Hallo, ich möchte mit einem µC Spannungen messen, die bis zu 3*VCC sind. Gewöhnlich nimmt man dafür einen Spannungsteiler. Jetzt darf der Stromverbrauch dazu aber nicht mehr als 100nA betragen. Ein Spannungsteiler müsste dazu schon extrem hochohmig sein. Wenn die Spannung nur niedriger als VCC wäre, wäre es natürlich schön. Direkt anschliessen und man kommt mit 20nA aus. Gibt es da noch einen Trick, ausser direkt 100MOhm zu verwenden?
Kanni schrieb: > Direkt anschliessen und man kommt mit 20nA aus. Und weshalb wird im Datanblatt empfohlen, die Quellimpedanz für den ADC kleiner als 5k zu machen? Das klingt garnicht nach nA. MfG Klaus
Wie wäre ein geeigneter OPV davor und der Spannungsteiler dahinter? Andererseits sind solche hochohmigen Geschichten schwer zu behrrschen wegen der Isolation und der statischen Aufladung!
Schalte einen OPV davor, der aus einem kleinen Step-Up Wandler versorgt wird. Dessen Ausgang kannst du dann belasten.
Klaus schrieb: > Und weshalb wird im Datanblatt empfohlen, die Quellimpedanz für den ADC > kleiner als 5k zu machen? Das klingt garnicht nach nA. das eine hat mit dem andere gar nichts zu tun. Wenn man genug zeit hat, kann man auch 50k davor machen.
Super Idee. Einen OPV. Gibts den auch mit 0 Stromverbrauch? Und am besten noch mit Stepper davor, den hätte ich dann auch gerne mit 0 Stromverbrauch....... Selbst die GUTEN haben mindestens 1uA. Da kann ich dann auch wieder den klassischen spannungsteiler mit 5M nehmen.
Kanni schrieb: > Super Idee. Einen OPV. Gibts den auch mit 0 Stromverbrauch? Und am > besten noch mit Stepper davor, den hätte ich dann auch gerne mit 0 > Stromverbrauch....... > > Selbst die GUTEN haben mindestens 1uA. Da kann ich dann auch wieder den > klassischen spannungsteiler mit 5M nehmen. Klassisches Missverständnis. Die Antworter haben gedacht, dass du die Quelle nicht stärker belasten darfst, wahrscheinlich ist es aber, dass deine Schaltung maximal Strom sparen soll wegen Batterie/Akku Betrieb. Wenn du dein Problem exakter beschreibst kriegst du bessere Antworten Schau mal bei Maxim und anderen IC-Herstellern. Die haben spezielle ICs die solche höheren Spannungen mit extrem niedrigem Stromverbrauch messen können.
Darf die GANZE Schaltung immer nur 100nA ziehen oder soll nur der Spannungsteiler eliminiert werden (der die ganze Zeit z.B. eine Batterie leersaugen würde)?
Kanni schrieb: > Super Idee. Einen OPV. Gibts den auch mit 0 Stromverbrauch? Und am > besten noch mit Stepper davor, den hätte ich dann auch gerne mit 0 > Stromverbrauch....... Das verstehe ich nicht. Womit wird denn der µC versorgt? Hast Du dafür auch nur 100nA übrig???
Netiquette heißt das ganze Problem schildern. Reicht VARTA 4R25-2W :: VARTA Laternenbatterie 6V, 19,0Ah ?
Kanni schrieb: > ich möchte mit einem µC Spannungen messen, die bis zu 3*VCC sind. > Gewöhnlich nimmt man dafür einen Spannungsteiler. Jetzt darf der > Stromverbrauch dazu aber nicht mehr als 100nA betragen. Ein > Spannungsteiler müsste dazu schon extrem hochohmig sein. Wenn die > Spannung nur niedriger als VCC wäre, wäre es natürlich schön. Direkt > anschliessen und man kommt mit 20nA aus. Welchen Wunder-uC hast du denn, der nur 20nA am Analogeingang zieht ? > Gibt es da noch einen Trick, ausser direkt 100MOhm zu verwenden? Einen Elektromter-OpAmp vor den Spannungsteiler schalten, der die 3*VCC (also wohl 15V) puffert.
STIMMT SORRYYYYYYYYYYY!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! Typisches Missverständnis. Ich darf einfach nicht mehr Strom verbrauchen. Das ist alles. Der ADC misst nur alle 4 Sekunden. Da fliesst fast kein Strom ausser der IO Strom.
Also die ganze Schaltung zieht nur 1.2uA und das Budget für die Spannungsmessung liegt bei 100nA.
Kanni schrieb: > Ich darf einfach nicht mehr Strom verbrauchen. Das ist alles. > > Der ADC misst nur alle 4 Sekunden. Dann musst du halt den Spannungsteiler nur mit der Quelle verbinden, solange gemessen wird, damit sinkt der Verbrauch im Mittel entsprechend. Dass du mit nA auskommst halte ich trotzdem für sehr unwahrscheinlich. Georg
> das Budget für die Spannungsmessung liegt bei 100nA.
Schon schlecht wenn so hochohmig gearbeitet wird. Schmutz, Alterung und
Kondenswasser sind Deine Feinde. Wiiie genau soll da überhaupt gemessen
werden? Reicht es zu wissen, ob Strom da ist oder 0,xxx ?
Kanni schrieb: > STIMMT SORRYYYYYYYYYYY!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! > > Typisches Missverständnis. > > Ich darf einfach nicht mehr Strom verbrauchen. Das ist alles. Ist immer noch unvollständig/missverständlich. Wird auch die hohe, zu messende Spannung aus der eigenen Versorgung erzeugt? Wenn nicht, spricht nämlich rein garnix gegen den Spannungsteiler, denn der belastet nur die Quelle, nicht die eigene Versorgung.
Kanni schrieb: > Ich darf einfach nicht mehr Strom verbrauchen. Das ist alles. Und was hat der Strom durch den Spannungsteiler mit der Stromaufnahme von ADC und µC zu tun? > Der ADC misst nur alle 4 Sekunden. Dann schalte den Spannungsteiler nur alle 4 Sekunden für die paar µs ein, die die AD-Wandung dauert.
Kanni schrieb: > Ich darf einfach nicht mehr Strom verbrauchen. Das ist alles. Ist der Spitzenwert oder der Mittelwert der Stromaufnahme dein Problem?
Peter II schrieb: > Wenn man genug zeit hat, kann man auch 50k davor machen. Das wird für 20nA auch nicht reichen. Da ist am Ende der Leckstrom des ADC Eingangs schon größer und dann reicht keine Zeit der Welt. MfG Klaus
Axel S. schrieb: >> Der ADC misst nur alle 4 Sekunden. > > Dann schalte den Spannungsteiler nur alle 4 Sekunden für die paar µs > ein, die die AD-Wandung dauert. Super Idee. Danke. :)
Axel S. schrieb: > Dann schalte den Spannungsteiler nur alle 4 Sekunden für die paar µs > ein, die die AD-Wandung dauert. Kennst du einen FET, der einen so niedrigen Leckstrom hat?
Georg G. schrieb: > Kennst du einen FET, der einen so niedrigen Leckstrom hat? Einfach ein BC547 reicht schon.
Der aufmerksame Beobachter fragt sich natürlich, warum eine Schaltung die auf Energiesparen ausgelegt werden soll, überhaupt mit einer derart hohen Betriebsspannung arbeiten soll?
W.A. schrieb: > Der aufmerksame Beobachter fragt sich natürlich, warum eine Schaltung > die auf Energiesparen ausgelegt werden soll, überhaupt mit einer derart > hohen Betriebsspannung arbeiten soll? Wer hat von hoch gesprochen? Ich lese immer nur 3xVcc vom TO. Vcc könnte durchaus im Bereich 1-2 V liegen.
avr schrieb: > Einfach ein BC547 reicht schon. Der hat nach Datenblatt 100nA Leckstrom. Über UCE im durchgeschalteten Zustand wollen wir auch nicht nachdenken, da ist ein FET mit RDSON 50Ohm deutlich besser geeignet.
Georg G. schrieb: > Axel S. schrieb: >> Dann schalte den Spannungsteiler nur alle 4 Sekunden für die paar µs >> ein, die die AD-Wandung dauert. > > Kennst du einen FET, der einen so niedrigen Leckstrom hat? Jeder? Zumindest bei Zimmertemperatur. Und wenn es warm wird, dann haben auch die FET im µC höhere Leckströme.
Wie wäre es mit der Betrachtung der REALITÄT? Die deutet leider daraufhin, dass dein Vorhaben NICHT so einfach zu verwirklichen ist. Ein ADC im µC hat einen Sample-Kondensator von ca. 30 pF. Und damit der in der kurzen ABTASTZEIT auf die zu messende Spannung aufgeladen wird, muss der Quellwiderstand des Messpunktes <= 10 kOhm sein. Da fließen einige µA. Alternative: Über einen hochohmigeren Spannungsteiler lädt man einen C (C >= 1024 * Sample-Kondensator) auf. Beim Sampling wird ein 1024stel der Ladung von C an den Sample-Kondensator abgegeben: Messfehler <= 1 LSB von 10 Bit. Rechnen wir doch einfach mal: Vcc = 5 V, also Vmess = 15 V Strombudget = 100 nA Samplekondensator im µC = 30 pF Spannungsteiler 100 MOhm zu 50 MOhm (15 V: 100 nA Querstrom) C = 30 nF (idealer Kondensator, Leckstrom < 0,1 nA) tau = 33 MOhm x 33 nF = 1,1 s Das würde reichen, um z.B. die Versorgungsspannung zu überwachen. ABER leider gibt es ein µC-Datenblatt: Input Leakage Current I/O Pin: typ. 0,05 ... max. 1 µA Somit kann der Messwert immer von 50% bis 1000% verfälscht sein. Sicher gibt es VIEL einfachere Möglichkeiten, wenn man wüsste was die Schaltung wirklich macht. Aber das scheint ja eines der üblichen HOCHGEHEIMEN Projekte zu sein, wo keiner wissen darf, mit wie wenig Ahnung es durchgezogen wird...
Axel S. schrieb: > Dann schalte den Spannungsteiler nur alle 4 Sekunden für die paar µs > ein, die die AD-Wandung dauert. Hätte ich ja auch vorgeschlagen, "aber da müssen wir mal wieder die Amper hoch skillen". ;-) SCNR
Das klappt mit einem Teiler schon, man braucht aber einen Buffer (z.B: Spannungsfolger mit OPV). Den Buffer wählt man so, dass er wenig Eingangsstrom hat. Da tuts hier vermutlich schon ein OPA340. Da gibts aber noch OPV mit weniger Leckstrom. Jedenfalls sind da heute recht brauchbare Teile günstig zu bekommen. wenn man jetzt 15V messen will, kann man z.B. 150M auf 10M herunterteilen. Warum so weit herunter? Weil dann der Innenwiderstand des Teilers kleiner ist - das hilft bei Leckströmen, Kapazität und Störempfindlichkeit. Beides (also Widerstände und OPV) sind Standardteile, 100M-Widerstände bekommt man z.B. bei RS. Wo man aufpassen muss ist das Layout und die Leiterplatte. Aber auch das klappt. Der Node, wo der OPV draufhängt ist halt enorm fragil, was Kapazitäten, Störempfindlichkeit und Leckströme angeht. Der Node muss sehr sorgfältig geroutet werden (klein, große Abstände wenn möglich). Vielleicht kann man über Fräsungen gegen Kriechströme nachdenken.
Hallo, ich empfehle die Schaltung aus meinem Batteriewächter. Der BSS138 hat 100nA Leckstrom bei 30V (bei normaler Spannung entsprechend weniger). https://www.mikrocontroller.net/articles/Batteriew%C3%A4chter#Prozessorteil Gruß Anja
Ohne Angaben ist das mal wieder so ein Thread: "Ich möchte einen 10 KW Motor treiben, aber aus einer Monozelle und das muss eine Woche im Dauerbetrieb laufen." Ich glaube wir möchten alle vieles und ich fange heute morgen erstmal mit Frühstück an. Das ist ein ziemlich realistisches Ziel.
oszi40 schrieb: > Wiiie genau soll da überhaupt gemessen Bisher keine Antwort. Wahrscheinlich solls 12-stellig genau sein???
Alternativer Vorschlag: Ein hochohmiger Widerstand lädt einen kleinen Kondensator. Die Kondensatorspannung geht dann an einen AD-Eingang des uC. Was jetzt fehlt ist noch die Software: * Wenn die zu messende Spannung kleiner Vcc ist: normale AD-Wandlung. * Wenn sie größer ist wird mit Software nachgeholfen: zuerst wird der Kondensator entladen, dann der Pin hochohmig geschaltet. Die AD-Wandlung wird erst nach einer bestimmten Wartezeit gemacht. In den Zeiten wo nicht gemessen wird lädt sich der Kondensator bis auf Vcc+Spannungsabfall der Schutzdioden im uC auf. Der Strom ist also nicht verloren, du musst aber dafür sorgen, dass auf Vcc insgesamt immer genug Strom verbraucht wird.
Es kommt natürlich auf die Quelle an: Es gibt nicht nur einen ohmschen Spannungsteiler, sondern auch einen kapazitiven Spannungsteiler. Vielleicht geht der ja.
oszi40 schrieb: >> Wiiie genau soll da überhaupt gemessen > > Bisher keine Antwort. Wahrscheinlich solls 12-stellig genau sein??? Nein, "so genau wie möglich". Und es sollte doch wohl möglich sein, die Fehlergrenzen, die die PTB angibt, spielend zu unterschreiten.
Georg G. schrieb: > Für Gleichspannung? Gleichstrom galt es doch gerade zu vermeiden, um den Dauerstromverbrauch gering zu halten. Oder habe ich bei den bisherigen Überlegungen etwas verpasst?
Wolfgang schrieb: > Oder habe ich bei den bisherigen Überlegungen etwas > verpasst? Den Eindruck habe ich. Der TO möchte eine Gleichspannung (Batterie) messen, ohne viel Strom zu verbrauchen. Er hat ein Limit von 100nA vorgegeben, eine sportliche Aufgabe.
Georg G. schrieb: > yxcvbn schrieb: >> kapazitiven Spannungsteiler. >> Vielleicht geht der ja. > > Für Gleichspannung? Ja, für sog. statische Voltmeter hat man es so gemacht.
Georg G. schrieb: > Er hat ein Limit von 100nA > vorgegeben, eine sportliche Aufgabe. Nö ist ewig viel Strom. Selbst mit einem AVR (125us Wandlungszeit nach ADC on) kann man während der Wandlung 3.2mA verbraten um im Mittel auf 100nA zu kommen. Gruß Anja
Anja schrieb: > Georg G. schrieb: >> Er hat ein Limit von 100nA >> vorgegeben, eine sportliche Aufgabe. > > Nö ist ewig viel Strom. > Selbst mit einem AVR (125us Wandlungszeit nach ADC on) kann man während > der Wandlung 3.2mA verbraten um im Mittel auf 100nA zu kommen. > > Gruß Anja Weißt du genau, daß für den TO der Mittelwert ausschlaggebend ist? Wie ich es verstanden habe, darf er MAXIMAL 100nA erreichen. Und das sehe ich schon als sportlich an, sogar sehr sportlich...
Sehr hochohmige Spannungsmessung ganz ohne Versorgungsspannung - allerdings auch ohne µC: Elektrometer.
Harald W. schrieb: > Ja, für sog. statische Voltmeter hat man es so gemacht. Hier in diesem Thread ist die Rede von einem AD-Wandler in einem uC. Kannst du bitte mal mit drei Sätzen skizzieren, wie das mit einem kapazitiven Spannungsteiler funktioniert?
A. K. schrieb: > Sehr hochohmige Spannungsmessung ganz ohne Versorgungsspannung - > allerdings auch ohne µC: Elektrometer. Oder, wie oben erwähnt, ein elektrostatisches Voltmeter.
Leute, das Problem ist bereits lange erledigt. Sagte ich schon. Es ist jetzt wie vorgeschlagen ein dynamischer Spannungsteiler und damit gehts wunderbar. 100nA (durchschnittlich!) ist wirklich eine Menge Strom, wenn man nur alle 4 Sekunden messen muss.
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