Entwicklung einer Analogschaltung zur Helligkeitsregelung (eBook)

Textprobe: Kapitel 2, Grundlagen: 2.1, Theoretische Grundlagen: Im ersten Teil dieser Arbeit sollen die für die angestrebte Helligkeitsregelung herangezogenen theoretischen Grundlagen kurz vorgestellt werden. Es wird ein kurzer Auszug aus relevanter Literatur der Elektro- und Schaltungstechnik gegeben und der aktuelle Stand der Technik dargestellt. 2.1.1, Symmetrische Spannungsversorgung: Um eine symmetrische Spannung zu erzeugen, wählen wir eine Schaltung aus Netztransformator mit Zweiweggleichrichter in Mittelpunktschaltung. Zur Spannungsglättung kommen Kondensatoren zum Einsatz. Die gesamte Theorie zu diesem Thema findet sich in dem Werk 'Analoge Schaltungen' von Manfred Seifart auf den Seiten 591-600. Im Folgenden sollen die relevanten Fakten für das zu entwickelnde Netzteil erwähnt werden. Dabei wird nicht zu tief in die elektrotechnischen Grundlagen gegangen. Für die Stromversorgung von analogen Schaltungsgruppen (OPV) werden zwei symmetrische Spannungen benötigt. Es gibt einige Bauteile, welche mit unstabilisierten Betriebsspannungen auskommen. Dazu gehören z.B. Lampen und Stellglieder. Der Netztransformator wandelt die Netzwechselspannung in die von Gleichrichterschaltungen benötigten Spannungswerte um und sorgt für die galvanische Trennung vom Netz. Zur Gleichrichtung kleiner und mittlerer Leistungen werden meist Siliciumzweiweggleichrichter verwendet. Diese sollen bei Abschalten des Transformators evtl. auftretende Spannungsspitzen über die Gleichrichterdioden und den Ladekondensator begrenzen und beiden Halbwellen einen Stromfluß durch den Lastwiderstand bzw. durch die Glättungskapazität einbringen. Für unsere Stromversorgung wollen wir den Gleichrichter in Mittelpunktschaltung einsetzen. Eine negative Ausgangsspannung lässt sich mit der Schaltung durch Umpolen der beiden Dioden erzeugen. So erhalten wir eine erdsymmetrische Ausgangsspannung mit gleichen Daten wie die Mittelpunktschaltung für eine Ausgangspolarität. Eine Darstellung dieser Schaltung befindet sich unter Kapitel '3.3 Netzteil'. Die Vorteile dieser Netzteilkonfiguration sind eine bessere Ausnutzung der Transformatortypenleistung, eine kleinere Amplitude und höhere Frequenz der Brummspannung. Außerdem eignet sich dieses Design für zwei Ausgangsspannungen unterschiedlicher Polarität. Der Glättungskondensator zum Betrieb elektronischer Schaltungen muss die pulsierende Ausgangspannung des Gleichrichters in eine möglichst 'glatte' Gleichspannung umformen. Bei einer stromführenden Diode lädt sich C auf und speichert Energie, die bei gesperrter Diode an den Lastwiderstand RL abgegeben wird. Auf diese Weise erreicht man, dass kontinuierlich Strom durch RL fließt. Die unten stehende Grafik stellt das Blockschaltbild und die Ausgangspannung dieser Schaltung dar. Die Größe des Ladekondensators ist so zu wählen, dass die Welligkeit (Spitze-Spitze) der Kondensatorspannung zwischen 5 und 20% der Gleichspannung bei Volllast liegt. vgl. [SEI, 1996].