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Thema: Suche Schaltung zur Spannungsverstärkung

  1. #1
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    Suche Schaltung zur Spannungsverstärkung

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    Hi Leute,

    ich habe bereits viele Seiten hier im Forum gewälzt, aber noch nicht die passende Antwort gefunden. Ich hab folgendes Problem: Ich habe eine Eingangsspannung von 0-5V DC (Maximalstrom 1mA) und möchte damit aber 0-15V DC steuern (Maximalstrom 1A). Also, wenn ich ich 0V am Eingang hab, dann soll hinten auch 0V rauskommen und bei 5V Eingangsspannung, soll hinten 15V rauskommen.
    Kennt jemand eine Schaltung mit der dies Realisiert wird und welche Bauteile sich eignen? Mir ist klar, dass ich eine Transistorschaltung benötige, aber kennt jemand eine mit genauen Werten?
    Der Hintergrund ist der, dass ich mit einem Mikrocontroller und einem DAC-Baustein meine analoge Modellbahn steuern möchte. Ich habe bereits schon einige Schaltungen rausgesucht, aber die funktionieren alle mit 15V als Eingang. Ich habe diese schon mit vielen Testschaltungen versucht abzuändern, aber erfolglos, die 0-5V reichen leider nicht aus, oder wenn sie gereicht haben, dann war der Effekt eher wie ein Schmitttrigger, also Ein oder Aus.

    Ich freue mich über jede Antwort und bei genaueren Fragen einfach melden.

    Danke schon an alle

    MfG
    Daniel

  2. #2
    Erfahrener Benutzer Roboter Genie Avatar von HeXPloreR
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    Hallo Daniel,

    sollte allein dafür nicht schon eine halbe H-Brückenschaltung (z.b. L298 ) ausreichen - damit wäre dann in eine Richtung fahren möglich. 15V sollten dem nichts machen - habe aber das Datenblatt grade nicht zur Hand

    Und wenn Du die Brücke voll betreibst kannst Du auch rückwärts fahren. PWM zur Ansteuerung sollte genügen und danach vielleicht noch etwas die PWM Spannung glätten.
    "Es ist schwierig, jemanden dazu zu bringen, etwas zu verstehen, wenn er sein Gehalt dafür bekommt, dass er es nicht versteht" [Upton Sinclair] gez-boykott

  3. #3
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    Hallo HeXPloreR,

    Danke für die schnelle Antwort. An PWM habe ich auch schon gedacht und sogar (teilweise) erfolgreich umgesetzt. Und zwar ich hatte an den Ausgang des PWM-Signals einen ausreichend starken Optokoppler rangehangen. Der war für U und I ideal und auch Frequenzmäßig ideal. Das Problem war nur, dass bei langsamen fahren die Züge gestottert haben. Im hohen Geschwindigkeitsbereich ging es einwandfrei, aber im unteren halt nicht, und der ist mir auch wichtig.
    Vielleicht habe ich damals auch was falsch gemacht. Als Optokoppler habe ich einen MOC3041 verwendet.
    http://www.produktinfo.conrad.com/da...r_MOC_3041.pdf

    PWM - SPannung glätten, also einen Kondensator an den PWM Pin und Masse?
    Das habe ich damals nicht gemacht.
    Geändert von RP6fahrer (15.06.2013 um 15:14 Uhr)

  4. #4
    Erfahrener Benutzer Roboter Genie Avatar von HeXPloreR
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    ah, Modelbahn - ja, die braucht irgendwas mit ca 12V Wechselstrom? Sorry, schon lange her das ich nen Modelbahntrafo in der Hand hatte. Das Problem bei der H-Brückenschaltung ist wohl dass die das genau mal nicht macht. Das war kein guter Tipp von mir.

    Maximal fällt mir noch ein das man das PWM- Frequenz schneller macht - also statt z.B. 10kHz, 20kHz oder mehr produziert. Da bin ich aber raus, das kann ich nicht aus dem Datenblatt lesen ob das der Optokoppler noch mit macht, und/oder Dein µC hergibt.

    Dann wäre die untere Sinuswelle des Wechselstroms nicht mehr so sehr schlimm auffällig.
    Untere Welle invertieren?
    Mit Kondensatoren puffern?
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  5. #5
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    Also mein Trafo liefert 12V Gleichspannung. Die Züge können aber theoretisch mit bis zu 16V DC fahren, weil durch das neue Digitalsystem, würden die eh an 16V Dauergleichspannung liegen. Ich hab nur nicht umgestellt, weil ich einige Züge mit dem alten System habe.
    Aber ja, die H-Brücke würde da theoretisch schon funktionieren.
    Ich werde mal versuchen, ob ich das PWM Signal schneller bekomme. Da werde ich nochmal ein bisschen experimentieren.

    Aber vielen Dank für die Idee H-Brücke, wär ich von selbst gar nicht draufgekommen.

    Das blöde ist nur, dass sich daraus ein nächste Problem für mich entwickelt (hab ich am Anfang vergessen zu erwähnen)
    Ich hab ja viele Stoppstellen (10 oder so) und ich würde gerne bei jeder unterschiedliche Geschwindigkeiten haben wollen, das hieße also, für jede Stopstelle ein PWM Signal, da bräuchte ich aber viele Controller und mit dem DAC Baustein wär das programmtechnisch einfacher, vorausgesetzt ich finde ne gute Schaltung dafür...
    Aber deine Idee ist ein sehr guter Anfang und ich werde mir mal Gedanke machen und wenn ich ne Lösung gefunden, werde ich sie mitteilen.

    Nochmals vielen Dank
    Geändert von RP6fahrer (15.06.2013 um 15:42 Uhr)

  6. #6
    Erfahrener Benutzer Robotik Visionär Avatar von Hubert.G
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    Wenn du wirklich mit 1A auskommst, dann kannst du dir auch den L272 ansehen. Mit dem kannst du die 0-5V auf 0-15V umsetzen.
    Grüsse Hubert
    ____________

    Meine Projekte findet ihr auf schorsch.at

  7. #7
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    Hey,

    @HeXPloreR
    Ich habe die Idee mit der PWM-Frequenz wieder verworfen, weil ich gestern nen Glücksgriff hatte. Ich habe die 0-5V über einen 2K-Ohm Widerstand an die Basis eines Transistors angeschlossen (BD243C). Dann hab ich +15V an eine Seite des Gleises angeschlossen und die andere Seite des Gleises an den Kollektor des Transistors. Den Emitter hab ich dann über eine Schutzschaltung mit Masse verbunden. Die Masse ist mit der Masse des MC + DAC verbunden. Und schon hat es funktioniert.
    Die Schaltung hab ich als Skizze mal angehangen. Wenn ich jetzt so ne H-Brücke vor die beide Enden(die zum Gleis gehen) schalte, dann kann ich sogar die Richtung wechseln.
    Vielen Dank für den Tip.

    @Hubert
    Danke, dein Vorschlag klingt super. Das werde ich mir auf jeden Fall anschauen. Ich kann zwar, wie oben beschrieben es schon verwenden, aber da ist bei etwa 3-3,5V schon die volle Spannung am Zug. Da ich die Woche auswärts arbeite, hab ich leider kaum Zeit das zu prüfen. Ich werde aber am Ball bleiben. Vielen Dank nochmal.

    Schöne Woche noch
    Miniaturansichten angehängter Grafiken Miniaturansichten angehängter Grafiken DSCI9126.jpg  

  8. #8
    Erfahrener Benutzer Roboter Genie Avatar von White_Fox
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    Deine Schaltung ist eine Konstantstromquelle.
    Du suchst aber eine Konstantspannungsquelle.
    Mit dieser Schaltung vändert sich die Geschwindigkeit deines Zuges, sobald da noch eine zweite Lok dazukommt oder z.B. die Beleuchtung eines Personenwagens auch Strom haben will...doof.


    Du hast zwei Möglichkeiten:
    1. Operationsverstärker. Mit dem und zwei Widerständen kriegst du deine 0-15V ohne Probleme.

    2. PWM mit Logik-FET. Mit dem internen Takt eines ATMega8 kriegst du selbst in Software ein PWM-Signal mit einer Frequenz von etwas über 120Hz hin. Ich kann mir kaum vorstellen, dass deine Lok auch ohne Glättungskondensator diesem Ruckeln wirklich folgen kann, mit Kondensator wird es allerdings bestimmt nicht mehr der Fall sein.

    Ich an deiner Stelle würde die PWM-Variante bevorzugen. Kein Extra-Bauteil, und du kannst ohne Verlust locker acht PWM-Kanäle unabhängig steuern, d.h. die Geschwindigkeit mit nur einem Controller auf acht Streckenabschnitten unterschiedlich regeln. Über die Richtungsabhängigkeit müsstest du dir da allerdings noch Gedanken machen, dürfte aber kein Problem sein.

  9. #9
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    Hey,

    nach langer Zeit hab ich mal wieder Zeit. Die PWM-Variante werde ich wieder angehen. Ich hab durch recherche im Atmega Datenblatt herausgefunden, wie ich die PWM-Frequenz erhöhe. Außerdem habe ich noch etwa 30 BC140-10 gefunden. Die sollten für meine Zugsteuerung ja ausreichen als H-Brücke.
    Meine Frage aber an White_Fox ist, mit welchem Controller kann man acht PWM-Kanäle unabhängig voneinander steuern? Geht das mit einem Atmega?

    Meine nächste Frage wäre, laut Datenblatt gibt es drei PWM-Kanäle beim Atmega8. Aber wie heißen die? Ich weiß, dass es mit Timer2 geht, aber wie heißen die anderen beiden? Sind das Timer1A und Timer1B?

    Vielen Dank für eure Hilfe.
    Geändert von RP6fahrer (29.06.2013 um 09:27 Uhr)

  10. #10
    Erfahrener Benutzer Robotik Visionär
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    Die BC140 sind für 1 A Laststrom etwas knapp: Es sind zwar 1 A als maximaler Strom angegeben, aber da werde die Eigenschaften (Verstärkung und Sättigungsspannung) schon relativ schlecht. Auch braucht so eine Bahn ggf. zum Anfahren zeitweise mehr Strom - für einen Trafo ist das für 1 Minute kein Problem, wohl aber für einen Transistor. Wenn man die H-Brücke schon aus einzelnen Transistoren aufbauen will, dann wäre eine Mischung mit 2 NPN und PNP Typen passender, oder halt MOSFETs (auch n und p gemischt).
    Sofern man die Drehrichtung nicht so oft wechseln will, kommt auch noch die Variante mit einem Relais zum Umpolen und dann nur einem Transistor / MOSFET in Frage. Das ist einfacher aufzubauen.

    Es gibt auch AVR Controller mit 8 PWM Kanälen. Ganz unabhängig in der Regel nicht, weil je Timer i.A. nur eine Frequenz möglich ist, aber der PWM Wert kann natürlich unterschiedlich sein. Bei nicht so hoher Anforderung an die Frequenz ginge es ggf. auch per Software PWM - ist dann aber nicht mehr so ganz einfach zu programmieren und mit Einschränkungen.

    Der Mega 8 hat 3 PWM Kanäle: einen bei Timer2 und 2 für Timer 1. Die Namen hängen vom Compiler ab, bzw. ob es um die Pins oder Register geht. Für mehr Kanäle würde sich z.B. der ähnliche Mega88 anbieten, mit 6 PWM Kanälen.

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