verstärkens ?


Mir geht es tatsächlich nur um die Verstärkerfunktion. Das Signal mit der entsprechenden Frequenz wird von der Messkarte ausgegeben, ist quasi ein "Mini-Funktionsgenerator". Nur leider mit zu wenig Leistung.
Das mit den OPV's hatte ich schon geahnt, nur leider fehlen mir komplett die Fähigkeiten im Entwerfen von Schaltungen und v.a.D. im Dimensionieren von Bauteilen :(

Wie verhält sich das mit den Audioverstärkern? Wie finde ich (rechnerisch) raus, ob beispielsweise ein 100W Verstärker mein fiktives Signal von 1mA auf 1A verstärken kann? Sorry wenn die Frage richtig dämlich ist, aber ich kenne mich da wirklich gar nicht aus...
Eikel
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Re: Strom verstärken

Neuer Beitragvon anders am Donnerstag 9. Dezember 2010, 18:45

Die Induktivität der Spule ist mit 1,5 mH angegeben. Das spielt aber meiner Meinung nach nicht so die Rolle, da es darum geht, Magnetfelder bis 10 mT zu erzeugen.
Doch das spielt schon eine Rolle.
Du hattest vorher auch nichts von der Feldstärke erwähnt (wäre auch nicht ausreichend gewesen), sondern nur, daß du 5A Magnetstrom benötigst. Ich kenne Magnete, die auch nicht mehr Strom brauchen, aber groß wie ein Koffer sind und entsprechend Netzteile im kW Bereich benötigen.

Wie dem auch sei, jetzt haben wir, bis auf den etwas weniger wichtigen Gleichstromwiderstand der Spule, die wichtigsten Daten: 1,5mH, +/-5A, 100Hz.

1,5mH haben bei 100Hz einen Blindwiderstand von 0,94 Ohm. Unter Berücksichtigung des sich dazu geometrisch addierenden Gleichstromwiderstandes, ergibt das eine Impedanz von vielleicht 1,5Ohm.
Das passt halbwegs zu Audioendstufen, die üblicherweise für eine 4 Ohm Last ausgelegt werden.
Eine Endstufe, die 5A Spitzenstrom an 4 Ohm liefern kann, hätte eine Nennleistung von 50W und würde z.B. mit einer symmetrischen Spannung von +/- 25V Versorgt werden.

Da deine Lastimpedanz aber kleiner ist, braucht man nicht soviel Spannung. 1,5Ohm brauchen für 10Ass theoretisch nur 2*7,5V, bei einer Brückenendstufe sogar nur die Hälfte.
Damit bietet es sich an ein Endstufen-IC wie den TDA8566 zu verwenden, der +/- 7,5A Spitzenstrom in eine 2 Ohm Last liefern kann.

Die schwierigere Aufgabe dürfte es sein, eine Gegenkkopplungschaltung zu entwerfen, die aus diesem Spannungsverstärker einen Stromverstärker ohne Schwingneigung macht.

Wie finde ich (rechnerisch) raus, ob beispielsweise ein 100W Verstärker mein fiktives Signal von 1mA auf 1A verstärken kann?
Auf dem direkten Weg überhaupt nicht.
Diese Verstärker haben nämlich alle eine definierte Spannungsverstärkung, während du einen definierten Ausgangsstrom erzeugen willst. Wegen der zeitlichen Verschiebung vonn Strom und Spannung an einer Indukltivität geht das nur über eine Strommessung an der Last.
Bei dieser Umsetzung von Strom in Spannung wird man man gewöhnlich in die Regelschleife soviel überschüssige Verstärkung einbauen, daß die Verstärkung des Steuerstroms um das 2000..3000-fache problemlos zu realisieren ist.
anders
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