Diese Applikation erscheint sehr simpel und funktioniert leider trotzdem nicht, wenn man die Formeln aus dem Datenblatt benutzt.
Die Schaltung wurde so wie aus den Anhängen ersichtlich ist berechnet und soll eine Referenzspannung für einen Raspberry Pico erzeugen, sowie zusätzlich für weitere Spannungsteiler zur Messung dienen.
Statt der berechneten 3.18V werden in der Praxis allerdings nur 2.91V erzeugt.
Bei einer zweiten Referenzquelle für 10.28V werden nur 8.76V erreicht.
Durch R1 + R2 sollte in jedem Fall genügend Strom fließen.
Was läuft hier falsch?
18mA sind recht viel. Verlustleistung führt zu Erwärmung, die zu Temperaturdrift. Vref am TL431 ist 2,44 bis 2,55V bei 25°C laut DB.
Zusätzlich abhängig von Temperatur und Kathodensapnnung.
Widerstände haben eine Toleranz und eine Temperaturdrift und am Teiler summieren die sich.
Du hast kleiner 10% Abweichung, bei unbekannter Last über die nachfolgenen Spannungsteiler.
Wenn man die 10% Gurken aus dem Aliexpress Widerstandssortiment nimmt sogar ein recht akzeptabler Wert
Für die 10V ref mal die Schaltung zeigen mit allen Werten.
Hast Du mal mit dem Oszi geschaut ob das stabil ist oder schwingt?
Die TL431 sind abhängig von Hersteller, Kondensator-Kapazität und dessen ESR nur in einem bestimmten Bereich stabil. Also mehr Kapazität ist nicht unbedingt besser.
Vorsicht mit parallelen Kondensatoren beim TL431. Da gibt es Bereiche, wo er garantiert schwingt. Besser erstmal ganz weglassen.
Mit Gerd parallel gepostet :-)
Karsten W. schrieb im Beitrag #7846157:
18mA sind recht viel. Verlustleistung führt zu Erwärmung, die zu
Temperaturdrift. Vref am TL431 ist 2,44 bis 2,55V bei 25°C laut DB.
Hmmm - 58 mW sollten nicht dazu führen das der Wert so weit daneben liegt.
Widerstände haben eine Toleranz und eine Temperaturdrift und am Teiler
summieren die sich.
Du hast kleiner 10% Abweichung, bei unbekannter Last über die
nachfolgenen Spannungsteiler.
Wenn man die 10% Gurken aus dem Aliexpress Widerstandssortiment nimmt
sogar ein recht akzeptabler Wert
R1 + R2 sind 1% Widerstände.
Für die 10V ref mal die Schaltung zeigen mit allen Werten.
Der Strom findet einfach den Weg durch deinen Schaltplan nicht. ;-)
Spaß beiseite.
Bei 18mA fallen bereits an deinem R5 1.8V ab, d.h. es steht gar kein Strom für den TL431 zur Verfügung, falls du am Ausgang 3.18V haben möchtest. Der TL431 ist ein Shunt-Regler, d.h. damit er arbeiten kann, braucht er selber Strom.
Vorsicht mit parallelen Kondensatoren beim TL431. Da gibt es
Bereiche, wo er garantiert schwingt. Besser erstmal ganz weglassen.
Mit Gerd parallel gepostet :-)
Bla bla, er hat die garantiert ausreichenden 47u genommen, weiss also offenbar schon mehr über den Chip als du.
Der Strom findet einfach den Weg durch deinen Schaltplan nicht. ;-)
Ja Danke - das wird es sein! :-)
Spaß beiseite.
Bei 18mA fallen bereits an deinem R5 1.8V ab, d.h. es steht gar kein
Strom für den TL431 zur Verfügung, falls du am Ausgang 3.18V haben
möchtest.
Ist das nicht der Sinn von Rsup ?
Der TL431 ist ein Shunt-Regler, d.h. damit er arbeiten kann,
braucht er selber Strom.
Spaß beiseite.
Bei 18mA fallen bereits an deinem R5 1.8V ab,
Strom fällt nicht ab, er fließt.
d.h. es steht gar kein
Strom für den TL431 zur Verfügung, falls du am Ausgang 3.18V haben
möchtest. Der TL431 ist ein Shunt-Regler, d.h. damit er arbeiten kann,
braucht er selber Strom.
Den bekommt er reichtlich, denn bei 3,18V fließen durch R1 18mA. Wenn nicht gerade die Last 20mA zieht, bleibt da reichlich für den TL431, der minimal 1mA braucht.
und funktioniert leider trotzdem
nicht, wenn man die Formeln aus dem Datenblatt benutzt.
Dann machst du was falsch.
Statt der berechneten 3.18V werden in der Praxis allerdings nur 2.91V
erzeugt.
Dann fließt zuviel Strom in deine Last. Fehler im Aufbau. Die 47uF braucht man dort nicht. Außerdem gibt es einen kritischen Bereich für Lastkapazitäten, bei denen der TL431 schwingen kann. Siehe Datenblatt, ist aber nicht in allen drin.
Miss mal die Spannung am Referenzeingang. Dort müssen recht genau 2,5V anliegen. Wenn nicht, verhungert der TL431.
Bei einer zweiten Referenzquelle für 10.28V werden nur 8.76V erreicht.
Durch R1 + R2 sollte in jedem Fall genügend Strom fließen.
Ja.
Was läuft hier falsch?
Dein Aufbau. Miss mal ohne angeschlossenen Raspberry PI.
Das ist der Vorwiderstand R5 zur Strombegrenzung. Der ist aber nicht an
der genauen Spannungsregelung beteiligt. Das machen R3 und R6.
Ja genau.
Dennoch müssen durch R5 bei einem Spannungsabfall von 2V rund 20mA fließen.
Der Strom kann nur durch den TL431 abfließen.
Wenn der TL431 trotzdem "verhungert", dann muß irgendwo anders der Strom abfließen.
Gerade noch einmal den Spannungsabfall an beiden Widerständen gemessen, die ebenfalls noch an der Referenzspannung hängen und dieser ist nur null.
Ebenso sind die Widerstände definitiv vom vorgesehenen Wert
dann könnte es sein das ein TL432 anstatt eines TL431 geliefert
wurde.
der heißt nur bei TI 432.
bei anderen heißen alle 431
https://assets.nexperia.com/documents/data-sheet/TL431_FAM.pdf
löte doch das Teil aus, biege die Anschlüsse nach oben und löte es über Kopf wieder ein.
dann weißt du es und musst nicht noch ein paar Stunden rätseln
löte doch das Teil aus, biege die Anschlüsse nach oben und löte es über
Kopf wieder ein.
dann weißt du es und musst nicht noch ein paar Stunden rätseln
Ja - damit hast Du wohl Recht.
Man versucht so etwas jedoch immer zu vermeiden und verdrängt es daher.
der heißt nur bei TI 432.
bei anderen heißen alle 431
Da fragt man sich aber schon, was die Leute bei TI und den anderen Herstellern geritten tat, so viele Varianten anzubieten. Was soll der Unsinn? Was bringt das, außer Verwirrung?
Bei TI gibt es DIL8, SOT89, SOT23-3, SOT23-5, TO92 und DPAK für den TL431 und das Ganze nochmal für den TL432 mit anderen Anschlüssen. WTF?
Das Rätsel ist gelöst!
Bei dem gelieferten TL431 mit Aufschrift "431" ist tatsächlich die Kathode rechts und die Referenz links.
Mit hinreichendem Gefriemel wurde das IC nun ausgelötet und kopfüber wieder eingelötet und es gibt eine perfekte Referenzspannung von 3.2V wie vorgesehen.
Die Analyse von Michael B. (laberkopp) hat dafür den richtigen Hinweis gegeben.
Die Messung vorab von Falk B. (falk) hätte diesen Schmerz vermieden.
Es gibt noch einen kleinen Nachschlag und ein "Rest-Rätsel".
Die Schaltung welche die Referenzspannung (3.2V) für die MCU liefert funktioniert nun wie berechnet und perfekt.
Im Anhang ist die zweite Schaltung für eine Spannungsreferenz zu sehen, welche nicht gegen Masse, sondern von der positiven Versorgungsspannung von 12 V aus arbeitet.
Der Sinn dieser Schaltung ist, die Spannung eines Bleiakkus genau mit dem ADC erfassen zu können, ohne mit einem Spannungsteiler viel Auflösung zu verlieren.
Daher ist die Idee von der Akkuspannung (10.5V - 12.7V) mit dem TL431 10.3V "abzuziehen" und den Rest direkt mit dem ADC ohne Spannungsteiler zu messen (R36 geht zum ADC-Eingang).
Es sind drei Platinen identisch bestückt und bei einer ist die gemessene Spannung über IC12 10.06V und bei den anderen beiden Platinen um die 11.6V, was immer noch recht stark von den gewünschten 10.3V abweicht.
Die Berechnung ist hier https://www.mikrocontroller.net/attachment/664016/TL431-12V.png abgebildet.
Die Widerstände sind 1% und diese halten die Toleranz tatsächlich ein.
Somit sollte die Spannung nur maximal zwischen 10.21V - 10.43V abweichen.
Damit ist das lästern und spekulieren eröffnet. :-)
2.498 / 33(+/-1%) x 33(+/-1%)+100(-/+1%) liefert 9.92 bis 10.22 und
nicht 11.609.
Was ist das für eine Kalkulation?
In der eigenen Berechnung wurden jeweils die Widerstände mit maximaler Toleranz in die Formel für die Ausgangsspannung eingesetzt.
Dies ergibt im extremsten Fall 0.155V Abweichung und somit 10.21V - 10.43V
Steckbrettaufbau ?
Nein - auf einer gefertigten Platine aufgebaut schön klein ohne lange Leitungen.
Im Anhang ist die zweite Schaltung für eine Spannungsreferenz zu sehen,
welche nicht gegen Masse, sondern von der positiven Versorgungsspannung
von 12 V aus arbeitet.
Der Sinn dieser Schaltung ist, die Spannung eines Bleiakkus genau mit
dem ADC erfassen zu können, ohne mit einem Spannungsteiler viel
Auflösung zu verlieren.
Schöner Selbstbetrug. Schon mal eine ECHTE Fehlerbetrachtung gemacht?
Daher ist die Idee von der Akkuspannung (10.5V - 12.7V) mit dem TL431
10.3V "abzuziehen" und den Rest direkt mit dem ADC ohne Spannungsteiler
zu messen (R36 geht zum ADC-Eingang).
Ja und? Selbst wenn das mit perfekten Komponenten gemacht wird, gewinnt man da bestenfalls bei konstantem ADC 12,7 / (12,7-10,3) = 12,7 / 2,4 = 5,32 als Faktor, macht reichlich 2 Bits AUFLÖSUNG! Genauigkeit ist was anderes, siehe Auflösung und Genauigkeit. Auflösung bekommt man heute tonneweise hinterhergeschmissen, Genauigkeit ist auch eher billig zu haben. Mit einem ollen 12 Bit ADC hat man bei 15V Umax 3,66mV Auflösung, mehr as genug für diese Anwendung.
Damit ist das lästern und spekulieren eröffnet. :-)
Lass den Selbstbetrug. Kauf dir temperaturstabile Widerstände mit TK25 (die müssen nichtmal sonderlich genau sein, wenn sowieso kalibriert/justiert wird) und justier deinen Spannungsteiler bzw. deine Meßschaltung in Software, fertig. Mehr kannst und musst du als Bastler sowieso nicht machen.
Schöner Selbstbetrug. Schon mal eine ECHTE Fehlerbetrachtung gemacht?
Nein. Laß bitte hören.
Ja und? Selbst wenn das mit perfekten Komponenten gemacht wird, gewinnt
man da bestenfalls bei konstantem ADC 12,7 / (12,7-10,3) = 12,7 / 2,4 =
5,32 als Faktor, macht reichlich 2 Bits AUFLÖSUNG! Genauigkeit ist was
anderes, siehe Auflösung und Genauigkeit.
Im Datenblatt sind "12-bit with 8.7 ENOB (Effective number of bits) at 250ksps" angegeben.
Da sind 2 Bit mehr durchaus interessant.
Auflösung bekommt man
heute tonneweise hinterhergeschmissen, Genauigkeit ist auch eher billig
zu haben. Mit einem ollen 12 Bit ADC hat man bei 15V Umax 3,66mV
Auflösung, mehr as genug für diese Anwendung.
Mit viel Hardware kann man alles erschlagen.
Aber das kann dann jeder ... :-P
Lass den Selbstbetrug. Kauf dir temperaturstabile Widerstände mit TK25
(die müssen nichtmal sonderlich genau sein, wenn sowieso
kalibriert/justiert wird) und justier deinen Spannungsteiler bzw. deine
Meßschaltung in Software, fertig. Mehr kannst und musst du als Bastler
sowieso nicht machen.
Eine Justierung in der Software muß ohnehin erfolgen.
Die gemessene Spannung muß dafür jedoch den erforderlilchen Meßbereich hergeben.
Es war halt Mal eine Idee etwas Neues auszuprobieren ...
Schöner Selbstbetrug. Schon mal eine ECHTE Fehlerbetrachtung gemacht?
Nein. Laß bitte hören.
Siehe unten, als einfacher Ansatz.
5,32 als Faktor, macht reichlich 2 Bits AUFLÖSUNG! Genauigkeit ist was
anderes, siehe Auflösung und Genauigkeit.
Im Datenblatt sind "12-bit with 8.7 ENOB (Effective number of bits) at
250ksps" angegeben.
Welcher Controller? Außerdem brauchst du mal sicher KEINE 250ksps für ne Batterieüberwachung! Und mit geringerer Samplingrate sowie Mehrfachmessung kann man die AUFLÖSUNG in Grenzen wieder erhöhen, Stichwort Oversampling.
Mit viel Hardware kann man alles erschlagen.
Aber das kann dann jeder ... :-P
Denkst du deine "Lösung" ist auch nur eine Sekunde clever oder gar gut?
Es war halt Mal eine Idee etwas Neues auszuprobieren ...
Für dich vielleicht was Neues, der Rest der Welt gähnt da nur.
Was ist das für eine Kalkulation?
In der eigenen Berechnung wurden jeweils die Widerstände mit maximaler
Toleranz in die Formel für die Ausgangsspannung eingesetzt.
Dies ergibt im extremsten Fall 0.155V Abweichung und somit 10.21V -
10.43V
Nein, du musst einen Widerstand mit +1% und den anderen mit -1% einsetzen und bekommst +/-0.155V Abweichung, zusammen 0.31V zwischen minimaler und maximaler Ausgangsspannung.
In der eigenen Berechnung wurden jeweils die Widerstände mit maximaler
Toleranz in die Formel für die Ausgangsspannung eingesetzt.
Dies ergibt im extremsten Fall 0.155V Abweichung und somit 10.21V -
10.43V
Nö, kann nicht stimmen. Da hast Du die Vorzeichen leider nicht immer korrekt gesetzt (sofern Du Tabellenkakulation nutzt)
Denk mal durch:
Wenn Du da mal überschlägig die "grobe Gegenprobe" mit +/- (1+1+1) %=3% machst,
also rein überschlägig die worst case Toleranzen addierst,
sollte Dir auffallen das Du schon dann mehr als +/- 0,3V hast.
Wenn Du das dann präzise rechnest in Deinem Tablenkalkulator Deienr Wahle(excel, openoffice), wird es noch deutlicher abweichen.
Nein, du musst einen Widerstand mit +1% und den anderen mit -1%
einsetzen und bekommst +/-0.155V Abweichung, zusammen 0.31V zwischen
minimaler und maximaler Ausgangsspannung.
Yepp, das sit der erste Teil
Und dann die Toleranz der TL431 Ref auch noch einsetzen -- macht es zu noch mehr Abweichung.
Der Sinn dieser Schaltung ist, die Spannung eines Bleiakkus genau mit
dem ADC erfassen zu können, ohne mit einem Spannungsteiler viel
Auflösung zu verlieren.
Daher ist die Idee von der Akkuspannung (10.5V - 12.7V) mit dem TL431
10.3V "abzuziehen" und den Rest direkt mit dem ADC ohne Spannungsteiler
zu messen
Es gibt keinen Blödsinn, der noch nicht erfunden wurde.
Du hast sicher auch noch eine hochpräzise Temperaturmesseung geplant, um die davon abhängige Akkuspannung zu korrigieren.
Da mir kein deutsches Wort einfällt: Overengineering!
Welcher Controller? Außerdem brauchst du mal sicher KEINE 250ksps für ne
Batterieüberwachung! Und mit geringerer Samplingrate sowie
Mehrfachmessung kann man die AUFLÖSUNG in Grenzen wieder erhöhen,
Stichwort Oversampling.
Genau das mache ich, hole mir 10 Meßwerte, werfe den größten / kleinsten weg und nehme den Mittelwert. Damit bin ich kaum mehr als 30mV daneben, mehr als genug, das nahe Entladende des Akkus zu erkennen. Ich käckere mich auch nicht ein, welchen Tk-Wert meine Metallfilmwiderstände haben könnten.
Außerdem brauchst du mal sicher KEINE 250ksps für ne
Batterieüberwachung! Und mit geringerer Samplingrate sowie
Mehrfachmessung kann man die AUFLÖSUNG in Grenzen wieder erhöhen,
Stichwort Oversampling.
Du hast doch vorgeschlagen das es besser wäre einen externen zusätzlichen ADC zu verwenden.
Mit viel Hardware kann man alles erschlagen.
Aber das kann dann jeder ... :-P
Denkst du deine "Lösung" ist auch nur eine Sekunde clever oder gar gut?
Kritisierst Du nur oder kannst Du eine bessere Lösung vorschlagen?
Es war halt Mal eine Idee etwas Neues auszuprobieren ...
Für dich vielleicht was Neues, der Rest der Welt gähnt da nur.
Öde ist lediglich dieses permanente Schwanzmessen von Ego's in öffentlichen Foren.
Nein, du musst einen Widerstand mit +1% und den anderen mit -1%
einsetzen und bekommst +/-0.155V Abweichung, zusammen 0.31V zwischen
minimaler und maximaler Ausgangsspannung.
Es gibt keinen Blödsinn, der noch nicht erfunden wurde.
Zumindest ist diese Lösung noch nicht im Netz zu finden gewesen.
Du hast sicher auch noch eine hochpräzise Temperaturmesseung geplant, um
die davon abhängige Akkuspannung zu korrigieren.
Hast Du die passenden Formeln dazu?
Da mir kein deutsches Wort einfällt: Overengineering!
Wie groß mag wohl der Anteil der hier vorgestellten Projekte sein, für die das zutrifft? :-)
Für einen simplen Bleiakku genügen mir die 10 Bit eines ATMega,
Auflösung 15mV.
Es hält Dich doch keiner davon ab einen ATMega (zum gleichen Preis) dafür zu verwenden.
Genau das mache ich, hole mir 10 Meßwerte, werfe den größten / kleinsten
weg und nehme den Mittelwert. Damit bin ich kaum mehr als 30mV daneben,
mehr als genug, das nahe Entladende des Akkus zu erkennen. Ich käckere
mich auch nicht ein, welchen Tk-Wert meine Metallfilmwiderstände haben
könnten.
Zumindest wird Mal ein alternativer Lösungsansatz vorgeschlagen.
Eine Mittelwertbildung wäre aber in jedem Fall geschehen.
Für dich vielleicht was Neues, der Rest der Welt gähnt da nur.
Öde ist lediglich dieses permanente Schwanzmessen von Ego's in
öffentlichen Foren.
Es ist irgendwann mal nervig, wenn naive Nasen wie du immer wieder hier rein schneien wie 10jähre, die zu Weihnachten nen Eisenbahn geschenkt bekommen haben und stolz wie Bolle ihre neueste Erfindung preisen.
Zumindest ist diese Lösung noch nicht im Netz zu finden gewesen.
Naja, die ist allerdings schon viele Jahrzehnte alt. Anfangs hat man eine einfache Z-Diode verwendet, und damit die Skala eines Drehspulinstruments besser ausgenutzt, um die Batteriespannung im Auto zu überwachen.
Es ist irgendwann mal nervig, wenn naive Nasen wie du immer wieder hier
rein schneien wie 10jähre, die zu Weihnachten nen Eisenbahn geschenkt
bekommen haben und stolz wie Bolle ihre neueste Erfindung preisen.
Warum liest und beantwortest Du dann solche Threads / Posts, wenn diese doch unter Deinem "Niveau" sind?
Die Antwort liegt doch klar auf der Hand und wurde bereits gegeben.
Es geht in diesem Thread um die erzeugten Referenzspannungen mit einem TL431, welche nicht den vorausberechneten Werten entsprechen.
Da in den meisten Fällen unweigerlich nach der im Zusammenhang stehenden Applikation gefragt wird, wurde diese direkt mit gegeben, ohne das diese Gegenstand der Diskussion werden sollte.
Dann überprüfe es doch bitte.
Verbesserungsvorschläge sind willkommen.
Und so wird es korrekt berechnet ;-)
Du hast die Min/Max der Referenz schon gar nicht drin gehabt.
Dann folgte die inkorrekte Verteilung der worst case Tolerenzen der R -- Du hast nicht die extreme genommen, sondenr imm "nur pos" oder "immer nur neg Toleranz"
Zumindest ist diese Lösung noch nicht im Netz zu finden gewesen.
Naja, die ist allerdings schon viele Jahrzehnte alt. Anfangs hat man
eine einfache Z-Diode verwendet, und damit die Skala eines
Drehspulinstruments besser ausgenutzt, um die Batteriespannung im Auto
zu überwachen.
Und wenn es präziser sein sollte, nannte man das Messen nahc Kompensationsmethode - nur das Karsten hier kein Nullvoltmeter einsetzt,
sondern für "den verbleibenden Rest" der Messpannugn einen ADC.
Sowas ist vollkommen legitim, und durchaus sehr sinnvoll.
Die hohe Toleranz der Referenz mit Teiler muss er allerdings per SW bei mEndabgelich rausrechnen (lassen) -- was wohl klar ist
Karsten, lass Dich nicht von Falk verarschen. Er ist immer so, wenn er auf jemanden trifft, der ihm um Galaxien voraus ist im Denken .-)
Den Ingenieur-Schwanzvergleich, den er fürs Ego braucht: ist altbekannt.
Sowas ist vollkommen legitim, und durchaus sehr sinnvoll.
Im Grunde genommen ist ein TL431 nur eine präzise einstellbare Z-Diode.
Mal schauen ob der Grund für die Abweichungen bei der höheren Spannung noch auftaucht. Es ist bestimmt etwas ebenso triviales wie eine unerwartete Pinbelegung.
Im Grunde genommen ist ein TL431 nur eine präzise einstellbare Z-Diode.
Tja, leider ist das nur das was Du quasi 1:1 aus dem Datenblatt ungefiltert weitergegeben hast. Und Du wirst sehen: darin liegt die tücke.
In der (für Dich sehr relvanten) praktischen Anwendungen hat die TL431 mit extener Beschaltung immer einen deutlichen "Grundstrom" von...mikro-/milliampere.
Eine "echte" Z-Diode hat dagegen unterhalb der Durchbruchspannug wesentlich niedrige Ströme -- schau die mal die Diagramme in dne DaBla an von z.B. BZX... und deren logarithmische einteilung -- ist nicht ohne Grund so.
Das musst Du bei der Zusatzbeschaltung Deines ADC entsprechend auslegen -- was nicht unkompliziert ist .-)
In der (für Dich sehr relvanten) praktischen Anwendungen hat die TL431
mit extener Beschaltung immer einen deutlichen "Grundstrom"
von...mikro-/milliampere.
Im Grunde genommen sollte der Strom immer mindestens 1mA betragen, damit der Tl431 sicher funktioniert.
Bei einer variablen Eingangsspannung / Versorungsspannung ist ein Widerstand daher immer für die niedrigste Spannung auszulegen und bei höheren Spannungen kann sogar eine unerwünscht hohe Verlustleistung entstehen.
Eine "echte" Z-Diode hat dagegen unterhalb der Durchbruchspannug
wesentlich niedrige Ströme -- schau die mal die Diagramme in dne DaBla
an von z.B. BZX... und deren logarithmische einteilung -- ist nicht ohne
Grund so.
Wenn eine konstante Spannung "abgezogen" werden soll, muß doch eine Z-Diode ebenfalls immer im Durchbruch betrieben werden.
Daher ist nicht klar worauf Du hinaus willst?
Das musst Du bei der Zusatzbeschaltung Deines ADC entsprechend auslegen
-- was nicht unkompliziert ist .-)
Einen Kalibrierwert ermitteln und in der Software ablegen ist keine
Option?
Das ist in jedem Fall eine Option, aber wenn wie in den Messungen tatsächlich 11.6V an dem TL431 abfallen kann eine Spannung von 10.5V nicht mehr gemessen werden.
Dann muß der Spannungsteiler so ausgelegt werden, daß die Toleranzen mit berücksichtigt werden, was leider nicht geschehen ist.
In der (für Dich sehr relvanten) praktischen Anwendungen hat die TL431
mit extener Beschaltung immer einen deutlichen "Grundstrom"
von...mikro-/milliampere.
Die eigentliche Frage ist bei dieser Anwendung eher, ob eine Z-Diode oder ein TL431 Vorteile bringt, wenn eine möglichst konstante Spannung "abgezogen" werden soll?
Die Drift über die Temperatur ist bei dem TL431 schon einmal geringer.
Anfangs hat man
eine einfache Z-Diode verwendet, und damit die Skala eines
Drehspulinstruments besser ausgenutzt, um die Batteriespannung im Auto
zu überwachen.
Dafür haben wir uns mit Zener-Diode, OP und Transistor etwas mehr Aufwand gegönnt, aber richtig stabil. Das war aber eine Situation, der Meßbereich oder die Dynamik des Zeigers ist erheblich geringer als die eines A/D-Wandlers.
Genau das mache ich, hole mir 10 Meßwerte, werfe den größten / kleinsten
weg und nehme den Mittelwert.
Konntest Du mit diesem Verfahren signifikant bessere Ergebnisse
erzielen, als einfach nur den Mittelwert über z.B. 16 Messungen zu
bilden?
Ich habe keine theoretisch-wissenschaftliche Untersuchung betrieben, weil ich eine realistische Anforderung stelle. Du kannst theoretisch rechnen, was passiert, wenn ein erheblicher Ausreißer dabei ist.
Der Extremfall wäre, bei 16 Messungen eine mit 0 Volt zu haben, dann gibt das 11,25 Volt anstatt der erwarteten 12 Volt.
Ich habe keine theoretisch-wissenschaftliche Untersuchung betrieben,
weil ich eine realistische Anforderung stelle. Du kannst theoretisch
rechnen, was passiert, wenn ein erheblicher Ausreißer dabei ist.
Die Frage zielte darauf ab ob sich der Mehraufwand erfahrungsgemäß lohnt.
Der Extremfall wäre, bei 16 Messungen eine mit 0 Volt zu haben, dann
gibt das 11,25 Volt anstatt der erwarteten 12 Volt.
Das kommt dann allerdings wohl mehr auf das Eingangssignal an.
Solange dies während der Meßperiode stabil ist, werden keine großartigen Ausreißer zu erwarten sein.
Wenn man allerdings versucht aus einem stark verrauschten Signal einen Mittelwert zu gewinnen, dann hat Deine Methode klar nachvollziehbare Vorteile.
Also müsste über den oberen Spannungsteilerwiderstand deutlich mehr
Strom fliessen als über den unteren.
Laut TI Datenblatt sind da 2uA bis 4uA möglich zusätzlich zu den
2.5V/33k=75.7uA, was an 100k zu +0.2 bis +0.4V führt.
Danke für den zusätzlichen Hinweis. Dies erhöht die Toleranz zusätzlich.
Berechnet 10.29V geliefert 11.61V sind aber mehr.
Die Korrektur der Toleranzberechnung von Andrew hat bereits aufgezeigt, daß die hohe Abweichung der Toleranz der Bauteile geschuldet ist.
Beitrag "Re: Höhere Referenzspannung mit TL431"
Hier müßte man nun noch die Toleranz des Referenzstroms zusätzlich einbeziehen.
Die Drift über die Temperatur ist bei dem TL431 schon einmal geringer.
Och nö. Ich dachte Du hättest es aus der korrigiertne Fehlerbetrachtung gelernt. Offensichtlich doch noch nicht voll durchdrungen.
Auch hier: Das "schon einmal geringer" ist so pauschal FALSCH. Merkst Du spätestens bei der Fehlerrechnung, die Du dann korrekt um die TK aller Bauteil erweiterst.
UND: Es gibt mehr als eine Z-Dioden Familie. Die 50ppm/K sind locker zu unterschreiten.
Aber ich lasse nun mal Dir etwas Zeit, das Ganze aufzubauen.
Berichte bitte wie es weiter geht,
dann kannman Dir ggfs. gezielt helfen das so zu optimieren damit es das erleidigt, was Du letztlich willst.
Software Kalibirierung ist übrigens defintiv der richtige Weg, sagte man Dir ja bereits auch von den andern Mitlesern .-)
Och nö. Ich dachte Du hättest es aus der korrigiertne Fehlerbetrachtung
gelernt. Offensichtlich doch noch nicht voll durchdrungen.
Offenbar beherrschst Du dieses Thema besser.
Möchtest Du zum Ausdruck bringen das eine Z-Diode in diesem Anwendungsfall die bessere Wahl ist als ein TL431?
Wie würde Deine Alternative dann konkret für die 10.3V Spannungsabfall aussehen?
Wenn jeder alles perfekt beherrschen würde, wäre ein Forum zur Diskussion doch überflüssig, oder etwa nicht?
(Bis auf die Ego-Präsentationen selbstverständlich. ;-)
Och nö. Ich dachte Du hättest es aus der korrigiertne Fehlerbetrachtung
gelernt. Offensichtlich doch noch nicht voll durchdrungen.
Offenbar beherrschst Du dieses Thema besser.
Nein Karsten, Aber wir sind ja kurz davor das ich Dir die Details mundgerecht ausarbiete. Das kann es ja sicher ncith sein.
Schau, Du legst als erstes den Temperaturbereich mit MIN und MAx fest.
Dann erweiterst Du die V_ref, die R1 und R2 minima un Maxima um diese Abhängighkeit.
Und achtest darauf, das die jeweiligne Vorzeichen der TK die errechenten Werte auch in die korrekte Richtung.
Beispiel: Ein Widerstand_max wird höher bei T_max und TK_pos_max.
Etc.
Das geht ja mit Openoffice etc. wirklich sehr transpRENT gebaut hat, kann man es für zukünftige Projekte gut wiederverwenden.
und als weiteren Tip; Verwende "sprechende Bezeichner". Also nicht G1234 . FÜR R1 bei max Tolerant und max Temo,
sondern z.B. R1_max * TKpos , und da ist TKpos= +(Tmax-T_25C)*TK etc.
Wei ldas nach Woche nDri erleichtert nachzuvollziehne was wie zusammenhängt,
und uns im Forum es erleichtert, Deien Tabellenkalk nachzurechnen.
Möchtest Du zum Ausdruck bringen das eine Z-Diode in diesem
Anwendungsfall die bessere Wahl ist als ein TL431?
Nochmal: Es gibt NICHT EINE Z-Diode.
wie schon gesagt, es gilt die richtige auszuwählen - mit geeignetem Tk.
Wie würde Deine Alternative dann konkret für die 10.3V Spannungsabfall
aussehen?
Die würde so aussehne das cih mich blitzschnell von den stumpfen 10.3 löse,
und etwas ähnliches in der Umgebung suche.
Fidne ich z.B. zwei LM4030 mit 4,096 schalte ich sie in Reihe,
erfreue mic han der mitleren Preislage der 20ppm/K selektion und erfülle mein Budget.
Habe ic hmehr Geld zur Verfüung, nehme ich 4 Stück LM4030 mit je 2.5V
Und so weiter.
Wenn jeder alles perfekt beherrschen würde, wäre ein Forum zur
Diskussion doch überflüssig, oder etwa nicht?
Das ist nicht das Thema.
Es geht ausschliesslich darum SELBER zu lernen, wie man alternativen findet,welche Datenblätter man selber durhcarbeitee muss (können Dutzende werden),
und wieviel Schaltungen man selber simuliert, dann:
erste Testaufbauten macht (nötig, weil viele Simulationsmodelle unzureichend sind),
das obige mehfach iteriert,
und irgendwann hier vorstellt was man final gewählt hat.
Erst DANN beginnt die Diskussion, die Sinn stiftet.
(Bis auf die Ego-Präsentationen selbstverständlich. ;-)
Das ist leider eine der grössten Schwächen des uc.net :-(
Nein Karsten, Aber wir sind ja kurz davor das ich Dir die Details
mundgerecht ausarbiete. Das kann es ja sicher ncith sein.
Nein das wurde von Dir nicht gefordert oder erwartet.
Vielen Dank für Deine ausführliche Beschreibung!
Deine Betrachtung ist sehr lehrreich, aber schießt offen gesagt über die eigenen Ziele hinaus (10 Jähriger mit 'ner Eisenbahn äh Pico zu Weihnachten ;-).
Das eigene Ziel war lediglich eine Verbesserung der ADC-Referenzspannung bei dem Pico gegenüber der normalen Versorgungsspannung, und eine alternative genauere Messung einer Batteriespannung (lediglich 3 Bauteile mehr als nur ein Spannungsteiler inkl. dem TL431).
Dabei hat sich herausgestellt, daß eine Mißachtung der Bauteiletoleranzen die vorgesehene Funktion der Schaltung in Frage gestellt hat.
Das Thema konnte in diesem Thread sehr schön geklärt und erhellt werden.
Betrachte dies bitte als einen (gesunden) Kompromiß zwischen (low cost) Verbesserung und Einfachheit.
Daher wird die Erweiterung lediglich ein zusätzlicher Trimmer zur Justierung im Spannungsteiler des TL431 sein.
Nochmal: Es gibt NICHT EINE Z-Diode.
wie schon gesagt, es gilt die richtige auszuwählen - mit geeignetem Tk.
Wie würde Deine Alternative dann konkret für die 10.3V Spannungsabfall
aussehen?
Habe ic hmehr Geld zur Verfüung, nehme ich 4 Stück LM4030 mit je 2.5V
Seit wann ist eine LM4030 eine Z-Diode ?
Die ist nahezu dasselbe wie ein TL431, nur genauer und teurer.
Er will von 0.2V bis 2.4V am Widerstand haben, das ändert den Strom um 1:12, z.B. von 1mA bis 12mA.
Geht mit Z-Dioden, wobei die meisten Datenblätter sich nicht darüber auslassen, was unter 1mA passiert. BZX384 und https://www.onsemi.com/pub/Collateral/MMSZ4678T1-D.PDF sind ausführlicher und recht gut ab 10V bei kleinen Strömen.
Ich habe keine theoretisch-wissenschaftliche Untersuchung betrieben,
weil ich eine realistische Anforderung stelle. Du kannst theoretisch
rechnen, was passiert, wenn ein erheblicher Ausreißer dabei ist.
Die Frage zielte darauf ab ob sich der Mehraufwand erfahrungsgemäß
lohnt.
Na klar, der Mehraufwand von zwei oder drei Zeilen zusätzlichem Programmcode ist erheblich, den soltest Du keinesfalls leisten.
Wenn jeder alles perfekt beherrschen würde, wäre ein Forum zur
Diskussion doch überflüssig, oder etwa nicht?
(Bis auf die Ego-Präsentationen selbstverständlich. ;-)
Weiteres sinnloses Geheule, was nichts zur Sache beiträgt.
Während Du hier herumpalawerst, hätten andere aus dem Forum die Schaltung schon längst aufgebaut und gemessen.
Erspare uns dieses Palawer und beschränke Dich auf das (angebliche)
elektronische Problem!
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Na klar, der Mehraufwand von zwei oder drei Zeilen zusätzlichem
Programmcode ist erheblich, den soltest Du keinesfalls leisten.
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Weiteres sinnloses Geheule, was nichts zur Sache beiträgt.
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Während Du hier herumpalawerst, hätten andere aus dem Forum die
Schaltung schon längst aufgebaut und gemessen.
Wenn Du Dich nur an Deine eigenen Empfehlungen halten würdest ...
Datenblatt-TL431.png
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TL431-Schaltung.png
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Berechnung.png
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