Sterowanie prądem przy wyznaczonym napięciu

[adrian_134]

Witam!

Do stabilizacji napięcia jest dioda zenera oraz specjalne stabilizatory napięcia LM78xx która dla dużych zmian płynącego przez nie prądu utrzymują wyznaczone napięcie, a jak jest z stabilizacją płynącego prądu ? Nie chodzi mi tutaj o źródła prądowe ( tranzystor w obwodzie kolektora ) tylko o stabilizator prądu np ustawiam wartość maksymalną prądu i większy prąd przez obwód nie popłynie tylko będzie utrzymywał się na stałym poziomie przy stałym napięciu , i jeszcze sterowanie natężeniem prądu ( jak w przypadku stabilizatora LM317 ) nie zależnie od płynącego prądu np. mam układ przez który normalnie po podłączeniu do baterii 9V popłyną by prąd 200mA a ja chcę żeby przy takim napięciu popłyną tylko 80mA, jak coś takiego zrealizować ? Jeżeli przed układem wepnę szeregowo rezystor to na nim wystąpi spadek napięcia i układ będzie zasilany już mniejszym napięciem. Co innego jeżeli projektował bym zasilacz, jeżeli chciał bym sterować wartością płynącego prądu to wystarczyło by wpiąć potencjometr przed stabilizatorem napięcia i pod warunkiem że napięcie po odłożeniu się na potencjometrze będzie większe niż minimalne do działania stabilizatora to wszystko będzie dobrze działać. Tak powinno się robić w każdym przypadku ?

[c4r0]

Do stabilizacji prądu stosuje się źródła prądowe. Jak chcesz mieć układ regulacji od strony plusa to jest to źródło prądowe (current source) a jak od strony masy to jest to tzw. "current sink". Regulację prądu uzyskuje się przez taki dobór napięcia, żeby płynął żądany prąd - czyli na regulatorze prądu jest zawsze jakiś spadek napięcia (zmienny), tak samo jak na rezystorze wpiętym w szereg. Inaczej się nie da i nie ma to sensu. Stabilizator prądu to nic innego jak stabilizator napięcia, stabilizujący napięcie na specjalnym rezystorze, który służy do pomiaru prądu. Źródło prądowe można łatwo zrobić łącząc stabilizator napięcia jak LM317 czy 7805 z rezystorem. Po schemat odsyłam do noty katalogowej np. LM317.

[adrian_134]

Regulację prądu uzyskuje się przez taki dobór napięcia, żeby płynął żądany prąd - czyli na regulatorze prądu jest zawsze jakiś spadek napięcia (zmienny), tak samo jak na rezystorze wpiętym w szereg. Inaczej się nie da i nie ma to sensu.

Bateria jest źródłem napięciowym, jeżeli chcę sterować jej prądem przy stałym napięciu to zgodnie z tym co napisałeś nie mogę sterować prądem baterii 9V i uzyskiwać napięcia 9V, i z drugiej strony po co źródło prądowe ? Jeżeli dobrze rozumiem samo źródło to jest ono w stanie przepchać odpowiedni prąd nie zależnie od oporu ( przynajmniej idealne ), więc prąd będzie przepychany przez rezystor i stabilizator napięcia i ten stabilizator "da" pewne napięcie i dalej będzie płyną odpowiedni prąd ?

[Jony130]

Nie bardzo rozumiem o co koledze chodzi? Źródło prądowe to taki teoretyczny twór który utrzymuje (wymusza) stały prąd w obwodzie niezależnie od rezystancji obciążenia.
Idealne żródła prądowe lubują się w pracy na zwarciu ale nie za bardzo pasuje im pracy w stanie rozwarcia.
Dla przypomnienie przeczytaj ten artykuł
https://elportal.pl/pdf/k01/26_13.pdf

[c4r0]

Praca w stanie rozwarcia dla źródła prądowego jest podobna do pracy w stanie zwarcia dla źródła napięciowego. Tak jak Jony napisał, żródło prądowe to dość teoretyczny twór, który wymaga elektroniki do realizacji. Bateria jest chemicznym źródłem w miarę stałego napięcia, nie ma ona odpowiednika w postaci źródła prądowego.

Wyobraź sobie rurę z wodą i zawór. Zawór w połączeniu z tobą (czynnikiem myślącym) to stabilizator. Jeśli chcesz być źródłem napięcia, to tak kręcisz zaworem, żeby ciśnienie na wyjściu było zawsze takie samo (nie zmieniało się, mimo że zmienia się przepływ wody). Jak chcesz być źródłem prądowym to kręcisz tak, żeby przepływ był taki sam (niezależnie od tego, jakie jest ciśnienie). Stosunek ciśnienia do przepływu (odpowiednik impedancji w elektronice) zależy od tego, co masz podłączone na końcu rury więc z poziomu stabilizatora nie masz na to żadnego wpływu. Dlatego nie możesz sobie jednocześnie zmieniać i ciśnienia i przepływu wedle uznania, a tylko jedno z nich.

[adrian_134]

Dla przykładu mam silnik który bezpośrednio do baterii 9V pobiera 1A, a ja chcę żeby pobierał o połowę mniej, jak podłącze szeregowo rezystor to część napięcia odłoży się na nim więc nie będzie zasilany już napięciem 9V, i jak to rozwiązać ? Gdyby chodziło o 5V to nie ma problemu bo zastosował bym stabilizator LM7805 i przed nim rezystor:
U=IR - > R = U/I -> R = 1V/0.5A -> R = 2 Omy
1Volt dlatego ponieważ ma się na rezystorze tyle odłożyć, 0.5A ponieważ taki ma płynąć prąd i wychodzi taka rezystancja, ten rezystor wpinam przed stabilizator który ma napięcie wejściowe 8V i stabilizuje je na 5V i teoretycznie mam 5V i 0.5A ( ale gdy dojdzie silnik to to będzie mniej niż 0.5A ponieważ nie uwzględniłem jego rezystancji ) Nie wiem czy tutaj dobrze rozumuje.

Ale z tego co napisał c4r0 to coś takiego jest nie możliwe ponieważ nie mogę sterować jednocześnie prądem i napięciem, w przypadku kiedy steruję prądem to napięcie mnie nie obchodzi ?

[timo66]

W tym przykładowym silniku to się za to bierzesz od dupy strony.

Jeśli masz "9W" silnik, to jego rezystancja wewnętrzna ma 9Ω dla 9V. Nie wiem skąd ci się wzięło te 2Ω Łącząc w szeregu rezystor przed stabilizator nic w sumie nie uzyskujesz poza mniej grzejącym się stabilizatorem, to ciepło zostanie w rezystorze.

Jeśli chcesz połowę mniejszą moc na silniku, to w szereg dajesz taki sam opór jak ma silnik. Prawa Kirchhoffa o tym mówią.

A tak już poza konkursem, to wcale nie oznacza że zmniejszając o połowę "moc" ze źródła uzyskamy połowę mniejszy moment czy obroty jeśli w ogóle wał silnika "się ruszy" - to tak od strony praktycznej.

[c4r0]

Ale z tego co napisał c4r0 to coś takiego jest nie możliwe ponieważ nie mogę sterować jednocześnie prądem i napięciem, w przypadku kiedy steruję prądem to napięcie mnie nie obchodzi ?

Nie tyle nie obchodzi, co nie da się tego tak kontrolować. Kolejna analogia: masz sprężynę z zawieszenia samochodowego i nakładasz na nią cegły. (sprężyna to twoje obciążenie czyli silnik czy cokolwiek tam masz, cegły to napięcie jakie przykładasz a ugięcie sprężyny to wartość prądu) Jak nałożysz 5 cegieł to się ugnie o 10cm. Chcesz większe ugięcie - musisz dołożyć cegieł. Chcesz mieć mniejsze ugięcie - niestety, musisz zdjąć parę cegieł. Nie ma innej możliwości, bo stosunek ilości cegieł do ugięcia zależy od sprężyny i nie masz na to wpływu. Dopóki nie zmienisz sprężyny na inną to ta proporcja pozostanie taka sama. A teraz jak masz stabilizację napięcia, to nakładasz po prostu tyle cegieł, ile masz nałożyć. Jak masz stabilizację prądu, to nakładasz tyle cegieł, żeby uzyskać pożądane ugięcie sprężyny.

[edwacc]

Ale z tego co napisał c4r0 to coś takiego jest nie możliwe ponieważ nie mogę sterować jednocześnie prądem i napięciem, w przypadku kiedy steruję prądem to napięcie mnie nie obchodzi ?

Nie tyle nie obchodzi, co nie da się tego tak kontrolować.

A dlaczegóż to nie da sie tego kontrolować? Jednoczesne sterowanie prądem i napięciem jest całkowicie możliwe za pomocą rezystora sterowanego elektronicznie. Układ taki realizuje pewną funkcję R(U) (de facto przetwornik U/R).

adrian_134 czytam ten watek ale wlasciwie nie wiem o co chodzi, wszyscy przytoczaja jakies przyklady, ktore raczej nie rozjasniaja sprawy.
Dlaczego po prostu nie narysujesz charakterystyki prądowo-napięciowej tego układu? (czyli np jak ma wyglądać wartosc prądu w dziedzinie napięcia na danym obciążeniu)

[c4r0]

A dlaczegóż to nie da sie tego kontrolować? Jednoczesne sterowanie prądem i napięciem jest całkowicie możliwe za pomocą rezystora sterowanego elektronicznie.

No tak, ale wówczas zmieniasz obciążenie. W tym temacie mowa jest o zasilaniu jakiegoś obciążenia na które nie masz wpływu. Stosunek prądu do napięcia z prawa ohma zależy od impedancji obciążenia i jeśli jej nie możesz zmienić, to nic nie wskórasz.

[adrian_134]

Jak chcesz mieć układ regulacji od strony plusa to jest to źródło prądowe (current source) a jak od strony masy to jest to tzw. "current sink"

Po co przy prądzie stałym stabilizuje się napięcie od strony minusa ?

Jeśli chcesz połowę mniejszą moc na silniku, to w szereg dajesz taki sam opór jak ma silnik.

Tak ale zmniejszam wtedy napięcie zasilania samego silnika o połowę.

Już tłumaczę o co mi chodziło, ale po przeczytaniu postu c4r0 zrozumiałem że to jest raczej nie możliwe. Przed dalszym czytaniem proszę przyjąć do wiadomości że posiadam bardzo małą wiedzę z zakresu elektroniki( bardzo mało wiem o stabilizatorach napięcia, jak działają itp ), poniższe informacje są moim własnym kombinowaniem chyba tylko w taki sposób można się czegoś nauczyć.
Mamy źródło zasilania 12V które coś zasila np silnik, płynący prąd wynosi 1A więc rezystancja silnika wynosi 12Ω, źródło zasila tylko silnik więc na końcach silnika pojawi się napięcie zasilania i teraz pytanie brzmi jak zrobić żeby ten sam silnik był zasilany prądem 500mA i napięciem 12V ? Najprostsza odpowiedz to zwiększyć rezystancję silnika, ale jak to zrobić nie zmieniając żadnej rezystancji ? Dodając rezystor o takiej samej rezystancji jak silnik uzyskamy odpowiedni prąd ale napięcie zasilana silnika spadnie o połowę.

I tutaj ten mój pomysł z stabilizatorem i rezystorem:

Napięcie zasilania wynosi 30V, płynący prąd I jest zależny od rezystancji Rx i Rl ( w przypadku gdy nie ma stabilizatora napięcia ! )
W przypadku gdy nie ma potencjometru a jest stabilizator Rx to prąd jest zależny od rezystancji Rl, im większa rezystancja Rl tym mniejszy płynie prąd(I) ale napięcie na Rl wynosi 12V. I teraz jeżeli prąd I jest zależny od rezystancji, a napięcie na Rl wynosi 12V to dlaczego by nie dodać rezystancji przed stabilizatorem.
Napięcie U1=30V, napięcie U2 jest napięciem zasilania pomniejszonym o spadek napięcia, napięcie U3=12V.
Zwiększając rezystancję Rx zmniejszamy napięcie U2 oraz stawiamy dodatkowy opór dla płynącego prądu czyli nie jest on już zależy TYLKO od Rl, ale napięcie na Rl jest zawsze równe U3=12V

[marek1846]

"Zwiększając rezystancję Rx zmniejszamy napięcie U2 oraz stawiamy dodatkowy opór dla płynącego prądu czyli nie jest on już zależy TYLKO od Rl, ale napięcie na Rl jest zawsze równe U3=12V"
W miarę zwiększania rezystancji Rx, wzrasta spadek napięcia na nim, zależny od prądu pobieranego przez silnik, przy niezmiennym napięciu U3. Do czasu aż, spadek napięcia na Rx będzie tak duży, że napięcie U2 będzie za małe dla poprawnej pracy 7812, wtedy U3 nie będzie już stabilizowane na poziomie 12V a spadnie.
Robisz dużo błędnych założeń, które dopasowujesz do swoich wyobrażeń.
Prąd silnika zależy głównie od jego rezystancji, tylko gdy pracuje na biegu jałowym. Gdy zostanie lekko obciążony, prąd pobierany lekko wzrośnie, gdy obciążenie silnika wzrośnie bardzo, prąd również.
Dobrze jest starać się stworzyć coś nowego i odkrywczego ale trzeba mieć solidną bazę.

[timo66]

Z całym szacunkiem, ale jednak powinieneś przynajmniej odrobinę poznać pewne prawa jakimi "rządzi" się elektronika- prawa Ohma czy Kirchhoffa to dużo jednak nie wszystko.
Zasada stabilizatora jest taka że stabilizuje napięcie na przykładowym poziomie 12V, jednak jak już marek1846 wspomniał, ów stabilizator potrzebuję większe napięcie do poprawnej pracy.

Z tym silnikiem to dla mnie jest w jakimś stopniu absurdalne. Jeśli chcesz coś osiągnąć to może napisz co chcesz osiągnąć, wtedy będzie łatwiej coś poradzić.

Dlaczego absurdalne jest to co piszesz, bo napięcie to jest przyczyna a płynący prąd skutkiem. Wtedy rezystancja silnika jest punktem pracy.
Teraz z samego Ohma U=I*R , I=U/R, R=U/I podstawiając stałą rezystancję silnika bo ona jest niezmienna prawda [?] i stałe napięcie 12V, to jak chcesz uzyskać połowę mniejszy prąd ?!?

Pierwsze co mi na myśl przychodzi to poprawienie sprawności. Bo nawet jak by była dodatkowa siła która będzie kręcić wałem, albo ujmiesz siły który go teraz obciąża to i tak zmieni się napięcie w jakimś stopniu. W prosty sposób jest to niemożliwe, tu mam na myśli na elementach takich jak stabilizator. Można to uzyskać stosując falownik, czy jakiś prosty PWM z wypełnieniem 50% ale i tak chwilowy prąd będzie bez zmian.

[c4r0]

Jak chcesz mieć układ regulacji od strony plusa to jest to źródło prądowe (current source) a jak od strony masy to jest to tzw. "current sink"

Po co przy prądzie stałym stabilizuje się napięcie od strony minusa ?

Zależnie od zastosowania może być wygodniej tak zrobić (często jest).

podstawiając stałą rezystancję silnika bo ona jest niezmienna prawda [?]

Rezystancja uzwojenia jest niezmienna ale to impedancja ma większy wpływ (w czasie pracy jest znacznie większa od rezystancji). Impedancja zależy od obciążenia silnika - jego prędkości obrotowej. Dlatego obciążony silnik pobiera więcej prądu a zatrzymanie wirnika może doprowadzić od spalenia silnika (reaktancja spada do zera i płynie bardzo duży prąd, wynikający z samej rezystancji uzwojenia).

[timo66]

c4r0, zgadza się, jednak chodziło mi o sam fakt że przy stałym obciążeniu jest niemożliwe zmniejszenie poboru prądu jeśli przykładamy to samo napięcie.