Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Entladeschlusspannung mit Schmitt-Trigger


von Kei N. (mckalle)


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Hey,

ich möchte die Entladeschlussspannung eines Bleiakkus zuverlässig 
erkennen. Nach kurzem Suchem kam mir diese Schaltung: 
http://www.rn-wissen.de/index.php/Einfache_Batterie-Entladeschlussspannungsanzeige
Meiner Meinung nach müsste doch aber zwischen die beiden Transistoren 
noch ein Widerstand?

Was mich an dieser Schaltung allerdings stört ist, dass die LED zur 
Anzeige im Grenzbereich der eingestellten Spannung wahrscheinlich ein 
bisschen "flackern" wird. Ich würde die Spannungsüberwachung daher 
lieber mit einem Schmitttrigger durchführen (-> 
http://www.elektronik-kompendium.de/sites/slt/0311271.htm)
Das Problem dabei: die Versorgungsspannung ist gleichzeitig die zu 
überwachende Spannung. Ich brauche doch aber eine konstante Spannung zum 
Vergleich (Zehner-Diode?).
Ich habe leider keine Beispiele gefunden. Habt ihr da was?

von oszi40 (Gast)


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Haken fast jeder Schaltung ist, daß sie auch noch zusätzlich Strom 
braucht.
Komparator mit einen einstellbaren Schaltpunkt + Z-Diode im 
Spannungsteiler? siehe Link 
http://www.mikrocontroller.net/articles/Operationsverst%C3%A4rker-Grundschaltungen#Der_Komparator

Ein echter Schmitt-Trigger (2-Transistoren) ist ungenauer. Deshalb wird 
oft der Komparator mit OPV bevorzugt und eine Hysterese zusätzlich 
eingestellt wie oben schon im Kompendium gezeigt wurde.

von gk (Gast)


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Kei Ner schrieb:
> Nach kurzem Suchem kam mir diese Schaltung:

Sorry, aber die ist Murks, z.B. weil eine definierte Schaltschwelle 
fehlt.

Kei Ner schrieb:
> Ich würde die Spannungsüberwachung daher lieber mit einem Schmitttrigger 
durchführen

Schon besser. Die Frage ist nur, wo man die Schwellen hinlegt. 
Problematisch wird es nämlich, wenn man beim Erreichen der 
Entladeschlussspannung die Last abwirft. Dann erhöht sich die 
Akkuspannung wieder, z.B auf 12V.

Kei Ner schrieb:
> Meiner Meinung nach müsste doch aber zwischen die beiden Transistoren
> noch ein Widerstand?

Nein, die Basis des zweiten Transistor wird maximal über 100kOhm ( 4,6V 
- 0,7V / 100k = 40µA ) angesteuert. Leitet Transistor 1, dann fliest 
dieser Strom über T1 nach Masse ab und T2 sperrt.

Kei Ner schrieb:
> Ich habe leider keine Beispiele gefunden. Habt ihr da was?

Schau Dir mal den ICL7665 an. Den kannst Du notfalls auch mit OP und 
Referenz nachbauen.

gk

von Kei N. (mckalle)


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gk schrieb:
> Kei Ner schrieb:
>> Nach kurzem Suchem kam mir diese Schaltung:
>
> Sorry, aber die ist Murks, z.B. weil eine definierte Schaltschwelle
> fehlt.
Die LED wird halt beim Absinken der Spannung langsam angehen (der linke 
Transistor geht langsam in die Sperrung und der rechte Transistor 
bekommt damit immer mehr Basisstrom).

gk schrieb:
> Kei Ner schrieb:
>> Meiner Meinung nach müsste doch aber zwischen die beiden Transistoren
>> noch ein Widerstand?
>
> Nein, die Basis des zweiten Transistor wird maximal über 100kOhm ( 4,6V
> - 0,7V / 100k = 40µA ) angesteuert. Leitet Transistor 1, dann fliest
> dieser Strom über T1 nach Masse ab und T2 sperrt.
Ich war mir nicht mehr sicher, wie hochohmig die Basis des Transistors 
ist.
Der (Blei-)akku hat 14,4V maximal, wären also in der Dimensionierung 
~137µA. Könnte man also ohne Probleme nen 200k nehmen :)

gk schrieb:
> Schon besser. Die Frage ist nur, wo man die Schwellen hinlegt.
> Problematisch wird es nämlich, wenn man beim Erreichen der
> Entladeschlussspannung die Last abwirft. Dann erhöht sich die
> Akkuspannung wieder, z.B auf 12V.
Das ist nicht weiter dramatisch. Wenn ich den Verbraucher aus mache, 
wird die Spannungsüberwachung auch getrennt und die LED geht aus. Und 
den Akku muss ich dann halt laden. Daher reicht mir eine 
Einschaltschwelle bei ungefähr 11V. Die Ausschaltschwelle kann daher bei 
~12V liegen, ist aber nicht relevant.

Mal schauen, ob ich was zusamengeschustert bekomme mit ner 
Zenerdiode-Komperator-... :)

von gk (Gast)


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Kei Ner schrieb:
> Der (Blei-)akku hat 14,4V maximal, wären also in der Dimensionierung
> ~137µA. Könnte man also ohne Probleme nen 200k nehmen :)


So kritisch ist der Wert nicht. Ausgehend von dem gewünschten Strom 
durch die Led, z.B. 20mA, teilt man diesen durch den 
Stromverstärkungsfaktor von z.B. 100 was einen Mindestbasisistrom von 
200µA ergibt. Mit der obigen Formel ergeben sich etwa 68k. Damit der 
Transistor sicher durchsteuert nimmt man dann z.B. 47k.

Und wie kommt jetzt die Diskrepanz zu dem Wert aus dem Link? Dort hat 
der Autor als Stromverstärkungsfaktor 620 angenommen. Laut Datenblatt 
liegt dieser aber zwischen 110 und 800. Wenn man den 
Stromverstärkunsfaktor nicht konkret kennt, muss man mit dem Minimalwert 
aus dem Datenblatt rechnen. Alles andere ist Murks (die zweite).

gk

von Krangel (Gast)


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Hi,
ich glaub es geht auch mit einfacher zu handhabenden Bauteilen.

Grüße

von Kei N. (mckalle)


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Ich hab einen Schaltplan entworfen und angehängt.
Bitte sagt mir, ob diese Widerstandswerte ungefähr das Ergebnis liefern, 
dass ich erwarte:
R1: 220k
D1: Zener, 5,1V
R2: 100k
R3: 80k
R8: 20k
R6: Vorwiderstand für die LED
R4: 30k
R5: 1,5M

Ergebnis soll sein: bei 11,1V schaltet die LED ein und bei etwas über 
12V geht die LED aus.
Mit R8 kann ich die Eingangsspannung des OP im Bereich von 1V 
korrigieren.
Voraussetzung ist ein Rail-to-Rail-Op, richtig?

von Krangel (Gast)


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Hi,
 Rail-to-Rail brauchst du nicht, R1 sollten besser 5K6 sein, der Rest 
dürfte passen.
Grüße

von Kei N. (mckalle)


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Warum sollte R1 so niederohmig sein? Der Op hat doch eigentlich nen 
hochohmigen eingang?

von MaWin (Gast)


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> R1 = 220k

Mit 31uA für die Z-Diode wird das nichts, die ist für 5mA spezifiziert
http://www.vishay.com/docs/85604/bzx55-se.pdf
und wird bei 31uA instabil. Daher baut man das nicht mit Z-Dioden, 
sondern mit Bandgap-Referenzen auf. Im ICL7665 wäre schon eine drin, er 
kommt mit 3uA aus.

von Krangel (Gast)


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naja, Bleiakkus mit ICL7665 überwachen. Da schieße ich lieber mit einer 
Bazuka auf Tauben.

von Kei N. (mckalle)


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Würde das in etwa so passen?

Edit: 100nF zwischen VCC und GND am IC vergessen :/

von Krangel (Gast)


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Hi,
 vertausche die Werte von R1 und R8, dann müsste es stimen.
Grüße

von Kei N. (mckalle)


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R1 und R8? Ich hab keinen R1 ;)

von Krangel (Gast)


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R3 und R8

von MaWin (Gast)


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Kei Ner schrieb:
> Würde das in etwa so passen?

Ja, statt Poti kannst du auch berechneten Festwiderstand nehmen

> vertausche die Werte von R1 und R8, dann müsste es stimen.

Häh? Lies lieber mal das Datenblatt des ICL7665. Kei Ner hat das 
wenigstens getan.

von Anja (Gast)


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Kei Ner schrieb:
> Ich habe leider keine Beispiele gefunden. Habt ihr da was?

die Forensuche liefert den Batteriewächter

Gruß Anja

von Kei N. (mckalle)


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Anja schrieb:
> die Forensuche liefert den Batteriewächter
das Wäre aber etwas überdimensioniert für mein Vorhaben, mir reichts zu 
wissen, wenn der Akku leer ist :)

MaWin schrieb:
> Ja, statt Poti kannst du auch berechneten Festwiderstand nehmen
Hätte aber den Nachteil, dass ich bei den Bauteiltoleranzen vllt auch n 
paar zehntel-Volt über oder unter der gewünschten Spannung liege.

Danke für die Hilfe! :)

von Kei N. (mckalle)


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Eine Sache habe ich wohl übersehen: Die Unterspannungserkennung muss an 
SET2, HYST2 und OUT2.

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