Probleme mit LM334 als Konstantstromquelle

[tooltime]

Um die Temperaturen an verschiedenen Messpunkten anzuzeigen, habe ich mir folgendes ausgedacht:
Als Messfühler dienen mir vier KTY 83/110 Sensoren. Diese werden über einen Multiplexer mit einem Mega8 verschalten und mit dem LM 334 als Konstantstromquelle (1 mA) versorgt.

Bei der Auswahl des LM334 hatte ich nicht bedacht, dass dessen Strom sehr stark von der Umgebungstemperatur abhängig ist. Er wird anscheinend auch als Temperaturfühler verwendet. Nun habe ich den Effekt, dass bei Änderung der Raumtemperatur meine Messwerte auch ziemlich verfälscht werden.

Hätte jemand evtl. eine temperaturstabilere Lösung zum LM334? Der Strom sollte aber maximal 1 mA betragen.


Vielen Dank für Eure Antworten
tooltime

[Gock]

In diesem Datenblatt ist eine Schaltung mit einem zusätzlichen R, zur Kompensation des Temperaturkoeffizienten:
http://www.datasheetcatalog.org/datasheet/stmicroelectronics/2157.pdf
Da ist auch eine Schaltung, wie Du aus dem LM334 direkt einen Temperatursensor baust. Vielleicht hilft Dir das ja auch weiter.
Viel Spass

[nikolaus10]

Wie hast du die Konstantstromquelle denn geschaltet?
Normalerweise ist nur die Referenzspannungsquelle und in ganz geringem Umfang die angeschlossenen Widerstaende temperaturabhaengig.
Bei Aenderungen im Raumtemperaturbereich duerfte das nichts ausmachen.

[tooltime]

@Gock
Meinst Du die Abbildung Nr. 4 mit dem zusätzlichen Widerstand und der Diode? Derzeit habe ich die Abbildung Nr. 1 als Stromquelle. I=67,7mV/Rset laut Datenblatt. Das Bild 4 kapiere ich nicht so ganz. Was muss ich für Rset und R1 einsetzten um 1mA zu haben und wie groß ist dann die Abweichung in Abhängigkeit von der Temperatur.


@nikolaus10
Wie bereits erwähnt habe ich die Abbildung 1 mit einem Rset von 68Ohm nachgebaut . Laut Datenblatt ist die Änderung des Stromes 0,33%/°C. Wenn man ein fertiges Gerät kauft kann dieses schon mal in einem Temperaturbereich von z.B. 0°C bis 50°C betrieben werden. Das wären dann schon 16,5% Abweichung. Hatte ich anfangs auch übersehen.


Für mich wäre es nun interessant, welche Widerstände ich für die kompensierte Schaltung verwenden muss und kann ich auch eine 4148 anstatt der 1N457 verwenden?


Danke
tooltime

[PICture]

Hallo!

Ich möchte eine sehr temperaturunabhängige Stromquelle vorschlagen. Die Ube ist Durchlassspannung der Emitter-Basis Strecke des Transistors.

Der T1 mit R3 bildet eine klassische Stromquelle und der T2 (als Diode geschaltet) kompensiert die thermische Änderungen der Ube vom T1. Die alle Widerstände müssen gleicher Art (z.B. Metallschicht) sein.

Die T1 und T2 müssen immer gleiche Temperatur haben. Man kann einen doppelten Transistor nehmen, oder beide Transistoren auf einem gemeinsamem Stück Blech befestigen.

Für umgekehrte Richtung des Stromes (I) müssen n-p-n Transistoren angewendet werden.

MfG

VCC
+
|
+-----------+
| |
.-. .-.
R1| | | |R3
| | | |
'-' '-'
.-|-----------|-.
| | | |
| >| |< |
|T2 |-+ +-| T1|
| /| | | |\ |
| | | | | |
'-|---|---|---|-'
Ur--->+---+---+ |
| || VCC - Ur - Ube
.-. ||I = --------------
R2| | |V R3
| | |
'-'
|
===
GND

[PICture]

Das war ein Doppelpost wegen Serverprobleme.

[Besserwessi]

Die KTY Temperatursensoren haben gerade eine Solche Kennlinie, das man mit einem Serienwiderstand von ca. 2,7 K Ohm (wenn ich mich richtig erinnere) eine fast lineare Kennlinie erhält. Man kann dann für den Sensor und den AD die gleiche Spannungsquelle nutzen, und ist so unabhängig von Fehlern der Referenzspannung. Die Konstantstromquelle ist also eher contraproduktiv.

[tooltime]

Danke PICture für die Schaltung. Die kannte ich bisher noch nicht, werde Sie aber bei Gelegenheit mal aufbauen. In welcher Größenordnung muss man R1 und R2 dimensionieren und weißt Du zufällig den kleinsten Strom den die Schaltung liefern kann? Bei einigen Transistorschaltungen habe ich gelesen dass Sie erst ab 10mA arbeiten. Das wäre mir zu viel.

@Besserwessi
Es wäre natürlich die einfachste Lösung mit einem Reihenwiderstand zu arbeiten, aber die im Datenblatt des KTY angegebenen Widerstandswerte beziehen sich auf 1mA. Die Kennlinie ist, wenn ich alles richtig verstanden habe, auch nur bei konstantem Strom annähernd linear. Die Stromquelle würde ich daher nicht als kontraproduktiv, sondern als notwendig ansehen. Sollte ich da einen Denkfehler machen, wäre ich froh wenn mich jemand korrigiert.
Die Idee, für den Spannungsteiler und den AD-Wandler die gleiche Spannungsquelle zu benutzen, kannte ich bisher noch nicht. Finde ich aber genial und muss ich unbedingt mal ausprobieren.

Danke für Eure Antworten
tooltime

[PICture]

Hallo tooltime!

Ich habe die Skizze noch ausgebessert, da mir ein Fehler unterlaufen ist.

Die R1 und R2 sollten kleiner als ß * R3 sein und sind nicht kritisch. Das ß ist eine Stromverstärkung des Transistors (h21e).

Es gibt keine Begrenzung des Stromes von unten, kann also locker 1 mA liefern.

MfG

[Besserwessi]

Die im Datenblatt angegebene Kennlinie ist nicht besonders linear. Die Kurve ist nach oben gebogen. Duch einen Serienwiderstand statt einer Stromquelle wird bei höherer Temperatur (= höherem Widerstand) etwas weniger Strom fließen. Die Kruve würde dadurch bei höheren Temperaturen weniger steil werden. Dadurch würde also die Nichtlinearität abnehmen. Bleibt also nur noch die Frage nach dem optimalen Serienwiderstand um die Kurve möglichst linear zu kriegen. Für einen Anderen aus der KTY Serien waren das 2,8 KOhm wenn ich mich richtig erinnere. Da die Sensoren ähnlich sind (bis auf Temperaturbereich, Gehäuse und Genauigkeit) wäre das auch mein erster Schätzwert. ZUm testen müßte man halt ein paar werte in eine xel Tabelle übertragen und eine paar Widerstände durchprobieren.

[PICture]

Hallo!

Als doppelten pnp Transistor kann man z.b. BC857 (SMD) verwenden, den es beim Reichelt (0,05 €) gibt.

Die Konstantstromquelle habe ich vor zig Jahren gebraucht und selbst entwickelt, deswegen ist sie nicht bekannt.

MfG

[tooltime]

Danke noch mal für Eure Antworten und Respekt für die Schaltung von PICture.

In meiner derzeitigen Bastelei würde ich aber gerne bei dem LM334 bleiben, da ich schaltungsmäßig nicht mehr zu viel ändern möchte.

Also noch einmal zurück auf die Beschaltung mit Temperaturkompensation. Wie schon beschrieben, und auch von Gock empfohlen, gehe ich nun davon aus, dass die Abbildung Nr. 4 im Datenblatt die richtige Beschaltung für mich wäre. Kann mir aber evtl. jemand die Dimensionierung der Widerstände erklären. So ganz steig ich da noch nicht dahinter.

Gruß
tooltime

[PICture]

Es gibt mehrere Hersteller die den LM334 anbieten und dementsprechend auch mehr Datenblätter.

Ich habe z.B. im Datenblatt von National Semiconductors auf der 5. Seite ein Schaltplan und dazu nötige Berechnung der Bauteile für temperaturunabhängige Konstantstromquelle gefunden:

http://www.datasheetcatalog.com/datasheets_pdf/L/M/3/3/LM334.shtml

Ich denke, dass die mit SMD Bauteilen aufgebaute Konstantstromquelle (mit dem Doppeltransistor) nicht viel größer als der LM324 wird und sich mit drei Drähtchen in die schon fertige Platine einlöten lässt.

Aber ob du noch 3 Bauteile zum LM324 zufügen, oder 4 Bauteile anstatt des LM 324 einbauen willst, muß du selber entscheiden.

MfG