Mehrere Spannungen miteinander vergleichen

Die erste Lösung, die mir einfällt, hat 2x12x11 Komparatoren (open 
drain)...

Komparator 1 vergleicht Zelle 1 mit Zelle 2.

Komparator 2 vergleicht Zelle 1 mit Zelle 3 usw.

Am Ausgang eine grüne LED.
Wenn Zelle 1 größer als alle anderen ist, geht die grüne LED an.

Das gleiche mit invertierten Anschlüssen für die rote LED.
Und dann 12x aufbauen für alle 12 Zellen als Referenz.

Lässt sich sicher optimieren...

Hallo Markus,
ich habe mir in der zwischenzeit hier mal einen Account erstellt.

Die selbe Idee hatte ich auch schon nur dann würde ich 12x12 OP´s 
brauchen um das zu realisieren und auf 144 OP´s habe ich nicht gerade 
lust die alle zu löten.
Auch wenn ich mir eine Platine ätzen lasse gestalltet es sich schwierig 
144 Op´s "platzsparend" darauf zu bringen.

Meine Idee wäre folgende aber ich weiß nicht ob das funktioniert:
Zelle 1 wird mit Zelle 2 verglichen
Zelle 2 wird mit Zelle 3 verglichen
....
Immer die höchste Zelle kommt einen Schritt weiter
Anschließend werden dann immer zwei der höchsten Zellen verglichen.

Und das macht man solange bis nur noch eine Zelle über ist.

Selbes gilt für die niedrigste.


Einfacher wäre es natürlich wenn es ein IC oder so gebe wo ich Zelle 
1-12 dran hänge und der mir dann z.B. Zellspannung 3 als höchste und 
Zellspannung 8 als niedrigste raus gibt

VG,
Nico

Hey MaWin,

ich verstehe nicht ganz warum man hier in diesem Forum immer gleich so 
pasiv aggresive Antworten bekommt...

Ich frage hier danach da ich selber "schlauer" werden möchte.
Natürlich kann ich einfach immer Komperator hinter Komperator schalten 
und das solange bis ich am Ende eine Spannung raus bekomme.

Jedoch ist der sinn meines Threads hier das ich evtl. etwas von einem 
Komponenten höre den ich noch nicht kenne und der mir hier mein Leben 
vereinfachen könnte.

VG,
Nico

Was soll man dazu sagen, das du die heutzutage sinnvollste Lösung mit 
den wenigsten Bauteilen und den geringsten Kosten von vorneherein 
ausschliesst?
Das wird halt ein riesen Aufwand mit Multiplexern und hart verdrahteter 
Logik, die es ganz schön in sich hat. Mindestens 2 Stück CD4067, 
Komparator und eine Zählerlogik mit programmierbaren Zählern.

Ja sicher wäre es einfacher mit µC.

Jedoch bin ich persönlich nicht der Fan von µC auser es geht gar nicht 
anderst.

Um meine Frage zu Vereinfachen:
Gibt es ein IC o. ä. das wie ein Komperator arbeitet, nur das am Ausgang 
nicht HIGH oder LOW ausgegeben wird sondern die Niedrigste/Höchste 
Spannung?

Eigentlich muß man das doch nur so  machen wie im Anhang (für 4S).
Die zwei Jumper-Stecker kann man sich wegdenken (also gebrückt), wenn es 
für 4S sein soll.
Die Dioden, die die vier Komparatoren ausgangsseitig voneinander 
entkoppeln sollen, ersetzt man einfach durch LEDs, womit eigentlich nur 
die LEDs für die "niedrigste Zelle" leuchten sollte. Ein Pullup-R (4,7k 
10k oder so) rechts an der Sammelschiene sollte noch gegen + geschaltet 
werden.
Für die "höchste Zelle" das ganze nochmal, nur muß man die LEDs umpolen, 
und PullUp gegen Masse statt +.
Die Schaltung ist aber noch nicht getestet, auch für den eigentlichen 
Zweck noch nicht, sollte aber so funktionieren.

Hannes schrieb:
> Nico schrieb:
>> Meine Frage:
>> Kennt jemand eine Möglichkeit um mehrere Spannungen (hier 12) zu
>> Vergleichen und die höchste und niedrigste Spannung auszugeben.
>
> Die höchste Spannung Umax findest Du, indem du alle 12 Spannungen per
> Diode zusammenführst (und z.B. 0,6V 'offset' drauf addierst). 12
> Komparatoren vergleichen die Akkuspannungen mit Umax und schalten die
> rote LED ...
Ja das mit der höchsten Spannung habe ich schon so gelöst. Das "Offset" 
das durch die Drop-Voltage der Diode entsteht gleiche ich mit einem 
Nicht-Invertierenden Verstärker mit einstellbarer Verstärkung aus.

> Es werden mitunter 2 oder 3 rote LEDs aufleuchten, aber das liegt (bei
> gut gepflegten Akkus) in der Natur der Sache.

Ja das ist mir bewust das ist aber eigentlich kein Problem.

> Für die grüne LED gehts genau gleich, blos andersrum.
> (Dieser hint muss eigentlich reichen ...)

Ich sag mal Jein. Das das ganze irgentwie "invertierend" funktionieren 
muss geb ich dir recht jedoch hab ich da gerade eine Richtige 
Denk-Blockade oder ich denke schon wieder zu kompliziert

> Wenn du die Schaltung schlau auslegst, testet sie mit den gleichen 12
> Komparatoren im Abstand von z.B. 1 sec auf die größte und kleinste
> Spannung.
Ja das wäre kein Problem. Es wäre jedoch auch kein Problem statt 12 
Komperatoren 24 zu verbauen. Je nachdem was Preis-Effektiver ist ;-)

Otto Matic schrieb:
> Nico schrieb:
>> Kennt jemand eine Möglichkeit um mehrere Spannungen (hier 12) zu
>> Vergleichen und die höchste und niedrigste Spannung auszugeben.
>>
>> P.S. bitte keine Lösungen wie Arduino oder PIC bringen.
>
> Klingt extrem nach einer Elektor-Schaltung aus den 1980ern!

Wie heißt´s immer so schön:
Retro ist geil ;-)

Aber ja hast recht.

Nico N. schrieb:
> Hey MaWin,

> Jedoch ist der sinn meines Threads hier das ich evtl. etwas von einem
> Komponenten höre den ich noch nicht kenne und der mir hier mein Leben
> vereinfachen könnte.
>
Das willst DU aber nicht. Denn ein uC würde das einfach machen, mit 
genug ADC versteht sich.

Jens B. schrieb:
> Nico N. schrieb:
>> Hey MaWin,
>
>> Jedoch ist der sinn meines Threads hier das ich evtl. etwas von einem
>> Komponenten höre den ich noch nicht kenne und der mir hier mein Leben
>> vereinfachen könnte.
>>
> Das willst DU aber nicht. Denn ein uC würde das einfach machen, mit
> genug ADC versteht sich.

Es ist schön wenn ein µC das "einfach" könnte jedoch möchte ich 
ausdrücklich  keinen µC verwenden. Ich bin leider hald ein Fan von 
Nicht-µC Elektronik :-)

Schmitz schrieb:
> Ach Nico, wie wärs wenn Du einfach dein abgebrochenes HTW Elektrostudium
> weitermachst und schön selber lernst wie "man Spannungen vergleicht".
> Vielleicht wärs doch besser die 12. Klasse noch mal zu wiederholen und
> ggf. gleich einen richtigen Berufseinstieg zu finden?!

Ich verstehe nicht ganz was das hier zu dieser Frage beitragen soll?
Sind Foren wie diese nicht eigentlich dazu gegründet worden das Menschen 
die eine Frage stellen von Menschen die sich damit auskennen geholfen 
wird?

Naja egal.

MaWin schrieb:
> Nico N. schrieb:
>> so pasiv aggresive Antworten bekommt...
>
> Was soll das sein ?
> Antworten, die du nicht hören willst. Tja.
>
> Nico N. schrieb:
>> etwas von einem Komponenten höre den ich noch nicht kenne und der mir
>> hier mein Leben vereinfachen könnte.
>
> Du machst es dir selber schwer.
>
> Was soll man gegen Masochismus machen ?
>
> Es gibt keine Zauberkomponenten. Ausser dem uC.

Ich weiß das es keine "Zauberkomponenten" gibt.

Ich habe mal meine Lösung angehängt wie ich zumindest die höchste 
Spannung finden kann. Hierbei wird der Dioden-Drop automatisch 
ausgeglichen und dann können Abweichungen der Drop-Spannungen zw. den 
verschiedenen Dioden vernachlässigt werden(In der Simulation verwende 
ich einen LM358 diesen werde ich jedoch nicht auf meiner Platine 
verwenden).

Wie ich weiter oben schon beschrieben habe, habe ich leider momentan 
eine kleine Denk-Blockade und stell mich momentan wahrscheindlich zu 
dumm an um das selbe für die niedrigste Spannung zu erstellen.

Nico N. schrieb:
> Ich habe mal meine Lösung angehängt wie ich zumindest die höchste
> Spannung finden kann.

Das sind aber Einzelzellen, und keine seriell verbundene Zellen, wie Du 
im Ausgangs-Post angegeben hast ...

Jens G. schrieb:
> Nico N. schrieb:
>> Ich habe mal meine Lösung angehängt wie ich zumindest die höchste
>> Spannung finden kann.
>
> Das sind aber Einzelzellen, und keine seriell verbundene Zellen, wie Du
> im Ausgangs-Post angegeben hast ...

Wie ich ebenfalls beschrieben habe werden die in Serie Geschalteten 
Zellen (wo ja nur die erste zu GND Potential hat) über 
Differenzverstärker auf GND-Potential Gemaped.

D.h. eine Differenz von z.B. 30,0V auf 33,2V wird dann gegen GND auf 
3,2V gemaped.

Somit erhalte ich dann 12 Spannungen die alle gegen GND ein Potential 
zw. 2.5V und 4.2V (LiFePo4 Zellen [EXTREMWERTE!!!]) haben.

Diese 16 Werte möchte ich dann vergleichen.
Der erste Vergleich soll die höchste Spannung "rausmessen". --> Dies 
kann über die von mir oben angehängte Schaltung passieren.
Der zweite Vergleich soll die niedrigste Spannung "rausmessen". --> Hier 
kommme ich aktuell nicht weiter.


Kurze Zusammenfassung(für den Vergleich wichtig):
-12 Spannungen die alle gegen GND ein Potential zw. 2.5V - 4.2V haben
-Ich möchte die höchste Spannung wissen
-Ich möchte die niedrigste Spannung wissen

Nico N. schrieb:
> Wie ich ebenfalls beschrieben habe werden die in Serie Geschalteten
> Zellen (wo ja nur die erste zu GND Potential hat) über
> Differenzverstärker auf GND-Potential Gemaped.

Dann brauchst Du aber 2 Komparatoren pro Zelle und pro max/min-Wert ...

Jens G. schrieb:
> Nico N. schrieb:
>> Wie ich ebenfalls beschrieben habe werden die in Serie Geschalteten
>> Zellen (wo ja nur die erste zu GND Potential hat) über
>> Differenzverstärker auf GND-Potential Gemaped.
>
> Dann brauchst Du aber 2 Komparatoren pro Zelle und pro max/min-Wert ...

Du meinst pro Zellen-Paar oder?

Also für Zelle 1 & Zelle 2 dann für Zelle 2 & Zelle 3 ...

Und einen dann warscheindlich invertierend und einen nichtinvertierend 
auf einen Komparator anschließen.
So würde z.B. bei Zelle 1 > Zelle 2 der Erste durchschalten
und bei Zelle 1 < Zelle 2 der zweite.

-->Hier würde aber die "Gefahr" bestehen das durch Offset etc. der 
Zustand eintreten kann das beide Komparatoren schalten. Ich hätte hier 
dann nur immer pro Zellpaar einen Komparator verbaut und dann ein 
"Not-Glied" am Ausgang verschalten sodass ich dann immer sicher nur eine 
Ergebnis habe.

Jedoch würde bei dieser Lösung hinten dran eine Riesige beschaltung als 
Logik dran damit man dann letztenendes die Zelle findet die es Betrifft.


Oder verstehe ich da was falsch?

Nico N. schrieb:
> Du meinst pro Zellen-Paar oder?

Du brauchst pro Zelle einen Komparator fürs Spannungsmappen auf Masse, 
und dann einen für die Vergleicherschaltung.
Meine Schaltung macht beides mit einem Komparator.

Nico schrieb:
> Es
> soll eine LED bei der Zelle mit höchsten Zellspannung leuchten und eine
> LED bei der Zelle mit der niedrigsten Zellspannung)

Weshalb? Gibt es eine plausible Erklärung welcher Sinn hinter dem 
Vorhaben steckt, noch dazu mit einem übertriebenem Aufwand?

Jens G. schrieb:
> Nico N. schrieb:
>> Du meinst pro Zellen-Paar oder?
>
> Du brauchst pro Zelle einen Komparator fürs Spannungsmappen auf Masse,
> und dann einen für die Vergleicherschaltung.
> Meine Schaltung macht beides mit einem Komparator.

Ja das stimmt. Jedoch finde ich mit deiner Schaltung doch nur die 
höchste Spannung? Oder bin ich da falsch dran?

Wolfgang schrieb:
> Jens G. schrieb:
>> Du brauchst pro Zelle einen Komparator fürs Spannungsmappen auf Masse,
>
> ... wohl eher einen Differenzverstärker

Ja. Diese Verwende ich ja schon um alle Spannungen auf ein Potential 
gegen GND zu mappen.
Mir geht es jetzt nur noch um den reinen Vergleich der Spannungen und 
das ich dann am Schluss weiß:
Zelle x hat die höchste Spannung
Zelle y hat die niedrigste Spannung

Jörg R. schrieb:
> Nico schrieb:
>> Es
>> soll eine LED bei der Zelle mit höchsten Zellspannung leuchten und eine
>> LED bei der Zelle mit der niedrigsten Zellspannung)
>
> Weshalb? Gibt es eine plausible Erklärung welcher Sinn hinter dem
> Vorhaben steckt, noch dazu mit einem übertriebenem Aufwand?

Ja gibt es nur das würde den Rahmen dieser frage erheblich sprengen.

Dieter schrieb:
> Im Prinzip geht das was Du machen willst mit zwei gegenläufigen
> Eimerkettenschaltungen und Zähler. Diejenige, die bei allen 11 größer
> ist, dessen LED leuchtet. Die andere leuchtet bei denen alle 11 kleiner
> sind.

Aber da läuft es ja dann wieder darauf raus das ich irgendwie 
Vergleichen muss ist x > y oder y > x.

Und das würde ja dann nur noch einen Zusätzlichen Schritt einbauen

Hannes schrieb:
> Nico N. schrieb:
>>> Für die grüne LED gehts genau gleich, blos andersrum.
>>> (Dieser hint muss eigentlich reichen ...)
>>
>> Ich sag mal Jein. Das das ganze irgentwie "invertierend" funktionieren
>> muss geb ich dir recht jedoch hab ich da gerade eine Richtige
>> Denk-Blockade oder ich denke schon wieder zu kompliziert
>
> Die 0.6V kannst du selbst berücksichtigen?

Deine erste Schaltung verstehe ich ja noch da du hier über Dioden halt 
die Spannungen zusammenschließt. Hierbei muss man halt den Dioden-Drop 
berücksichtigen.
-->Geht man davon aus das jede Diode den gleichen Drop hat kann man 
einfach 0,6V hinzuaddieren.
In der Praxis ist es jedoch so das jede Diode eine Forward-Voltage in 
einem Bereich min-max hat. Man rechnet jedoch immer mit dem Typischen 
Wert. Im Worst-Case hätte man aber dann eine Diode mit der 
"min"-Forward-Voltage und eine mit der "max"-Forward-Voltage. Und das 
verfälscht das ganze dann immens.
-->Meiner Schaltung ist es egal wieviel Drop-Voltage vorhanden ist und 
es wird immer die individuelle Forward-Voltage angepasst.

Deine zweite schaltung verstehe ich nicht ganz. Hier würdest du ja die 
zwei Spannungen U1 und U2 am + Eingang direkt Verbinden. Dies führt aber 
dazu das bei unterschiedlichen Spannungen U1 und U2 ein immenser 
Stromfluss zustande kommen würde (Da I=U/R und R hier im µOhm bereich 
liegen dürfte)

Zudem Verstehe ich nicht ganz welches + das in der zweiten Schaltung 
sein soll? Ist das die maximale Zellspannung? Oder die Gesamt-Spannung 
des Packs? oder eine weitere Zellspannung?

Nico schrieb:
> Hallo zusammen,
>
> hier mal der "Hintergrund":
>
> -Eine 12S Batterie liefert mir 12 Einzelspannungen.

Es gibt Batteriemonitor-Chips extra für diesen Zweck, die 12 Zellen 
messen und balancieren können. z.B:

https://www.analog.com/media/en/technical-documentation/data-sheets/LTC6811-1-6811-2.pdf

fchk

Nico N. schrieb:
> Ich frage hier danach da ich selber "schlauer" werden möchte.
> Natürlich kann ich einfach immer Komperator hinter Komperator schalten
> und das solange bis ich am Ende eine Spannung raus bekomme.
>
> Jedoch ist der sinn meines Threads hier das ich evtl. etwas von einem
> Komponenten höre den ich noch nicht kenne und der mir hier mein Leben
> vereinfachen könnte.

Es wird nicht deshalb schon einfacher, wenn du es dauernd wiederholst! 
Und was stört dich an den diversen Batteriemonitor-Chips?? Die machen 
doch genau das, was du willst...oder glaubst du, dass hier doch noch die 
eierlegende Wollmilchsau aus ihrem Loch gekrochen kommt?
Gruß Rainer

Nico N. schrieb:
> Jörg R. schrieb:
>> Nico schrieb:
>>> Es
>>> soll eine LED bei der Zelle mit höchsten Zellspannung leuchten und eine
>>> LED bei der Zelle mit der niedrigsten Zellspannung)
>>
>> Weshalb? Gibt es eine plausible Erklärung welcher Sinn hinter dem
>> Vorhaben steckt, noch dazu mit einem übertriebenem Aufwand?
>
> Ja gibt es nur das würde den Rahmen dieser frage erheblich sprengen.

Versuche es mal. Dein Vorhaben hat m.A.n. überhaupt keinen Sinn. Sie 
macht selbst mit einer „einfachen“ Lösung keinen Sinn. Um welche 
Akkus/Batterien? geht es überhaupt? Wie hoch ist die Gesamtspannung?

Frank K. schrieb:
> Nico schrieb:
>> Hallo zusammen,
>>
>> hier mal der "Hintergrund":
>>
>> -Eine 12S Batterie liefert mir 12 Einzelspannungen.
>
> Es gibt Batteriemonitor-Chips extra für diesen Zweck, die 12 Zellen
> messen und balancieren können. z.B:
>
> 
https://www.analog.com/media/en/technical-documentation/data-sheets/LTC6811-1-6811-2.pdf

Der Chip benötigt einen uC, und dass schließt der TO explizit aus. Der 
TO hat auch nicht geschrieben dass er balancieren möchte. Er möchte 
einen Haufen LEDs die munter an den Zellen leuchten, in rot oder grün. 
Was ist wenn tatsächlich 2 oder mehr Zellen dieselbe Spannung haben? Es 
kann ja nicht mit unendlicher Auflösung gemessen werden.

Wieviel Strom darf die Auswerteschaltung aufnehmen? Woraus wird sie 
versorgt, aus den 12S?

Nico N. schrieb:
> Jens G. schrieb:
>> Nico N. schrieb:
>>> Du meinst pro Zellen-Paar oder?
>>
>> Du brauchst pro Zelle einen Komparator fürs Spannungsmappen auf Masse,
>> und dann einen für die Vergleicherschaltung.
>> Meine Schaltung macht beides mit einem Komparator.
>
> Ja das stimmt. Jedoch finde ich mit deiner Schaltung doch nur die
> höchste Spannung? Oder bin ich da falsch dran?

Liest Du eigentlich auch, was ich dazu geschrieben hatte? Dann sollte 
sich doch die Frage erübrigen.
Ja klar, so, wie die Schaltung gemalt ist, zeigt sie die Spannung der 
niedrigsten Zelle an (nicht höchsten Zelle - am gemeinsamen Ausgang). 
Aber damit auch kenntlich wird, welche Zelle das ist, habe ich ja 
diverse Hinweise dazu geschrieben ...