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Donnerstag, 25. September 2008, 17:52

Entladegerät mit Operationsverstärker

Hi!

Ich habe diese kleine Schaltung hier gefunden und habe überlegt, wenn das eine LED einschalten kann sollte es auch ein Relais ausschalten können. Heraus kam dabei diese Schaltung hier:

(Die Bauteilearten stimmen teils nicht genau, da ich keine Lust hatte ewig die Bibliothek danach zu durchsuchen!)

Ich weiß nur nicht, ob der Operationsverstärker statt der LED ein kleines Relais überhaupt schalten kann ober ob er zu schwach ist. Aus dem Datenblatt werde ich nicht schlau...

Die Funktion ist im Grunde die, die auch im Elektronik-Kompendium beschrieben wurde.
Die Änderung wäre, dass beim Drücken von S1 K2 anzieht und sich selbst hält, das Entladen beginnt.
Sink die Spannung unter den eingestellten Wert schaltet der OP-Verstärker K1, welches K2 abfallen lässt.

Kann mir da wer weiterhelfen? Und sollte die Schaltung funktionieren oder habe ich wiedermal an sämtlichen Fehlern vorbeigeschaut?

Dieser Beitrag wurde bereits 2 mal editiert, zuletzt von »Mig369« (25. September 2008, 17:57)


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Donnerstag, 25. September 2008, 23:32

RE: Entladegerät mit Operationsverstärker

Ich hab jetzt nicht die entsprechenden Datenblätter durchgearbeitet, soweit ich das aber sehe hast Du nur die LED durch ein Relais mit Freilaufdiode ersetzt.
Da es sich um ein 9V Relais handelt, sollten am Widerstand 3V abfallen - ich geh mal von 12V aus.
Das würde einen Strom von rund 5mA bedeuten.

Ich glaub aber nicht, das dem Relais 5mA für das Anziehen reichen werden.

Schalte dem Operationsverstärker einen kleinen Fet nach. Jeder Typ mit ca. 1A Drain Strom sollte gehen.
An den OP Ausgang kommt dann noch ein Widerstand mit etwa 1kOhm zum FET.

Die Eingänge + und - des OP werden vertauscht, weil der FET eine Signalinvertierung macht.

Ob Du für den Operationsverstärker wirklich einen OPA 2130 brauchst ???
Ich meine ein µA741 sollte es auch tun und ist einfacher erhältlich.

Anstatt der 1N4148 würde ich eine LED einbauen, da die eine höhere Schwellenspannung hat. 2x 1N4148 in Reihe erfüllen aber den gleichen Zweck.

Auf die Plus Seite deines Potis würde ich noch einen Widerstand einbauen.
Der Wert sollte zwischen 4,7k und 22k betragen, das ist abhängig von der Anzahl der zu behandelnden Zellen.
Für das Poti / Trimmer würde ich eine Spindeltrimmer Version einsetzen, da die Abschaltespannung damit schöner einzustellen geht.

3

Freitag, 26. September 2008, 16:09

RE: Entladegerät mit Operationsverstärker

Danke für die Antwort schonmal!

Aber wie gesagt, die Bauteile im Plan stimmen nicht alle. Das Relais das ich nehmen wollte braucht nur 5VDC. Den Operationsverstärker wollte ich eigentlich aus der Originalschaltung übernehmen (LM324). Kann natürlich auch ein anderer sein, wenn der besser passt.

Könntest du mir etwas genauer erklären, wie der FET eingebaut werden soll?
Habe ich das richtig verstanden, dass dann der OP den FET schalten soll und der wiederum das Relais schaltet?


Der Poti wird warscheinlich ohnehin durch feste Widerstände ersetzt/ergänzt, die sich per Drehschalter umschalten lassen. Ich brauche ja nur pro Zellenzahl einen festen Wert.

4

Freitag, 26. September 2008, 20:05

RE: Entladegerät mit Operationsverstärker

Der LM324 funktioniert natürlich.
Das ist aber ein 4 Fach OP, das heisst in dem Gehäuse sind 4 Operationsverstärker eingebaut, von denen Du aber nur einen brauchst.
Die anderen solltest Du stillegen, da es sonst zu Schwingungsneigungen kommen kann ( A mit - verbinden + kommt an Masse ) .

Zitat

Könntest du mir etwas genauer erklären, wie der FET eingebaut werden soll?

Guck mal auf diese Seite:
http://www.toeging.lednet.de/flieger/pro…/pwmblinker.htm
So solltest Du die FET an deine Schaltung ankoppeln.
Den 47K Widerstand kannst Du Dir sparen, der ist in dieser Schaltung nur, weil da ein Microcontroller eingebaut ist, der seine Ausgänge auch hochohmig schalten kann.
Die Masseverbindung ist natürlich durchgeschaltet.
Dein Relais wird an +Versorgungsspannung und den Drain Anschluß ( im Schaltplan Left oder Right_Out ) angeschaltet.
Die Diode parallel zu der Relaisspule, wie in deinem Schaltplan, muß aber auf jeden Fall auch mit rein.
Im Prinzip wird so ein N-Kanal FET angesteuert wie ein NPN Transistor.
Nur das GATE ( ~Basis ) ist sehr hochohmig ( eigentlich gar nicht ) mit dem Lastkreis verbunden.
Aus diesem Grund kann so ein FET praktisch Leistungslos ( parasitäre Effekte und Kapazitäten mal aussen vor ) angesteuert werden.

Das kleine Teilchen ( FET ) in unserem Schaltplan kann maximal 15A schalten.

Wenn Du ein 5V Relais verwenden willst muß ein Teil der Akkuspannung an einem Widerstand in Reihe zu deinem Relais verbraten werden ( Wie in deinem Schaltplan ).
Um diesen Widerstand zu berechnen bräuchtest Du den Spulenwiderstand des Relais, sowie die ( Akku-) Spannung an der die Schaltung arbeiten soll.

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Samstag, 27. September 2008, 10:30

Hmm, denke den OP such ich mir dann im Elektrofachhandel raus, je nachdem welchen der beiden der Laden da hat. Wirkt sich ja auf die Schaltung ansich nicht aus, oder?

Ich habe jetzt einmal die Schaltung geändert und einen FET eingebaut (auf den genauen Typ habe ich jetzt noch nicht geachtet)
Stimmt das so?


Verstehe ich das richtig, dass jetzt bei leerem Akku der OP keine Spannung am Ausgang (7) hat (wg Signalinvertierung am FET) und damit der FET niederohmig wird?
Das Gate vom FET arbeitet nur über die Spannung oder? Also ohne dass ein Strom fließen muss?

6

Samstag, 27. September 2008, 13:44

Servus,

Zitat

Original von Mig369
Hmm, denke den OP such ich mir dann im Elektrofachhandel raus, je nachdem welchen der beiden der Laden da hat. Wirkt sich ja auf die Schaltung ansich nicht aus, oder?

wenn die Versorgungsspannung für den ausgesuchten OP passt und er auch mit kleinen Eingangsspannungen klar kommt, sollte es passen. Viele OP-Typen funktionieren nicht mehr richtig, wenn sich die Eingangsspannungen zu sehr (z.B. weniger als 1,5V) der Versorgungsspannung des OPs annähern. Wenn die Versorgungsspannung des OPs in Deiner Schaltung (wie ich annehme) einfach +UB und GND ist, muß man auf den möglichen Eingangsspannungs-Bereich achten.
In dem Zusammenhang mal die Frage, in welchen Spannungsbereich (+UB) die Schaltung überhaupt funktionieren soll?

Zitat


Ich habe jetzt einmal die Schaltung geändert und einen FET eingebaut (auf den genauen Typ habe ich jetzt noch nicht geachtet)
Stimmt das so?


Verstehe ich das richtig, dass jetzt bei leerem Akku der OP keine Spannung am Ausgang (7) hat (wg Signalinvertierung am FET) und damit der FET niederohmig wird?
Das Gate vom FET arbeitet nur über die Spannung oder? Also ohne dass ein Strom fließen muss?

Nein, der FET (wenn's ein N-Kanal Typ ist) leitet bei positiver Eingangsspannung am Gate. Dementsprechend müsten die Eingänge des OPs (+/-) vertauscht werden, damit bei niedriger UB-Spannung der FET sperrt. Wenn bei niedriger Spannung K1 anziehen soll, ist es schon richtig so.
Und ja: der FET ist nur Spannungs-gesteuert.

Aber beim Betrachten der Schaltung gehen mir diese Fragen durch den Kopf:
Warum ist das so kompliziert und gleich mit 2 Relais (ich hasse Relais!)
Wenn man bloß ein einziges Relais nimmt, das beim Unterschreiten der Spannung abfällt und die ganze Schaltung damit stromlos macht, müßte das doch auch reichen, oder wozu ist die etwas schwer zu durchblickende Verknüpfung der Relais?

Grüße.

Thomas

Dieser Beitrag wurde bereits 2 mal editiert, zuletzt von »Ottili« (27. September 2008, 13:49)


7

Samstag, 27. September 2008, 17:53

Die Schaltung soll 4 bis 7 NiMh-Zellen entladen können, damit liegt die Spannung zwischen 4 und etwas mehr als 9V.

Die beiden Relais kommen noch von der ersten Schaltung bei der kein FET drin war.

Im Prinzip könnte man auch den FET direkt den Entladewiderstand schalten lassen, oder? Wäre eleganter, da hast du recht. Und ich muss keine Relais für 4V-9V suchen...

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Samstag, 27. September 2008, 18:01

Hi,

Wieso eigentlich ein OP und kein Komparator?

Und so ganz ohne Hysterese?

servus,
Martin

9

Samstag, 27. September 2008, 21:03

Zitat

Wieso eigentlich ein OP und kein Komparator?

Ist ja eigentlich egal, der OP arbeitet ja hier auch nur als Komparator.

Zitat

Und so ganz ohne Hysterese?

Wozu, wenn die Spannung unter einen bestimmten Wert abgefallen ist, fällt das Relais ab und macht die Schaltung stromlos.
Und ohne Spannung kann die Schaltung, auch bei steigender Akku Spannung nicht wieder aktiv werden.

@Mig369
Die Schaltung mit dem Fet sollte so passen, allerdings würde ich zwischen dem Ausgang des OP und dem Gate des FET noch einen Widerstand einfügen.
Ich meine 1k Ohm sollte passen.

Dieser Beitrag wurde bereits 1 mal editiert, zuletzt von »wkrug« (27. September 2008, 21:06)


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Sonntag, 28. September 2008, 00:58

Zitat

Original von Mig369
Die Schaltung soll 4 bis 7 NiMh-Zellen entladen können, damit liegt die Spannung zwischen 4 und etwas mehr als 9V.

da wird der LM324 schon richtig sein. Laut Datenblatt reichen ihm schon 3V (single Supply), und auch die Eingänge arbeiten bis hinunter zu GND = Pin 11.
Leider weiß ich grad keinen entsprechenden Einzel-OP (wäre halt etwas kleiner).

Zitat


Im Prinzip könnte man auch den FET direkt den Entladewiderstand schalten lassen, oder? Wäre eleganter, da hast du recht. Und ich muss keine Relais für 4V-9V suchen...

Der FET müßte dann aber schon die ganze Schaltung Abschalten (als Ersatz für K2), damit nach der Entladung überhaupt kein Strom mehr fließt und durch Ansteigen der Akkuspannung ohne Last das Ganze nicht wieder eingeschaltet wird.

Den OP kann man eigentlich auch weglassen - so könnte es evtl. auch gehen:
»Ottili« hat folgendes Bild angehängt:
  • sch.gif

11

Sonntag, 28. September 2008, 09:59

So, ich habe mal beide Relais über Bord geworfen.



Müsste passen, oder?

Zu den Bauteilen, der OP wird wohl dann der LM324 werden. Widerstände und Dioden wie sie da stehen.
Nur, was für ein FET? N-Kanal und für Spannung und Strom der Schaltung geeignet. Gibts da sonst noch Anforderungen an den?

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Sonntag, 28. September 2008, 12:51

Hallo Mig,

an der eingezeichneten Stelle müßte es ein P-Kanal Typ sein. Von den Daten her ist Deine Anwendung sicher unkritisch (ich denke, Du wirst nicht gerade mit 50A entladen). Also z.B. ein IRF9Z34 o.ä. würde passen.

Zur Schaltung:
Die Idee ist schon richtig, und es würde solange funktionieren, bis der OP den FET sperrt. Dadurch bricht die Spannung an RL nun vollends zusammen und damit liegen beide OP-Eingänge auf 0V (weil die Referenzspannung auch von der Spannung hinter dem FET geliefert wird). Damit gibt es keine Differenzspannung mehr an den OP-Eingängen und die OP Ausgangsspannung ist eher ein Zufallsprodukt.
Wenn der OP seine Versorgungsspannung auch aus dem rechten Teil der Schaltung bezieht, ist die Sache eh klar: der Ausgang des OPs liegt dann auf 0V (klar, wenn alles auf 0V liegt), aber dadurch leitet der FET wieder!
Man könnte das Ganze dadurch lösen, indem man sowohl die Versorgungsspannung des OPs, als auch die Referenzspannung (R1/D1) von +UB direkt versorgt. Das hat aber den Nachteil, daß auch nach Entladeschluß ein kleiner Strom aus dem Akku gezogen wird.

Grüße,

Thomas

13

Montag, 29. September 2008, 17:28

Ich habe jetzt die Versorgungs- und Referenzspannung des OP vor den FET gesetzt.
Statt dem Ein-Taster ists jetzt ein Schalter, gefällt mir irgendwie besser so...



Wenn so jetzt alles stimmt gehe ich morgen die Teile dafür besorgen!

Sicherung kommt übrigens auch noch rein, sonst macht die Z-Diode irgendwie wenig Sinn :O

Dieser Beitrag wurde bereits 2 mal editiert, zuletzt von »Mig369« (29. September 2008, 17:42)


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Montag, 29. September 2008, 22:53

Gut - aber die Schaltung schaltet nun beim Erreichen der eingestellten Spannung den Entladevorgang nicht mehr ab, sondern fängt wahrscheinlich an, wild zu schwingen. Denn die Akkuspannung steigt ja sofort wieder an, wenn RL abgeschaltet wird. Dann wird der FET wieder leitend und das Spiel geht von vorne los...
Die Schwingungen sollten zumindest unterdrückt werden, dann würde die Schaltung den Entladestrom langsam reduzieren und so die Entladespannung konstant halten. Der FET muß dann aber gekühlt werden, da er nicht nur ein/ausschaltet, sondern als regelbarer Widerstand Leistung verbrät. Gegen die hohen Schwingungs-Frequenzen sollte schon ein Kondensator (z.B. 1µF) zwischen OP-Ausgang und (-)Eingang helfen.

Eine LED zur Kontrolle wäre noch praktisch, um zu sehen, wann der Akku leer ist.

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Mittwoch, 1. Oktober 2008, 19:35

Ich hätte einen 22µF Elko da, geht der auch?

Und schaltet damit die Schaltung dann soweit ab, dass man den Akku bedenkenlos ein paar Stunden hängen lassen kann nachdem das Entladen beendet wurde?

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Mittwoch, 1. Oktober 2008, 22:56

Zitat

Original von Mig369
Ich hätte einen 22µF Elko da, geht der auch?

ja, wird schon gehen. (+)Pol vom Elko an den OP-Ausgang.

Zitat


Und schaltet damit die Schaltung dann soweit ab, dass man den Akku bedenkenlos ein paar Stunden hängen lassen kann nachdem das Entladen beendet wurde?

die Schaltung schaltet eigentlich gar nicht mehr ab, sondern regelt den Entladestrom herunter. Erst, wenn die kleine Belastung durch den Betriebsstrom des OPs und der Widerstände den Akku schon unter die Entladeschwelle bringt, fließt durch RL kein Strom mehr. Bis dahin dürften aber schon ein paar Stunden vergehen.

Es gäbe noch die Alternative: Du setzt das Poti hinter den FET, dann wird beim ersten Erreichen der E.-Spannung wieder RL ganz abgeschaltet, und nur der OP und R1/D1 bleiben am Akku. Allerdings brauchst Du dann wieder einen Start-Taster, oder häng den Elko zwischen Source vom FET(= geschaltetes UB) und OP(-). Das sollte den Entladevorgang beim Einschalten dann starten.

Grüße,

Thomas

Dieser Beitrag wurde bereits 1 mal editiert, zuletzt von »Ottili« (1. Oktober 2008, 23:06)


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Donnerstag, 2. Oktober 2008, 15:04

Hmm, denke auf ein paar Stunden wär das in Ordnung, der Akku darf halt in 2 oder 3 Stunden nach Entladeende nicht hoffnungslos unterladen sein.

Dann bleibe ich wohl bei der Schaltung, reicht für meine Zwecke.

Danke für die Hilfe!:ok: