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Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Spannungswächter


Autor: jacob (Gast)
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Hallo zusammen,

ich habe folgendes Problem

Ich benutze 8 Batterien um einen 7805 zu betreiben. Die Leitung wird mit 
einem Druckschalter geschaltet. Die Druckschalter besitzt eine 
eingebaute LED. Zu den Daten der LED kann ich nur sagen dass sie bei 
Spannungen zwischen 2 und 12 Volt leuchtet. Ich möchte nun gerne eine 
kleine Schaltung einbauen, die dafür sorgt dass ab eine Spannung von ca 
8,5 V (Mindestspannung für den Festspannungsregler) die LED im 
Druckschalter ausgeht.

Ich habe hier im Forum schon Schaltungen gefunden mit denen man ab einer 
bestimmten Spannung ein LED Einschalten kann aber keine mit der man den 
Stromfluss unterbrechen kann.

Ein Relais möchte ich wegen des hohen Stromverbrauches nicht verwenden.

Gruß

Jacob

Autor: jacob (Gast)
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ich habe da was gelesen. Anscheinend geht das mit einem Transistor.

Kann wir jemand sagen ob die Schaltung so funktioniert und welchen 
Transistor ich nehmen kann und wie groß R1 sein muss.

Ich habe mir wirklich mühe gegeben dies in Anderen Foren zu erfahren 
aber leider gab es da nie genau diesen Fall.

Gruß

Jacob

Autor: STK500-Besitzer (Gast)
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Eine Z-Diode könnte dir helfen.

Autor: Schwurbl (Gast)
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Typischerweise nimmst du einen Transistor, sagen wir NPN, BC547 und 
nutzt die Basis-Emitter-Strecke zur Spannungsmessung. Daher:
- Emitter auf Masse
- LED von Plus über Vorwiderstand (1 kOhm) an den Kollektor
- Spannungsteiler (Schätzung: 15k/1k) zwischen Plus und Masse mit dem 
Ausgang zur Basis.

Autor: jacob (Gast)
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Also nur eine Z-Diode mit Druchbruchspannung > 8 Volt in Reihe mit der 
LED Schalten?

ich kenne dieses Bauteil nicht. Habe nur gerade bei WIKI rumgelesen.

Autor: jacob (Gast)
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Ich habe mal nach schwurbels anweisungen umgestellt.

Ist das so richtig? könnte ich durch den Einbau eines Potentiometer (bei 
15K) die Schaltschwelle genau einstellen.

Vielen Dank.

Gruß Jacob

Autor: Schwurbl (Gast)
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Ja, Poti ist möglich, klar. Schalte aber zur Sicherheit nen Widerstand 
in Serie, also z.B. 10k + 10k Poti. Die LED braucht noch einen 
Vorwiderstand, ach ne Du hast ja so eine Spezial-LED...

Autor: jacob (Gast)
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Spezial ist gut, Ich habe keine Ahnung ob die einen Vorwiderstand hat. 
Die LED beleuchtet einen kleinen Ring im Druckschalter. Die LED und ein 
eventueller Widerstand sind im Gehäuse verborgen. Vom Hersteller gibt es 
leider keine Daten.

Wie der Transistor in Kombination mit dem Spannungsteiler genau 
funktionier verstehe ich noch nicht ganz. Wie kann ich mich da noch 
Einlesen. Was währen google Begriffe.

Ich Danke für deine Zeit.

Gruß Jacob

Autor: Peter Roth (gelb)
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@jacob (Gast)

Die LED geht an, wenn die Spannung größer als 10,4V ist. wobei der 
Umschaltpunkt nicht scharf ist, sondern die LED wird anfangen zu glimmen 
bei 10,2V und erst ab 10,6V richtig hell sein. Mit einem Poti statt den 
Widerständen kann das gut einstellbar gemacht werden.

Ich gehe mal davon aus, dass die Widerstände 1k und 15k sind. Poti 10k 
in Serie zu 10k (statt 15k) macht die Schwelle einstellbar.

Ursprünglich wolltest du, dass die LED ausgeht, wenn die Spannung über 
der Schwelle liegt. Wenn das noch so ist, sieht die Schaltung aber 
anders aus, dann musst du noch einen weiteren Transistor und einen 
weiteren Widerstand spendieren.

Grüße, Peter

Autor: jacob (Gast)
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Hallo Peter,

Ich möchte dass die LED leuchtet wenn die Spannung 8,5 Volt oder mehr 
beträgt.
(Ich habe mir das so vorgestellt. Schaltet man das Gerät mittels 
Druckschalter ein, soll die grüne LED leuchten. Grün=Spannung Ok. Wenn 
die Spannung nun unter 8.5 Volt fällt und der Festspannungsregler 
unterversorgt wird, soll dies durch das erlöschen der LED angezeigt 
werden)
Diese glimm Zustände gefallen mir nicht. Das habe ich nicht bedacht. 
Gibt es da eine Möglichkeit einen Schaltpunkt (8,5Volt) festzulegen der 
entweder den Wert 1 oder 0 annimmt???

Autor: Peter Roth (gelb)
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@jacob (Gast)

für einen definierten Umschaltpunkt brauchst du einen Schmitt-Trigger, 
also ein Element mit Hysterese. Ohne ICs kommst du da nicht hin:

http://www.elektronik-kompendium.de/sites/slt/0311271.htm

Schau dir einfach mit deiner vorhandenen Schaltung das Verhalten an, 
wird schon nicht so schlimm sein. Wenn du am Poti drehst siehst du das 
sehr gut.

Grüße, Peter

Autor: jacob (Gast)
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Ok mach ich. Drei Fragen hab ich noch. Wie weit komme ich denn jetzt mit 
meinem Schwellwert herunter, denn 10 Volt sind zuviel.

Wie hast du diese 10,4 10,2 usw. errechnet.

Wonach habt ihr diesen Transistor ausgesucht.

Jacob

Autor: Peter Roth (gelb)
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@jacob (Gast)

Spannung an Ube = 0,65V. Daher 0,65V / 1 * (1+15) = 10,4V.
10,2..10,6V sind Erfahrungswerte.

Poti 10k  + Festwiderstand 10k macht einstellbar von 7,2 bis 13,7V. Kann 
natürlich mit anderen Werten genauer enger gerechnet werden.

Der Transistor ist ein Wald- und Wiesen Kleinsignal-NPN-Transistor. 
kleines TO-92 Gehäuse o.ä.

Grüße, Peter

Autor: jacob (Gast)
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Hallo noch mal,

woher kommen denn diese 0,65. Die kann ich im Datenblatt nicht finden.

Autor: Michael (Gast)
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>Hallo noch mal,
>
>woher kommen denn diese 0,65. Die kann ich im Datenblatt nicht finden.

Das ist ein Daumenwert für die Basis-Emitterdiode. Die kann auch 0.5 V 
haben oder aber 0.8 V usw. Ist halt nur ein Schätzwert ;)

Autor: jacob (Gast)
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ich habe die Schaltung gerade ausprobiert. Das Ergebnis war nicht sehr 
schön. Der Schaltpunkt war einfach viel zu ungenau. Erst leichtes 
Glimmen, das sich dann mehr und mehr steigerte. Die Anzeige soll ja 
eindeutig anzeigen das min 8,5 Volt Versorgungsspannung anliegen.

Jetzt habe ich gerade festgestellt dass ich noch einen Ein und-Ausgang 
an einem 74HC14 auf der zu versorgenden Platine frei habe.

könnte der mir helfen eine Schaltung mir definiertem Schwellenwert zu 
erstellen.

Autor: Carsten (Gast)
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was hast Du?

>Jetzt habe ich gerade festgestellt dass ich noch einen Ein und-Ausgang
>an einem 74HC14 auf der zu versorgenden Platine frei habe.

ich hoffe das alle unbenutzten Eingänge ein def. Potential haben!

Autor: jacob (Gast)
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das muss ich leider schon wieder fragen: Was ist das???



ich klaube ich kaufe mir mal eine kosmos kasten und fange be 0 an.

Autor: jacob (Gast)
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Hier der ist das Layout der Platine.

Autor: HildeK (Gast)
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>Jetzt habe ich gerade festgestellt dass ich noch einen Ein und-Ausgang
>an einem 74HC14 auf der zu versorgenden Platine frei habe.

>könnte der mir helfen eine Schaltung mir definiertem Schwellenwert zu
>erstellen.
Jein. Der HC14 ist zwar ein Schmitt-Trigger und wird sauber schalten, 
allerdings (man muss mal im Datenblatt schauen) ist seine Schaltschwelle 
mit einer deutlichen Hysterese ausgestattet.

Wenn du wirklich eine sauber definierte und enge Schwelle haben willst, 
bei der die LED an- bzw. ausgeht, dann solltest du an einen Komparator 
und eine kleine Referenzdiode denken. So was wie LM339 oder LM 2903. 
Peter Roth hatte ja bereits einen Link genannt. Wenn trotzdem deine LED 
noch glimmt, dann hast du was falsch gemacht. Informiere uns mal über 
den aktuellen Stand mit einer Zeichnung (Schaltbild - nicht Layout).

>ich hoffe das alle unbenutzten Eingänge ein def. Potential haben!
Das ist bei einem Schmitt-Trigger weniger kritisch. Er ist ja dafür 
gebaut, auch mit beliebigem Potential innerhalb seines 
Versorgungsbereichs klar zu kommen.

>das muss ich leider schon wieder fragen: Was ist das???
Man legt unbenutzte Eingänge entweder auf GND oder auf VCC. 
CMOS-Eingänge sind sehr hochohmig und können ohne Beschaltung beliebige 
Pegel zwischen VCC und GND annehmen. Das ist sogar etwas ungesund für 
den Baustein, weil er im Übergangsbereich u.U. ordentlich Strom ziehen 
kann. Außerdem könnte eine einfache Berührung eines solchen Eingangs 
bereits dafür sorgen, dass der Baustein geschädigt wird, durch einen 
kleinen 'Blitz' im Chip.

Autor: jacob (Gast)
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hallo, hier noch mal das Schaltbild nach welchem ich heute getestet 
habe.

für heute recht es mir.

Danke euch allen.

Jacob

Autor: jacob (Gast)
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Lässt mir doch keine Ruhe.

Könnte ich die LED nicht einfach mit der Spannung aus dem 
Festspannungsregler versorgen?
Bleibt nur die Frage was mit den nach geordneten Bauteilen (74HC14) 
passiert. Könnten diese oder der Festspannungsregler (LM7805) beschädigt 
werden. Und wie genau Versagt der LM7805 bei Unterversorgung.


Muss ich mir noch wietere Sorgen um die offenen Kontakte des 74HC14 
machen?

Fragen über Fragen.

Autor: Schwurbl (Gast)
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Wenn Du die LED an die 5 Volt vom 7805 hängst, wirst Du sicherlich ein 
konstanteres Leuchten über den Nutzspannungsbereich erzielen. Nur stimmt 
dann der interne Vorwiderstand der LED nicht mehr (zu hochohmig). Aber 
das ist auf alle Fälle problemlos möglich.

Wenn der 7805 zu wenig Spannung bekommt, wirst Du feststellen, dass sein 
Ausgang ca. 2.5-3V unter seiner Eingangsspannung liegt.

Der HC14 ist ja zum Glück ein Schmitt-Trigger. Daher kann ein offener 
Eingang nicht zu einer erhöhten Stromaufnahme führen. Auch Schwingen 
halte ich für unwahrscheinlich. Dass der Pin empfindlicher ist gegen ESD 
ist klar, aber solange Deine Platine in einem Gehäuse verbaut wird, wird 
es letztlich zu keinerlei Auffälligkeiten kommen.

Autor: Peter Roth (gelb)
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Schwurbl wrote:

> Der HC14 ist ja zum Glück ein Schmitt-Trigger. Daher kann ein offener
> Eingang nicht zu einer erhöhten Stromaufnahme führen.

Leider falsch. Merkt man bei Low-Power-Anwendungen, wenn die 
Eingangsspannung des Gatters sehr langsam steigt. Dann kann die 
Stromaufnahme von wenigen µA auf über 1mA ansteigen. Steht so im 
Datenblatt.

Allerdings ist diese erhöhte Stromaufnahme nicht schädlich.

Grüße, Peter

Autor: HildeK (Gast)
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>Dann kann die
>Stromaufnahme von wenigen µA auf über 1mA ansteigen. Steht so im
>Datenblatt.

>Allerdings ist diese erhöhte Stromaufnahme nicht schädlich.

Das ist natürlich richtig!

Ein Vergleich mit einem normalen Gatter aus der alten 4000er-Serie, die 
auch mit 15V betrieben werden konnte, zeigt jedoch bei diesen die 
absolute Notwendigkeit, Eingänge immer zu beschalten. Damals konnte man 
sich durchaus die Finger am IC verbrennen, wenn sich so ein Eingang 
(oder mehrere) länger im ungünstigen Bereich aufhielten.

Autor: Eddy Current (chrisi)
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@HildeK

Aus Deinen Ausführungen kann ich nicht entnehmen, on Du Dich nun auf 
4000er Schmitt-Trigger beziehst oder nicht. Ich glaube nicht, dass ein 
Schmitt-Trigger der 4000er Serie "heiss" werden kann. Normale Gatter 
schon, sonst hätten wir ja gar keine Diskussionsgrundlage.

Autor: jacob (Gast)
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Hallo ihr Profis,

ich möchte meine Frage noch mal anders stellen. Ich nutze 8 1,5Volt 
Batterien.
Im Datenblatt steht das der 7805 min 8 Volt benötigt nun wollte ich eine 
LED mit in das Gehäuse bauen die so lange leuchtet bis die Spannung auf 
8,5 Volt sinkt und dem Benutzter damit anzeigt dass er die Batterien 
wechseln muss.

Meine Idee wat nun die LED einfach mit den 5 Volt der 7805 zu hängen, im 
glauben das dieser bei Unterversorgung komplett sperrt und die LED damit 
erlischt.

Wenn ich hildeK richtig verstanden habe wird der 7805 bei einer 
Speisespannung von 7 Volt weiterhin ca 4-5 Volt ausgeben und meine LED 
leuchtet immer noch. Geht also auch nicht.

Ich suche also immer noch nach einer einfachen Möglichkeit die LED in 
Abhängigkeit von der Batteriespannung eindeutig ein bzw aus zu schalten. 
Also kein glimmen oÄ einfach nur LED ein bei Spannung > 8,5 Volt und LED 
aus bei Spannungen < 8,5 Volt.

Zu dem Vorschlag mit einem Komperator zu arbeiten muss ich gestehen dass 
nicht versteh wie das funktioniert. Auch Peter Roths Link 
http://www.elektronik-kompendium.de/sites/slt/0311271.htm hilft mir 
nicht, ich weiß einfach nicht wo ich meine LED zwischen bauen soll. 
Außerdem benötige ich dann glaube ich eine IC + Versorgungsspannung.

Gibt es denn keine einfacher Lösung ???

Autor: Peter Roth (gelb)
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@ jacob (Gast)

Ja, wir sind von deiner ursprüngleichen Frage ganz schön abgekommen...

Schau doch mal diese Applikation von TL431 an, das ist eine 
3-Bein-Referenz, die es an jeder Ecke zu kaufen gibt.
Du kannst den rechten TL431 und R3, R4 weglassen, weil du ja keine 
Überspannungsmeldung brauchst.
Der Schaltpunkt ist da, wo die Spannung am Steuereingang (zwischen R1 
und R2) = Vref = 2,5V ist.
Für R2 empfiehlt sich ein Wert zwischen 1 und 10kOhm, R2 darft du selbst 
ausrechnen, die Formel steht dabei.
Widerstand von der Kathode des TL431 an V+ : 5-10kOhm. Serienwiderstand 
zur LED: je nach gewünschter Helligkeit zwischen 330 und 1000 Ohm.

Grüße, Peter

Autor: Klaus (Gast)
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Früher, vor ca. 20 Jahren, hat man ein ICL8212 eingesetzt.
Heute immer noch.
Es wurde allerdings umgetauft in MAX8212.

Autor: Helmut Lenzen (helmi1)
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Man kann auch mit einem TL7702 eine Spannungsüberwachung machen.

http://focus.ti.com/lit/ds/symlink/tl7702a.pdf

Gruss Helmi

Autor: jacob (Gast)
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Danke Peter,

Der Spannungsteiler macht aus den 8,5 also 2,5 die der Referenzspannung 
entsprechen und der TL431 schaltet noch durch. Wenn die 
Versorgungsspannung weiter absinkt und Vref dadurch unter 2,5 V sinkt 
sperrt der TL431 und dei LED geht aus. Ist das so richtig?

8,5=(1+12/5)*2,5 ok

Habe ich die Widerstände richtig ausgesucht.
Was für ein Bauteil ist der TL431.
Wofür brauche ich den Widerstand an der Kathode (7kOhm)
Wonach sollte man die Werte für R 2 (1-10 kOhm) und R(5-10 kOhm) an der 
Kathode bemessen.

Danke danke danke

Autor: jacob (Gast)
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Hallo helmi1,

schön das du auch wider dabei bist. Diese Spannungsüberwachung dient der 
von dir mit entworfenen Schaltung. Danke noch mal für das Layout. Die 
Platinen sehen super aus und funktionieren 1A. Ich stelle die Tage mal 
ein Bild ein.

Beste Grüße

Jacob

Autor: Helmut Lenzen (helmi1)
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Hallo Jacob

Ich bin normalerweise immer dabei. Allerdings war ich heute Nachmittag 
nicht da und habe deinen Thread nur zufällig mitbekommen. Wenn du  den 
alten Thread weitergeführt hättes wäre bei mir das automatisch gemeldet 
worden.

Schön das die Schaltung funktioniert. Ich warte gespannt auf deine 
Fotos.

Kannst ja meine neue Schaltung auch mal ausprobieren.

Gruss Helmi

Autor: Peter Roth (gelb)
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@ jacob (Gast)

Der TL431 enthält eine 2,5V-Referenz und einen Operationsverstärker / 
Komparator. Wenn die Spannung am Referenzanschluss größer als 2,5V wird, 
zieht ein interner Transistor die "Kathode" Richtung Masse. Hast du 
richtig beschrieben. Und richtig berechnet. Das Teil hilft oft, Bauteile 
zu sparen.

Gibt es z.B. bei Reichelt, Datenblatt:

http://www.reichelt.de/?;ACTION=7;LA=6;OPEN=1;INDE...

R2 = 1-10kOhm erzeugt einen Querstrom im Spannungsteiler von 0,25 - 
2,5mA, damit der Eingangsstrom in den Referenzpin den Spannungsteiler 
nicht zu sehr beeinflusst.

Die 5-10kOhm braucht es, damit der TL431 eine Versorgung von etwa 1mA 
bekommt, sonst versorgt er sich durch die LED, die dadurch schon etwas 
leuchten könnte.

Eigentlich kannst du den LED-Vorwiderstand 330 Ohm weglassen, ich hatte 
vergessen, dass deine LED ja direkt an 12V angeschlossen werden darf. Es 
sei denn sie leuchtet dir zu hell.

Grüße, Peter

Autor: jacob (Gast)
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Hollo Peter,

ja das macht so langsam wirklich Spaß. Ich verstehe ein wenig was da 
passiert. Ich habe mir gerade das Blockdiagramm im Manual des TL431 
angesehen.

Ich verstehe dass bei 2,5 Volt an der Reference und der internen 2,5 
Volt die Differenz am Differentialverstärker = 0 ist und damit auch die 
Spannung am Ausgang = 0 und damit die Basisspannung am Transistor  = 0 
und ergo fließt kein Strom über Kollektor zum Emitter.

Nun mein Frage. Wenn die Differenz nun langsam wider größer würde, würde 
doch auch der Stromfluss über den Transistor wider proportional zunehmen 
oder.

Das müsste bedeuten, dass die LED bei 12 Volt eine gewisse Helligkeit 
hat und diese dann bis zum erreichen der 0 Differenz, am OP Eingang, 
schrittweise kleiner (LED dunkler) wird.

Ich hoffe ich habe da was übersehen.

Autor: Helmut Lenzen (helmi1)
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Wenn du die Schaltung mit dem TL7702 aufbaust. Der hat eine Hysterese 
und schaltet damit schlagartig um.

Gruss Helmi

Autor: jacob (Gast)
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Auf der anderen Seite wird die LED bei 8,5Volt noch sehr hell sein. Das 
hatte ich vergessen. Aber generell wäre diese Effekt so eingetreten 
oder?

Vielen Dank an alle die mit gemacht haben und ein schönes Wochenende.

Jacob

Autor: jacob (Gast)
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Moment, die Helligkeit hänt doch vom durchfließenden Strom ab und der 
wird bis zum erreichen von O Differenz ja stetig abnehmen. Also wird 
sich die LED doch genau so dimmen wie ganz zu Anfang.

Autor: jacob (Gast)
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was ist denn C1 für ein Bauteil.

Autor: jacob (Gast)
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in dem Schaltplan con helmi1.

Autor: Helmut Lenzen (helmi1)
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Hallo Jacob

damit habe ich den Ladeelko vom Netzteil b.z.w. den Abblockkondensator 
vom Spannungsregler gemeint. Da du ja aus einer Batterie speist kannst 
du den auf ca. 10uF auslegen.

Gruss Helmi

Autor: jacob (Gast)
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Könnte man die Schaltung auch so aufbauen, dass die komplett mit den 12V 
der BAtterie betrieben wird?

Ich möchte nur ungerne Drähte an die schöne Platine anlöten.

Autor: Helmut Lenzen (helmi1)
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Da die Schaltung einen 5V Spannungsregler hat kannst du die mit 9V oder 
aber auch mit 12V versorgen. Allerdings der Spannungsregler must auf der 
Platine bleiben denn die beiden 74HC14 vertragen nur 5V.

Gruss Helmi

Autor: jacob (Gast)
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ahhh ok, der gezeigte spannungsregler ist nur für den TL7702 gedacht. 
ich dachte das währe der von der Platine.

Dann ist ja gut.

Super! Dank!

Autor: jacob (Gast)
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Hallo noch mal,

ich habe nun auch die von helmi1 vorgeschlagene Schaltung ausprobiert. 
Leider schaltet auch diese Schaltung nicht ganz so wie gewünscht. 1. 
Schaltet sie bei
16,4 Volt und zweitens gibt es auch hier ein gewisses glimmen. Ab 16,4 V 
leuchtet sie ein wenig und ab ca. 24V (Eingangsspannung) ändert sich die 
Helligkeit dann nicht mehr.

Hat jemand eine Idee was ich da falsch gemacht habe???

http://www.mikrocontroller.net/attachment/39872/super2.png

Autor: Helmut Lenzen (helmi1)
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Hallo Jacob

da muss bei dir irgendwo ein Fehler sein. Ich habe die Schaltung gerade 
mal ausprobiert und bei mir schaltet die Schaltung einwandfrei. Bei zu 
niederiger Spannung geht die LED aus und darueber geht sie an. Kein 
glimmen oder so sondern schlagartig.

Das einzige was du noch tun koenntes ist ein Kondensator von 100nF von 
Pin 3 des 7805 nach Pin 2 (GND) zu legen. Das ist aber nicht das Problem 
ich habe es gerade auch ohne diesen C probiert und es funktioniert 
einwandfrei.

Ich nehme an das du ein Verdrahtungsproblem hast.

Gruss Helmi

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