Hallo! Ein Gerät, welches am 12V-Bordnetz betrieben wird, soll diese Bordspannung überwachen. Dabei soll nicht eine Schaltschwelle zur Anwendung kommen, sondern die analoge Messung der Spannung. Da die Schaltung selbst über einen LDO mit 5V betrieben wird und dieser abschaltbar ist, sehe ich Probleme, einen normalen OPV zur Signalaufbereitung zu verwenden, da im ausgeschalteten Zustand eine Spannung am Eingang anliegen würde, während der Messeingang mit dem Spannungsteiler an der Bordspannung liegt. Dies ist aber in der Regel nicht zulässig, wenn man den OPV nicht zerstören will. Ich kann auch nicht den OPV mit der Bordspannung betreiben. Was wäre also eine elegante, zuverlässig funktionierende Alternative?
Geschalteter Spannungsteiler, PMOS können hier Abhilfe schaffen
Markus schrieb: > Geschalteter Spannungsteiler, PMOS können hier Abhilfe schaffen Darüber habe ich auch schon nachgedacht. Nur muss natürlich sichergestellt sein, dass die Versorgungsspannung des OPV so lange erhalten bleibt, bis der Spannungsteiler abgeschaltet ist. Wird das üblicherweise so gelöst?
Eher wird das so gelöst, dass man den Spannungsteiler hochohmig macht. Wenn der OPV keine Versorgungsspannung hat, dann fließen halt ein paar Mikroampere in die Schutzdioden.
Die Inputs mancher OPVs sind nicht auf den Versorgungsspannungsbereich begrenzt. Ein LM324 verdaut auch ohne Versorgung bis zu 32V. Messen kann man so natürlich nicht, aber es ist zulässig. Pink S. schrieb: > dann fließen halt ein paar > Mikroampere in die Schutzdioden. Wobei Schutzdioden von OPVs nicht zwangsläufig wie bei Logikbausteinen gebaut sind. Der CMOS-Methusalem CA3130 verkraftet bis 8V über V+.
:
Bearbeitet durch User
Messer schrieb: > Hallo! > > ... sondern die analoge Messung der Spannung. Das wäre ein Zeigermessinstrument. Vermutlich willst du aber die Spannung mit einem A/D-Wandler messen? Kann (vermutlich nahezu jeder Mikrocontroller, z. B. ) ATtiny mit geeignetem Spannungsteiler auf ca. ein bis zweikommanochwas Volt. Dafür braucht man keine Signalaufbereitung mit Operationsverstärker usw., zwei Widerstände genügen.
> erhalten bleibt, bis der Spannungsteiler abgeschaltet ist. Wird das > üblicherweise so gelöst? Nein wird es nicht. Mach den Spannungsteiler einfach sehr hochohmig. So im Megaohmbereich. Dann passiert deinem OP nicht. Genauer gesagt brauchst du eigentlich garkeinen OP sondern kannst damit direkt an den Mikrokontroller gehen. Der AD-Wandler des Mikrokontroller wird dann aber nicht mehr funktionieren weil er beim wandeln einen zu hohen Eingangsstrom zieht. Also schaltest du dem unteren Widerstand noch einen Kondensator von 10-100nF parallel. Olaf
Dieter R. schrieb: > Das wäre ein Zeigermessinstrument. Stimmt. Etwas unglücklich formuliert. Dieter R. schrieb: > Dafür braucht man keine Signalaufbereitung mit Operationsverstärker > usw., zwei Widerstände genügen. Prinzipiell hast Du natürlich Recht. Mir geht es nur um den speziellen Fall, dass die Eingangsspannung auch bei abgeschalteter Versorgungsspannung am Eingang anliegen kann. Da verkraften viele Mikrocontroller nur wenige 100mV > Vcc. Der dabei zulässige Strom wird nicht angegeben. Dehalb würde ich gerne einen OPV als Spannungsfolger davorschalten, welcher mit den selben 5V betrieben wird, wie der Mikrocontroller selbst. Dann kann da zumindest schon mal nichts kaputtgehen.
Hallo Welcher uController soll es denn weden ? Zur Not kannst Du nach dem Spannungsteiler noch mit einer Schottky Diode gegen die VCC klemmen. Gruß Ulf
:
Bearbeitet durch User
Messer schrieb: > > Prinzipiell hast Du natürlich Recht. Mir geht es nur um den speziellen > Fall, dass die Eingangsspannung auch bei abgeschalteter > Versorgungsspannung am Eingang anliegen kann. Da verkraften viele > Mikrocontroller nur wenige 100mV > Vcc. Der dabei zulässige Strom wird > nicht angegeben. Dehalb würde ich gerne einen OPV als Spannungsfolger > davorschalten, welcher mit den selben 5V betrieben wird, wie der > Mikrocontroller selbst. Dann kann da zumindest schon mal nichts > kaputtgehen. Völlig überflüssig, wie Autor: Pink S. (pinkshell) schon sagte. Es gibt von Atmel (ATtiny) z. B. Applikationen, wo der Prozessor als Nulldurchgangs-Detektor für Netzspannung betrieben wird. Da liegt hochohmig am Prozessor ein Vielfaches der Betriebsspannung an, wird von den Schutzdioden dann begrenzt. Das geht ganz offiziell und 100% zuverlässig. http://ww1.microchip.com/downloads/en/AppNotes/Atmel-2508-Zero-Cross-Detector_ApplicationNote_AVR182.pdf
:
Bearbeitet durch User
Z Diode npn pnp Schalter und Spannungsteiler. ZDiode und Widerstand zur Begrenzung. Npn pnp zur Abschaltung ansonsten Ruhestromproblem. Spannungsteiler um die maximale Spannung (Z Diode) an den ADC anzupassen.
Dieter R. schrieb: > Da liegt hochohmig am Prozessor ein Vielfaches der Betriebsspannung an, > wird von den Schutzdioden dann begrenzt. Das geht ganz offiziell und > 100% zuverlässig. Das Problem an dieser Spannung am Eingang ist nicht, dass dann die Diode leitet, sondern dass dann u.U. über diese Schutzdiode gegen Vcc (das kann auch eine externe Schottkydiode sein) die Schaltung und der uC versorgt wird (so wie z.B. im Beitrag "Re: Bosch E-Bike Antrieb Geschwindigkeitssensor" wo die Schaltung über P1 versorgt wird, an Vcc hängt nur der Pufferkondensator). Und so z.B. immer wieder kurz anläuft, bis irgendeine Last geschaltet werden soll, für die der Strom dann doch nicht mehr reicht, dann zurückgesetzt wird und das Spiel laufen von vorn beginnt. Die Stichworte dazu sind "Brownout-Reset" und "Hysterese".
:
Bearbeitet durch Moderator
Lothar M. schrieb: > zurückgesetzt wird und das Spiel laufen von vorn beginnt. Die Stichworte > dazu sind "Brownout-Reset" und "Hysterese". Ja doch, haben wir doch schon alles durch und erörtert. Deshalb Strom auf einige Mikroampere begrenzen, sollte bei 12V Batterie nicht wirklich ein schaltungstechnisches Problem sein. Gegen Brownout gibt's außerdem was im Prozessor. Das kann man aktivieren. Die ganzen Erörterungen im Datenblatt (maximale Spannung am Pin) gelten für niederohmige Quellen. Der Vorschlag war, es hochohmig zu machen. Notfalls kann man auch noch einen Lastwiderstand über dem Prozessor vorsehen. Habe ich noch nicht ausprobiert, ich vermute aber, dass das hilft, Spannung abzubauen. Ein bisschen Experimentieren und eigene Schaltungsentwicklung darf der Fragesteller ja vielleicht auch noch leisten. Vielleicht erzählt er uns hinterher mal das Ergebnis, dann haben wir alle was gelernt. Wenn der Fragesteller damit aber wirklich Probleme befürchtet, dann soll sich was ausdenken, was den Eingang per Transistor kurzschließt, bis der Prozessor läuft und messen will. Das ist dann mindestens 200%ig und immer noch simpler als der Opamp.
> Das ist dann mindestens 200%ig und > immer noch simpler als der Opamp. Ausserdem, wenn man schon so ein Schisser ist und kein Datenblatt lesen will. Wieso sollte der Controller von der Spannung dann kaputt gehen und der OP nicht? .-) Oh..und sehr hochohmig sollte man den Spannungsteiler sowieso machen damit er einem nicht unoetig die Batterie leer zieht. Olaf
Üblicherweise teilst Du die Bordspannung über einen Spannungsteiler (47k/10k oder so) auf den Messbereich des ADC runter. Einen OpAmp braucht man dafür nicht. Dein Spannungsteiler zieht einen Querstrom, der Dir den Ruhestrom versaut, und kann den Controller bei abgeschalteter VDD fremdspeisen. Daher macht man den abschaltbar. Entweder hast Du ohnehin eine mit der VDD geschaltete Bordspannung (z.B. den INH-Pin vom LIN-Transceiver), oder Du nimmst eine NPN-PNP-Kombi als Highside-Schalter (z.B. PIMD3). Direkt (Abstand <5 mm) an den ADC-Pin gehört natürlich ein Stützkondensator, um den Spannungseinbruch beim Sampeln auszugleichen. Der hat mindestens die 1000fache Kapazität des S&H-Kondensators im Controller, oder wenn man den Wert nicht kennt mindestens 4,7 nF. Ausserdem sollte die Zeitkonstante aus Spannungsteiler und Kondensator mindestens doppelt so groß sein wie die Abtastrate mit der die SW arbeitet. Das verhindert dass man eine kurzzeitige Störung versehentlich als Messwert interpretiert (Stichwort "Abtasttheorem").
Messer schrieb: > Da verkraften viele Mikrocontroller nur wenige 100mV > Vcc. > Der dabei zulässige Strom wird nicht angegeben. Die >100mV sind eher >300mV bzw. 600/700mV und entsprechen der V_f der Eingangsschutzdiode. Es ist nicht verboten, Strom durch die Diode fließen zu lassen, aber er muss auf größenordnungsmäßig 1mA begrenzt sein.
soul e. schrieb: > Dein Spannungsteiler zieht einen Querstrom, der > Dir den Ruhestrom versaut, und kann den Controller bei abgeschalteter > VDD fremdspeisen. Daher macht man den abschaltbar. Für 12V-Bordnetz? KFz, Boot? Jedenfalls ist das mein Verständnis. Da kommt es auf die paar uA nicht an, die Selbstentladung ist viel höher. Aber Messer hatte ja eine gewisse Tendenz zu erhöhtem Schaltungsaufwand. Da ist das sicher eine Möglichkeit ;)
Die internen Clamping Dioden zu nutzen für diesen Fall finde ich schon sehr mutig.
Messer schrieb: >> Das wäre ein Zeigermessinstrument. > Stimmt. Etwas unglücklich formuliert. Und nochmal unglücklich. Willst Du Spannung digital anzeigen oder ein Zeigerinstrument selbst bauen? Für eine gespreizte Anzeige 10..15V mit einem 100µA-Meßwerk hätte ich eine erprobte Schaltung.
Torben schrieb: > Die internen Clamping Dioden zu nutzen für diesen Fall finde ich schon > sehr mutig. Zumindest Atmel zeigt den gleichen Mut - k.A. woher die den Schneid nehmen. Vermutlich kennen die ihre Prozessoren etwas genauer als du.
Hi, Ich frage mich ein wenig, warum die IMO sinnvollste Antwort weitestgehend ignoriert wurde: P-FET als high-side-switch, dahinter einen Spannunsteiler. Wenn man will, kann man den diesen mit drei Widerständen aufbauen und noch eine passende Z-Diode einbauen, um zu hohe Spannungen zu clampen. Der FET kann dann mit der Versorgung oder einen IO geschaltet werden, funktioniert sehr zuverlässig, vermeide Backfeeding und der Ruhestrom im Standby ist verschwindend gering.
Chris schrieb: > Hi, > > Ich frage mich ein wenig, warum die IMO sinnvollste Antwort > weitestgehend ignoriert wurde: > P-FET als high-side-switch, dahinter einen Spannunsteiler. Vielleicht, weil es gar nicht so einfach ist, in einem störspannungsverseuchten 12V-Bordnetz einen High Side Switch anzusteuern? Und weil der Aufwand ziemlich überflüssig ist? Hier mal ein paar Zahlen dazu nach ca. 15 Sekunden Google, unterstellt, dass es sich um ein KFz o.ä. handelt, genau wissen wir das ja nicht: https://mk4-wiki.denkdose.de/artikel/kfz-bordnetz/start
Dieter R. schrieb: > Vielleicht, weil es gar nicht so einfach ist, in einem > störspannungsverseuchten 12V-Bordnetz einen High Side Switch > anzusteuern? Das geht schon, wird sogar sehr oft verwendet und kommt auch durch die VW80000-Tests.die Filterung davor und einen Schutz fürs Gate darf man halt nicht vergessen. Letzteres geht über eine z. B. 18V-Z-Diode über die GS-Strecke des P-FET und eine nicht ganz so "harte" Ansteuerung desselben. Ja, das Bordnetz hat seine Tücken, die Frage ist halt, wie viel muss man als Bastler tatsächlich einhalten und welche Designaspekte sind wirklich erst in Massenproduktion relevant. Die Beobachtung des (übertriebenen) Drang alles perfekt zu machen und eine gute Portion "German Angst" hier im Forum ist durchaus möglich. Wenn ihr wüsstet, was alles in der Industrie getrieben wird ;)
Messer schrieb: > Was wäre also eine > elegante, zuverlässig funktionierende Alternative? Ein logic level N-Kanal-FET im Spannungsteiler mit Gate an der 5V Versorgung. Siehe Batteriewächter Für KFZ muß dann der UBat Pin dann gegenüber ESD geschützt sein da der Spannungsteilerwiderstand nur 100-200V aushält. Gruß Anja
Thread beobachten
Seitenaufteilung abschaltenBitte melde dich an um einen Beitrag zu schreiben. Anmeldung ist kostenlos und dauert nur eine Minute.
Bestehender Account
Schon ein Account bei Google/GoogleMail? Keine Anmeldung erforderlich!
Mit Google-Account einloggen
Mit Google-Account einloggen
Noch kein Account? Hier anmelden.