Vortrag über Konstantstromquellen

Fragen zu Elektronik und Elektro allgemein.Fragen zu Bauteilen wie z.B. Tansistoren, Dioden, Kondensatoren usw.

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Vortrag über Konstantstromquellen

Neuer Beitragvon Hochspannung2000 am Montag 5. Januar 2009, 19:14

Hallo zusammen,

ich soll(te) einen Vortrag (ca. 15min) über Konstantstromquellen halten,
hab jedoch von Elektronik keinen blassen Schimmer (E-Installateur).
Ich hab mir jetzt mal ein paar Informationen aus dem www zusammengekratzt,
hab jedoch enorme Proble, daraus einen (brauchbaren) Vortrag zusammen zu basteln.

Was den Inhalt angeht hab ich mir ein paar gedanken gemacht:
1. Was ist eine KSQ?
2. Wozu braucht man die? Probleme bei realen Quellen etc...
3. Wie ist die KSQ aufgebaut?
4. Welche Schaltungen gibt es
5. Wo findet die KSQ Verwendung?

Es gibt ja unzählige Schaltungsarten, und ich hab keine genauen Angaben bekommen.
Werde mich also auf so ne Art "Grundschaltung" einlassen, sofern sowas vorhanden ist.

Hab auch schon versucht, so eine KSQ mit PSpice zu simulieren (zwecks Stromkurve bei schwankender Spannung und variablem Lastwiderstand),
wenn man aber net weiss was man tut, kann auch PSpice nicht weiterhelfen. :lol:

Kann hier vielleicht jemand eine Skizze o. Ä. hochladen, wie ich das in PSpice simulieren kann,
bzw stichpunktartig etwas zu Funktion sagen?
Wie gesagt, ich bin -- was Elektronik angeht - der absolute Laie.

Danke.
Hochspannung2000
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Re: Vortrag über Konstantstromquellen

Neuer Beitragvon Bernd am Montag 5. Januar 2009, 20:27

moin moin
willkommen im Forum

schau mal bei wikipedia oder hier:http://www.elektronik-kompendium.de/sites/slt/0207011.htm

mfg
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Re: Vortrag über Konstantstromquellen

Neuer Beitragvon Hochspannung2000 am Montag 5. Januar 2009, 21:14

Danke für die Links,
aber das bringt mich leider nicht wirklich weiter.
Der beitrag bei Wiki is zwar sehr umfassend, für mich aber viel zu Kompliziert.

Und die Schaltung beim elektronik-kompendium stellt mich da auch net so zufrieden, da die nur Teilweise aufgebaut ist.

Wie gesagt, ich bin da absoluter Laie auf dem Gebiet, d. h. ich bräuchte so ne Schaltung komplett, also mit Stromquelle, Transistor, Ausgangsklemmen und Lastwiderstand.

Trotzdem danke...!
Hochspannung2000
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Re: Vortrag über Konstantstromquellen

Neuer Beitragvon derguteweka am Dienstag 6. Januar 2009, 09:06

Moin,

Hochspannung2000 hat geschrieben:ich soll(te) einen Vortrag (ca. 15min) über Konstantstromquellen halten

Puh, da heisst's aber sich richtig kurz zu fassen. IMHO ist da eigentlich keine Zeit, auf irgendwelche Schaltungen speziell einzugehen.

Hochspannung2000 hat geschrieben:hab jedoch von Elektronik keinen blassen Schimmer (E-Installateur).

Wer ist das Publikum? Auch Installateure? Koenntest du dann evtl. auf die Elektronik ganz verzichten und dich eher auf die konstantstomquellenaehnlichen Gebilde, wie z.b. Trafo mit hoher Streuinduktivitaet (magn. Kurzschluss, z.B. Schweisstrafo, MOT) oder einfach Serien-C verlagern - oder soll's unbedingt elektronisch sein?
Hochspannung2000 hat geschrieben:Werde mich also auf so ne Art "Grundschaltung" einlassen, sofern sowas vorhanden ist.

Das ist bisschen schwierig - so aehnlich wie wenn du über "Fahrzeuge" referieren sollst und dann einen "Grundantrieb" vorstellen solltest - es gibt halt nun mal u.a. Elektromotoren, Dampfmaschinen, Gummibaender, Verbrennungsmotoren, etc...
Also voellig verschiedene Prinzipien, nur um von A nach B zu kommen. Genauso ist es bei der KSQ.

Hochspannung2000 hat geschrieben:Hab auch schon versucht, so eine KSQ mit PSpice zu simulieren (zwecks Stromkurve bei schwankender Spannung und variablem Lastwiderstand),
wenn man aber net weiss was man tut, kann auch PSpice nicht weiterhelfen. :lol:

KSQs gibs AFAIK schon fertig in PSpice als Bauteil. Oder wolltest du eine elektronische Nachbildung - zB. wie sowas:
Code: Alles auswählen
+ z.B. 15V
o----------------+---------+
                 |         |
                 /         o
                 \
            R1   /         | I=const=0.7V/R2
            1K   \         V
                 /
                 \         o
                 |         |
                 |         / C
                 |     B |/
                 +-------|  T1 BC547
                 |       |\
                 -         \ E
            D1   V         |
        1N4148   -         /
                 |         \  R2
                 -         /  390
            D2   V         \
        1N4148   -         /
                 |         \
-                |         |
o----------------o---------+
                 |
                ---

Mit der angegebenen Dimensionierung koennten z.b. eine oder mehrere LEDs in Reihe betrieben werden.

Hochspannung2000 hat geschrieben:...bzw stichpunktartig etwas zu Funktion sagen?

Das ist eigentlich ganz simpel, aber dabei auch - weils eben dem "natuerlichen" Empfinden des technisch nicht ganz Ahnungslosen voellig zuwider laeuft - verwirrend:
Eine ideale KSQ laesst einfach immer den ihr eingeprägten Strom zwischen ihren Klemmen fliessen. Egal was passiert. Wenn also jemand die Last abklemmt, dann gibt's halt einen Lichtbogen, damit der Strom weiterfliessen kann...(So aehnlich wie eine frisch aufgeladene Autobatterie auch versucht, zwischen dem 32er und 36er Maul eines Gabelschluessels, der über ihren Anschluessen liegt, die 12V aufrechtzuerhalten)
Also: so wie man Spannungsquellen nicht kurzschliessen sollte, sollte man Stromquellen nicht leerlaufen lassen. Wenn man eine Stromquelle nicht braucht, dann muss sie kurzgeschlossen werden.

Haetten wir statt dem 230V~ Netz eine Konstantstromversorgung (nur mal 1phasig vorstellen, bei 3phasen platzt einem gerne mal der Schaedel :) ), dann waeren alle Verbraucher fuer einen bestimmten Strom ausgelegt, z.b. gaebe es dann nur 16A Gluehlampen. Die Lichtschalter waeren parallel zur Lampe und alle Verbraucher im Hause waeren in Reihe geschaltet. Nicht benutzte Steckdosen muessen kurzgeschlossen sein. Leitungsschutzschalter muessen kurzschliessen, wenn eine bestimmte Spannung, die ueber ihnen anliegen darf, ueberschritten wird...
Hab' ich ausreichend Verwirrung gestiftet? :-)

Gruss
WK
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Re: Vortrag über Konstantstromquellen

Neuer Beitragvon Hochspannung2000 am Dienstag 6. Januar 2009, 12:10

derguteweka hat geschrieben:Wer ist das Publikum?


Meine Mitschüler und der Leherer. Ich bin technikerschüler im ersten Jahr,
hätte ich vielleicht noch erwähnen sollen.

derguteweka hat geschrieben:Koenntest du dann evtl. auf die Elektronik ganz verzichten


Das wäre dann Zielverfehlung. Das Fach heisst ja Elektronik.

derguteweka hat geschrieben:KSQs gibs AFAIK schon fertig in PSpice als Bauteil.


Wie heisst das da? Hab mal die ganze Liste durchgeschaut, aber nix gefunden.
Was bedeutet überigens "AFAIK"?
Ich wollt die Schaltung nachbilden, so wie in deinem Anhang. Hab da allerdings Probleme, weil ich eine Variable Eingangsspannung verwenden wollte, damit man den Effekt vom konstanten Strom bei schwankender Spannung besser sieht.
Wozu sind eigentlich die beiden Dioden da?
Ich hab schon Schaltungen im www gesehen, die nur eine oder gar keine Diode haben.
Kann die Funktion nicht ganz nachvollziehen...!?

derguteweka hat geschrieben:Hab' ich ausreichend Verwirrung gestiftet?


Die Verwirrung ist perfekt. Dachte eigentlich immer, dass ich das mit´m Strom schon auf´m Kasten habe,
aber mein Beruf wird mir immer unsympathischer. Hätte nie gedacht dass ich mal derart große Verständnisprobleme haben werde...
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Re: Vortrag über Konstantstromquellen

Neuer Beitragvon burny750 am Dienstag 6. Januar 2009, 13:13

Moin,
ich würde mal in die Richtung denken, am Anfang kurz die Spannungsquelle anzusprechen und wodurch die sich idealerweise auszeichnet, um dann den Vergleich zur Stromquelle zu ziehen.

- Spannungsquelle
konstante Spannung möglichst unabhängig von der Belastung, Ri = möglichst klein (ideal = 0)
Im Idealfall steht ein unendlicher Strom zur Verfügung
Zulässige Zustände = Leerlauf bis Nennlast
Kurzschluß ==> Zerstörung (wenn Ri=0 wäre Ausgangsstrom unendlich)

- Stromquelle
konstanter Strom möglichst unabhängig von Belastung, Ri = möglichst groß (ideal = unendlich)
Im Idealfall bedeutet das eine unendliche Spannung steht zur Verfügung.
Zulässige Zustände = Kurzschluß bis Nennlast
Leerlauf ==> Zerstörung (wenn Ri=unendlich wäre Ausgangsspannung unendlich)

Zur Verdeutlichung, eine Spg.-Quelle mit 100V, ein Vorwidersstand (als Ri) mit 100kOhm macht 1mA KSQ.
Wenn ich dort einen Lastwiderstand anschließe, der im Beriech von 1...10Ohm schwankt verändert sich dennoch der Lastrom quasi nicht (bei 10Ohm wären es 0,9999...mA).

Dadurch zeichnet sich eine Stromquelle aus, extrem hoher Ri im Verhältnis zum Lastwiderstand.
Im Vergleich zur Spannungsquelle wo es genau umgekehrt ist, extrem kleiner Ri im Verhältnis zum Lastwiderstand.

- Aufbau einfacher Stromquellen, Netzteil mit großer Spannung und großem Vorwiderstand (Ri), Lastwiderstand und dessen Schwankungen müssen dann im Verhältnis zum Vorwiderstand sehr klein sein.

- Typische einfache Stromquelle ist ein Generator mit Dauermagneterregung (selbsterregte LiMa oder Dynamo) Solche LiMa's werden z.B. bei vielen Motorrädern eingesetzt. Dies LiMa's dürfen nicht ohne Last betrieben werden, da dann die Ausgangsspannung hoch läuft. Reglung erfolgt über Kurzschlußregler z.B. mit Thyristoren.

- Einfaches Beispiel wäre auch eine LED mit Vorwiderstand.
- Dann elektronischer Aufbau z.B. typischerweise gerne mit FET aufgebaut oder auch mit OP.

Und dann sind die 15Min. sicherlich auch schon um wenn Du das alle erklärt hast.

Gruß Holger
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Re: Vortrag über Konstantstromquellen

Neuer Beitragvon derguteweka am Dienstag 6. Januar 2009, 13:46

Moin,

Hochspannung2000 hat geschrieben:Wie heisst das da? Hab mal die ganze Liste durchgeschaut, aber nix gefunden.
Was bedeutet überigens "AFAIK"?

Puh - ich kenn' eigentlich nur ng-spice in der Kommandozeilenversion, da wuerde z.b. eine KSQ mit 10mA zwischen Knoten 1 und GND so beschrieben werden:
Code: Alles auswählen
i1 1 0 10m

AFAIK="As far as i know" = soweit mir bekannt

Hochspannung2000 hat geschrieben:Ich wollt die Schaltung nachbilden, so wie in deinem Anhang. Hab da allerdings Probleme, weil ich eine Variable Eingangsspannung verwenden wollte, damit man den Effekt vom konstanten Strom bei schwankender Spannung besser sieht.
Wozu sind eigentlich die beiden Dioden da?
Ich hab schon Schaltungen im www gesehen, die nur eine oder gar keine Diode haben.
Kann die Funktion nicht ganz nachvollziehen...!?

Variable Eingangsspannung sollte schon gehen; bei zu kleiner Eingangsspannung schwanken dann die Stroeme natuerlich wieder.
Die beiden Dioden (zusammen mit dem R1) sollen eine konstante Spannung an der Basis des Transistors bewirken. Statt der beiden Dioden kann man auch eine LED oder eine Zenerdiode nehmen.
In obiger Schaltung bewirken die 2 Dioden + R1, dass an der Basis des Transistors moeglichst konstant (d.h. moeglichst unabhaengig von der Betriebsspannung) 1.4V anliegen. Der Transistor stellt jetzt seinen Collectorstrom so ein, dass sein Emitter 0.7V negativer als die Basis ist (Warum? Weil's ein Transistor ist :-)). D.h. der Emitter ist dann gegenueber Masse auf 0.7V (0.7+0.7=1.4) "genagelt", d.h. diese 0.7V muessen ueber R2 abfallen.
Jetzt hab' ich also feste 0.7V Spannungsdifferenz ueber R2 und einen R2 mit einem festen Wert (hier 390 Ohm). Nach dem Ohm'schen Gesetz folgt daraus, dass der Strom durch R2 also auch fest sein muss - hier naemlich 0.7V/390Ohm=17.9mA.
Nun mach' ich mir das Leben einfach und sage: Weil bei einem Transistor ueblicherweise der Basisstrom mindestens 100mal kleiner ist als der Collectorstrom (genau das ist ja die Stromverstaerkung) ist, nehme ich ihn einfach mal als 0 an - ich tue so, als ob kein Basisstrom fliessen wuerde (Natuerlich fliesst tatsaechlich einer, aber der ist so klein, dass er normalerweise nicht weiter stoert).
Mit dieser Annahme kann ich aber auch sagen:
Emitterstrom=Collectorstrom
Weiter oben hatte ich den Emitterstrom ja schon berechnet (die 17.9mA) -> Naja, damit weiss ich jetzt auch den Collectorstrom...
Das steht und faellt natuerlich mit den 1.4V, die an der Basis anliegen. Wenn die Betriebsspannung zu klein wird, dann liegen die 1.4V nicht mehr richtig an, der eingestellte Strom stimmt damit auch nicht mehr.

Aber fuer einen 15min Vortrag ist das eigentlich alles zu viel...

Hochspannung2000 hat geschrieben:Die Verwirrung ist perfekt. Dachte eigentlich immer, dass ich das mit´m Strom schon auf´m Kasten habe,
aber mein Beruf wird mir immer unsympathischer. Hätte nie gedacht dass ich mal derart große Verständnisprobleme haben werde...

Wird dich zwar nicht troesten, aber es kann noch vieeeel schlimmer kommen :D

Gruss
WK
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Re: Vortrag über Konstantstromquellen

Neuer Beitragvon Hochspannung2000 am Dienstag 6. Januar 2009, 13:50

ich hab jetzt mal Zwei Varianten von KSQ in PSpice zusammengebastelt,
jetzt würd mich interessieren, welche die richtige ist, oder ob beide richtig sind und wo der Unterschied liegt.
Wie gesagt, ich hab bisher unzählige Variante von KSQ gefunden und bin mehr verwirrt wie am Anfang.

Noch eine Frage zu Strom- / Spannungsquellen:
Strom fliesst doch nur, wenn Spannung anliegt, das müsste ja also heissen, eine Stromquelle ist gleichzeitig auch eine Spannungsquelle? Oder kapier ich das mal wieder nicht?
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Hochspannung2000
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Re: Vortrag über Konstantstromquellen

Neuer Beitragvon derguteweka am Dienstag 6. Januar 2009, 14:21

Moin,

Hochspannung2000 hat geschrieben:ich hab jetzt mal Zwei Varianten von KSQ in PSpice zusammengebastelt,
jetzt würd mich interessieren, welche die richtige ist, oder ob beide richtig sind und wo der Unterschied liegt.
Wie gesagt, ich hab bisher unzählige Variante von KSQ gefunden und bin mehr verwirrt wie am Anfang.

Sind beide "richtig". Der groesste Unterschied (ca. Faktor 7.5)) liegt bei deiner Dimensionierung im Strom,den beide Schaltungen dann durch Rv liefern.
Weiterhin ist in der diodenlosen Schaltung die Basisspannung nicht so stabilisiert gegenueber Schwankungen der U1. Lass U1 doch mal z.B. zwischen 10V...14V "wackeln". Dann "wackelt in der diodenlosen Schaltung die Spannung an der Basis des Transistors zwischen 5V und 7V, damit die Spannung ueber Re zwischen 4.3V und 6.3V und damit der (ja eigentlich konstant sein sollende) Strom durch Rv ganz erheblich.
Bei der Variante mit den Dioden sind durch die nichtlineare Kennlinie der Dioden die Aenderungen der Basispannung viel kleiner und damit der Strom durch Rv konstanter.

Hochspannung2000 hat geschrieben:Noch eine Frage zu Strom- / Spannungsquellen:
Strom fliesst doch nur, wenn Spannung anliegt, das müsste ja also heissen, eine Stromquelle ist gleichzeitig auch eine Spannungsquelle? Oder kapier ich das mal wieder nicht?

Wenn an einer Quelle ein Widerstand haengt, dann faellt an dem eine Spannung ab und es fliesst ein Strom durch. Ob diese Quelle jetzt eher eine Strom- oder Spannungsquelle ist, kommt erst raus, wenn du verschiedene Belastungsfaelle untersuchst und guckst, ob dabei eher der Strom aus der Quelle oder die Spannung an der Quelle konstant bliebt.

Gruss
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