Spannungsregler 78xx produzieren zu hohen Spannungsabfall

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24.04.2005, 23:14
RCO

Spannungsregler 78xx produzieren zu hohen Spannungsabfall

Hallo Leute,

ich wollte die Schrittmotoren von Robotikhardware.de
(7V, 0,6 A) an einem 12 V Akku betreiben.
Ich möchte die Motoren nach möglichkeit ohne Getriebe betreiben, deshalb ist es dringend notwendig, dass auch 600 mA fließen.
Ich wollte nun mit einem LM317 die nötigen 7V erzeugen. Da die 12 Volt des Akkus aber zu niedrig sind, liefert der LM317 unter Last gerade mal knappe 4,5V und es fließen dementsprechend "nur" ca. 380 mA, also etwas mehr als die Hälfte des angegebenen Stroms. Da ich aber keinen 2. 12V Akku einbauen möchte, um die nötige Spannung zu erzeugen, und auch der 7807 mindestens 14 V braucht, habe ich überlegt einfach einen 8 Ohm Widestand einzubauen, dieser würde zusammen mit dem Spulenwiderstand auf 20 Ohm kommen und unter 12V 600mA fließen lassen, was genau der entsprechende Wert wäre.

Ist sowas denkbar, oder ist davon abzuraten. Wo bekommen ich entsprechend belastbare Widerstände her und wie berechne ich Wieviel Watt er haben muss?

Bitte um Hilfe ;-)
24.04.2005, 23:40
Klaus_0168

Hi RCO,

die LM78'er Reihe hat einen Spannungsabfall von 2 bis 3 Volt. Woher hast Du den Wert von 7V ???
Einen zusätzlichen Lastwiderstand einzusetzen halte ich für eine schlechte Idee, da Du damit nur Energie verbratest. Die Leistung eines ohmschen Verbrauchers ist das Produkt aus Spannung und Strom.

P = U * I

Hochlastwiderstände lassen sich überall dort beschaffen, wo Du auch Deine restliche Elektronik beziehst.

Gruß Klaus
24.04.2005, 23:55
RCO

Zitat:

die LM78'er Reihe hat einen Spannungsabfall von 2 bis 3 Volt.

Hatte im datenblatt bei Reichelt nachgesehen, da steht 12 V, da habe ich mich wohl vertan. Allerdings sind das TA7807S. Gibts da einen Unterschied.
Wenn der Widerstand natürlich die ganze Leistung nur Verbärt hat das nnatürlich wenig Sinn! Einen LM7807 kann ich nirgends finden :cry:
25.04.2005, 00:00
Klaus_0168

Hi RCO,

kennst Du die Möglichkeit die Ausgangsspannung eines 78xx mit einer Z-Diode zu erhöhen ??
Das funzt auch mit den Low-Drop-Typen. Ich poste Dir morgen mal ein Schaltplan, muss langsam ins Bett, da ich heute 5:30 wieder aufstehen muss.

Gruß Klaus
25.04.2005, 00:10
freakyjoe

Hi!

Das mit der Ausgangsspannungserhöhung funktioniert nur bei genügender Eingangsspannung, sonst wirkt der Regler nur als Widerstand, was ja nicht sinn der Sache ist...

Low drop ist sicher "die Wahl" für diesen Fall. es gibt Typen die mit einer Dropout-Spannung von 0.3 V arbeiten --> U_in_min= 7+0.3 = 7.3 V also sollte das mit 12V jedenfalls funktionieren... allerdings verbrätst du ja ohnehin (12V-7V)*0.6A .... = 5*0.6W= 3W an dem Spannungsregler... überlege ob sich nicht ein Schaltregler lohnt!!! 3W verheizen is nicht sinnvoll, haut vor allem den Wirkungsgrad ziemlich runter...

Gruß Johannes ;-)
25.04.2005, 00:34
recycle

Vielleicht kannst du dein Problem ja lösen, indem du die Motoren direkt an die 12 Volt hängst und den Strom über die Treiberschaltung auf 0,6A begrenzt.
Dann hast du weniger Verluste und holst sogar noch mehr aus den Motoren raus.

Guck mal hier:
https://www.roboternetz.de/schrittmotoren.html
25.04.2005, 07:11
Klaus_0168

Moin moin,

@recycle :
Deine Version der Strombegrenzung verlagert,meiner Meinung nach, das Energieproblem auf die Treiberschaltung(-en). Bei 0.6A Strom fallen am Motor nur 7 Volt ab. Den einzigen Vorteil sehe ich darin, das es mehrere Stellen gibt (für jeden Motor einzeln) an denen die überschüssige Spannung abgebaut wird und damit nicht ein Bauteil bis zur Rotglut aufgeheizt wird (ja, dies ist übertrieben).

@freakyjoe :
zuerst mal Willkommen in unserem Forum, ich hoffe es macht Dir genausobviel Spass wie mir.
Es ist mir bekannt, das ich auch bei der Spannungsüberhöhung auf die Dropout-Spanung achten muß. Ich habe leider vergessen, dies zu erwähnen. Im Grunde genommen wird bei der Spannungserhöhung ,egal ob mit Z-Diode oder Widerstände realisiert, nur das Massepotential angehoben. Alle anderen Parameter bleiben erhalten. Z-Dioden sind mir nur lieber, da sie eine definierte Spannung haben und man nur die Minimal- und Maximalströme beachten muss.

@RCO :
Hab mal bei Reichelt nachgesehen. Die 78'er Spannungsregler gibt es natürlich nur für 5, 6, 8, 9, ... Volt. Das Schaltbild habe ich noch nicht. Kommt noch.

Gruß Klaus
25.04.2005, 11:28
RCO

@ Klaus_0168:

Zitat:

kennst Du die Möglichkeit die Ausgangsspannung eines 78xx mit einer Z-Diode zu erhöhen ??

Nein ist mir bisher nicht bekannt, ich würde mich aber über den Schaltplan freuen. Ich hab e mir jetzt nochmal den Artikel zu SChrittmotoren durchgelesenn, Frank schreibt da:

Zitat:

[...] ob man nicht zwei 12V- Batterien in Serie schaltet oder eine Spannungsverdopplerschaltung einsetzt. Ich habe mich für letzteres entschieden. Mit ein paar Kondensatoren und Dioden kann man recht einfach die Spannung von 12 auf ca. 21 V erhöhen.

Ich werde ihn mal Fragen, wie er das gemacht hat. Allerdings würde dann am Spannungsregler noch mehr Spannung abfallen.

Zitat:

Die 78'er Spannungsregler gibt es natürlich nur für 5, 6, 8, 9, ... Volt.

Nicht aber für 7 Volt, im Datenblatt ist der Typ zwar aufgeführt, aber vom Elektrofachhändler meines Vertrauens habe ich erfahren, dass solche Zypen vom aussterben bedroht sind ;-)

@ freakyjoe:

Zitat:

Low drop ist sicher "die Wahl" für diesen Fall.

Das werde ich mal in Betracht zeiehn, gibt es eine spezielle Bezeichnung für solche Typen?

Zitat:

überlege ob sich nicht ein Schaltregler lohnt!!!

Hört sich jetzt vielleicht dumm an, aber was genau habe ich mir darunter vorzustellen? :mrgreen:

@ recycle:

Zitat:

Vielleicht kannst du dein Problem ja lösen, indem du die Motoren direkt an die 12 Volt hängst und den Strom über die Treiberschaltung auf 0,6A begrenzt.

Eigentlich wollte ich mir diesen Aufwand ja sparen und die 2 Motoren über einen ULN2803 betreiben, was bei niedrigen Drehzahlen, die ich ja aufgrund des Nichteinsatzes eines Getriebes erreichen wollte, kein Problem sein sollte. (Dachte ich jedenfalls)

@ All:

Ich muss zugeben, dass ich das Problem der passenden Spannung bisher erfolgreich verdrängt habe, jetzt scheint es aber so, als müsste ich vielleicht doch auf eine L297/298er KOmbination zurückgreifen...NEIN!!!
Ich wollte eigentlich den LM317 einsetzen, um die Spannung so lange zu erhöhen, bis der Motor bei langsamer fahrt, oder Stillstand einen Strom von 600 mA fließen lässt.
25.04.2005, 14:50
cauboy

ich denke, du könntest auch nen spannungsregler nehmen, der 8V ausgibt, ein bisschen tolleranz sollten die Schrittmotoren wohl aushlante, ist vielleicht nicht die ideale lösung, aber funktionieren wird es wohl.
25.04.2005, 15:33
RCO

Zitat:

du könntest auch nen spannungsregler nehmen, der 8V ausgibt, ein bisschen tolleranz sollten die Schrittmotoren wohl aushlante

Klar, das würde gehen, außerdem weist ja der ULN auch einen gewissen Innenwiderstand auf, so dass der Strom schon dadurch etwas runter gehen wird. Leider hatte der Elektroladen keinen 7808 auch Lager, genauso keinen 7809 (Geschweigedenn einen Low-Drop-Spannungsregler).
25.04.2005, 21:37
Klaus_0168

Hi RCO,

hier ist der Schaltplan mit der Z-Diode.
http://www.roboternetz.de/phpBB2/alb...php?pic_id=491
Der Strom, der aus Pin 2 nach Masse fliest ist fast Null. Die Spannung am Widerstand beträgt in diesem Beispiel die 5V Ausgangsspannung des 7805. Die Ausgangsspannung (Uout) ist somit die Summe aus Z-Spannung und der Ausgangsspannung des Spannungsreglers. Der Strom durch die Z-Diode wird nur durch den Widerstand bestimmt.
Statt der Z-Diode kann auch ein Widerstand eingesetzt werden. Dann wirken beide Widerstände wie ein unbelasteter Spannungsteiler.

Ich hoffe, das hilft Die weiter
Klaus
25.04.2005, 22:38
RCO

Wunderbar!
Ich hab es direkt mal mit einem 7805 Spannungsregler und einem Poti ausprobiert. Bei 500mA hab ich dann mal aufgehört. Das ganze funktioniert wunderbar, allerdings wurde der Spannungsregler schön warm bis heiß, ein kleines Kühlerblech muss dann schon drin sein.
Allerdings schaffe ich es auch beidirektem Anschluss von Pin2 an 5V nicht, den Strom höher als 520 mA zu bringen!
Gegen die Hitze kann man vermutlich nicht viel machen (außer nem Blech), oder?
26.04.2005, 08:21
Manf

Zitat:

Gegen die Hitze kann man vermutlich nicht viel machen (außer nem Blech), oder?

Das ist normal bei einem 78xx da er mindestens 2V benötigt wenn er mit ein paar 100mA betrieben wird. Die Schaltung ist einfach und benötigt einen Kühlkörper.

Zitat:

Vielleicht kannst du dein Problem ja lösen, indem du die Motoren direkt an die 12 Volt hängst und den Strom über die Treiberschaltung auf 0,6A begrenzt.
Dann hast du weniger Verluste und holst sogar noch mehr aus den Motoren raus.

Die Lösung geht in Richtung Schaltnetzteil bei dem kaum Leistung in Widerständen oder Längsreglern verbraten wird. Die Motorinduktivität mit PWM angsteuert wirkt wie ein Schaltnetzteil und verringert die Verluste erheblich. Etwas mehr Schaltungsaufwand, könnte man sich aber überlegen, gerade bei Akkubetrieb.
Manfred
26.04.2005, 12:52
RCO

Zitat:

Die Motorinduktivität mit PWM angsteuert wirkt wie ein Schaltnetzteil und verringert die Verluste erheblich.

Ahhh... Jetzt verstehe ich! Darüber hab ich ehrlich gesagt auschon nachgedacht, bevor ich wusste, was ein Schaltnetzteil ist. Sowas würde sich sicher gut mit einem NE555 realisieren lassen. Allerdings ist mir nicht ganz klar, wie ich Widerstände und Kondensatoren wählen müsste:

Bild hier

Auf der Seite: http://www.kreatives-chaos.com/index.php?seite=ne555
von Kijon, liegt meines Erachtens nach ein Fehler vor, oder stimmen die Angaben: "tHigh/tLow:"? Müsste es nicht tHigh/t heißen? Ich würde ein Verhältniss tHigh/t von 2/3 nemhen, was dann mit Treiber 8V entsprechen würden. Der ULN und der Treiber werden vermutlich einen geringen Spannungsabfall produzieren.

Dann brauche ich noch einen bzw. 2 Treiber. Da würde ich zunächst mal den Tip122 nehmen. Leider habe ich aber keine Angaben gefunden, bis zu welcher Frequenz ich ihn belasten könnte.

Was haltet ihr davon?