Spannung ohne Spannungsteiler messen

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)?

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.

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. :)

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.

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...

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

oszi40 schrieb:
> Wiiie genau soll da überhaupt gemessen

Bisher keine Antwort. Wahrscheinlich solls 12-stellig genau sein???

Es kommt natürlich auf die Quelle an: Es gibt nicht nur einen ohmschen 
Spannungsteiler, sondern auch einen kapazitiven Spannungsteiler. 
Vielleicht geht der ja.

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?

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...

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.