Programmierbare Stromsenke

Ich brauche eine Stromsenke, die ich von einem Mikrocontroller aus steuern kann. Sollte 5 V bis zu 4 mA oder so in mindestens 256 Schritten verarbeiten (mehr ist besser). Ich suche aus Kostengründen nach einem Design, nicht so sehr nach einem vollständigen Produkt.

UPDATE Nr. 1: Hier ist eine funktionierende Schaltung mit einem BJT, ich habe einen MOSFET (2N7000) ausprobiert, aber er hat nicht wie erwartet funktioniert. Die Kontrolle über die Reichweite scheint etwas eingeschränkt zu sein. Ich werde einen DAC verdrahten und die Ein- / Ausgangswerte aufzeichnen.

Update Nr. 2: Ich habe die Schaltung angeschlossen (100% wie in der Simulation) und ich kann einen Bereich zwischen 0,7 mA und 4,7 mA erhalten. Nicht ganz nach Plan, scheint aber auf dem Weg dahin zu sein. Wie kann ich den "niedrigen" Bereich absenken? Das OP07 hatte einen sehr geringen Offset.

schematisch

Simulieren Sie diese Schaltung – Mit CircuitLab erstellter Schaltplan

Sie benötigen ein Design für einen oder Sie benötigen ein fertiges Produkt? Was hast du bisher versucht?
@NickJohnson - Ich habe lieber ein Design, da ein komplettes Produkt teuer sein könnte. Ich versuche, hier ein sehr strenges Budget einzuhalten. Bisher suche ich nur im Web nach möglichen Lösungen für Prototypen, habe aber noch nichts gefunden.
Hat deine MCU einen DAC? Hast du Erfahrung mit Opamps?
@Dzarda Die MCU hat keinen DAC, aber ich kann möglicherweise ein PWM-Signal filtern, um ein Gleichstromsignal zu erzeugen, aber ich bin mir nicht sicher, wie genau oder welligkeitsfrei das wäre. Ich habe Erfahrung mit OAs, aber nicht in dieser Anwendung.
Bitte geben Sie den vollen Steuerbereich des Stroms an, den Sie benötigen, dh 100 uA bis 4 mA.
Verfügt Ihre MCU über 8 oder mehr IO-Leitungen?
@WhatRoughBeast Ja, wird Ihnen ein gepufferter R / 2R-Netzwerk-DAC vorgeschlagen? :)
Jawohl. Keine Aufregung, kein Muss. Ein DAC10 scheint das Richtige zu sein.
Der beste Ansatz ist ohne einige echte Spezifikationen unmöglich zu beurteilen. Welche maximale Spannung darf die Stromsenke abfallen? Wie schnell muss es reagieren? Wie genau muss es sein?
Es ist normalerweise billiger zu kaufen als zu bauen, aber hier ist ein Produkt, dessen Design Open Source ist (Link am Rand der Seite): tindie.com/products/arachnidlabs/…
@ pjc50 Ich brauche eine Lösung, die auf eine sehr kleine Stellfläche passt, und es ist auch kein Kühlkörper mit der von mir erwarteten Wärmeableitung erforderlich. Teile wären unter 3 $ für das, was ich baue.

Antworten (2)

Der Aufbau einer Konstantstromlast mit einem Operationsverstärker ist ein ziemlich einfacher Weg, dies zu tun. Schauen Sie sich zum Beispiel das erste Diagramm in diesem Beitrag an:

Geben Sie hier die Bildbeschreibung ein

Ein Operationsverstärker passt seinen Ausgang an, um die Spannung an seinen - und + Anschlüssen identisch zu machen. In diesem Fall ist der negative Eingang die Spannung über einem Strommesswiderstand (R1) und der positive Ausgang die Spannung über einem Potentiometer. Wenn Sie die beiden Spannungen gleich machen, bedeutet dies, dass der Strom durch R1 - und damit Ihre Last, die dorthin gehen sollte, wo "V +" auf dem Schaltplan steht - der Spannung am + -Anschluss geteilt durch den Widerstand von R1 entspricht.

In diesem Fall treibt der Ausgang des Operationsverstärkers Q1, einen FET, da der FET weitaus mehr Strom aufnehmen kann als der Operationsverstärker.

Um die Last digital zu steuern, ersetzen Sie R3 und R6 durch den Ausgang eines DAC oder einen geeignet gefilterten PWM-Ausgang. Für eine kleinere Last wie 4 mA benötigen Sie einen viel größeren Widerstand für R1; Der Wert von R1 ist ein Kompromiss zwischen der Genauigkeit, die Sie durch die Verwendung größerer Einstellspannungen erhalten, und der zusätzlichen Verlustleistung und Bürdenspannung darüber.

Vielleicht könnten Sie betonen, dass für 4mA kein Transistor benötigt wird. Außerdem müssen bei der Auswahl des R1-Werts die Rail-to-Rail-Eingangs-/Ausgangseigenschaften des Operationsverstärkers berücksichtigt werden.
@Dzarda Ich dachte daran, das zu erwähnen, aber ohne den Transistor muss der Operationsverstärker die positive Versorgung des Geräts liefern, und ich wollte meine Erklärung nicht unnötig komplizieren.
Das Poti kann auch ein digitales Poti sein, Sie können einige bekommen, die 8-Bit-Paralleleingänge oder I2C (viel besser!) sind, und einige billige haben normalerweise 256 Schritte und können lineare oder nichtlineare Widerstände sein.
Ich stimme auch @Dzarda zu, dass Sie für maximal 4 mA keinen MOSFET benötigen. Der MOSFET würde im linearen Widerstandsbereich wirken und ihn effektiv zu einem spannungsgesteuerten Widerstand machen. Die Interna des Operationsverstärkers werden im Grunde dasselbe tun, und die meisten sollten in der Lage sein, über 20-50 mA zu arbeiten.
@Dzarda Wie würden Sie vorschlagen, mit nur einem Operationsverstärker eine "Stromsenke" herzustellen? Mir scheint, Sie brauchen einen BJT, JFET oder MOSFET - etwas mit offenem Kollektor oder Drain.
Es tut mir Leid. Meine Idee war falsch, @SpehroPefhany hat Recht, der Transistor muss einfach da sein, um das Steuersignal vom Strompfad zu "isolieren". Entschuldigung für die Irreführung. Ich werde eine Antwort geben, um das zu erklären.
@Dzarda Nicht falsch - eine Howland-Stromsenke könnte verwendet werden, aber genau abgestimmte Widerstandssätze sind viel teurer als ein Transistor (und normalerweise schlechtere Leistung).
Geht das ohne duale Versorgung?
@ user34920 Ja, absolut, solange der Operationsverstärker einen Eingangsbereich hat, der bis auf 0 V reicht.
@NickJohnson - aber ich bin mit etwas "Offset" einverstanden, der Operationsverstärker muss nicht RR sein, oder?
@ user34920 Der Eingangsbereich des Operationsverstärkers muss die negative Schiene enthalten - wie z. B. den MCP6002 im Diagramm -, aber er muss nicht die positive Schiene enthalten, und der Ausgang muss nicht Schiene zu Schiene sein.

Keine wirkliche Antwort

Um meine Gedanken zu meinen Kommentaren zu @NickJohnsons Antwort zu erläutern, präsentiere ich Ihnen dieses grobe Schaltplanpaar. Bitte entschuldigen Sie die Unvollständigkeit und Vereinfachung.

schematisch

Simulieren Sie diese Schaltung – Mit CircuitLab erstellter Schaltplan

Der orangefarbene Pfeil kennzeichnet den gewünschten Strompfad. Die roten Pfeile bedeuten jedoch falsche Ströme, die durch Ihr Gerät stromaufwärts in den / aus dem Operationsverstärker fließen.

Sie können einen Operationsverstärker als Stromquelle/Senke verwenden - siehe Howland-Strompumpe: google.co.uk/…
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