Stromquelle für Milliohm-Lasten?

Ich habe an einem Modell einer Magnetschwebebahn als mein großes Hobbyprojekt gearbeitet; etwas um die H0-Skala.

Die ursprüngliche Idee war, den Inductrack- Mechanismus zu verwenden , um es einfach zu halten. Zusammenfassend lässt sich sagen, dass ein Halbach-Array aus Seltenerdmagneten Strom in einer Leiterbahn erzeugt, der wiederum eine Abstoßungskraft erzeugt. Leider lässt sich die Theorie nicht gut nach unten skalieren; Entweder muss man sehr schnell fahren (Mach 3) oder man braucht 3 cm Kupfer, um den Widerstand nach unten zu treiben.

Mein aktueller Plan ist, das Array beizubehalten, aber die Ströme in der Strecke aktiv zu verwalten. Berechnungen auf der Rückseite des Umschlags zeigen, dass ich mit 2-3 Ampere einen zufriedenstellenden Hub erzielen kann, und ich kann sogar Leiterplatten mit 1-mm-Leitern als Leiterbahn verwenden, ohne sie in eine heiße Platte zu verwandeln.

Allerdings ist das immer noch ein respektabler Strom, wo ich herkomme, und die Last liegt in der Größenordnung von Milliohm. Ich habe keine Ahnung, wie man eine Schaltung baut, die diese Ströme treiben kann, ohne 99% der Energie in einem Messwiderstand zu sprengen.

Weitere "Anforderungen" sind Reproduzierbarkeit und einfache Einrichtung. Wenn ich für jede Spur in der Spur einen Trimpot einstellen oder 10 Komponenten löten muss, um die Kräfte auszugleichen, wird diese Sache nie fertig. Eine optimale Lösung wäre ein handelsüblicher spannungsgesteuerter IC.

Antworten (3)

So kann man zB mit Schaltreglern eine +/- 0,5V bei mehreren Ampere Stromversorgung aufbauen.

Bauen Sie dann eine Ausgangspufferstufe für einen Operationsverstärker, der von dieser Versorgung gespeist wird, Stromrückkopplung von einem kleinen Messwiderstand (sagen wir 10-20 m Ω ) mit Kelvin-Anschluss. Erledigt.

Wenn Sie sich nicht für Crossover-Verzerrungen interessieren, reicht ein komplementäres Paar BJTs aus. Da der Operationsverstärker mit einer viel höheren Spannung (z. B. +/- 5 V) betrieben wird, ist genügend Spannung vorhanden, um die Basen anzusteuern.

Bearbeiten: So etwas wie die folgende Schaltung. Die Transistoren müssen bei Ihren 2-3A ein Beta von etwa 100 haben, sodass der Basisstrom +/- 20-30 mA beträgt. Zum Beispiel 2SB1412/2SD2118.

schematisch

Simulieren Sie diese Schaltung – Mit CircuitLab erstellter Schaltplan

Wie @GeorgeHerold vorschlägt, können Sie, wenn Sie nur eine Polarität benötigen, den Transistor und die zugehörige Versorgung weglassen (wahrscheinlich wäre das PNP am besten herauszuschneiden), was es viel einfacher macht.

Leider fand ich die BJTs immer etwas mysteriös, könnten Sie also bitte etwas mehr Details über die Transistorlösung geben? (Hätte die Gelegenheit ergreifen sollen, an der Universität zu lernen, aber ich musste nur den Grundkurs Elektronik bestehen und die Kenntnis des Operationsverstärkers war ausreichend ...)
Siehe Bearbeiten oben. Sie könnten eine höhere Spannung für die Versorgung verwenden (z. B. +/- 5 V), aber die Transistoren werden heißer (10-fache Verlustleistung) und würden Kühlkörper erfordern.
Sieht so aus, als könnte ich das durchziehen. Eine weitere Sache (TM): Was ist die Begründung für den R5-Wert?
R5 ist nicht zu klein gegenüber der Mittelfrequenz-Ausgangsimpedanz der meisten Operationsverstärker (normalerweise um 100 Ohm) und verhindert Schwingungen über C1/R6. Wenn Sie es viel höher machen, lässt es nicht genug Strom zu den Basen, viel niedriger und es führt nicht die gewünschte Funktion aus.
Eine interessante Wahl von Leistungstransistoren mit niedriger Vce(sat) impliziert Rce~ 1/16 Ohm mit hoher hFE, ist aber völlig unnötig, da die Gegenkopplung die Treiberimpedanz reduziert und die Magnetleistung mit <1W viel zu niedrig ist

Ich denke, Spehro spricht von einem Push-Pull-Ausgang. Eine einfache ist hier. http://en.wikipedia.org/wiki/Push%E2%80%93pull_output

Aber ich frage mich, ob Sie beide Polaritäten brauchen? Wenn nicht, dann nur eine Operationsverstärker-Stromquelle mit einem Transistorpuffer. wie Abb. 7 hier, http://en.wikipedia.org/wiki/Current_source#Op-amp_current_sources

Sollte gut sein...

Willkommen, Georg!
Das Magnetfeld ist sinusförmig, also muss ich die Richtung des Stroms mit dem Vorzeichen des Felds abgleichen. Im ersten Prototyp plane ich, dies zu tun, indem ich denselben Strom physisch in $\phi$- und $\phi+\pi$-Leitern leite, aber in entgegengesetzte Richtungen. Aber wenn ich dies auf die volle Spurgröße skaliere, könnte es sinnvoller sein, die Strömungen für den Antrieb unabhängig zu steuern.
Hmm, Sie haben also Kupferschleifen, die der Periode des Halbach-Arrays entsprechen, mit einem Flip im Vorzeichen für jede Schleife?
Das Protoboard wird nur quer verlaufende Kupferstreifen haben, die der Periode entsprechen, die ich mit Drähten verbinden werde. Grund dafür ist, dass ich dann dieselben Boards verwenden kann, um Nicht-Halbach-Ansätze zu testen.
Habe einige Berechnungen auf der Rückseite des Umschlags durchgeführt: Das System ist die Definition von instabil. Aber das löst die Antriebsfrage gut; Ich kann einfach einen beweglichen Sollwert in die Stabilitätskontrolle stecken. Mir wurde auch klar, dass eine H-Brücke auch die Polaritätsprobleme bewältigen kann, und ich vermute, dass dies billiger ist als eine separate Versorgung für Negativ. Aber das ist für Prototyp II, "Make it stay put".

Ich würde mich für einen Abwärtswandler entscheiden, um Ihnen Niederspannungs-Hochstrom mit gutem Wirkungsgrad zu liefern. Verwenden Sie dann einen Hall-Effekt-Sensor, um den Stromfluss zu bestimmen, und verwenden Sie dies als Feedback für Ihren Abwärtswandler, um den Strom präzise zu steuern.

Stromquelle für Milliohm-Lasten?
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