Liebe Forenmitglieder, Ich habe einen Sensor (Lambdameter), der einen analogen Spannungswert zwischen 0 und 8V ausgibt. Das Steuergerät, das den Wert verarbeiten soll darf jedoch mit Eingangsspannungen von maximal 5V beaufschlagt werden. Wie würdet ihr in diesem Fall vorgehen? Vielen Dank und viele Grüße, Dan
Dan K. schrieb: > Das Steuergerät, das den Wert verarbeiten soll darf jedoch mit > Eingangsspannungen von maximal 5V beaufschlagt werden. > Wie würdet ihr in diesem Fall vorgehen? Entweder mit einem Spannungsteiler, der die 8V auf 5V runter teilt oder einer präzisen Klemmschaltung. Sowas gibt es auch fertig. TL7726.
Dan K. schrieb: > Ich habe einen Sensor (Lambdameter), der einen analogen Spannungswert > zwischen 0 und 8V ausgibt. Wenn Du auch Werte über 5V auswerten möchtest, dann geht das am einfachsten mit einem Spannungsteiler. Der TL7726 ist ein Begrenzer. Er würde Werte über 5V quasi abschneiden, also auf 5V begrenzen. Mit einem Spannungsteiler belastet Du natürlich das Lambdameter. Der Ausgang hat einen Ausgangswiderstand. Der müßte beim Spannungsteiler berücksichtigt werden. Es kommt also darauf an wie genau du messen willst. mfg Klaus
Dan K. schrieb: > Analoge Ausgangsspannung von 8V auf max. 5V begrenzen "Begrenzen" wäre sowas: - Ein: 0V -> Aus: 0V - Ein: 2V -> Aus: 2V - Ein: 4V -> Aus: 4V - Ein: 5V -> Aus: 5V - Ein: 8V -> Aus: 5V Willst du das mit dem "begrenzen" wirklich? Meinst du nicht eher ein "Skalieren"? - Ein: 0V -> Aus: 0V - Ein: 2V -> Aus: 1.25V - Ein: 4V -> Aus: 2.5V - Ein: 5V -> Aus: 3.125V - Ein: 8V -> Aus: 5V Sowas geht am einfachsten mit einem Spannungsteiler aus zwei Widerständen. Wenn ein einfacher Spannungsteiler deine Schaltung zu stark belastet, dann halt eine kleine OPV-Schaltung mit einer Verstärkung von 0,625. Damit wird deine Eingangsspannung linear um diesen Faktor reduziert: - https://www.mikrocontroller.net/articles/Operationsverst%C3%A4rker-Grundschaltungen#Spannungsfolger_(Impedanzwandler)
Dan K. schrieb: > Wie würdet ihr in diesem Fall vorgehen? Als erstes den Ausgangswiderstand der Lambdasonde und den Eingangswiderstnd des Steuergerätes bestimmen. Dann kann man einen Spannungsteiler berechnen. Georg
>> Analoge Ausgangsspannung von 8V auf max. 5V begrenzen > "Begrenzen" wäre sowas: > - Ein: 0V -> Aus: 0V > - Ein: 2V -> Aus: 2V > - Ein: 4V -> Aus: 4V > - Ein: 5V -> Aus: 5V > - Ein: 8V -> Aus: 5V Guten Morgen zusammen und vielen Dank für die Antworten! In diesem Fall ist tatsächlich das Begrenzen die bessere Lösung, da sich die für mich relevanten Werte im Bereich von 0,5 bis 2 Volt bewegen werden. Das heißt, alles über 5V kann bedenkenlos abgeschnitten werden.
Dan K. schrieb: >>> Analoge Ausgangsspannung von 8V auf max. 5V begrenzen >> "Begrenzen" wäre sowas: >> - Ein: 0V -> Aus: 0V >> - Ein: 2V -> Aus: 2V >> - Ein: 4V -> Aus: 4V >> - Ein: 5V -> Aus: 5V >> - Ein: 8V -> Aus: 5V > > Guten Morgen zusammen und vielen Dank für die Antworten! > In diesem Fall ist tatsächlich das Begrenzen die bessere Lösung, da sich > die für mich relevanten Werte im Bereich von 0,5 bis 2 Volt bewegen > werden. > Das heißt, alles über 5V kann bedenkenlos abgeschnitten werden. Das sollte auch mit einer simplen Zenerdiode gehen. Die fängt zwar schon vor den 4,7 oder 5,1 Volt an zu leiten aber das sollte genügend weit von dem relevanten Bereich mit Max 2 Volt entfernt sein? Die einsetzende Ungenauigkeit kannst du ja (softwaremäßig?) abschneiden.
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>> Das Steuergerät, das den Wert verarbeiten soll darf jedoch mit >> Eingangsspannungen von maximal 5V beaufschlagt werden. >> Wie würdet ihr in diesem Fall vorgehen? > > Entweder mit einem Spannungsteiler, der die 8V auf 5V runter teilt oder > einer präzisen Klemmschaltung. Sowas gibt es auch fertig. TL7726. Hallo Falk, vielen Dank für den Tipp! Der TL7726 klingt tatsächlich nach der einfachsten Lösung. Habe ihn leider nur bei digikey und mouser gefunden und der Versand ist um einiges teurer als die Bauteile selbst. Hast Du eine Idee, wo ich ihn in Deutschland bekommen könnte?
Thomas R. schrieb: >> Das heißt, alles über 5V kann bedenkenlos abgeschnitten werden. > > Das sollte auch mit einer simplen Zenerdiode gehen. Nö. > Die fängt zwar schon > vor den 4,7 oder 5,1 Volt an zu leiten EBEN! > aber das sollte genügend weit von > dem relevanten Bereich mit Max 2 Volt entfernt sein? Die einsetzende > Ungenauigkeit kannst du ja (softwaremäßig?) abschneiden. Man kann es aber auch gleich richtig machen, indem man eine Präzisionsklemmung benutzt und nicht den Faustkeil Z-Diode.
Naja - man kann auch eine Atomuhr kaufen um nachzuschauen ob gerade Nacht oder Tag ist... Oder man nimmt ein Bauteil dass in Funktion und Preis zur Aufgabe passt. Dieser TL7726 ist von seiner Funktion nix anderes als eine Z-Diode mit etwas präziseren Eigenschaften. Ein kleiner Blick ins Datenblatt zeigt dass für den auch immer ein Vorwiderstand erforderlich ist. Und für die genannte Anwendung ist es nicht im Geringsten erforderlich, die Begrenzung so dicht an die Versorgungsspannung zu legen. Da sind locker ein Faktor 2 zwischen Signal (2V) und Grenze (5V) ;) Eine Z-Diode zwischen 3,3 und 4,3V (z.B. BZX79C3V0 bis BZX79C4V3) mit einem vergleichbaren Widerstand ist überall verfügbar und kostet 2-3ct statt 2-3€ ...
Angehängte Dateien:
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Klemmung.png
1,2 KB
Icke schrieb: > Eine Z-Diode zwischen 3,3 und 4,3V (z.B. BZX79C3V0 bis BZX79C4V3) mit > einem vergleichbaren Widerstand ist überall verfügbar und kostet 2-3ct > statt 2-3€ ... Schon wieder Fail, wie das so schön auf neudeutsch heißt! Wenn schon, dann richtig. Siehe Anhang. Denn Z-Dioden bei kleinen Spannungen haben Bananenkurven, die WEIT unter ihrer Nennspannung schon deutlich Strom fließen lassen. Also muss man eine Z-Diode mit einer normalen Diode kombinieren und schon hat man eine sehr leckstromarme, relativ präzise Klemmschaltung.
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Peter N. schrieb: > Wie wärs mit einem TL431? Nö, denn der braucht 1mA Mindeststrom. Und selbst wenn man ihn ohne alles als Z-Diode an den Eingang klemmt, zieht der unterhalb 2,5V um die 100uA. Ist wenig, aber immer noch um mehrere Größenordnugen mehr als die saubere Lösung. OK, man kann ihn in meiner Schaltung an Stelle der Z-Diode einsetzen, aber das bringt wenig.
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Alles richtig - so eine Z-Diode hat unter 5,1V keine präzisen Eigenschaften - aber meistens sind sie ausreichend gut. Die Variante 'Klemmspannung + Diode' ist natürlich genauer da die Z-Diode mit einem ordentlichen Strom außerhalb der 'Banane' betrieben wird - braucht aber für diese Klemmspannung ca 8mA. Je nach Anwendung (hier nicht näher beschrieben) egal oder katastrophal ;) Beim Leckstrom einer Z-Diode 3v9 sind ~10uA (ohne Toleranzen / Temperatur) anzunehmen bei einem Strom von ~10mA @4,4V (*1). Das liegt in der gleichen Größenordnung mit dem TL7726 und sollte (wenn der Strom nicht stört) eigentlich passen. Aber auch hier gilt - je nach Impedanz der Quelle egal bis katastrophal. Noch ein Hinweis - bei der Klemmung von Falk die 1N4148 bloß nicht gegen eine Schottky-Diode tauschen - die haben bei höheren Temperaturen erhebliche Leckströme so um die 100uA! :O (*1) siehe https://assets.nexperia.com/documents/application-note/AN90031.pdf - Figure 6
Icke schrieb: > Eine Z-Diode zwischen 3,3 und 4,3V (z.B. BZX79C3V0 bis BZX79C4V3) mit > einem vergleichbaren Widerstand ist überall verfügbar und kostet 2-3ct > statt 2-3€ ... Noch "überaller" verfügbar ist eine blaue oder weisse LED.
Harald W. schrieb: > Noch "überaller" verfügbar ist eine blaue oder weisse LED. Stimmt. Aber welcher Leckstrom fließt bei der bei 2V?
Falk B. schrieb: >> Noch "überaller" verfügbar ist eine blaue oder weisse LED. > > Stimmt. Aber welcher Leckstrom fließt bei der bei 2V? LEDs haben da oft bessere Daten als Zenerdioden mit gleicher Spannung. Icgh würde da eine möglichst kleine LED nehmen und den Leckstrom einfach mal nachmessen.
Harald W. schrieb: > Icgh würde da eine möglichst kleine LED nehmen und den Leckstrom > einfach mal nachmessen. Na dann TU das doch einfach mal! Wir sind auf das Ergebnis gespannt.
Dan K. schrieb: > Wie würdet ihr in diesem Fall vorgehen? Erstmal verrätst Du uns welchen Eingangswiderstand das Steuergerät für den Analogeingang hat. Wenn über 1MOhm, dann 10...47k Widerstand davor und fertig.
Erklärung steht eigentlich dort: https://www.elektronik-kompendium.de/news/update-ueberspannungsschutz-von-empfindlichen-verstaerkereingaengen/
Falk B. schrieb: > Harald W. schrieb: >> Icgh würde da eine möglichst kleine LED nehmen und den Leckstrom >> einfach mal nachmessen. > > Na dann TU das doch einfach mal! Wir sind auf das Ergebnis gespannt. 35nA@2V, 300nA@2,5V, 700nA@3V bei einer C503B-BCN Gut genug für eine 2V-Z-Diode ...
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Man könnte auch einen OPV wie einen OPA991 oder TLV9151 mit ausreichend großen Eingangswiderstand als Impedanzwandler oder nicht invertierenden Verstärker mit entsprechendem Gain verwenden, wenn nur ein Teil des Sensorsignals relevant ist... Vom TL431 gibt es mittlerweile auch Varianten wie einen ATL431 oder TLV431 mit deutlich besseren Eigenschaften ohne mit LED's pfuschen zu müssen...
Falk B. schrieb: >> Das sollte auch mit einer simplen Zenerdiode gehen. > Nö. >> Die fängt zwar schon >> vor den 4,7 oder 5,1 Volt an zu leiten > EBEN! Aber nicht schon bei 2,0 Volt. >> aber das sollte genügend weit von >> dem relevanten Bereich mit Max 2 Volt entfernt sein? Die einsetzende >> Ungenauigkeit kannst du ja (softwaremäßig?) abschneiden. Das denke ich auch und würde mich wundern, wenn da etwas klemmt. Softwaremäßig kompensieren halte ich für kritisch, aber bin mir sicher, dass es garnicht dazu kommen wird. > Man kann es aber auch gleich richtig machen, indem man eine > Präzisionsklemmung benutzt und nicht den Faustkeil Z-Diode. Aufbauen und messen ist angesagt. Harald W. schrieb: > LEDs haben da oft bessere Daten als Zenerdioden mit gleicher Spannung. Vielleicht, aber die sind nicht weit genug weg von den gewünschten 2 Volt. Letztendlich auch wurscht, zwischen 2 Volt Nutzsignal und zulässigen 5 Volt am A/D-Eingang ist genug Abstand. Messkönig schrieb: > Man könnte auch einen OPV wie einen OPA991 oder TLV9151 mit ausreichend > großen Eingangswiderstand als Impedanzwandler ... Man kann sich auch ein Loch in die Kniescheibe bohren und Blei rein gießen. ============ Jetzt will ich das sehen, also Labornetzteil Ein und zwei Multimeter dran. Ich habe eine beliebige BZX85C4V7 zur Hand:
1 | 2,0 V - 1 µA |
2 | 2,5 V - 2,5 µA |
3 | 3,0 V - 7 µA |
4 | 3,5 V - 22 µA |
5 | 4,0 V - 87 µA |
Heißt für mich, dass er per Z-Diode klemmen kann, wenn sein Sensor nicht gerade extrem hochohmig ist.
Manfred schrieb: > Man kann sich auch ein Loch in die Kniescheibe bohren und Blei rein > gießen. Spricht da wer aus Erfahrung oder war es bei dir der Schädel anstatt der Kniescheibe? Manch einer will Basteln, manch einer eine Lösung die im Automotive Umfeld einfach funktioniert...
Jens G. schrieb: > 35nA@2V, 300nA@2,5V, 700nA@3V bei einer C503B-BCN Spannungswerte waren leider etwas falsch. Sollten so sein: 35nA@2V, 300nA@2,2V, 700nA@2,3V bei einer C503B-BCN
Jens G. schrieb: >> Harald W. schrieb: >>> Icgh würde da eine möglichst kleine LED nehmen und den Leckstrom >>> einfach mal nachmessen. >> >> Na dann TU das doch einfach mal! Wir sind auf das Ergebnis gespannt. > > 35nA@2V, 300nA@2,5V, 700nA@3V bei einer C503B-BCN > > Gut genug für eine 2V-Z-Diode ... Danke! :-)
Messkönig schrieb: > ohne mit LED's pfuschen zu müssen... Wieso ist die Verwendung einer LED als Ersatz für eine Zenerdiode Pfusch?
Weil das ganz verschiedene Spannungen sind. Wenn du Z-Diode geschrieben hättest, könnte es vielleicht Ähnlichkeiten geben.
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