Lastwiderstände umschalten

[Breti]

Hallo zusammen,

erstmal vorweg: Ich bin neu hier und generell mehr in der Informatik als in der Elektronik unterwegs, also bitte habt Geduld mit mir ...

Folgendes möchte ich bauen: Einen mobilen Tester (Batteriebetrieb), mit dem man Steckernetzteile mit 5 V und 12 V und verschiedenen Maximalströmen grob testen kann (im Rahmen der Wiederaufbereitung gebrauchter Geräte), also primär, ob die Spannung unter Last stark zusammenbricht (kommt bei den von uns genutzten Geräten leider häufig vor und führt zu sehr komischen Fehlerbildern...). Das ganze soll kein Präzisionsmessgerät werden, nur eine Hilfe für die Leute im Lager, die zwischen "Hopp" oder "Top" unterscheiden müssen. Eine grüne und eine rote LED zur Anzeige, mehr nicht.

Ich hatte da an einen ATmega48A gedacht, dessen ADC die Netzteile über einen Spannungsteiler (100k/8k2) zugeführt bekommt. Wenn ich das Maximum bei ca 14,5 V ansetze, sollte ich trotzdem noch eine ausreichende Auflösung (ca 15 mV) erhalten. Sehe ich das richtig, oder wird das so nix?

Dann muss ich das Netzteil zur Messung natürlich noch mit Lastwiderständen füttern, die Leerlaufspannung ist ja eher uninteressant. Momentan muss ich 5 unterschiedliche Netzteile mit bis zu 12 V / 2 A und 5 V / 6 A testen, weitere werden dazu kommen. Ich tendiere daher zu mehreren Lastwiderständen, die ich einzeln zu- oder abschalten kann, dann bin ich auch für die Zukunft flexibel. Dabei habe ich nicht den Anspruch, beim Testen die Maximalströme voll auszureizen.

Wie aber mache ich das am besten? Normalerweise hätte ich hier einfach Relais genutzt, aber bei Batteriebetrieb ist das ja nicht so die Option. (Logic Level-)FETs dürften bei Batteriebetrieb der Schaltung auch ein Problem sein, oder ist das möglich? Doch besser Leistungstransistoren? Hier bin ich eher ratlos...

Vielen Dank für eure Hilfe!

Viele Grüße,
Jens

 

[dino03]

Hi,

denn mal herzlich willkommen im Forum

Als Tip : schon mal an eine regelbare Last gedacht ?
Dafür nimmt man zB ne Batterie 2N3055 (bipolare Transistoren) oder aber
entsprechend Leistungsfähige MOSFETs, packt die auf nen dicken Kühlkörper
und stellt dann ein wieviel Last sie erzeugen sollen. Das ganze kann man dann
so regeln das es wie eine ohmsche Last reagiert oder man regelt es so das man
einen Konstanten Laststrom zieht. Man kann damit auch dynamische Lasten
erzeugen um zB das Regelverhalten eines Netzteils zu testen wenn die verlangte
Leistung auf einmal von 1/10 auf Voll steigt und dann nach 100ms wieder auf
1/10 zurückfällt. All sowas geht damit Außerdem spart man sich das ganze
Relais-Geklapper.

Gruß
Dino

 

[Breti]

Hmmm... also das klingt schon sehr interessant!

Ich hab' allerdings nicht so richtig 'ne Ahnung, wie ich das damit angehen könnte. Hast du vielleicht 'nen Link zu ner Schaltung in Web, wo sowas ähnliches gemacht wird? Oder 'ne Schaltung inner Elektor? Ich fürchte, sonst wird das nix...

 

[Breti]

Grad hab ich das hier gefunden:

http://schematicwiring.com/simple-e...high-power-resistor-for-power-supply-testing/

Sowas in der Art meinst du vermutlich?

 

[Cassio]

Hallo Jens!

Willkommen im AVR-Praxis Forum!

Beim Lesen deines Beitrages habe ich nur an die ganze Energie gedacht die du dabei verbraten musst, um dein Netzteil beurteilen zu können.

Zum einen frage ich mich, sind deine Netzteile geregelte Netzteile, oder einfach nur Trafo, Gleichrichter und Elko?
Wenn es Geregelte sind, würde ich diesen Test nicht durchführen! Allerdings sollte die Ausgangsspannung dann auch nicht gravierend absinken!


Warum überlegst du nicht, den Test genau "rückwärts" zu machen?
Genauer gesagt....
Wenn du den Innenwiderstand der Spanungsquelle (Netzteil, Akku) kennst, kannst du den Spannungsverlust zu jeder Stromstärke berechnen.

Nun kann man natürlich kein Ohmmeter an eine Spannungsquelle halten, um den Innenwiderstand zu messen.
Es geht also nur über die indirekte Methode..... also berechnen!

In der Praxis kannst du das über die gleichzeitige Spannungs- und Stromdifferenz-Methode machen.

Wenn dein Netzteil zum Beispiel 5,6V im Leerlauf hat...... und nur noch 5,1V bei 1A Belastung, dann würde es bedeuten:

delta U
------- = Ri
delta I

in Zahlen:
(5,6V - 5,1V)
------------- = 0,5 Ohm (Innenwiderstand)
1 A

Wenn du aber einen Strom von 6A benötigst (wie von dir vorgegeben) würde nach meinem Beispiel folgendes passieren:

Ri X I = Ub

in Zahlen:
0,5 Ohm X 6A = 3V

Es würden also am "Innenwiderstand" des Netzteils 3V bei 6A abfallen!
Demnach würde deine Ausgangsspannung dann nur noch:

U leer - Ui = Ub

in Zahlen:
5,6V - 3V = 2,6V liefern!


Bei Profigeräten wird die Messung sogar noch "übertrieben".
Die Geräte messen zu Beginn die Leerlaufspannung........... und machen dann einen vollen Kurzschluss!
Allerdings ist dieser Kurzschluss meist nur eine oder zwei Millisekunden lang!

In der Zeit wird der Strom gemessen und aus den ermittelten Werten, wird über die "delta U zu delta I"-Methode der Innenwiderstand berechnet und angezeigt.

Warum arbeiten die Profis mit einem kurzzeitigen Kurzschluss?
Je größer die Belastung an der Spannungsquelle ist, je genauer ist hinterher das Ergebnis!
Tja und einen größeren Strom als bei einem Kurzschluss kann keine Spannungsquelle liefern.


Du hattest aber schon erwähnt, dass es bei dir nicht so genau drauf ankommt.
Von daher würde ich eine Belastung wählen, die für alle Netzteile auch noch eine "Belastung" darstellt (evtl. 1A) und dessen Energie du auch kurzzeitig locker im Gerät "verbrennen" kannst.

Außerdem könntest du so eine Automatik mit einbauen.....
Da ja zu Beginn die Leerlaufspannung gemessen und gespeichert wird, ist es bei der späteren Beurteilung der Spannungsquelle durch den AVR auch egal, ob der Bediener ein 12V, 6V, 5V oder irgendwas Netzteil (bzw. Akku) dort angeschlossen hat.
Das Ergebnis ist auf jedenfall richtig!


Na, was meinst du?

Gruß,
Cassio

 

[Breti]

Hi,

besten Dank für die ausführliche Antwort!

Also es handelt sich in allen Fällen um Schaltnetzteile, nix mit Trafo und Co.

Ein defektes Beispielnetzteil habe ich auf dem Tisch, das soll 12 V / 1,7 A liefern, im Leerlauf kommen auch schöne 12 V raus, wenn das eigentliche Gerät dran hängt (ein DSL Router), sind es noch ca. 5,6 V, und am Gerät leuchten alle LEDs wie ein Weihnachtsbaum (nachvollziehbar...). Das ist die harmlose Variante des Defektes... die böse Variante ist, wenn der Router normal bootet, aber die DSL-Leitung instabil wird, weil der DSL Chipsatz wohl recht empfindlich gegen Unterspannung ist... da entstört man sich 'nen Wolf.

Deine Rechnung ist sehr interessant, da wär' ich im Leben nicht drauf gekommen. Verstehe ich das richtig, dass ich dann "nur" mit einem kräftigen Widerstand das ganze belasten müsste (der Strom ist dann für 5 V und 12 V Modelle zwar unterschiedlich, aber sollte dann ja egal sein), dabei über einen Shunt (und nen AVR ADC) den Strom ermittle, und der Rest ist Mathematik?

Gibt das wirklich ein belastbares Ergebnis auch für Volllast?

Viele Grüße,
Jens

 

[dino03]

Hi Cassio,

also ich glaub nicht das er den Innenwiderstand des Netzteils ermitteln will
sondern eher testen will ob das Netzteil wirklich auch unter Last läuft.
Ich hab hier zB auch nen ATX-Netzteil gehabt das ohne Last an nem
Netzteiltester (so ein Ding von ELV mit Spannungsanzeige für die einzelnen
Zweige) ohne Probleme lief und OK war. Dafür hab ich dann nen "Balast" gebaut
der mit Widerständen die einzelnen Zweige (+5V, +3,3V, +12V, -12V, -5V) mit
ein wenig Strom belastet. Dabei ist dann eine Spannung total zusammengebrochen.

Also Netzteile können zwar anscheinend in Ordnung sein aber unter Last dann
zusammenbrechen wenn ein Bauteil intern defekt ist.

Bei vielen verschiedenen Netzteilen ist dafür ne regelbare Last am besten
geeignet.

@Breti
Also das Prinzip was bei dem Link beschrieben ist, ist genau das was ich
meine. Ich hab selber mal schnell gesucht aber im Internet leider nix
gefunden. Man findet nur Netzteilschaltungen . Früher in elrad oder
elektor gabs da genug Schaltungen davon.

So eine Last kann man auch gut für Akkus benutzen um sie kontrolliert zu
entladen und dabei eine Entladekennlinie aufzunehmen

ich hab doch noch was gefunden ...

http://www.elv.de/Elektronische-Last/x.aspx/cid_74/detail_1/detail2_558
http://www.elv-downloads.de/service/manuals/EL9000/43606_EL9000_KM.pdf
http://de.wikipedia.org/wiki/Elektronische_Last

http://www.pc-max.de/forum/vorstellung-eigener-mods/28361-simon-stromsenke.html

Gruß
Dino

 

[Breti]

Hi,

okay... ich hab hier einige Regalmeter Elektor, ELV Journal und ESM hinter mir stehen, da muss ich dann wohl mal ran... :-/ Oder ich quäle doch nochmal den Onlineindex der Elektor, bei meinem letzten Versuch hat der sich aber als unzuverlässig erwiesen... aber du hast recht, für Akkus waren da auf jeden Fall viele Schaltungen drin früher, vielleicht finde ich da ja was verwertbares.

Irgendwie wird der "kleine Tester" schon wieder viel größer als geplant... schätze, dieses Schicksal teilt er sich mit den meisten Projekten.

Bis denn
Jens

 

[Cassio]

Hi Cassio,

also ich glaub nicht das er den Innenwiderstand des Netzteils ermitteln will
sondern eher testen will ob das Netzteil wirklich auch unter Last läuft.

Hallo Dino!


Wie jetzt?
Was ist dass denn für eine Logik?

Wenn deine Leerlaufspannung 12V ist und bei Belastung von 0,1A die Ausgangsspannung zusammenbricht, dann hat dein ATX-Netzteil einen rechnerischen "Innenwiderstand" von :
12V
---- = 120 Ohm (Also Schrott!)
0,1A

Es ist nun auch egal, ob dieser "Innenwiderstand" real existiert.... oder nur ein rechnerischer Wert ist!

Tut mir leid, aber Physik ist Physik und Ohmsches Gesetz ist Ohmsches Gesetz!


Ich kenne auch kein Profigerät dass anfängt irgendwelche Leistungen hinzuzuschalten nur um auszuprobieren, wieviel die Spannungsquelle wohl verträgt bis sie einen zugelassenen Toleranzwert unterscheitet.

Wenn du aber anderer Meinung bist..... dann versuch das mal an deiner Steckdose zu Hause.

Viel Spaß beim Verbruzzeln von Leistung.

Cassio

 

[Grandpa]

hehehe....die Komiker sind wieder da

 

[Cassio]

hehehe....die Komiker sind wieder da

Hey Michael....

reiß dich zusammen!


Ich habe diese Tests zur Beurteilung meiner Modellbauakkus schon vor Jahren durchgeführt,
da hatte man den Begriff "Microcontrolled" für Akkuladegeräte gerade erst erfunden.

Andererseits finde ich Dinos Methode gar nicht mal so schlecht.....
Klingt so nach Grundlagenforschung im E-Technik Studium, 1.Semester:
Èrmittlung der Abhängigkeit von Strom, Spannung und Widerstand.

Gruß,
Cassio

 

[dino03]

Hi Cassio,

dann mach ich mal den Erklärbär (brumm)

Wie jetzt?
Was ist dass denn für eine Logik?

Wenn deine Leerlaufspannung 12V ist und bei Belastung von 0,1A die Ausgangsspannung zusammenbricht, dann hat dein ATX-Netzteil einen rechnerischen "Innenwiderstand" von :
12V
---- = 120 Ohm (Also Schrott!)
0,1A

Es ist nun auch egal, ob dieser "Innenwiderstand" real existiert.... oder nur ein rechnerischer Wert ist!

Tut mir leid, aber Physik ist Physik und Ohmsches Gesetz ist Ohmsches Gesetz!


Ich kenne auch kein Profigerät dass anfängt irgendwelche Leistungen hinzuzuschalten nur um auszuprobieren, wieviel die Spannungsquelle wohl verträgt bis sie einen zugelassenen Toleranzwert unterscheitet.

Wenn du aber anderer Meinung bist..... dann versuch das mal an deiner Steckdose zu Hause.

Viel Spaß beim Verbruzzeln von Leistung.

Also ... Bei dem ATX-Netzteil sprang der PC nicht mehr an. Beim Testen mit
dem Netzteiltester sah es aber in Ordnung aus. Alle Spannungen im richtigen
Bereich. Also ne Last drangesetzt und schon waren von den 5Vsb (Hilfsspannung
für zB WakeOnLan und anderes) nur noch nen paar Millivolt übrig. Darum ...
Netzteile und Batterien unter Last messen damit man weiß das da auch noch
Wumm hintersteckt und nicht nur nen laues Lüftchen

Dann zu der elektronischen Last. Es gibt extra Lasten die zB einen Koax-Eingang
haben über den man zB mit einem Funktionsgenerator irgendwelche Kurven
anlegen kann (zB Rechteck). Damit kann man dann das dynamische Regelverhalten
von Netzteilen testen. Also ob die wenn sich die Last ändert nicht auf einmal
ein paar Volt von der eingestellten Spannung abweichen.

Das sieht dann so aus das das Netzteil versucht die Last auszuregeln und
dabei zuviel nachliefert. Dadurch schwingt die Spannung am Ausgang dann
nach oben über den eingestellten Wert hinweg. Manche Netzteile kann man
mit einer schwingenden Last sogar komplett "Schach Matt" setzen. Die fangen
dann selber in ihrer Regelung an zu schwingen und machen alles andere nur
nicht mehr die eingestellte Spannung liefern.

So ein Verhalten wäre natürlich bei einem Testaufbau mit teurer Elektronik
absolut fatal. Es raucht und stinkt und auf dem Labortisch brennen einem
die Bauteile ab

Du siehst als das eine elektronische Last ihre Daseinsberechtigung hat und
wofür man sie zB verwenden kann.

Gruß
Dino

 

[Cassio]

Darum ...
Netzteile und Batterien unter Last messen damit man weiß das da auch noch
Wumm hintersteckt und nicht nur nen laues Lüftchen

Hi Dino!

Das ist ja mein "Reden".....

Gruß,
Cassio

 

[Cassio]

Ein defektes Beispielnetzteil habe ich auf dem Tisch, das soll 12 V / 1,7 A liefern, im Leerlauf kommen auch schöne 12 V raus, wenn das eigentliche Gerät dran hängt (ein DSL Router), sind es noch ca. 5,6 V, .........

Hallo!

Na, wenn du einen Probranden auf dem Tisch hast, dann mach doch mal einen Versuch....

Nimm das gute Stück und belaste den Ausgang ein wenig..... vielleicht 0,5A.
Miss den Strom dabei genau und gleichzeitig die Spannung.

Dann nimm meine Formeln und rechne das mal auf den Fall um, wenn du deinen 1,7A Verbraucher ranhängst.
Prüfe aber bitte mit einem Messgerät, ob der Router auch wirklich 1,7A benötigt!

Nach der Differenz-Methode müsste dein Netzteil bei 0,5A Last ja noch ca. 10V haben.

12V - 5,6V = 6,4V (am Ri)

6,4V / 1,7A = 3,764 Ohm

0,5A X 3,764 Ohm = 1,88V (am Ri)

12V - 1,88V = 10,11V Ausgangsspannung

Kannst natürlich auch eine andere Last nehmen.....
Bei 12V kann man für den ersten Test ja prima normale Halogenlampen von 5W (ca. 0,4A) bis 50W (ca. 4A) nehmen!

Gruß,
Cassio

 

[Wasserstoff]

Hallo Zusammen,

bitte etwas schmunzeln, aber nicht ganz falsch: Die preiswerteste ohmsche Last (naja, nicht ganz, etwas induktivität ist dabei ) ist der Wasserkocher oder die "mechanische" Tischkochplatte mit Wasserkessel.

Die Verlustwärme läßt sich dann zum Teewasser weiterverwenden.

Aber mal im Ernst: Die gute alte Tischkochplatte hat mir schon so manchen guten Dienst als Lastwiderstand erwiesen (Halogen - Glühbirnen (s.o.) übrigens auch).

Das nur so am Rande und etwas zum Schmunzeln zwischen Weihnachten und Neujahr.

Gruß vom Wasserstoff