Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Spannung anpassen ADC


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von Peter H. (peter_hilleb)


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Ich möchte die Spannung einer Autobatterie mittels ADC messen.

Ich würde annehmen dass das obere Limit der Spannung 15V sind, das 
untere Ende 10V. Wenn ich einen Arduino zum Messen nehem dann kann der 
ADV 0-5V.

Nun wäre es sicher ideal wenn ich die Spannung an der Batterie um 10V 
reduzieren könnte. Hab schon einiges hier im Forum dazu gelesen, 
verstehen tue ich nur Bahnhof...

Ich denke ich müsste einen Subtrahierter verwenden, wie hier 
dargestellt:
https://elektroniktutor.de/analogverstaerker/subtra.html

Wenn ich nun rechnerisch Ue2 an 15V lege, wie bewerkstellige ich es 
dann, dass ich 10V an Ue1 bekomme?

Danke für jede Hilfe!

von hinz (Gast)


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Auf wieviel Millivolt genau willst du denn die Batteriespannung messen? 
Und zu welchem Zweck?

von Boris O. (bohnsorg) Benutzerseite


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Wenn du es sehr genau haben willst, nimmst du eine Z-Diode oder ein paar 
LEDs und den eingebauten Temperatursensor. Dann machst du eine reguläre 
ADC-Korrektur (Offset, Gain, evtl. Linearität) und fügst eine 
Temperaturkompensation deiner Dioden hinzu. Die 2mV/°C kann man ziemlich 
gut herauskompensieren, so gut, dass Dioden manchmal sogar als 
Temperatursensoren verwendet werden.

Aber rein rechnerisch, ausgelegt auf einen Spannungsbereich von 20V, 
hast du bei 10bit eine Auflösung von ca. 20mV – mit einem einfachen 
Spannungsteiler. Wenn du noch 2bit durch Oversampling gewinnen willst, 
die Batteriespannung erlaubt ausreichend niedrige Sampling-Raten, geht 
die Schaltung bis auf 5mV genau. (Wohlgemerkt über den vollen 
Spannungsbereich von 0-20V. Da brauchst du schon 1%-Widerstände und 
ordentliche ADC-Kalibrierung.)

von Anja (Gast)


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Peter H. schrieb:
> Ich würde annehmen dass das obere Limit der Spannung 15V sind, das
> untere Ende 10V.

Wie kommst Du denn auf so was?

Jump-Start (Starthilfe vom LKW -> 24V)
Defekter Laderegler -> 18V
Ladespannung im Winter kann auch schon mal 16V sein.
Spannungseinbruch bei Start 4-6V

Ich würde 4-18V als Normalbereich ansehen.

Gruß Anja

von Christian S. (roehrenvorheizer)


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"Nun wäre es sicher ideal wenn ich die Spannung an der Batterie um 10V 
reduzieren könnte."

Das macht eine ideale 10 Volt Zenerdiode bei passend eingestellter 
Stromstärke von sich aus. Dahinter hättest Du Deine 0...5 Volt. Wobei 
man sich noch einen Trick einfallen lassen müßte, um den Strom konstant 
zu halten, z. B. mittels negativer Spannung.

MfG

von Manfred (Gast)


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> Ich würde 4-18V als Normalbereich ansehen.

Ich würde eher nachdenken, welche Auflösung man wirklich benötigt. In 
der Praxis Prüfmittelbau habe ich irgendwann zu akzeptieren gelernt, 
dass "so genau wie möglich" viel Aufwand bedeutet und "so ganau wie 
nötig" der realen Umsetzung dienlich ist!

Wenn ich die Batteriespannng durch 1024 Teile (AT328), bekomme ich eine 
Auflösung von 15 Millivolt. Lassen wir den ADC um zwei Bit herumeieren, 
kann ich 50mV gewährleisten und habe hinreichend Genauigkeit für die 
Beurteilung der Autobatterie.

Wenn mir die Auflösung nicht genügt, nehme ich einen externen 
ADC-Baustein wie z.B. den ADS1015 - mit 4096-Schritten bekomme ich 3,7mV 
Auflösung. Als Platinchen vom Chinesen kostet der knapp 2 Euro und ist 
allemal problemloser als eine analoge Lösung.

von user (Gast)


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Und warum will man nicht einfach einen "normalen" Spanungsteiler 
verwenden?
0-25V rein, 0-5V raus, R1=40k R2=10k
---
  |
 | |
 | | R1
 | |
  |
  |---- out
  |
 | |
 | | R2
 | |
  |
------- gnd

von Jörg R. (solar77)


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hinz schrieb:
> Auf wieviel Millivolt genau willst du denn die Batteriespannung
> messen? Und zu welchem Zweck?

Manfred schrieb:
> Ich würde eher nachdenken, welche Auflösung man wirklich benötigt.

Diese Fragen sollte der TO zunächst beantworten. Zudem wäre es 
interessant zu erfahren ob tatsächlich das vom TO beschriebene Fenster 
gemessen werden soll. Also nur von 10V bis 15V.


user schrieb:
> Und warum will man nicht einfach einen "normalen" Spanungsteiler
> verwenden?
> 0-25V rein, 0-5V raus, R1=40k R2=10k

Mit diesen Werten wird nur ein relativ kleiner Bereich des ADC genutzt.

: Bearbeitet durch User
von Jacko (Gast)


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Der bisher einzige vernünftige Vorschlag kam von user (Gast).
Eine Z-Diode in Serie vorschalten bringt Ungenauigkeiten von
+/- 1 ... 3 V, oder mehr.
Z-Dioden sind aber ganz gute Schutz-Elemente:

Beispiel

--
  |
 | |
 | | R1 = 1 k (1 W)
 | |
  |     ZD 27 V
  |------Z<|-----| Gnd
  |
 | |
 | | R2 = 39 k
 | |
  |
  |---------------- out = +U_in / 5
  |
 | |
 | | R3 = 10 K
 | |
  |
 --- Gnd

Da passiert auch bei -25 V am Eingang noch nix Böses!

Und die 12 V werden mit dem üblichen 10-Bit-Wandler auf
0,025 V aufgelöst. Reicht in den meisten Fällen!

Wenn es genauer sein MUSS, wirst du ohne OPV mit
Beschaltung (größerer Aufwand) nicht weiterkommen.

von Manfred (Gast)


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Jacko schrieb:
> Und die 12 V werden mit dem üblichen 10-Bit-Wandler auf _0,025 V_ aufgelöst.

Bits und Rechnen üben wir nochmal etwas?

von Jörg R. (solar77)


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Jacko schrieb:
> Der bisher einzige vernünftige Vorschlag kam von user (Gast).

Nö, erst einmal soll der TO offene Fragen beantworten.


> Eine Z-Diode in Serie vorschalten bringt Ungenauigkeiten von
> +/- 1 ... 3 V, oder mehr.
> Z-Dioden sind aber ganz gute Schutz-Elemente:
>
> Beispiel
>
> --
>   |
>  | |
>  | | R1 = 1 k (1 W)
>  | |
>   |     ZD 27 V
>   |------Z<|-----| Gnd
>   |
>  | |
>  | | R2 = 39 k
>  | |
>   |
>   |---------------- out = +U_in / 5
>   |
>  | |
>  | | R3 = 10 K
>  | |
>   |
>  --- Gnd

Ich würde direkt den Eingang des ADC schützen.


> Da passiert auch bei -25 V am Eingang noch nix Böses!

-25 liegen da auch nicht an.


Jacko schrieb:
> Und die 12 V werden mit dem üblichen 10-Bit-Wandler auf
> 0,025 V aufgelöst. Reicht in den meisten Fällen!
> Wenn es genauer sein MUSS, wirst du ohne OPV mit
> Beschaltung (größerer Aufwand) nicht weiterkommen.

Wenn der Spannungsteiler besser ausgelegt wird kann die Auflösung auch 
erhöht werden. Zudem sind Auflösung und Genauigkeit zwei Paar Schuhe.

Um beides zu Verbessern kann auch ein externer ADC verwendet werden, wie 
von Manfred vorgeschlagen.

von Mani W. (e-doc)


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Spannungsteiler wurde schon vorgeschlagen und auch ich sage das...

von Toxic (Gast)


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Mani W. schrieb:
> Spannungsteiler wurde schon vorgeschlagen und auch ich sage das...

Warum auch nicht......

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