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Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Spannungsteiler - höchste Wiederstände


Autor: allgemein (Gast)
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Hi,

möchte über ESP8266-12E Spannung an 12V Akku messen. Um Verlustleistung 
zu begrenzen möchte ich 12MOhm/1MOhm Spannungsteiler nehmen. Geht es? 
Kann ich auch 120MOhm und 12MOhm nehmen? Wo ist die Grenze?

: Verschoben durch Admin
Autor: Jens G. (jensig)
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>Wo ist die Grenze?
Eingangswiderstand des Meßverstärkers, welcher dem ganzen eine Grenze 
setzt.

Autor: U. M. (oeletronika)
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Hallo,
> allgemein schrieb:
> möchte über ESP8266-12E Spannung an 12V Akku messen. Um Verlustleistung
> zu begrenzen möchte ich 12MOhm/1MOhm Spannungsteiler nehmen. Geht es?
> Kann ich auch 120MOhm und 12MOhm nehmen? Wo ist die Grenze?

wie schon geschrieben, wirkt die Eingangsimpedanz des ADC oder 
Messverstärkers begrenzend.
Wenn du den Spannungsteiler sehr hochohmig machst, kann dieser nicht 
mehr annähernd als unbelasteter Teiler gelten.
Das gilt nur für den Fall, das die nachfolgende Schaltung einen viel 
größeren Eingangswiderstand hat, als der Teiler.

Dazu kommt, dass bei so hochohmigen Schaltungen auch Verschmutzungen, 
Feuchte und Leckströme von nachfolgenden BE zu größeren Fehlern führen.

Auch das SNR (aignal noise ratio) wird deutlich schlechter.

Abgesehen davon sehe ich keine Notwendigkeit für so hochohmige 
Schaltungen an einem Akku. Was soll den die Verlustleistung für einen 
negativen Effekt haben?
Bei einem Spannungteiler mit z.B. 120 KOhm an 12V hast du 0,1mA Strom 
bzw. 1,2mW Verlustleistung.
Die 0,1mA verursachen auch nur eine Ladungsverlust von knapp 900mAh pro 
Jahr. Die meisten Akkus haben ein mehrfaches an Selbstentladung und es 
würde nur in Gewicht fallen, wenn du einen sehr kleinen Akku hättest.
Dann könnte man den Spannungteiler aber immer noch auf etwas höhere 
Werte setzen.
Gruß Öletronika

: Bearbeitet durch User
Autor: nue (Gast)
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Jens G. schrieb:
> Eingangswiderstand

Jens G. schrieb:
> Eingangswiderstand des Meßverstärkers, welcher dem ganzen eine Grenze
> setzt.

Wie messe ich den Eingangswiderstand des Meßverstärkers. Welchen Faktor 
soll ich dann der wiederstand kleiner nehmen?

Welche Wiederdtände würdet ihr bei der ESP866 empfehlen?

Autor: Noch einer (Gast)
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Das Datenblatt nennt einen "Input Leakage Current" zwischen 0 und 50 nA. 
Abhängig von Temperatur und Alter. In der Realität dürfte es bei 
Zimmertemperatur weniger sein. Du kannst aber nicht zuverlässig 
messen,wie viel es bei deinem Chip wirklich ist.

Durch deinen Spannungsteiler fliesst 1 uA. Gibt also etwa 5% Abweichung.

Nimmst du 10 uA Querstrom durch den Spannungsteiler liegen die 
Abweichungen bei maximal 0,5%. Ist das gut genug?

Übrigens. Damit der interne Sample-and-Hold Kondensator des ADC schnell 
genug geladen wird, solltest du noch einen Kondensator mit ein paar nF 
parallel zum unteren Widerstand einbauen.

Autor: Gerald M. (gerald_m17)
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Du kannst den spannungsteiler auch mit einem Transistor zuschaltbar 
machen.

Autor: Jacko (Gast)
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Wenn du einen 12 V Akku mit ausreichend Ah hast, sollte es
kein Problem sein, die Spannung über einen Spannungsteiler mit
120 kOhm / 10 kOhm dem ADC zuzuführen. Das ergibt eine Entladung
von 0,1 mA für den Akku, also < 1 Ah pro Jahr.
Und bei einem Quellwiderstand <= 10 kOhm gibt es bei kaum
einem ADC große Messfehler.

Bei einem Quellwiderstand oberhalb von 10...100 kOhm wird es
schnell recht ungenau. Auch mit einem C von einigen nF parallel
zum ADC-Eingang, weil der keine Leckströme kompensieren kann!

Da ein Akku auch auf 13,5 V, oder auch 14,4 V geladen sein
kann, empfiehlt sich übrigens eher ein Spannungsteiler mit
150 kOhm / 10 kOhm, um unter Uref = 1 V zu bleiben.

Wenn die Akku-Entladung wirklich ein Problem ist, musst
du (wie Gerald M. schon schrieb) den Spannungsteiler nur zur
Messung kurz aktivieren.

Das ist gängige Praxis und erfordert einen Schaltausgang
vom µC und ein paar zusätzliche Bauteile.

Schaltungsvorschläge können dir hier viele liefern...

Autor: H.Joachim S. (crazyhorse)
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Du hast nicht verraten, wie gross (Ah) dein Akku ist und welcher Typ 
genau.
Die Selbstentladung liegt im Bereich von 2%..25%/Monat.
Die og. 150k als oberer Spannungsteilerwiderstand klingen vernünftig. 
Und jetzt kannst du ausrechnen, ob das in deinem speziellen Fall eine 
nennenswerte zusätzliche Last ist oder im Rauschen der Selbstentladung 
untergeht.
Wird der ESP auch aus dem Akku versorgt? Dann auch dessen 
Stromversorgung optimieren.

Autor: Forist (Gast)
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Kann ein Moderator bitte mal den Titel korrigieren, bevor das 
ausbreitet?

Autor: allgemein (Gast)
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H.Joachim S. schrieb:
> Du hast nicht verraten, wie gross (Ah) dein Akku ist und welcher Typ
> genau.

7AH / Bleiakku, mein Problem: Der Akku ist nach 3 Tagen alle... Ich 
logge je 5s Temperatur und Luftfeuchtigkeit und sende per wlan.

Autor: G. H. (schufti)
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tja, da ist wohl kaum die Spannungsmessung schuld.
Wohl eher der Programmierer.
Wird deepsleep verwendet? Selbst mit modem-slepp sollte es schon besser 
werden.
Für Lufttemperatur/-feuchte ist eine Messung alle 5s sicherlich unnötig.
In kaum einem Umfeld hat man einen Gradienten zu erwarten der eine 
Messung häufiger als in 5min Intervallen benötigt.
Nicht alles was machbar ist, ist auch sinnvoll.

Bei einem Verbrauch von gemittelt ~ 100mA mit aktivem WLAN kommt man bei 
7AH auf (7000/100) = 70h = knapp unter 3 Tage.

: Bearbeitet durch User
Autor: Wolfgang (Gast)
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allgemein schrieb:
> 7AH / Bleiakku, mein Problem: Der Akku ist nach 3 Tagen alle... Ich
> logge je 5s Temperatur und Luftfeuchtigkeit und sende per wlan.

Dann erzähl doch mal etwas über die Stromsparmaßnahmen bei deinem 
ESP8266.

Ohne Tiefschlaf zieht der rund 80mA, bei Datenübertragung kurzfristig 
etwas über 300mA. Das passt zu deinen 3 Tagen aus einem Akku mit 7Ah.

Autor: Wolfgang (Gast)
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G. H. schrieb:
> In kaum einem Umfeld hat man einen Gradienten zu erwarten der eine
> Messung häufiger als in 5min Intervallen benötigt.

Das kommt wohl sehr drauf an, was man erfassen möchte. Da ist im Winter 
beim Lüften die Bude ausgekühlt und der Heizkörper hochgelaufen, bevor 
das Thermometer was merkt ;-)

Autor: G. H. (schufti)
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aber selbst da ist Datenmessung und Übermittlung alle 5s absolut 
unnötig.
Und selbst wenn: Daten im Regelfall sammeln und blockweise übertragen, 
ergeben die aktuellen Daten einen Handlungsbedarf, Daten sofort 
übermitteln.
Es gibt für jedes Problem auch intelligente Lösungen, nicht bloß 
allgemeine.

: Bearbeitet durch User

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