Elegante Spannungsmessung mit ADC ohne permanenten Stromfulss

[Cysign]

Guten Morgen zusammen,

ich zerbreche mir grade den Kopf darüber, wie ich möglichst elegant mit einem Cmos-Pegel-µC (3,3V) bis zu 4,3V messen kann.
Klar, ein Spannungsteiler muss her. Und vom Spannungsteiler zum µC womöglich noch ein Schutzwiderstand in Serie. Aber dann habe ich permanent einen Stromflu´über den Spannungsteiler, der den Akku belastet.

Meine nächste Idee war einfach einen kleinen MosFet anzuklemmen und für di eMessung den Stromfluß darüber freizugeben.
Also schnell danach gegoogelt mit dem Ergebnis, dass davon abgeraten wird, da man das Messergebnis zu sehr verfälscht.
Im Fallbeispiel wurde zu einem Relais geraten, was ich aber aus Gründen der Baugröße nicht verwenden kann. Evtl. käme ein SMD Solidstate-Relais in Frage. Aber mit Solidstaterelais habe ich bisher noch nicht gerabeitet.
Hat sonst noch jemand ne Idee, wie ich die Spannungsteilung so dürchführen kann, dass nicht permanent der Akku belastet wird?
Grade wenn die Schaltung auf Grund eines entleerten Akkus aus geht, würde der Spannungsteiler ohne weitere Schaltung noch weiter den Akku belasten und somit tiefentladen!

[Peter(TOO)]

Hallo,

Meine nächste Idee war einfach einen kleinen MosFet anzuklemmen und für di eMessung den Stromfluß darüber freizugeben.
Also schnell danach gegoogelt mit dem Ergebnis, dass davon abgeraten wird, da man das Messergebnis zu sehr verfälscht.
Kommt darauf an, was für einen MOS-FET du nimmst!
Du hast in Serie zu deinem Spannungsteiler noch RDSON.
Den Fehler kannst du selber ausrechnen. Der muss nur kleiner als die Auflösung des ADC sein.

Bei den kleinen MOS-FETs hat man schnell ein RDSON von 50 Ohm, welches zusätzlich streut und sich mit der Temperatur verändert.
Nimmt man einen kleinen Leistungs-MOS-FET, hat dieser ein RDSON von <<0.1 Ohm.

Man kann auch einen Bipolar-Transistor nehmen und E und C vertauschen.
Das HFE wird dann um etwas den Faktor 10 schlechter, aber VCE wird auch 10 mal kleiner (<20mV anstatt 200mV).

MfG Peter(TOO)

[witkatz]

Meine nächste Idee war einfach einen kleinen MosFet anzuklemmen und für di eMessung den Stromfluß darüber freizugeben.

Meinst du das so mit einem N-Kanal-MOSFET?
31840
Der N-Kanal MOSFET würde im gesperrten Zustand bewirken, dass an dem Analogpin 4,3V anliegen. So lange der Akku geladen ist wird ein kleiner Strom permanent zu VDD des Mikrocontrollers über die Klemmdioden der internen Pinsbechaltung abgeleitet. Sind zwar nur einige 10µA, die aber dauerhaft die Batterie entladen.
Ich weiss nicht was du vor hast, bei einer batteriebetriebenen Low-Power Anwendung spielen evtl. auch ein paar µA eine Rolle.

-----------------------------------------
Ausserdem könnte evtl. je nach Schaltung die VDD unzulässig ansteigen,
also ein Fall für die AoE Bad Circuits ;-)

[PICture]

Hallo!

@ Cysign

Um schalterunabhängige Spannung zu haben, könnte man den Spannungteiler auf per Transistor ausschaltbaren kleinen Spannungsregler (z.B. aus der "L" Serie) hängen. ;)

[Feuerring]

Meinst du das so mit einem N-Kanal-MOSFET?

Die Schaltung ist aber gefährlich .... ist der FET hochohmig liegt am AD-Eingang die volle zu messende Spannung an ... der FET(P-Kanal) müsste im Positionen Zweig liegen und über Masse (npn) angesteuert werden ...

31842

[Klebwax]

Klar, ein Spannungsteiler muss her. Und vom Spannungsteiler zum µC womöglich noch ein Schutzwiderstand in Serie. Aber dann habe ich permanent einen Stromflu´über den Spannungsteiler, der den Akku belastet.

Bevor man jetzt irgendwelche langen Überlegungen über den zusärtzlichen Stromverbrach des Spannungsteilers anstellt, sollte erstmal geklärt werden, um wieviel sich der Stromverbrauch des Gesamtsystems durch ihn verschlechtert. Ein Prozent hin oder her ist den Aufwand nicht wert, da unterscheiden sich schon die Akkus (selbst aus der gleichen Charge) um mehr.

Wobei man berücksichtigen sollte daß typische µC ADCs gern eine Quellimpedanz kleiner als 10k sehen wollen. Aber auch das erzeugt nur einen Querstrom von weniger als 1mA. Es gibt Maßnahmen, die mit weniger Aufwand mehr erreichen, Ströme durch Anzeigeleds verringern, Pullups/Pulldowns vergrößern oder den Takt des µC heruntersetzen usw.

MfG Klebwax

[Cysign]

Meinst du das so mit einem N-Kanal-MOSFET?
31840
Der N-Kanal MOSFET würde im gesperrten Zustand bewirken, dass an dem Analogpin 4,3V anliegen. So lange der Akku geladen ist wird ein kleiner Strom permanent zu VDD des Mikrocontrollers über die Klemmdioden der internen Pinsbechaltung abgeleitet. Sind zwar nur einige 10µA, die aber dauerhaft die Batterie entladen.
Ich weiss nicht was du vor hast, bei einer batteriebetriebenen Low-Power Anwendung spielen evtl. auch ein paar µA eine Rolle.

-----------------------------------------
Ausserdem könnte evtl. je nach Schaltung die VDD unzulässig ansteigen,
also ein Fall für die AoE Bad Circuits ;-)


In diesem konkreten Fall dachte ich eher an High-Side.
Die Spannungsteilung muss ja in jedem Fall stattfinden, um die 3,3V des ADC nicht zu übersteigen - auch wenn der Akku grade mit 4,2V geladen wird.

Ich hab mal nach nem SolidState-Relais geschaut und da lediglich das AQY2C1R2P aus dem Hause Panasonic als auf den ersten Blick brauchbar empfunden. Aber das kostet pro Stück über 12€ (zzgl. Versand). Ist also damit wieder raus.


@PICture: Ich versteh das mit dem Spannungsregler in dem Zusammenhang nicht. Könntest du das bitte kurz skizzieren?
Wo soll dann gemessen werden?

[PICture]

Wo soll dann gemessen werden?

Ohne Schaltplan deiner Schaltung weiß ich es nicht. :confused:

Meine Idee hoffentich verständlich:

+ Uin >----------+---+
.--|---|.
| .-. ||
| | |R2||
| | | ||
| '-' ||
| | |< |
| +-|T1| .-------.
| | |\ | | _____ |
| .-. || || || .---.
| | | +---|78LXX|----+ |
| | |R3 | ||_____|| | | |
| '-' | | | | |.-.|
R1 | | | | === | || ||R4
___ ||/ | | GND | || ||
vom µC >-|___|--|T2 | '-------' |'-'|
||> | | | |
| | | | +----> + Uref
| === | | | |
| GND | |.-.|
'-------' || ||R5
|| ||
|'-'|
| | |
|===|
|GND|
'---'

(created by AACircuit v1.28.6 beta 04/19/05 www.tech-chat.de)

[Cysign]

Ich möchte mit dem µC den Akku, der zur eigenen Versorgung genutzt wird, messen ;)

So wie ich das verstehe, wird mit deiner Idee eine Referenzspannung für weitere Messungen erzeugt. Da hab ich mich wohl was blöd ausgedrückt ;)

[PICture]

Das macht mir nix aus. :D

[Peter(TOO)]

Hallo,

In diesem konkreten Fall dachte ich eher an High-Side.
Die Spannungsteilung muss ja in jedem Fall stattfinden, um die 3,3V des ADC nicht zu übersteigen - auch wenn der Akku grade mit 4,2V geladen wird.

Ich hab mal nach nem SolidState-Relais geschaut und da lediglich das AQY2C1R2P aus dem Hause Panasonic als auf den ersten Blick brauchbar empfunden. Aber das kostet pro Stück über 12€ (zzgl. Versand). Ist also damit wieder raus.
Bei dem SSR ist auch nur ein FET, der die Spannung schaltet.

Also vergiss mal, was du da im Internet über die FETs gelesen hast.

Doof ist halt der Spannungsbereich, für UGS kommst du nur auf knapp 4V (wenn der Akku entladen ist.
Allerdings muss der Spannungsteiler nur während der Messung angeschaltet werden, da kann man mit einem Kondensator als Ladungspumpe arbeiten.

Oder du nimmst den verdrehten Transistor.

MfG Peter(TOO)

[Cysign]

Vin (Batt) o-o---o o-------o
| \ ^ |
µC-GPIO---| | -o- |
| | | o
| | | .-.
| | | | |
--- | | | |
o---ov \----------------o | '-'
| | o
|| | |
o---oVin µC | |
| |
| |
| o---o
| | |
___ | | |
µC-GPIO -|___|-o----------o | |
| |
| o
| .-.
| | |
___ | | |
µC-ADC -|___|-o---------------o '-'
|

Gnd
(created by AACircuit v1.28.6 beta 04/19/05 www.tech-chat.de)






So in etwa würde ich mir das mit dem NPN-Transistor vorstellen. Aber ich bräuchte natürlich einen geeigneten Transistor dafür. Der Akku muss im Bereich 2,75V (untere Entladungsgrenze) bis 4,2V (Ladespannung) gemessen werden.


So könnte ich einerseits mit dem µC selbst messen, ob sich der Akku dem Ende neigt und falls ja, die Spannungsversorgung trennen (wobei vom Akku zum µC hin ein Mosfet genutzt wird statt eines NPN).

[Peter(TOO)]

Vin (Batt) ------- -------.
\ ^ |
-o- |
| |
| .-.
| | |
| | |
| '-'
| |
| |
| |
| |
| |
| .---.
| | |
___ | | |
µC-GPIO -|___|------------' | |
| |
| |
| .-.
| | |
___ | | |
µC-ADC -|___|------------------ '-'
|

Gnd
(created by AACircuit v1.28.6 beta 04/19/05 www.tech-chat.de)




So in etwa würde ich mir das mit dem NPN-Transistor vorstellen. Aber ich bräuchte natürlich einen geeigneten Transistor dafür. Der Akku muss im Bereich 2,75V (untere Entladungsgrenze) bis 4,2V (Ladespannung) gemessen werden.
Das haut so nicht hin :-(
Die Basisspannung müsste mindestens 0.7V höher als VIN sein!

Du musst einen PNP verwenden.
Zudem muss da noch ein Widerstand über die Basis-Emitter-Strecke. An der Basis entstehen noch Leckströme, dann sperrt der Transistor nicht 100%, Der Widerstand zwischen B-E leitet diese Leckströme ab.
Den GPIO-Pin kannst du auch nicht direkt verwenden.
Einerseits liefert der maximal 3.3V und wenn der µC ausgeschaltet wird, zieht der Pin alles auf GND (da sind noch Schutzdioden gegen VCC und GND).

Also brauchst du noch einen zusätzlichen NPN-Transistor.

Als Transistoren eignen sich normale BC546 und BC556, da geht praktisch jeder Kleinleistungs-Transistor.

Wie ich schon schrub, solltest du beim PNP (High-Side) E und C vertauschen!
Die kleinere Sättigungsspannung <20mV anstatt 200mV und die schlechtere Verstärkung ergeben sich aus der Geometrie des Transistors. Bei den ganz alten Transistoren (Alloy und Spitzen) hat das nicht gut funktioniert, weil bei diesen Emitter und Collector relativ symmetrisch aufgebaut sind.
Bei den heutigen Planartransistoren ist das anders. Der Emitter liegt im der Mitte, darum herum bildet die Basis einen Ring und ganz aussen ist dann der Collector-Ring.
https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/e/ed/Npn_bjt_cross_section.svg/2000px-Npn_bjt_cross_section.svg.png
https://videogamehistorian.files.wordpress.com/2014/10/1959_1_2.jpg

Hier noch der Aufbau eines Alloy-Transistors:
http://www.learnabout-electronics.org/Semiconductors/images/germanium-transistor.gif
Da erkennt man auch wie die Basis zu ihrem Namen kam.


MfG Peter(TOO)

[Holomino]

Wenn Du die eigene Versorgung messen willst, kannst Du die Masse des Spannungsteilers auf einen Pin des Mikrocontrollers legen. Zum Messen schaltest Du den Pin als Ausgang low, zum Stromsparen als Eingang, dann fließt kein Strom.

(Ganz ohne Korrektur geht es aber auch hier nicht in der Umrechnung, da die Masse des Pins um einige mV abweichen kann)

Was ist denn ein " Cmos-Pegel-µC" konkret?

[witkatz]

Wenn Du die eigene Versorgung messen willst, kannst Du die Masse des Spannungsteilers auf einen Pin des Mikrocontrollers legen.
So spart man sich einen Transistor, find ich cool :cool:
So wie ich das verstanden habe, ist die Batteriespannung zu messen. Damit liegt die zu messende Versorgung ca. 1V über VDD. Mit dem Pin des µC ist man prinzipiell wieder bei der Low-Side MOSFET Lösung - mit allen Nachteilen und Gefahren meines Bad Circuit.

[Ceos]

die Schutz-Dioden im Controller werden auch bei "Eingang" anfangen deine Spannung > 3.3V abzuleiten und im Worst Case deinen Controller beschädigen

ich denke, dass JEDE andere Lösung bei der das Eingangssignal auf das ADC Level herunterverarbeitet wird ein entsprechender Spannungsteiler + Schaltung beteiligt sein wird! Also vergiss besser das Abschalten und lass den Spannungsteiler einfach schön hochohmig laufen! Wenn dein ADC zwingend etwas niederohmiges braucht, kannst du jederzeit einen kleinen Operationsverstärker als Impedanzwandler dazwischen legen!

OPAmp leerlauf Impedanzwandler < 0.1mA
Spannungsteiler im 1MOhm Bereich < 0.01mA

[BMS]

Hallo,
die Spannungsmessung wird ja vermutlich nur sehr selten durchgeführt.
Kann man nicht einen hochohmigen Spannungsteiler nehmen und parallel zum unteren Widerstand einen relativ großen Kondensator schalten?
Dieser stellt dann während der Messung eine niedrige Impedanz dar. Verständlicherweise wird über den Spannungsteiler und Kondensator ein RC-Tiefpass mit entsprechender Zeitkonstante gebildet.
Der ADC braucht ja nur ein Häppchen Energie um seine interne Sample-and-Hold-Stufe aufzuladen. Der Kondensator am hochohmigen Teiler würde dafür vermutlich ausreichen.
Es muss natürlich Cteiler >> Csampleandhold sein.

Der Aufwand ist gering, sowas kann man auch auf dem Steckbrett mal eben schnell testen.

Grüße, Bernhard

[Klebwax]

Hallo,
die Spannungsmessung wird ja vermutlich nur sehr selten durchgeführt.
Kann man nicht einen hochohmigen Spannungsteiler nehmen und parallel zum unteren Widerstand einen relativ großen Kondensator schalten?
Dieser stellt dann während der Messung eine niedrige Impedanz dar. Verständlicherweise wird über den Spannungsteiler und Kondensator ein RC-Tiefpass mit entsprechender Zeitkonstante gebildet.

Wenn man das bei der Messhäufigkeit berücksichtigt sicher. Da aber niemand weiß, was die restliche Schaltung für Strom verbraucht, kann keiner wissen, ob 1mA oder 0,1mA viel oder wenig zusätzlicher Stromverbrauch ist.

MfG Klebwax

[Holomino]

Irgendwie "riechen" die Rahmenbedingungen nach Lipo-Betrieb an einer Zelle incl. Laden.

Wenn's so ist: Was spricht dagegen, den Controller ohne Regler auf Akkuspannung laufen zu lassen und die Messung per Teiler gegen eine Referenz (entweder intern oder extern) durchzuführen? Dann kann zum Messen bei Bedarf auch ein Spannungsteiler über einen Pin hochgezogen werden.

Das spart den Regler!


Bezüglich Überspannung am Pin: Eine Schutzdiode, die den Port vor Überspannung schützen soll, würde eine Überspannung von 1V (4,3-3,3V) über einen Spannungsteiler (10k?!) ableiten müssen. Der Abfall an der Diode selbst liegt bei 0,7V, dann hast Du noch 0,3V/10k = 0,03mA. Davon geht der Controller kaputt? Mag ich nicht glauben!

[Cysign]

Mit Cmos-Pegel meinte ich 3,3V und nicht arduino-typische 5V.
Bei dem µC handelt es sich um einen nRF51822.

//Edit: Könnte ich nicht einfach zwei Dioden in Reihe vom Akku zum ADC führen? Der Spannungsabfall über die Dioden müsste dann doch 2*0,7V betragen, also 4,2-1,4V = 2,8V. Wenn der Akku entladen ist und nur noch 2,75V liefert, bekomme ich abzüglich meiner 1,4V noch 1,35V. Mit 1,35-2,8V bewege ich mich doch im bereich des ADC - oder muss ich da noch was anderes berücksichtigen?

@Holomino: Richtig, ein einzelliger LiPo für die Versorgung ;)

[BMS]

... Könnte ich nicht einfach zwei Dioden in Reihe vom Akku zum ADC führen ... oder muss ich da noch was anderes berücksichtigen?
Der Spannungsabfall an den Dioden ist abhängig vom Strom, verändert sich mit der Temperatur und unterliegt noch Exemplarstreuungen. Die Messung wird also sehr ungenau.
Außerdem funktioniert auch das nur wenn ein Pulldown-Widerstand da ist. Also sind wir quasi wieder beim Spannungsteiler.
Dann lieber hochohmiger Teiler + Operationsverstärker.
Wie viel Strom darf denn fließen? Wenigstens die Größenordnung solltest du verraten.
Vermutlich kann man aber beim Mikrocontroller und der Peripherie noch deutlich mehr einsparen als der Spannungsteiler verbraucht.
Grüße, Bernhard

[Cysign]

So wenig wie möglich, so viel wie nötig ;)

Sicherlich verbraucht der Spannungsteiler weniger als der µC unter Last. Aber darum geht es mir auch gar nicht.
Ich habe Bedenken, dass der Spannungsteiler den Akku leernuckelt, wenn man die Schaltung einige Wochen im Schrank liegen hat. Und genau das soll nicht passieren.
Der µC selbst trennt sich dann per FET (BSS138 ) vom Akku. Aber für den Spannungsteiler hab ich da eben noch keine geeignete Lösung gefunden.

[witkatz]

Der µC selbst trennt sich dann per FET (BSS138 ) vom Akku. Aber für den Spannungsteiler hab ich da eben noch keine geeignete Lösung gefunden.
Wenn du schon den µC trennst - warum trennst du dann nicht die komplette Schaltung vom Akku? Das wäre doch konsequenter, oder?
Oberallgeier (https://www.roboternetz.de/community/members/30405-oberallgeier) hat hier mal das 10nA Standby erforscht: Ein-Aus-Taster, Standby 10 nA, Batterie lebt > 1000 Jahre (https://www.roboternetz.de/community/threads/46266-Ein-Aus-Taster-Standby-10-nA-Batterie-lebt-1000-Jahre)

[PICture]

@ Cysign

Es gibt auch praktisch stromlose bistabile Relais z.B.: http://www.ebay.de/itm/S009-Miniatur-Relais-2xUM-bistabil-2-Spulen-NEU-/380064116623?hash=item587d962f8f:g:XocAAOxyNExSNhL J . ;)

[Cysign]

@Witkatz: Darum geht es mir ja grade, ich möchte den Spannungsteiler auch trennen können, aber so, dass ich den Messbereich zumindest noch in 5%-Schritte einteilen kann... Da nun aber jeder Akku und jeder Transistor ne Streuung hat, hoffe ich hier ne elegante Lösung zu finden ;)

@PICture: Coole Info - aber leider in meinem Fall viel zu groß. Die Baugruppe sollte maximal 1cm² groß sein und so flach wie möglich. Sonst wäre das womöglich die perfekte Lösung ;)

[BMS]

CD4016 oder CD4066 oder CD4051 könnte hier passen. Das sind Transfergatter ("bilateral Switch") bzw. Analogmultiplexer. Einen davon kannst du vor den Spannungsteiler schalten. In SO16 (SMD) verfügbar, etwa 20 Cent. Das sind im Grunde genommen sog. Transfergatter. Im Grunde reicht ein Transfergatter, in den genannten sind halt mehrere verbaut. Einzeln gibt es die z.B. im 74H1G66 (bekommt man aber fast nicht). Der IC muss natürlich mit der Akkuspannung versorgt werden. Ruhestrom im bereich µA. Allerdings muss natürlich der on-Widerstand mit in den Spannungsteiler eingerechet werden. Oder einen besseren Typ suchen. Details gibt es ja in den zugehörigen Datenblättern.
Grüße, Bernhard

[Peter(TOO)]

Sicherlich verbraucht der Spannungsteiler weniger als der µC unter Last. Aber darum geht es mir auch gar nicht.
Laut Datenblatt kommt der µC im Tiefschlaf auf 600nA, also 0.6µA

MfG Peter(TOO)

[Cysign]

Das mit dem CD4066 ist evtl. ne gute Idee. Noch ne Temperaturkompensation in die Auswertung und ich habe evtl. meine elegante Lösung gefunden ;)

Ich muss mir das nochmal auf der Zunge zergehen lassen. Als DIP hab ich den auch hier im Sorti, dann kann ich mir den mal am Breadboard anschauen^^

[BMS]

Wenn man alle vier integrierten Switches im 4066 parallel schaltet, müsste man den on-Widerstand weiter senken können, im Idealfall auf 1/4 von einem Kanal.
Grüße, Bernhard

Nachtrag:
Die Low-Voltage-Version ist auch interessant,
http://pdf.datasheetcatalog.com/datasheet/philips/74LV4066DB.pdf
läuft von 1..6V und die on-Widerstände sind eine Größenordnung niederohmiger.
Erhältlich z.B. bei Conrad
https://www.conrad.de/de/smd-74-lv-logikbaustein-nxp-semiconductors-74lv4066d118-gehaeuseart-so-14-ausfuehrung-4fach-schalter-bilateral-145386.html

[Cysign]

Ich hab einfach mal n CD4066 ans Multimeter gehangen und im On-Zustand nen Widerstand von 4,3K gemessen. Dann den Aufbau mal mit nem Föhn erwärmt und schwupps war ich bei knapp über 3K.
Ein Parallelschalten in der Konstellation hat komischerweise keine Veränderung mit sich gebracht.

Ich bau mir jetzt gleich mal nen Spannungsteiler davor und schau mal, was dann hinten raus kommt ;)

Ansonsten find ich die Idee mit dem CD4051 auch interessant. Da ich den sogar in der selben Schublade wie den CD4066 liegen habe, werd ich mir den gleich auch mal hinsichtlich dieser Thematik anschauen.

[Cysign]

Ich sollte dringend mein Breadboard mal wieder aufräumen :D
Ich bin grade an meinem Spannungsteiler aus 330K und 100K verzweifelt...bis ich festgestellt hatte, dass der CD4066 gar keine Masse hatte und an Vss aus irgend einem Grund somit auch Vdd anlag.
Okay, mit ner richtigen Masse hab ich nun 2,05-3,07V (bei einer Versorgungsspannung von 2,7-4,2V).
Beim Erwärmen mit nem Haartrockner habe ich ne Spannungsveränderung im dritten Nachkommabereich festgestellt. Das ist für mich soweit egal, also alles bestens :)

Was mich jedoch etwas verwirrt ist die Tatsache, dass ich zunächst unkompliziert Ausgang A steuern konnte, wenn ich an Control A kurz den Pegel von Vdd oder Vss/Gnd angelegt habe. Der Zustand wurde dann auch sauber gehalten.
Nach einigen Schaltvorgängen konnte ich den Ausgang jedoch nicht mehr deaktivieren.
Ich habe zum Testen einen zweiten CD4066 genommen (kann ja immer mal sein, dass das Bauteil defekt ist) aber auch den konnte ich nicht mehr steuern.

Sind die CD4066 so anfällig?
Ich wüsste jetzt nicht, dass meine Bauteile extrmer Belastung ausgesetzt waren (Spannungen oder Hitze). Und an meinem Arbeitsplatz habe ich inzwischen ja auch extra ne antistatische Arbeitsmatte.
Ich könnte mir aber auch vorstellen, dass ich eine schlechte Charge aus Asien erwischt habe - das würde den niedrigen Preis erklären ;)

31898

Im wesentlichen wird das der Aufbau sein (Vdd und der µC bekommen aber eine stabilisierte Versorgungsspannung über einen Wandler).
Sollte ich beim Spannungsteiler noch irgendwas anderst machen? (Außer vllt. alle 4 Schalteingänge parallel schalten - aber das ist nicht zwingend nötig...)



//Edit: Machts dem CD4066 vielleicht was aus, wenn die zu schaltende Spannung vor der Versorgungsspannung anliegt?

//Edit 2: Okay, der Baustein ist doch nicht defekt. Ich habe festgestellt, dass die zu schaltende Spannung nur marginal größer sein darf als die Versorgungsspannung. Und jetzt wo ich das weiß, meine ich auch sowas im Datenblatt gelesen zu haben...

"Input voltage range, Vis (all inputs) . . . . . . . . . . . . . . . . . –0.5 V to VDD + 0.5 V"
Die Lösung für das Problem: zwei Dioden. Somit kann entweder die zu schaltende Spannung oder die stabilisierte Versorgungsspannung zu Versorgung genutzt werden.
So langsam grad ich mich aber, inwiefern das Ganze noch Sinn macht. Bei 330K+100K als Spannungsteiler hab ich rechnerisch nen Stromfluss von
4,2V => 0,00000976A bzw.
2,75V => 0,00000639A
Das macht also bei völlig entladenem Akku 4,6mA pro Monat, was 3% der Nennkapazität des Akku entspricht. Ich denke, ich setz lieber die Lockout-Spannung was höher und räume mir so dann noch eine Zeitspanne von 'Akku ist leer'/Gerät geht aus bis zur Tiefentladung ein.

[Peter(TOO)]

Der grösste Fehler deines Schaltung ist, dass man bei CMOS unbenutzte Eingänge nicht offen lassen darf!
Also immer an GND oder Vdd legen!

Weil die Eingänge Hochohmig sind, baut sich über die Leckströme irgend eine Spannung auf. Dabei kommt es dazu, das bei der Gegentakt-Endstufe beide Transistoren leiten und die Versorgungsspannung kurzschliessen.

Das haben wir schon mal ganz am Anfang geschrieben, du kannst den Spannungsteiler auch hochohmig machen.
Der sollte auch noch ,mit 1M und 330k funktionieren.
Wenn du keine schnellen Spannungsänderungen messen musst, wären parallel zu R3 noch 10-100nF angesagt.

MfG Peter(TOO)

[Cysign]

Der grösste Fehler deines Schaltung ist, dass man bei CMOS unbenutzte Eingänge nicht offen lassen darf!
Also immer an GND oder Vdd legen!

Weil die Eingänge Hochohmig sind, baut sich über die Leckströme irgend eine Spannung auf. Dabei kommt es dazu, das bei der Gegentakt-Endstufe beide Transistoren leiten und die Versorgungsspannung kurzschliessen.

Danke für die Info!
Genau dieses Phänomen konnte ich bereits beim CD4066 beobachten. Wenn die Spannungsdifferenz zwischen den zu schaltenden Eingängen und der Versorgungsspannung recht groß war, haben die Control-Eingänge irgendwann selbsttätig auf high geschaltet (zum Testen hatte ich zwei Taster für high/low aufm Breadboard, bei niedriger Spannungsdifferenz haben die Control-Pins nach dem kurzen Tasten (Anlegen von Gnd oder Spannung) ihren Pegel gehalten).

Ich werde alle nicht genutzten Pins dann auf Masse legen!

Für den Mikrokontroller gilt dies aber vermutlich nicht, da der intern Pullups/Pulldowns hat - oder sehe ich das falsch?

[BMS]

Für den Mikrokontroller gilt dies aber vermutlich nicht, da der intern Pullups/Pulldowns hat - oder sehe ich das falsch?
An Pins, die als Eingang geschaltet sind, können per Software meist Pullups aktiviert werden. Man kann diese natürlich auch als Ausgang konfigurieren.
Grüße, Bernhard

[Cysign]

Prinzipiell tritt dieses unvorhersehbare Verhalten nur bei unbelegten low-Inputs auf?
Interessante Info^^
Danke dafür ;)

[Peter(TOO)]

Für den Mikrokontroller gilt dies aber vermutlich nicht, da der intern Pullups/Pulldowns hat - oder sehe ich das falsch?
Dafür gibt es ein Datenblatt!

Im Allgemeinen haben GPIO-Pins Pullups und man kann sie unbeschaltet lassen.

Bei manchen µCs haben aber die Analog-Eingänge keine und sollten über einen hochohmigen Pullup auf einen festen Pegel gezogen werden, dies aber vor allem um Störungen zu vermeiden.

Dann hat so ein µC noch ein paar weitere Anschlüsse und da muss man im Datenblatt nachschauen, wie man mit diesen zu verfahren hat.

MfG Peter(TOO)

[Unregistriert]

Hey,

ich habe mir jetzt nicht alles komplett durchgelesen aber wurde eine Reihenschaltung aus Kondensatoren bereits erwähnt?

-> 2Elko´s in reihe;
-> wichtig währe nur zu beachten das die ekos genügend klein,
-> oder diese parallel zu einer genügend großen last sind(µC etc...)

mit einem genügen kleinen "R_leak?" dürfte ja kein allzu großer Strom durch die beiden C's fließen oder täusche ich mich? :)

MfG

[Peter(TOO)]

[QUOTE=Unregistriert;630167]ich habe mir jetzt nicht alles komplett durchgelesen aber wurde eine Reihenschaltung aus Kondensatoren bereits erwähnt?

-> 2Elko´s in reihe;
-> wichtig währe nur zu beachten das die ekos genügend klein,
-> oder diese parallel zu einer genügend großen last sind(µC etc...)

mit einem genügen kleinen "R_leak?" dürfte ja kein allzu großer Strom durch die beiden C's fließen oder täusche ich mich? :)[QUOTE]
NEIN!

In der Praxis hat man immer belastete Spannungsteiler. Durch den Strom verändert sich dann aber das Teilerverhältnis. Praktisch muss man dann den Querstrom durch den Spannungsteiler wesentlich grösser als den Messstrom machen.

Im Allgemeinen ist der Strom bei einem ADC währen der Wandlung grösser, als wenn der ADC gerade nichts tut.

Dies kann man durch einen Kondensator am Eingang des ADCs kompensieren.
Allerdings wirkt der Kondensator zusammen mit dem Spannungsteiler als Tiefpass. Für schnelle Spannungsänderungen am Spannungsteiler erhält man dann einen Mittelwert.

Da sich deine Akkuspannung aber nicht blitzartig ändert, würde auch eine Zeitkonstante im Bereich von Sekunden noch keine Probleme machen.

MfG Peter(TOO)

[Unregistriert]

...
NEIN!

In der Praxis hat man immer belastete Spannungsteiler. Durch den Strom verändert sich dann aber das Teilerverhältnis. Praktisch muss man dann den Querstrom durch den Spannungsteiler wesentlich grösser als den Messstrom machen.

Im Allgemeinen ist der Strom bei einem ADC währen der Wandlung grösser, als wenn der ADC gerade nichts tut.

Dies kann man durch einen Kondensator am Eingang des ADCs kompensieren.
Allerdings wirkt der Kondensator zusammen mit dem Spannungsteiler als Tiefpass. Für schnelle Spannungsänderungen am Spannungsteiler erhält man dann einen Mittelwert.

Da sich deine Akkuspannung aber nicht blitzartig ändert, würde auch eine Zeitkonstante im Bereich von Sekunden noch keine Probleme machen.

MfG Peter(TOO)


Vielen Dank! Hab nun wieder etwas gelernt ;)

[Peter(TOO)]

Vielen Dank! Hab nun wieder etwas gelernt ;)
Nachtrag:
Es gibt kapazitive Spannungsteiler, wobei an Stelle von 2 Widerständen 2 Kondensatoren verwendet werden.
Allerdings funktionieren diese nur mit Wechselspannung.

Zudem gibt es noch Spannungsteiler bei welchen jedem Widerstand ein Kondensator parallel geschaltet ist, wobei die Kondensatoren das selbe Verhältnis wie die Widerstände haben. Dies dient dann der Frequenzkompensation. Die häufigste Anwendung findet sich in Tastköpfen für Oszilloskope. Das eigentlich Problem entsteht, weil man sehr hochohmig sein will (1-10MOhm) und der Eingang des Oszilloskops eine Eingangskapazität hat (10-20pF). Dies ergibt dann einen Tiefpass und führt ohne Frequenzkompensation zu starken Verzerrungen des angezeigten Signals.

Ist hier ganz hübsch erklärt, auch der Abgleich des Tastkopfes:
http://www.oszilloskope.net/tastkopf-abgleichen/

MfG Peter(TOO)