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Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Spannungsüberwachung mit Optokoppler. Geht das?


Autor: el brujo (Gast)
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Hallo zusammen,

ich habe hier einen Blei-Gel-Akku (24V), den ich gerne gegen 
Tiefentladung schützen möchte. Den AD-Port des angeschlossenen µC (ein 
AVR32 der die Spannung auswerten soll) möchte ich gerne recht gut gegen 
die vollen 24V schützen. Kann ich da einen Optokoppler zwischen setzen 
und diesen quasi im "Analogbetrieb" betreiben?
Macht das Sinn?
Wie kann ich den OK (PC817 o.ä.) am besten an die 24V hängen?
Wenn ich einen normalen Vorwiderstand nehme, dann verschlingt der mal so 
eben über 1Watt. Das geht doch sicher eleganter!?!?

Am µC brauche ich nicht unbedingt den "realen Spannungswert". Wenn ich 
die Schaltschwelle später im µC-Programm einstellen/anpassen kann, dann 
reicht mir das völlig.

Bin für jeden heißen Tipp dankbar!

Grüße
el brujo

Autor: Skua C:\> (skua)
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Mach mit nem 555er eine astabile Kippstufe mit von der Spannung 
ahängigem Timing.

Autor: Kernighan (Gast)
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Was spricht gegen einen Spannungsteiler?
Optional nimmst du noch eine Diode zwischen der geteilten Spannung und 
Vcc deines uC. Somit ist die Spannung an deinem AD-Input auf Vcc+Ud 
begrenzt. Ein C am AD-Input schadet auch nie.

Cheers
Ritchie

Autor: el brujo (Gast)
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Das mit dem Timer... naja, kommt mir gerade vor wie "von hinten durch 
die Brust ins Auge" oder so ähnlich.

Die mächtige Akkuspannung möchte ich wirklich schon ordentlich 
entkoppelt haben. Läuft in dem Spannungsteiler was schief, macht der µC 
samt teurem Eval-Board die Grätsche. Das kann und will ich mir im Moment 
nicht leisten. Mit einem Mega8 und selbstgestrickter Platine würde ich 
das machen...

Autor: Knut Ballhause (Firma: TravelRec.) (travelrec) Benutzerseite
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>Läuft in dem Spannungsteiler was schief,

Weißt Du eigentlich, wieviele Spannungsteiler täglich gebaut werden und 
in keinem einzigen läuft was schief? Wenn Dein Aufbau ordentlich ist, 
kann doch gar nichts passieren. Mach in die Meßleitung noch einen 
Serien-Angst-Widerstand von 47kOhm und dann kann gar nichts passieren. 
Die Port-Dioden im AVR vernichten dann auch noch die letzte 
Spannungsspitze.

Autor: ocram (Gast)
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Wenn du umbedingt einen Optokoppler einsetzen willst, nehme ihn mit 
einem Widerstand in Reihe. Stelle den Strom so ein, das bei einer (von 
dir festzulegende) Spannungsgrenze der Optokoppler dicht macht. Damit 
brauchst du auch keinen AD Eingang zu verschwenden.

Autor: Michael G. (sparrenburg)
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Hallo,
natürlich kannst du den Optokoppler analog betreiben, jedes (fast) 
Schaltnetzteil für Netzbetrieb funktioniert so. Es wird die 
Ausgangsspannung überwacht. Mit Hilfe einer einstellbaren Z-Diode 
(TL431) wird ein definierter Strom durch die LED des Optokopplers 
geschickt. In Verbindung mit dem CTR kannst du dann den Transistor 
beschalten und einen Strom fließen lassen, welcher wieder eine zum 
Ausgang proportionale Spannung erzeugt.
Ich glaube allerdings, dass die Einschränkung die Genauigkeit ist. Aus 
dem Bauch heraus würde ich dem Ganzen keine größere Genauigkeit geben. 
Muß man mal durchrechnen. Und desweiteren ist das CTR des Optokopplers 
auch breit gestreut. Auch ist die Schaltung mit dem Optokoppler schon 
sehr Temperatur-Abhängig.

Als Schätzeisen müßte das aber eigentlich gehen.

Ich würde den Transistor des Optokopplers (sofern er denn wirklich 
benötigt wird) als Schmitt-Trigger schalten, bzw. einen Passenden heraus 
suchen.

LG
Michael

Autor: HildeK (Gast)
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>Die mächtige Akkuspannung möchte ich wirklich schon ordentlich
>entkoppelt haben. Läuft in dem Spannungsteiler was schief, macht der µC
>samt teurem Eval-Board die Grätsche.

Bei diesen Ängsten nimmt man statt dem einen Widerstand zwei oder drei 
Widerstände in Serie. Im Fehlerfall (ein Widerstand wird versehentlich 
überbrückt) ist immer noch der zweite da, der die Schaltung schützt. 
Eine zusätzliche Schutzdiode entlastet dann auch die am Eingang 
eingebaute.

Im Tietze/Schenk sind aber auch Beispiele, wie man mit einem 
Doppel-Optokoppler analoge Signale galvanisch trennen kann. Stichwort: 
Trennverstärker.

Autor: Michael G. (sparrenburg)
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@Hilde:
Stimmt, dann wird's auch wieder genauer :-)

Autor: Lupin (Gast)
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Spannung über reihenwiderstand den OK zuführen, auf der anderen Seite 
einen einstellbaren widerstand (poti) zwischen OK und +5V (OK schaltet 
nach GND).

Dann das ganze abgleichen und gut is. Muss man für jeden OK neu 
abgleichen weil der CTR ziemlich unterschiedlich ist.

Autor: Michael G. (sparrenburg)
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@Lupin:
Das CTR ist ziemlich genau, es ist nur stark abhängig vom Diodenstrom 
und von der Temperatur.

Autor: Lothar Miller (lkmiller) (Moderator) Benutzerseite
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> Den AD-Port des angeschlossenen µC (ein AVR32 der die Spannung
> auswerten soll) möchte ich gerne recht gut gegen
> die vollen 24V schützen. Kann ich da einen Optokoppler zwischen
> setzen und diesen quasi im "Analogbetrieb" betreiben?
> Macht das Sinn?
Wenn du den uC sowieso aus der selben Spannung betreibst (gleicher 
Masse-Bezug), dann definitiv: Nein.

Wenn der uC mit einem anderen Massebezug betrieben wird, und du die 
Masse nicht mit der 24V-Masse verknüpfen willst, dann schon.

Das war schon öfter das Thema.
Suche hier im Forum mal nach  +analog* +optok*

Autor: el brujo (Gast)
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Vielen Dank erstmal für eure Kommentare!!! :)


> Wenn du den uC sowieso aus der selben Spannung betreibst (gleicher
> Masse-Bezug), dann definitiv: Nein.
Der µC bezieht seine Spannung über die "5V Schiene" eines PCs, der 
wiederum über ein KFZ-PC-Netzteil (M2-ATX) an den Akkus angeschlossen 
ist.

Ich bin mir immer noch nicht schlüssig was ich machen werde. Ich bin 
weiter für alle Meinungen und Kommentare dankbar.

Autor: oszi40 (Gast)
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1.Wenn es einfach nur darum ginge, die Tiefentladung des 24V-Akkus zu 
verhindern, dann könnte man auch über eine Z-Diode einen stromsprenden 
AMV oder 555 speisen, der alle 10 Sekunden mal ein kurzes Lebenszeichen 
an den Optokoppler abgibt.

Wenn der Akku leer ist, fehlt dann der Prüfimpuls, da die Z-Diode wirkt.
Anschließend sollten die Verbraucher sinnvoll vom Akku abgeschaltet 
werden.

3.Wenn ich jedoch KFZ-PC-Netzteil lese, dann sollte man auch an F.23 
denken.
http://www.dse-faq.elektronik-kompendium.de/dse-faq.htm#F.23

Autor: el brujo (Gast)
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> 3.Wenn ich jedoch KFZ-PC-Netzteil lese, dann sollte
> man auch an F.23 denken.

Mit KFZ hat das an sich gar nichts zu tun. Ich nutze nur das KFZ-Nt, um 
den PC vernünftig an die Akkus zu bringen.

Autor: Frank B. (frankman)
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Verwende einen hochomigen Spannungsteiler!
Ich würde Dir 150K und 10K empfehlen....
Durch Deinen Optokoppler fließen immer mehrere Milliampere, durch den 
Spannungsteiler nur 1,5mA
Du kannst ja zu Deiner Beruhigung noch eine Z-Diode vorsehen, die bei 5V 
leitend wird.

Der Spannungsteiler mit 150K und 10 K hat den vorteil, das du die 
gemessene Spannung nur mal 16 nehmen mußt, (Also nur 4 mal Bitshift)

Wenn du 1000%-ig sicher sein möchtest, das nix passiert, setze noch eine 
flinke Sicherung zwischen Deinen Spannungsteiler und Deine Z-Diode, ist 
zwar übertrieben ,aber unheimlich sicher....

Autor: el brujo (Gast)
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Hallo Frank,

danke für deinen Kommentar. Über die Sache mit der Sicherung hatte ich 
auch schon nachgedacht. In Kombination mit der Z-Diode vielleicht ganz 
wirkungsvoll.
Ja, ist sicher übertrieben. Aber das ist es mir im Moment wert.

Da fällt mir gerade ein, dass die Versorgungsspannung von dem Atmel 3,3V 
beträgt. Hab noch nicht nachgeschaut, nehme aber mal an, dass Vmax des 
AD-Ports auch 3,3V ist...


el brujo

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