Reinhard Weiß - Reverse Engineering
Elektronische Last 30 VDC/10 A/60 W

Eine "elektronische Last" (Electronic Load) ist ein einstellbarer elektronischer Lastwiderstand oder eine einstellbare Stromquelle, der/die etwa zur Belastungsmessung von Netzteilen oder zur definierten Entladung von Akkus eingesetzt werden kann. Für Bastler zum Selberbauen und Erweitern findet man ein analoges Modul für 100V/10A/50W (Video XHDZ-FZ) z.B. unter eBay 322423147447 für ca. 7 € (das es mit kleinen Änderungen von unterschiedlichen Anbietern gibt; alle Daten im Video). Mit digitaler Bedienung gibt es aber auch preiswerte einfache Geräte ab ca. 13 €, und auch solche, die universell und sehr genau arbeiten, die dann aber auch einige hundert Euro oder noch mehr kosten können.

ZPD30A1In meinem Bericht zur Elektronischen Last IT8211 habe ich bereits ein recht leistungsfähiges digitales Gerät besprochen, das bis 150 W belastbar ist (ab 230 €). Hier nun möchte ich mich mit einem sehr preiswerten einfacheren Gerät befassen (siehe Bild links), das es z.B. bei eBay ab ca. 13 € (inkl.Vk) zu kaufen gibt. Es handelt sich um eine Leiterplatte mit Ventilatorkühlung für den als Widerstand eingesetzten MOS-Transistor und aufgesteckter Subplatine für Display/LED, Taster und Drehgeber, das ohne Gehäuse geliefert wird. Das Gerät scheint in verschiedenen Versionen bzw. von unterschiedlichen Herstellern angeboten zu werden, jedenfalls sind die Beschriftungen auf der Leiterplatte unterschiedlich. Häufig wird es als "Electronic Load 60W" oder mit der Typenbezeichnung "ZPB30A1" beworben. Die technischen Daten scheinen allerdings immer gleich zu sein.

Es gibt auch ein einfaches Gehäuse in Plexiglas, jedoch ist es fragwürdig, ob der Kühlkörper dann noch ausreichend gut funktioniert. Bei großer Dauerbelastung könnte sogar ein kräftigerer Ventilator sinnvoll sein, wie manche Anwender berichten.

ZPB30A1Ich beziehe mich bei meinen Untersuchungen auf eine Ausführung, die als Markierung die Nummer 87444G_P27-6 auf der unteren Leiterplatte vorn links aufgedruckt hat (siehe Bild links).
Die technischen Daten in Kurzform (aus Herstellerangaben):


Das Gerät funktioniert prinzpiell, jedoch ist die Genauigkeit für die Stromeinstellungen bei kleinen Strömen (z.B. 0,2 A) enttäuschend, wie nachfolgende Messtabelle für mein Gerät veranschaulicht. Daneben die grafische Darstellung, an der man erkennt, dass der Verlauf dennoch sehr geradlinig ist.

Precision ZPB30A1ZPB30A1 precision

In der 1. Spalte der Tabelle steht der vom Gerät angezeigte Stromwert (Reading), in der 2. Spalte ist der Referenzwert (tatsächlich fließender Strom), der aus dem Mittelwert mehrerer Strommesser ermittelt wurde. Die Abweichung der Anzeige vom realen Wert wird hier in % und absolut ausgeben. Nur im türkis markierten Bereich wäre die angegebene Genauigkeit erreicht. Bei einem anderen Exemplar könnten die Werte natürlich auch anders aussehen.

Leider gibt es keine Abgleichmöglichkeit, der Fehler ist sozusagen "systemimmanent". Das liegt daran, dass der Strom-Shunt zur Messung des fließenden Stroms mit 10 mOhm so gering ist, dass bei 0,2 A nur 2 mV Spannungsabfall entstehen. Der zur Regelung verwendete Operationsverstärker (TLC272C) hat aber eine Offsetspannung von typisch 1,1 mV und maximal 10 mV @ 25 °C, die sich dem Spannungsabfall überlagert.

Offset Voltage Distribution TLC272Die typische Verteilung der Offsetspannung eines TLC272 ist links im Bild dargestellt (aus dem Datenblatt (C) Texas Instruments 1987/2002). Wie man bei solchen Daten eine sinnvolle Spannungsmessung bzw. Stromnachregelung erreichen könnte, ist mir schleierhaft. Man kann natürlich auch Glück haben und der Offset ist zufällig geringer. Ob es Modul-Varianten gibt, die den besseren TLC272BC (0,3/3 mV) oder gar TLC277C (0,25/0,8 mV) verwenden? Möglicherweise wäre der Austausch des Chips eine Lösung.
Um sich mit solchen Effekten zu beschäftigen, ist es hilfreich, wenn man einen Stromlauf zu dem Gerät hätte, der natürlich nicht mitgeliefert wird. Ich habe 2 Quellen für einen solchen Stromlauf gefunden, den Tüftler mit "Reverse Engineering" erarbeitet haben, der allerdings in beiden Fällen nicht ganz fehlerfrei ist:

Bei manchen Fehlern handelt es sich vielleicht auch um Unterschiede der verschiedenen Anbieter. Auf jeden Fall sind es Abweichungen zu meinem Modell. Ich habe mir daher auf der Basis dieser beiden Quellen und der Analyse meiner Leiterplatte einen neuen Stromlauf erarbeitet und mehrere Fehler behoben. Allerdings habe ich nur mir verdächtig erschienene Stellen überarbeitet und ansonsten größtenteils weiterhin die übereinstimmenden Teile beider Quellen beibehalten. Es können also durchaus noch weitere Fehler enthalten sein. Unterschiede zu den anderen Stromläufen habe ich bei mir mit einem roten Strich markiert.

Beide Quellen verwenden leider unterschiedliche Bauteilnumerierungen. Ich habe mich bei meinem Stromlauf zunächst an voltlog orientiert und dessen Numerierung übernommen; dort nicht vorhandene Teile (z.B. Stecker) jedoch nach Luca benannt, und zusätzliche Teile weiter fortlaufend numeriert. Die Display-Platine habe ich nicht neu gezeichnet, da gilt die Seite 4 von Luca (ohne Nachprüfung; allerdings mit einem Fehler wegen Vertauschung der Signale RUN_P_DP und ENC_P_DP an JP8). Erschwert wird die Kontrolle dadurch, dass es bei beiden Quellen keinen Belegungsplan der Bauteile auf der Platine gibt. Daher habe ich für meine Schaltung einen Belegungsplan für die Grundplatine mitgeliefert. Eine Umschlüsselung der Benummerungen zwischen den 3 verschiedenen Stromläufen ist ebenfalls verfügbar (als Bild-Datei und als Text-Datei zum Selbersortieren).

Falls jemand weitere Fehler entdeckt, wäre ich dankbar für eine Benachrichtigung (bitte mit Nennung einer Markierung zur Identifikation der Leiterplatte). Korrekturen arbeite ich ein.

Weitere Quellen:

(Stand 31.12.2019)

[ Übersicht | SiteMap | Verkäufe Akt. | Verkäufe Hist. | EURACOM | GPS Navigation | M4650CR | M9803R | Back-UPS | Oki C5400 | GS9000 | WebLog | Bauprojekte | Impressum & Kontakt ]

nach oben Menü Home

© Reinhard Weiß 2019 - letzte Änderung: 31.12.2019 23:06 / 3