Elektronik

Labornetzgerät - Entwicklung

Ein Labornetzgerät ist eine umfassend gesicherte variable sekundäre elektrische Energiequelle für elektronische Experimente in Form eines stromnetzbetriebenen Gebrauchsgegenstandes mit einer Skala für Spannung und einer Signaleinrichtung für Überstrom. Auswahlkriterien sind vor allem die maximale Spannung und der maximale Strom. Außerdem gibt es Labornetzgeräte mit Dualspannung.

Qualitative Merkmale des Labornetzgerätes sind:
a) Voltmeter
b) Amperemeter
c) Feineinstellung
d) Ringkerntrafo
e) lange Lebensdauer

Das Labornetzteil als Bestandteil des Labornetzgerätes ist ein strombegrenzter fremdspannungsfester elektronischer Spannungsregler mit einer von null Volt an einstellbaren niederohmigen und temperaturstabilisierten Ausgangsspannung.

Qualitative Merkmale des Labornetzteils sind:
a) Temperaturkompensation für den Strom
b) einstellbare Strombegrenzung
c) geringes Rauschen
d) minimiertes Restbrummen
e) Laststabilität
f ) Hohe Aussteuerbarkeit

Ein Labornetzteil läßt sich trotz gewisser Vernetzung in Sektionen einteilen. Es handelt sich um die Referenzspannungsquelle, die Spannungseinstellung, die Strombegrenzung, den Differenzverstärker für Spannung, den Detektor oder Differenzverstärker für Strom, die Phasenumkehrstufe, die Endstufe und die Fremdspannungssicherung.

Als Trafo wird hier beispielhaft ein gängiger 24V /3,3A - Typ gewählt & zugrunde gelegt. Daraus lassen sich 0...28V bei 2,5A gewinnen.

Referenzspannungsquelle
Benötigt wird etwa die halbe maximale Ausgangsspannung, also 15 Volt. In Frage kommt ein Referenzspannungs-IC, etwa vom Typ LT1021-16 oder eine Referenzdiode vom Typ 1N925 o.ä. Letztere ist aber schwer erhältlich. Ein Temperaturkoeffizient von 2 oder weniger ist empfehlenswert. Die Referenzdiode benötigt noch ein Konstantstromquelle. Das Ergebnis ist ein entschwundenes Restbrummen unter (1mVss) und eine Spannungsabweichung von vielleicht noch 10mV unter ungünstigen Umständen. Mehr als 40V darf man an ein Referenzspannungs IC nicht anschließen. Weitere Bauteile sind so oder so notwendig. Ein billiger Positivregler wie z.B. der 78L15 ist nicht zu empfehlen. Seine Temperaturdrift und schlechte Betriebsspannungsunterdrückung stellen den ganzen restlichen Aufwand in Frage. Zur Not geht ein TL431.

Alles deutet inzwischen auf den Spannungsregler 723 hin - der ist altbewährt, billig, einstellbar und leicht erhältlich. Das Datenblatt ist verfügbar. Die Temperaturdrift ist angeblich sehr gering. Ein Experiment wird das klären.

Zwischenergebnis:
Grundsätzlich gibt es mehrere Möglichkeiten, eine Referenzspannungsquelle zu realisieren. Dabei spielen Anspruch, Preis, Verfügbarkeit und Peripherie-Aufwand eine Rolle. Hier einen endgültigen Standard festzulegen, scheint nicht sinnvoll. Daher wird die Referenzspannungsquelle separiert und erscheint dann wohl als austauschbares Element (=schwarzer Kasten) im Schaltplan des Labornetzgerätes. Selbstverständlich soll mindestens ein zufriedenstellendes Beispiel ausgeführt werden.

Möglicherweise wird dieser Text zum Schluß, wenn alle Klarheiten beseitigt sind, gestrafft. Ein Datenverlust ist eher nicht zu befürchten.

Fortsetzung folgt...