Konstantstromquelle - Immer das Gleiche
Materialbedarf
| Anz. | Bezeichnung | Datenblatt |
| 1 | Batterie/Spannungsquelle 9V | |
| 2 | Transistor BC548C (BC546C-BC550C) |
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| 1 | Widerstand 47 Ohm | |
| 1 | Widerstand 10 kOhm | |
| 1 | Trimmpotentiometer 10 kOhm |
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| 1 | Standard-Leuchtdiode 3mm oder 5mm |
3mm,
5mm |
| 1 | Multimeter |
Grundlagen
In elektronischen Schaltungen ist es immer wieder mal notwendig, dass man einen konstanten Strom benötigt, der sich selbst bei Spannungsänderung stabil verhält. Hier kommt man mit einem einfachen Widerstand nicht mehr weiter, da ja bekanntlich bei diesen sich der Strom auch ändert wenn die Spannung variiert. Hier hilft diese kleine Schaltung. Eine so genannte Konstantstromquelle.
 Wird
die nebenstehende Schaltung in Betrieb genommen, leuchtet die LED auf.
Dei Lichtstärke bleibt auch konstant, wenn sich die Betriebsspannung
ändert. Wer kann, sollte die Spannung mal erhöhen oder auch etwas
verringern z.B. mit Hilfe einer 2. Batterie, die mit der ersten in Reihe
geschaltet wird. Wird ein Labornetzgerät verwendet, kann man dort ja die
Spannung leicht ändern.Diese kleine Schaltung sorgt dafür, dass der Strom durch die Leuchtdiode immer konstant bleibt. Verantwortlich dafür, ist der Widerstand R2. Dessen Wert bestimmt den Strom durch die LED. Der Transistor T1 steuert nur soweit durch, bis der gewünschte Strom erreicht ist. Wenn man sich die Schaltung ansieht, müsste T1 nicht voll durchsteuern? Im Einschaltmoment passiert dies auch in Bruchteilen einer Sekunde. Es entsteht sehr kurzzeitig ein erheblich höherer Strom, der aber mit normalen Mitteln nicht messbar ist. Bedingt dadurch dass T1 durchsteuert, wird T2 auch geöffnet, da dessen Basis ebenso mit Strom versorgt wird. Da ein Transistor sich an der BE-Strecke wie ein Spannungsregler verhält, öffnet dieser aber nur so weit, bis dort die typische Transistorspannung erreicht wurde. T2 bildet über die CE-Strecke nun einen Widerstand zum Nullpunkt welches T1 wieder teilweise schließen lässt. Beide Transistoren regeln sich so ein, dass sich über R2 die typische BE-Spannung von 0,6-0,7 bildet. Dieser Widerstand bestimmt nun, welcher Strom durch T1 und somit auch durch die Leuchtdiode fließt. Da die Spannung bekannt ist und man auch den Strom kennt, den man haben möchte, ist die Berechnung von R2 mit Hilfe des ohmschen Gesetzes problemlos möglich. Man sollte aber darauf achten, dass die Transistoren hier nicht im Schaltbetrieb arbeiten. Dementsprechend kann die Maximalleistung, insbesondere von T1, schnell erreicht werden. R1 sollte so dimensioniert sein, dass der Transistor T1 bei dem gewünschten Strom voll durchsteuern kann. |
 Wird
der Strom durch die Leuchtdiode gemessen, erhält man einen Wert von ca.
13 mA. Da R2 diesen Strom bestimmt, kann man gerne mal den Versuch wagen
und diesen Widerstand z.B. gegen einen mit 100 Ohm austauschen.Wird nun der Strom gemessen, bekommt man einen Wert von ca. 6-7 mA. Kleinere Werte als 47 Ohm sollten hier nicht eingesetzt werden, da es ansonsten der Leuchtdiode schaden könnte. |
 Um
sich noch einmal zu versichern ob die vermuteten 0,6-0,7 Volt wirklich
an R2 abfallen, misst man diesen Wert einfach nach. Selbst bei
Betriebsspannungsänderung bleibt dieser Wert ziemlich konstant. |
 Möchte
man den Strom regeln können, so muss nur ein Potentiometer in Reihe zu
R2 geschaltet werden. Dabei stellt R2 dann den maximal möglichen Strom
dar.Mit dem hier verwendeten Poti, lässt sich die Leuchtdiode von dunkel bis volle Lichtstärke regeln. Den Poti kann man hier auch dazu verwenden um die Schaltung auf einen bestimmten Strom zu eichen, welches insbesondere bei Messströmen sehr wichtig ist. |
 Der
Gesamtstrom durch die Schaltung wird hauptsächlich vom Sollstrom
bestimmt. Hinzu kommt noch der Basisstrom von T1, der aber in der Regel
vernachlässigbar ist. Bedingt durch diese Tatsache kann man die
eigentliche Last vor oder hinter der gesamten Schaltung setzen. In
vielen Schaltungen ist dies besser möglich als die Last im
Kollektorkreis einzuschließen.Als
Anwendungsbeispiel könnte man diese Schaltung als Ersatz für R4 im
Kursus
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