Spannungstest

[dennisstrehl]

Eine Möglichkeit wäre, die zwei Referenzspannungen mit Z-Dioden zu erzeugen, und zwar 2,25V und 2,75V (wird man allerdings nicht so genau hinbekommen). Diese Spannungen nutzt man dann als Referenzspannungen.
Die Eingangsspannung halbiert man dann mit nem 1:1 Spannungsteiler, und benutzt diese halbierte Spannung als Messpannung.

Die Genauigkeit wird dann allerdings nicht so toll sein.

Wenn man ne höhere Genauigkeit braucht, könnte man noch andere Referenzen benutzten und entsprechende Spanungsteiler, aber das wird wieder aufwändiger.

MfG

[shaun]

Naja, er könnte auch die zu messende Spannung zB durch zwei teilen und dann mit Referenzen von 2,25 und 2,75V vergleichen. Funktionieren kann es natürlich nur, wenn Du eine von der zu messenden Spannung unabhängige und konstante Referenz hast, so wie es aussieht musst Du diese als erstmal erzeugen. Ich würde vorschlagen, Du nimmt als Schwelle 2,5V (zB mit einem TL431 oder LM336 erzeugen) und dimensionierst die Spannungsteiler vor den Komparatoren so, dass der eine bei 4,5V am Eingang gerade die 2,5V überschreitet, der andere erst bei 5,5V. Ich beschreibe mal die Schaltung, Du kannst sie ja bei Bedarf abmalen, posten und weitere Fragen stellen, ich habe gerade keine Lust zu malen.Du nimmst Dir einen LM393 und verbindest erstmal die Versorgungsspannung (die wohl die zu überwachende Spannung ist, richtig?): +5V an Pin 8, Masse an Pin 4. Nun erzeugst Du Dir mit einem TL431 eine Referenz, das Ding sieht aus wie ein Transistor und steckt in fast jedem PC-Schaltnetzteil. Den mittleren Pin legst Du an Masse, die beiden äusseren verbindest Du miteinander und dann mit Pin 3 und Pin 6 des LM393. Ausserdem schliesst Du hier noch einen Widerstand nach +5V an, so 2,2kOhm oder so. Damit hast Du an den beiden Eingängen schon mal eine 2,5V-Referenz.
Nun der Spannungsteiler: an Pin 5 musst Du 2,5V haben, sobald die Versorgung 4,5V übersteigt, an Pin 2 müssen diese 2,5V erreicht werden, wenn 5,5V überschritten werden. Dazu brauchst Du eine Kette aus 3 Widerständen: R1 von +5V zu Pin 5, R2 von Pin 5 zu Pin 2 und R3 von Pin 2 zur Masse. Diese bilden einen Spannungsteiler, der folgende Bedingung erfüllen muss: R3/(R1+R2+R3)=2,5V/5,5V und (R2+R3)/(R1+R2+R3)=2,5V/4,5V. Man sieht sofort: klare Werte gibt das nicht, nur die Verhälnisse der Widerstände zueinander. Weil ich eben schon mal 2,2k verbaut habe, nehme ich für R3 nochmal 2,2k. Daraus folgt, dass R1+R2+R3=4840 Ohm sein muss. Da (R2+2,2k)/4840 Ohm=0,555... sein muss, ist R2 also 489 Ohm - nehmen wir mal 470 Ohm. Bleiben für R1 2170, also nochmal 2200 Ohm. Das ist insofern einleuchtend, als dass Deine Schwellen symmetrisch um 5V liegen und die Referenz gerade die Hälfte dieser 5V sind. Wie ungenau wir durch die Annahme von 470 Ohm sind, lässt sich einfach ausrechnen: die untere Grenze liegt bei 2,5V/((470+2200)/(470+2200+2200))=4,56V, die obere bei 5,53V.
Nun muss der Zustand noch irgendwie angezeigt werden, dazu schliesst Du die beiden Ausgänge des LM393, Pin 1 und Pin 7, zusammen an die Anode einer LED an, Kathode kommt an Masse, und ausserdem kommt an die LM-Pins und die Anode noch ein Vorwiderstand nach +5V, für 10mA LED-Strom also zB. (5V-1,7V)/10mA=330 Ohm.

[kalledom]

Warum nimmst Du keinen Fensterdiskriminator TCA965 ? Kostet bei R 3,65€.
Gurgel mal nach diesem Begriff, jede Menge Schaltpläne und Anleitungen.

[shaun]

Findest Du den TCA wirklich so sinnvoll für diese Anwendung? Ich meine, die Anforderung ist doch recht klar umrissen: Lampe an wenn Spannung ausserhalb des geforderten Bereiches. Das heisst, der TCA hat schon mal ein paar Ausgänge, die nicht gebraucht werden. Also ersetzt der TCA nicht mehr als den LM393 und den TL431 in meinem Vorschlag, denn Spannungsteiler braucht man so oder so. Die Referenz des TCA kann fast 10% daneben liegen, so dass für die Überwachung einer 5V-Speisung zB für einen Controller auch noch ein Abgleich nötig ist. Eins habe ich allerdings bei meinem Vorschlag unterschlagen: die Schaltung zieht auch wenn nichts leuchtet richtig Strom (sogar mehr als wenn die LED leuchtet). Das lässt sich mit einem Widerstand und einem Transistor jedoch lösen, und ich wage mal zu behaupten, dass ein 393, ein 431 und ein Transistor immer noch billiger ist als der TCA. Trotzdem, der 965 ist ein nettes IC, ich hatte auch viel Spass mit ihm und seit er wohl doch wieder produziert wird kann man ihn auch wieder empfehlen.

[kalledom]

Hallo shaun,
Deinen langen Beitrag habe ich bis jetzt immer nur angefangen zu lesen, dann überkommt mich die Faulheit und Unlust; sorry.
Ob ein TCA sinnvoll ist, ist eigentlich nicht die Frage; er erfüllt die geforderte Aufgabe sehr gut und präzise. Mit nur einem IC und einigen passiven Bauteilen, die bei jeder anderen Schaltung ebenfalls erfoderlich sind, ist der Aufwand recht klein. Ob die Kosten geringer sind, wage auch ich zu bezweifeln, deshalb habe ich auch den Preis dazu geschrieben.
Einige Pins bleiben beim LM393 auch frei.

[shaun]

Nö, bleiben sie bei meinem Vorschlag nicht, aber das ist ja eigentlich auch recht egal. Ich meinte damit eher, dass der TCA mit seiner Dekodierlogik für die Anwendung nicht unbedingt nötig ist, man also in diesem Punkt keine Zusatzlogik braucht, wenn man mit einzelnen Komparatoren arbeitet. Sobald noch Logik dazu kommt und diese nicht nur LEDs ansteuern soll, sondern verwertbare Logikpegel liefern soll, ist der TCA sicher einfacher.
Zum Preisvergleich (Reichelt): LM393: 0,10, TL 431: 0,10, BC548B (für die Stromspar-Variante): 0,04, 2 Widerstände mehr als für den TCA965 nötig: 0,20 - macht 44 Cent. TCA965: 3,90. Bei beiden Ansätzen kommen noch die drei Widerstände für die Schwellen, der LED-Vorwiderstand und die LED dazu. Zum Präzisionsvergleich: TL431 2.495V +/-55mV für die 10-Cent-Version: +/-2,2% Fehler, für 4 Cent mehr (A-Typ): +/-1 % Fehler. TCA965: 3V +/-0,2V: +/-6,7% Fehler, jeweils zzgl. des Fehlers durch die Spannungsteilerkette.
Die Länge des Beitrags rührt wohl vor allem von der Schaltungsbeschreibung mit Berechnung her, daher denke ich nicht, dass sich da für Dich irgendwas Neues ergeben wird. Daher bist Du also entschuldigt
Der TCA wurde schon mal abgekündigt, gegen solche Bauteile sträube ich mich immer etwas. Ich hab neulich erst eine Ersatzschaltung für einen Ferranti-D/A-Wandler basteln dürfen, weil eine englische Firma meinte, '99 noch Lagerbestände von dem Ding verbauen zu müssen.

[CowZ]

Hi,

danke für euren Beiträge
Wenn das mit den Preisen so stimmt, tendiere ich sehr zu der Variante von shaun Aber die LED sollte leuchten, wenn die Spannung OK, also im Bereich von 4,5 und 5,5V liegt, nicht andersrum

(Dazu kommt auch noch, dass der TCA abgekündigt worde, laut Datenblatt: "Not for new design")

Gruß, CowZ

[shaun]

Huhu,
so isses auch gedacht. Einer der Komparatoren zieht den Strom von der LED ab, wenn die Spannung unter 4,5V liegt, der andere, wenn sie über 5,5V ist. Dazwischen ist keiner der beiden Ausgänge low und die LED kann leuchten.
Den TCA soll es inzwischen wieder regulär geben, wahrscheinlich brauchten zu viele neue ICs für ihre Autobatterie-Anzeigebausätze von Conrad

[CowZ]

Danke nochmal vielmals für die ganzen Berechnungen und Erklärungen

Kannst du dir nochmal folgenden Schaltplan angucken, ob ich das so richtig verstanden habe?

[shaun]

Das Schaltsymbol vom LM431 stimmt so nicht. Wenn ich schreibe, die beiden Äusseren, meine ich damit die Beinchen am realen Bauelement, nicht an Deinem Schaltsymbol. Die Anschlüsse, die ich meinte, sind die Kathode und der ADJ-Pin. Die Anode, die am Baualement mittig ist, kommt an Masse. Ansonsten sieht's gut aus.