Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Spannungsschalter?


von jfu33.3 (Gast)


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Hallo!

Mir ist leider kein besserer Name eingefallen. Ich suche sowas wie eine 
Schaltung, die ab Erreichen einer bestimmten Spannung einen Ausgang auf 
low oder high zieht und dort hält. Das Problem ist, dass die Sache 
statisch sein muss (also wenig Ruhestrom, einzelne...10 µA).


Hintergrund: Ein ATMega soll an Solarzellen. Am Anfang, wenn alle 
Kondensatoren etc. leer sind, würden die Zellen diese langsam aufladen.
Bevor der ATMega seine Spannung erreicht würde er anfangen Strom im mA 
Bereich zu ziehen, die Solarzellen liefern aber max. 1mA. In der Folge 
würde die Spannung irgendwo bei 2V rumkrebsen und es würde sich nix mehr 
tun.

Daher will ich einen 6800µF Kondensator an die Zellen hängen (brauch ich 
für'n Schaltregler sowieso), bei Erreichen von 6V den mit einem P-FET 
auf den Atmega schalten, der seinerseits dann das P-FET wieder 
abschaltet und einen Schaltregler ansteuert, der die Energie effizienter 
benutzt.


Ideen mit Zenerdioden an Transistorbasen hatte ich schon zuhauf, aber 
die haben soweit alle das Problem, dass sie bei sinkender Spannung 
sofort wieder ausschalten (was zwangsweise passieren wird, wenn das 
P-FET durchschaltet).

4000er Logikgatter sind mir auch schon durch den Kopf gegangen, ich weis 
aber nicht wie die auf den verbotenen Bereich reagieren.

von TSE (Gast)


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von jfu33.3 (Gast)


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Die haben nur leider fast alle einen quiscent current im mA Bereich.

von Falk B. (falk)


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@  jfu33.3 (Gast)

>Schaltung, die ab Erreichen einer bestimmten Spannung einen Ausgang auf
>low oder high zieht und dort hält. Das Problem ist, dass die Sache
>statisch sein muss (also wenig Ruhestrom, einzelne...10 µA).

Nennt sich Spannungswächter, neudeutsch voltage supervisor. Gibt es sehr 
sparsam bis Mikroampere.

>Hintergrund: Ein ATMega soll an Solarzellen.

Klemm den an den Reset, dann passt das. Wahrscheinlich reicht der 
interne vom AVR sogar dafür aus (Brown Out Detector).

>Daher will ich einen 6800µF Kondensator an die Zellen hängen (brauch ich
>für'n Schaltregler sowieso), bei Erreichen von 6V den mit einem P-FET
>auf den Atmega schalten,

Brauchst du nicht.

MfG
Falk

von Harald Wilhelms (Gast)


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jfu33.3 schrieb:

> 4000er Logikgatter sind mir auch schon durch den Kopf gegangen, ich weis
> aber nicht wie die auf den verbotenen Bereich reagieren.

Vielleicht eignet sich ein 4000-er Schmitttrigger.
Gruss
Harald

von jfu33.3 (Gast)


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Danke, voltage supervisor hat einiges ausgespuckt.

Den 6800µF Kondensator brauch ich schon, die Solarzellen können den 
Atmega allein nicht versorgen. Der braucht ein bisschen Zeit für seinen 
Reset, muss den 32kHz Oszillator anlaufen lassen, und erst dann kann er 
sich wieder schlafen legen und kommt mit <100µA avg. aus.

ATMega162 mit Reset auf low zieht ~10mA, fällt also auch raus.

von Falk B. (falk)


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@jfu33.3 (Gast)

>ATMega162 mit Reset auf low zieht ~10mA, fällt also auch raus.

Sicher? Wie gemessen? Was hängt an den IOs?

MfG
Falk

von jfu33.3 (Gast)


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@Falk

Nur Vcc, Gnd und Reset. Multimeter im mA Messbereich zwischen + und Vcc, 
Elko zwischen Vcc und Gnd, 1k von Reset auf Gnd. Andere Berichte im Netz 
sprechen von ähnlichen Strömen.


@Harald Wilhelms

Danke, das ist auch 'ne Idee. Es gibt interessanterweise nur einen 
einzigen Schmitt-Trigger 4000er, den 4093 (quad nand). Aber zum Glück 
gibt's den noch bei Reichelt. Wenn sich nix anderes anbietet wird das 
wohl die Lösung.

von Falk B. (falk)


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@  jfu33.3 (Gast)

>Nur Vcc, Gnd und Reset. Multimeter im mA Messbereich zwischen + und Vcc,
>Elko zwischen Vcc und Gnd, 1k von Reset auf Gnd.

Wieso 1K von Reset nach GND? Der zieht bei 5V 5mA.

von jfu33.3 (Gast)


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Ähm Reset ist ein Eingang...

von Falk B. (falk)


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Ach so, ist ja low active, ich Depp. Dennoch scheinen mir 10mA zuviel.

Hier im Datenbaltt vom ATmega 48/88/168 gibt es auf Seite 340 ein 
Diagramm, Current consumption in Reset. Das geht von 0,04mA-0,15mA 
zwischen 1,8V und 5,5V bei 1 MHz RC-Oszillator. Weit weg von 10mA.

MFg
Falk

von Korrektator (Gast)


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jfu33.3 schrieb:
> einzigen Schmitt-Trigger 4000er,

Nöö, 40106 auch noch

von jfu33.3 (Gast)


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Nebeninfo: Ich hab mal einen 4011 durchgemessen, der zieht im verbotenen 
Bereich etwa 1mA.

Stimmt, den 40106 hab ich übersehen. War im GIICM zu faul noch die Liste 
der 5-stelligen zu durchsuchen ;).


Ich werd mal versuchen bei irgendwas nichtinvertierendem den Ausgang mit 
einem Koppelkondensator auf den Eingang zurückzuführen.
Wollte eigentlich nicht noch extra was bestellen (hab eh schon soviel 
rumliegen), aber wenn das nicht funktioniert ist der 40106 wohl die 
letzte Alternative.


@Falk

Andere Leute im Netz haben so 5..6mA gemessen, da steht wohl einfach 
Blödsinn im Datenblatt.

von Falk B. (falk)


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@jfu33.3 (Gast)

>Andere Leute im Netz haben so 5..6mA gemessen, da steht wohl einfach
>Blödsinn im Datenblatt.

Aha, weil ja auch alle Informationen aus dem Netz soooo solide sind . . 
.

MfG
Falk

von jfu33.3 (Gast)


Angehängte Dateien:

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Ich hab nochmal etwas drüber nachgedacht und eine Lösung mit diskreten 
FETs gefunden. Die zieht <20µA und macht genau das was ich wollte.

Wenn die Spannung über die Z-Diode weit genug steigt ergibt sich 
zwischen Gate und Source von Q2 eine Spannungsdifferenz, der schaltet 
daraufhin durch. Dadurch bekommt Q1 Spannung an's Gate und zieht das 
Gate von Q2 auf 0V, der dadurch richtig durchschaltet.

Die restlichen Transistoren sind nur zum Abschalten da, Q4 macht das 
Gate von Q2 dicht, Q3 ebenso für Q1.
In wie weit die Ausgangsspannung belastbar ist weis ich noch nicht, wenn 
sie's nicht über 1.5V oder so schafft schaltet Q1 nicht durch und 
dementsprechend Q2 auch nicht vollständig. Dann könnte gerade soviel 
Strom fließen, dass die Eingangsspannung nicht weiter steigt.

Alternativ kann man Q1 durch einen NPN ersetzen und 2 Dioden vor die 
Last, das gibt 1.4V und damit fängt der NPN sicher an zu leiten.

von jfu33.3 (Gast)


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Ach ja, R2 kann raus und durch 'ne Strippe ersetzt werden.

von MaWin (Gast)


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ICL7665.

Der braucht nur 3uA,
kann auf jede Schaltschwelle programmiert werden,
und sein Ausgang schaltet 2mA was für den AVR reichen könnte,
zumindest um ihn aus dem Schlafzustand aufzuwecken.

von Falk B. (falk)


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@  jfu33.3 (Gast)

>Ich hab nochmal etwas drüber nachgedacht und eine Lösung mit diskreten
>FETs gefunden. Die zieht <20µA und macht genau das was ich wollte.

Viel zu umständlich. Nimm einen sparsamen Voltage Supervisor und einen 
P-Kanal MOSFET, z.B. BSS84, fertig.

MfG
Falk

von jfu33.3 (Gast)


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Der ICL7665 sieht auch net schlecht aus. Allerdings kostet der 2€, mit 
den Einzelteilen bin ich bei ~70ct.

von Harald Wilhelms (Gast)


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jfu33.3 schrieb:
> Ich hab nochmal etwas drüber nachgedacht und eine Lösung mit diskreten
> FETs gefunden. Die zieht <20µA und macht genau das was ich wollte.
>
> Wenn die Spannung über die Z-Diode weit genug steigt...

Du verwendest da eine Z-Diode mit einem sehr geringem Strom. Dafür
sind diese nicht gut geeignet, da die Kennlinie dann sehr flach ist.
Falls die Spannung hinkommt, könntest Du es mal mit LEDs versuchen.
Die haben als Begrenzerdiode oft auch schon im uA-Bereich eine
wesentlich steilere Kennlinie.
Gruss
Harald

von jfu33.3 (Gast)


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Danke, werd ich probieren. Vielleicht schaltet die Kiste dann auch 
zuverlässiger ein, mit einer LED zwischen Last und Ausgang geht's 
locker, aber wenn ich direkt einen Widerstand dranhänge schaltet Q1 
nicht durch.

von jfu33.3 (Gast)


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Ach ja, noch eine Korrektur: R4 nicht an Drain von Q2 sondern an Source. 
Hatte es richtig gebaut, aber falsch abgemalt.

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