Elektronische Last

Eine elektronische Last ist ein lang gehegter Wunsch. Damit lässt sich im Heimlabor die Kiste mit verschiedenen Lastwiderstands-Konstrukten und Glühbirnen ersetzen. Mehr Möglichkeiten gibt es auch noch. Es gibt eine ganze Menge Funktionen, die in eine elektonische Last integriert werden könnten, ich möchte mich aber auf die Grundfunktion beschränken: ein einstellbarer Widerstand. Diese Schaltung ist sehr leicht realisierbar, weil es sich um eine Grundschaltung aus der 1. Klasse Elektronik-Grundschule handelt.

Bauteile

Die Bauteile finden sich überwiegend in der Wühlkiste:

2,5 Kiloohm Poti
einen BD139-16 als Treiber
zwei 2N6274 als Leistungstransistoren (...ach du liebe Wühlkiste :-))
ein Stück Lochrasterplatine

das fehlt aktuell noch:

Gehäuse
Netzteil für die Hilfsspannung
Kabel und Anschlußklemmen
Emitterwiderstände 0R22/7W

Grenzwerte

40V/10A/80W

Schaltplan

Erste Praxiserfahrungen

Ich habe die Schaltung auf einer Lochrasterplatine aufgebaut, die 2N6247 kamen auf einen Rippenkühlkörpern, an dem ich auch die Platine befestigt habe. Die Schaltung funktionierte soweit, irgendwann ist mir während eines Testlaufs das Poti kaputt gegangen, das ich nahe an einem Endausschlag hatte. Überlast, da hier nur noch ein kurzes Stück Kohlebahn belastet wurde und der Strom unzulässig anstieg. Ich hatte nämlich keinen Basiswiderstand eingebaut, der im Schaltplan eingezeichnete Vorwiderstand vor dem Poti fehlte auch. Also wurde nach dem Einbau eines neuen Potis ein Basiswiderstand ergänzt. Bei einigen Tests ging es dann so heiß her, das mir die Endtransistoren durchgegangen sind. Es war wie oft in solchen Fällen, sachte an die Grenzen herangetastet und kurzzeitig getestet, was an Verlustleistung machbar ist. Dann die Endstufe in heißem Zustand mit einer Leistung belastet, die kalt kein Problem ist und schwupps, das wars. Ein 2N6247 ist auf dem Titelbild zu sehen, es ist an dem Messingfabenem Boden zu erkennen und liegt im Hintergrund. Jetzt sind 2N3055 installiert. Na ja, und der Akkulader für die Autobatterie hat jetzt auch zwei neue Transistoren in der Steuerschaltung, interessant wie wenig robust Industriell hergestellt Geräte doch sind ;-)

Aktuell verschiebt sich das Projekt in Richtung Spannungs- und Stromanzeige mit dem ICL7107.

Erweiterungen

Folgende Funktionen sind noch denkbar:

Panelmeter für Spannung und Strom
Lüfter inkl. temperaturabhängiger Steuerung
Übertemperaturabschaltung
Einstellbare Stromsenke, Strom bleibt bei unterschiedlichen Spannungen konstant, gut für Akkukapazitätsmessungen
Einstellbare Unterspannungsschwelle
Impulsgeneratur um wechselnde Belastungen zu simulieren
Leistungsmessung und Begrenzung: Die Last ermittelt aus Strom und Spannung die aktuell aufgenomme Leistung, die maximal aufgenommen Leistung kann eingestellt werden und wird dann über die Beeinflussung des Stroms gesteuert.

Die genannten Erweiterungen würden eine Steuerung mittels einiger OpAms erfordern. (Update 01.03.2020: ...oder ein schönes Arduino-Projekt!)