Konstanten Spannungsabfall auf einer Leitung realisieren

Hallo,

Ich habe hier ein kleines elektrisches Problem welches sich als recht knifflig herausgestellt hat. Die Ausgangssituation ist folgende: Zwei Punkte gleichen Potentials (in der Schaltung Masse) zwischen denen ein Spannungsabfall von konstant ca. 1 V herbeigeführt werden soll.

Erster Gedanke: Konstantstromquelle 1A mit 1 Ohm Widerstand erzeugen 1 Volt Spannung - das gute daran ist dass es in beide Richtungen funktioniert (soll es auch) Also sowohl das mal Punkt A ein um 1 Volt höheres Potential hat als B, als auch umgekehrt, je nachdem wie man die Stromquelle anschließt. Problem dabei ist nur: Es fließen zwischen den Punkten über 20 A Strom, die wiederum einen Spannungsabfall am Widerstand erzeugen und schon ist unser schönes Vorhaben futsch -> Widerstand nicht nutzbar

Zweiter Gedanke: Konstantspannungsquelle dazwischen
Gleiches Problem: 20 A erzeugen am Innenwiderstand der Spannungsquelle einen viel zu hohen Spannungsabfall -> auch nicht nutzbar

Dritter Gedanke: Konstantstromquelle + Diode
Ein kleiner Strom erzeugt die nötige Durchlassspannung einer Diode von 0,7 V bei Silizium (bzw. 0,4 bei ner Germaniumdiode und man hätte mit beiden zusammen 1,1 V. Das wäre okay) Dieser Spannung ist konstant, egal wieviel Strom wir danach noch durchjagen. Hört sich gut an für eine Richtung. Problem ist das man in der Art nicht die Gegenrichtung realisieren kann, da der Strom trotz unterschiedlicher Potentiale ja immer in eine Richtung fließt.

Und da gehen jetzt die Ideen aus wie man das möglichst einfach realisieren kann.

Habt ihr eine?

Gruß Zwergli

Jan

Das Problem scheint mir schon weiter am Anfang zu sein. Weißt du selbst überhaupt, was du willst? Jedenfalls wirkt das nicht so - und nachvollziehen kann es vermutlich auch niemand wirklich.
Wenn du zwei Punkte hast, die gleiches Potential besitzen - beide Masse - dann frage ich mich wie du dir das vorstellst, dass einer der Punkte auf einem anderen Potential liegen soll, beide aber noch auf Masse sein sollen? Ansonsten würde sich eine Spannungsquelle anbieten, mit der man einfach den einen Punkt um ein Volt anhebt. Fragt sich nur noch, was das soll. Meine Glaskugel ist kaputt.

zwei dioden?

Okay, hätt bissle mehr schreiben können

Im Prinzip haben ich ein Gerät welches zwei Masseeingänge hat. Einer über ein Anschlusskabel und einer direkt über Befestigungsschrauben des Gehäuses. Im Idealfall sind beide gleich. Durch Störungen im System kann es aber passieren dass zwischen den beiden Masseanschlüssen ein Spannungsunterschied entsteht und diesen Fall will ich im Labor nachstellen. Mal ist die Befestigung 1 Volt höher, mal das Anschlusskabel.

Im Prinzip ist es wie an einem Motor im Auto. Der Motor ist ja nicht direkt mit der Karosserie verbunden sondern über ein Kabel mit großem Querschnitt und geringen Widerstand. Sowas wie der Starter z.B hat auch nen direkten Massenaschluss am Motorblock, man hat aber auch noch die eigentliche Fahrzeugmasse. Wenn jetzt hohe Ströme beim Starten des Fahrzeugs fließen zwischen Motor und Fahrzeug dann entsteht trotz des geringen Widerstandes des Kabels zwischen Motor und Fahrzeug ein geringer Spannungsunterschied. Genau einen analogen Fall habe ich hier auch vorliegen, bevor jemand kommt und meint ich muss dafür Sorgen dass halt kein Spannungsunterschied entsteht zwischen den Massen

Ich weiß was ich will Nur bissle unzureichend beschrieben, hoffe das Problem kommt jetzt besser rüber.

Zu der Idee Spannungsquelle, siehe zweiter Gedanke. Mir ist keine Spannungsquelle bekannt deren Innenwiederstand so gering ist das nur eine vernachlässigbar kleine Spannung abfällt.

Tachyon

Das leuchtet mir immer noch nicht ein. Wenn Du zwei Punkte mit unterschiedlichem Potential haben willst, dann mach doch auch zwei Punkte mit unterschiedlichem Potential.

Talla

Beachte bitte das zwischen den Punkten Strom fließt, demzufolge müssen die verbunden sein und der Spannungsabfall muss erst zwischen den beiden Punkten passieren, oder wie meinst du das mit zwei Punkten unterschiedlichen Potentials?

Prof84

Mir leuchtet Dein Groundingkonzept irgendwie auch nicht ein.

Normalerweise setzt man hochohmige Widerstande ein, um eine Überspannung abzuwähren. Bei meinen letzten Projekt hatte ich auf der Masse auch noch eine Spannungsmessung ,die zum Krieg bei der kollateralenen Entwicklung geführt haben, weil hochohmige Widerstände die Konzepte der anderen zerstören. In der Integration bei CPU Boards setzt oft auch eine sogenannte galvanische Trennung unter Einsatz sog. Optokoppler. um Überspannungsprobleme zu lösen.
Eine Idee für Anreglung der Ströme in beiden Richtungen sind sog. FETs ganz hilfreich.

Hmm, ich seh nicht ganz den Zusammenhang deiner Antwort mit meiner Frage, aber ich versuchs nochmal zu erklären, vielleicht gelingt es mir diesmal besser.

Ich versuchs wieder mit dem Fahrzeug, darunter können sich denk ich die meisten was vorstellen. Wir haben die Batterie, die liefert uns den Pluspol als auch den Minuspol welcher mit der Karosserie verbunden ist. Das ist die Fahrzeugmasse. Dann haben wir den Motor, der ist ja nicht mit der Karosserie verbunden sondern auf Motorlagern aufgehangen und wird deshalb mit einem Kabel mit großen Durchmesser und damit relativ kleinen Widerstand mit der Fahrzeugmasse verbunden. Dadurch haben wir auch am Motor eine Masse welche im Idealfall ja identisch ist mit der Fahrzeugmasse. Nun haben wir am Motor den Generator dran der Strom erzeugt und wir haben den Starter dran der Strom verbraucht. Diese beziehen ihre Masse vom Motor wo sie befestigt sind. An dem Pluspol sind sie direkt angeschlossen. Nun starten wir den Motor. Der Starter zieht einen ungeheuren Strom von bis zu 1000 Ampere da er die gesamte innere Reibung des Motors überwinden muss. Dieser Strom fließt vom Pluspol zum Starter und von dort auf die Motormasse und von dort über das Verbindungskabel zur Fahrzeugmasse. Diese 1000 Ampere verursachen in diesem Verbindungskabel zwischen Motor und Fahrzeug nun einen Spannungsabfall, so dass sich die Massen plötzlich unterscheiden obwohl sie vorher gleich waren. Da haben wir den Spannungsabfall in eine Richtung Motor-> Fahrzeug. Wenn der Motor läuft betreibt er den Generator und der lädt die Batterie mit einem hohen Strom, was wieder einen Spannungsabfall verursacht, nur diesmal in die andere Richtung.

Soviel nur zur Erklärung wie zwischen zwei Massen die an sich gleich sind, ein Spannungsabfall entstehen kann. Wenn wir uns jetzt ein Gerät vorstellen welches beide Massen bezieht (Motor und Fahrzeugmasse im obigen Beispiel) und man dort testen will, wie es sich bei verschiedenen Masseunterschieden verhält, muss man irgendwie den Spannungsabfall nachbilden zwischen den Massen, und dass das nicht ganz so trivial ist, weil das Gerät an sich auch einen nicht zu verachtenden Strom zieht, habe ich im ersten Versuch versucht zu erläutern.

Ist das jetzt ein wenig verständlicher geworden worum es mir geht?

Nagila Hawa

Moin!

Dein Problem ist also der Zusammenbruch der Spannungsversorgung bei derartig hohen Strömen aufgrund des Widerstands der Leitungen? Das wird eigentlich nicht mit irgendwelchen dubiosen Schaltungen gelöst.

- Du kannst den Widerstand der Leitungen verringern.
- Du kannst die Spannung hochtransformieren (wie im öffentlichen Stromnetz)

Bei kurzzeitigen Strom-/Spannungsspitzen wird aber für gewöhnlich die benötigte Energie im Verbraucher selbst in Kondensatoren oder Spulen gespeichert. Brauchst du z.B. jede Sekunde für eine tausendstel Sekunde einen Strom von 1000A, kannst du im Idealfall (den du nur theoretisch erreichst) die benötigte Energie durch einen konstanten Strom von 1A zuführen. Das sollte dann machbar sein und verhindert nicht nur merkbaren Spannungsabfall durch den Widerstand in den Leitungen, sondern schont auch den Versorger selbst.

Wenn ich dich richtig verstanden habe, willst du im Labor eine Situation nachstellen, die in der Realität ziemlich unveränderlich ist... Also keine Möglichkeit Widerstände oder Spannungsnivaues zu verändern!

Nun zu deinem Problem: Eventuell findest du ja eine Z-Diode, über der eine passende Spannung abfällt und kannst zwei dieser Dioden gegeneinandern schalten (Z-Dioden haben eine definierte Durchbruchsspannung und werden auch bei vielen Schaltungen zur Spannungsstabilisierung eingesetzt)

Ansonsten für den geübten µController-Freak: Miss die Spannung, die abfällt mit einem A/D-Wandler und steuer entsprechend einen Transistor an, um bei zu hoher Spannung den Widerstand zu verringern und bei zu niedriger Spannung den Widerstand zu erhöhen. (Nochmals: Völlig übertriebene Freak-Lösung!!!)