Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Niedrig-Batterie-Indikator-Schaltung für 9 V Block


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von Uniko (Gast)


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Hi,

ich habe mir gerade eine Schaltung für eine Anzeige überlegt die mir 
anzeigt wenn die Spannung eines 9V Blocks unter ca. 7,2 V fällt. Der 
Output sollte dann eine LED durchschalten, die erst bei neuer Batterie 
(>8,6 V) wieder ausgeht. An sich nichts Besonderes. Komparator Schaltung 
mit Schmitt-Trigger. Frage ist habe ich etwas Wichtiges vergessen? Laut 
LTSpice funktioniert es so. Hab dort allerdings einen willkürlichen 
Komparator eingesetzt. Das Modell ist im Schaltplan mit Text 
geschrieben. Grün ist die Eingangsspannung. Blau die Spannung am 
Komparatorausgang und Rot der Strom der durch die LED fließt. Sind 
maximal 16 mA. Der Output des Komparators schafft maximal 30 mA. Danke

von Lothar M. (lkmiller) (Moderator) Benutzerseite


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Uniko schrieb:
> Rot der Strom der durch die LED fließt. Sind maximal 16 mA
Da wird die LED aber nicht lange leuchten, wenn die Batterie eh schon 
leer ist...

Die ganze Schaltung ist insgesamt zu niederohmig und hat deshalb einen 
recht hohen Eigenverbrauch. Das mag man bei Batteriebetrieb eigentlich 
nicht so.

von Uniko (Gast)


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Lothar M. schrieb:
> insgesamt zu niederohmig

Meinst du den Spannungsteiler? Lieber Faktor 10 mehr? Also 33k und 200k?

Lothar M. schrieb:
> Das mag man bei Batteriebetrieb eigentlich
> nicht so.

Es geht auch nur darum, dass man beim Einschalten oder Auschalten sieht 
dass die Batterie leer ist. Wird ein Messaufbau mit versorgt, der häufig 
an- und ausgeschaltet wird. Also nicht so kritisch. Danke

von Bernd K. (bmk)


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1. Die Blockbatterie wird durch Spannungsteiler und OpAmp mit ca. 0,4mA 
belastet. Das bringt die Batterie in ca. 30 Tagen auf 7,2V.

2. Wenn dann die LED anspringt, ist der Block durch den LED Strom ruck 
zuck leergesaugt.

3. Der LM385-Z1.2 benötigt als Bestromung mindestens 10µA besser 20µA. 
Ich glaube kaum, dass der OpAmp Eingang das liefern wird.


Verbesserungsvorschlag:
- Spannungsteiler im Megohm Bereich ansiedeln.
- LED blinken lassen, etwa 100ms on, 1sec off. 1 mA genügt.

von Stefan ⛄ F. (stefanus)


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Wenn Dir diese Eigen-Stromaufnahme der Schaltung nicht stört, dann schau 
Dir mal den TL-431 an.

https://i.stack.imgur.com/906KG.png

Für R2 und R3 kannst du ruhig Widerstände im zweistelligen k-Ohm Bereich 
verwenden. Schau ins Datenblatt, um die beiden Werte richtig auszulegen, 
so daß die von Dir gewünschte Schwellenspannung erreicht wird.

von hinz (Gast)


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ICL7665 nehmen.

von Uniko (Gast)


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Bernd K. schrieb:
> Der LM385-Z1.2 benötigt als Bestromung mindestens 10µA besser 20µA.
> Ich glaube kaum, dass der OpAmp Eingang das liefern wird.

Ich habe das nur im Schaltplan so eingezeichnet. Die Spannung wird wie 
im Datenblatt vom LM385 beschrieben mit 220k in Reihe hergestellt.

Bernd K. schrieb:
> Die Blockbatterie wird durch Spannungsteiler und OpAmp mit ca. 0,4mA
> belastet. Das bringt die Batterie in ca. 30 Tagen auf 7,2V.

30 Tage ist ne Menge Holz. Der Aufbau läuft meist nur für wenige Minuten 
und wird dann wieder abgeschaltet, sodass die Batterie nicht weiter 
Belastet wird.

Bernd K. schrieb:
> Spannungsteiler im Megohm Bereich ansiedeln.

Wird gemacht.

Bernd K. schrieb:
> LED blinken lassen, etwa 100ms on, 1sec off. 1 mA genügt.

Benötigt wieder extra Bauteile. Sollte einfach werden.

von Bernd K. (bmk)


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Gerade gesehen:

MCP6541 Supply Voltage Range: 1.6V to 5.5V, Absolute Maximum 7V

von Uniko (Gast)


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Bernd K. schrieb:
> MCP6541 Supply Voltage Range: 1.6V to 5.5V, Absolute Maximum 7V

Jou ist richtig. Der wird über einen 5 V Spannungsregler versorgt. Nur 
der Input kommt direkt von der Batterie.

hinz schrieb:
> ICL7665 nehmen.

Hab gerade ins Datenblatt geschaut. Sieht interessant aus. Muss mir aber 
noch genau die Widerstandsberechnung anschauen und wie das mit der 
Hysterese funktioniert. Ist die Frage wo genau der Vorteil davon ist. 
Bauteile spart es bei den ganzen Widerständen ja eher nicht. Nur die 
extra Spannungsreferenz fällt raus.

von Uniko (Gast)


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Bernd K. schrieb:
> MCP6541 Supply Voltage Range: 1.6V to 5.5V, Absolute Maximum 7V

Sorry nochmal. Hab gerade gesehen, dass ich das im Schaltplan einfach 
zusammengeschlossen habe! Versorgung des Komparators müsste extra sein.

von hinz (Gast)


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Uniko schrieb:
> Ist die Frage wo genau der Vorteil davon ist.

Strombedarf!

von Uniko (Gast)


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hinz schrieb:
> Strombedarf!

Ja stimmt. Aber der ist eher zweitrangig so lange es nicht mehr als ein 
paar mA werden.. In erster Linie soll es einfach sein und wenig Platz 
benötigen. Muss ich mal schauen was davon man kleiner hinbekommt. Aber 
gut wollte eigentlich auch nur wissen ob die Schaltung generell so 
funktioniert. Und da hat ja niemand was gegen gesagt also gehe ich davon 
mal aus :)

von Stefan ⛄ F. (stefanus)


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Einfach und klein ist die Variante mit dem TL431.

Ich würde aber auch mal über eine simple Zenerdiode in Reihe zur LED 
nachdenken. Die LED würde dann kurz vor dem Ende deutlich dunkler werden 
und nicht plötzlich aus gehen, was mit bei dieser Anwendung durchaus 
sinnvoll erscheint.

von Uniko (Gast)


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Stefan U. schrieb:
> Ich würde aber auch mal über eine simple Zenerdiode in Reihe zur LED
> nachdenken. Die LED würde dann kurz vor dem Ende deutlich dunkler werden
> und nicht plötzlich aus gehen, was mit bei dieser Anwendung durchaus
> sinnvoll erscheint.

Dann würde sie aber ja durchgehend leuchten oder?! Ich dachte eher 
daran, dass sie angeht wenn die Batterie bald am Ende ist

von Uniko (Gast)


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Das gleiche gilt auch für die Schaltung mit der TL431. Auch hier brennt 
die LED kontinuierlich wenn ich die Schaltung richtig verstanden habe.

von Anja (Gast)


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Hallo,

mit 10uA Stromaufnahme kann man sogar eine Anzeige der Batteriespannung 
in Volt durchführen:

https://www.mikrocontroller.net/articles/Batteriew%C3%A4chter#Praxis_und_Ideen

Gruß Anja

von Uniko (Gast)


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Anja schrieb:
> mit 10uA Stromaufnahme kann man sogar eine Anzeige der Batteriespannung
> in Volt durchführen:

Hi,

danke. Ist interessant aber in dem Fall möchte ich tatsächlich einfach 
nur eine kleine LED die angeht sobald die Spannung der 9V Batterie zu 
niedrig ist. Den Komfort einer Anzeige braucht es nicht :)

von Uniko (Gast)


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Wie blöd..mir fällt gerade ein, dass ich sowieso einen Mikrocontroller 
mit ADC auf meinem Board habe. Ich könnte doch einfach über einen 
Spannungsteiler die Spannungs der Batterie an einen Eingang legen oder? 
Direkt 9 V dran geht ja schlecht. Der MC kann dann ja per GPIO die LED 
schalten..Dann wäre auch blinken kein Problem.

von michael_ (Gast)


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Uniko schrieb:
> ich habe mir gerade eine Schaltung für eine Anzeige überlegt die mir
> anzeigt wenn die Spannung eines 9V Blocks unter ca. 7,2 V fällt. Der
> Output sollte dann eine LED durchschalten, die erst bei neuer Batterie
> (>8,6 V) wieder ausgeht.

Du bist da aber sehr optimistisch.
Eine Primärbatterie wird ruckzuck deine 8,6V unter Last erreichen.
Und wenn du Akkus nimmst, da gibt es welche, die deine 8,6V nie 
erreichen.

https://www.reichelt.de/NiMh-Standardzellen/ANS-HC-9V/3/index.html?ACTION=3&LA=446&ARTICLE=143902&GROUPID=4208&artnr=ANS+HC+9V&SEARCH=akku%2B9v

Und wenn du da die Entladeschlußspannung mit 0,85V pro Zelle annimmst, 
bist du bei 5,95V.

Dein Ansatz ist falsch.

von Uniko (Gast)


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michael_ schrieb:
> Eine Primärbatterie wird ruckzuck deine 8,6V unter Last erreichen.

Und? wo ist das Problem? Bei 8,6 Volt soll ja auch erstmal gar nix 
passieren. Die Hysterese soll nur verhindern, dass wenn die Batterie 
einmal auf ca. 7 V war die LED leuchtet und auch an bleibt. Oder was 
meinst du?

michael_ schrieb:
> Und wenn du da die Entladeschlußspannung mit 0,85V pro Zelle annimmst,
> bist du bei 5,95V.

Wo genau die LED am Ende angeht lässt sich ja einfach einstellen. Ging 
ja nur darum ob die Schaltung generell Funktioniert. Aber wie gesagt ich 
denke, dass ich das jetzt sowieso den Mikroconntroller übernehmen lasse.

von Stefan ⛄ F. (stefanus)


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Wenn die LED erst bei Unterspannung an geht, wird sie nicht lange 
leuchten können. Vor allem deswegen nicht, weil sie die Stromaufnahme 
der Schaltung im kritischen Moment auch noch erhöht.

Was bedeutet dann Led=Aus? Es kann heißen, dass die Batterie noch gut 
ist, oder dass sie nicht mehr gut genug ist.

Ziemlich Gaga, oder nicht?

Es hat schon seinen Grund, warum praktisch alle Batterie-Anzeigen genau 
anders herum funktionieren.

: Bearbeitet durch User
von Uniko (Gast)


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Mag ja alles stimmen. Aber in dem Fall sollte es relativ egal sein denn 
die Akkuspannung erholt sich ja wieder wenn das System abgeschaltet ist. 
Und um die LED dann paar Sekunden leuchten zu lassen um zu sagen "hey 
ich bin leer" dafür sollte es eigl immer reichen.

Stefan U. schrieb:
> Es hat schon seinen Grund, warum praktisch alle Batterie-Anzeigen genau
> anders herum funktionieren.

Batterieanzeigen ja. Aber ich will keine Anzeige die dauerhaft leuchtet 
sondern nur eine Indikator LED. Und sowas gibt es durchaus dass LEDs 
anfangen zu leuchten wenn sich die Spannungsversorgung dem Ende neigt.

von hinz (Gast)


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Uniko schrieb:
> Batterieanzeigen ja. Aber ich will keine Anzeige die dauerhaft leuchtet
> sondern nur eine Indikator LED. Und sowas gibt es durchaus dass LEDs
> anfangen zu leuchten wenn sich die Spannungsversorgung dem Ende neigt.

Kenn ich von drahtlosen Mikros so.

von michael_ (Gast)


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Uniko schrieb:
> Wo genau die LED am Ende angeht lässt sich ja einfach einstellen.

Nö, du hast 8,6V gesagt.

Es gibt doch LCD-Anzeigen, die praktisch keinen Strom verbrauchen.

Stefan U. schrieb:
> Es hat schon seinen Grund, warum praktisch alle Batterie-Anzeigen genau
> anders herum funktionieren.

Doch, ich habe da schon mehrere gesichtet.

von Uniko (Gast)


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michael_ schrieb:
> Nö, du hast 8,6V gesagt.

Nö habe ich nicht. Ich habe gesagt dass sie bei ca. 7 V angehen soll und 
erst sobald am Komparatorn mehr als 8,6 V anliegen wieder aus. 8,6 V 
würde bedeuten dass eine neue Batterie eingelegt wurde.

von michael_ (Gast)


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Der genannte Akku wird das nicht erreichen.
Aber egal, deine Werte sind viel zu hoch.

von Uniko (Gast)


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michael_ schrieb:
> Der genannte Akku wird das nicht erreichen.
> Aber egal, deine Werte sind viel zu hoch.

Wer redet von einem Akku? Normale 9 V Batterien also mit Reihenschaltung 
aus 6 Zellen liefern über 9 V wenn sie neu sind.

von michael_ (Gast)


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Erzähle lieber, was für eine Belastung da dran ist.
Im Leerlauf wird die immer über 9V haben.
Spannungsmessung im Leerlauf ist untauglich.

Ein bessere Methode ist bei Primärzellen die Messung des 
Kurzschlußstromes.

von excurso (Gast)


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> Ein bessere Methode ist bei Primärzellen die Messung des Kurzschlußstromes.

Man kann es auch übertreiben :P

von Lothar M. (lkmiller) (Moderator) Benutzerseite


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Uniko schrieb:
> Und sowas gibt es durchaus dass LEDs anfangen zu leuchten wenn sich die
> Spannungsversorgung dem Ende neigt.
Ich würde die Anzeige blinken oder noch besser aufblitzen lassen, 
denn das fällt dann tatsächlich richtig auf und braucht weniger Strom...

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