Spannungsmessung visualisierung mittels LED

[Moe (Gast)]

Hallo,

ich benötige Hilfe bei der folgenden Aufgabenstellung:

Ich soll eine Analogspannung, welche zwischen +5V und -5V hin und her 
schwankt, mit Hilfe von LEDs visualisieren.
Dies soll in 1V Schritten geschehen.

Wenn die Spannung z.B. bei 5V liegt, dann leuchten die LEDs für 1V, 2V, 
3V, 4V und 5V. Die LEDs von -1V bis -5V sind in dem Fall aus.
Bei z.B. 3V leuchten dann eben nur die LEDs für 1V, 2V und 3V.

Für die Umsetzung für den Spannungsbereich von 2V bis 5V wird die 
angehangenen Schaltung verwendet, wobei bei den kleineren Spannungen die 
Zener-Diode entsprechend ausgetauscht wird.

Nun soll das ganze auch für den negativen Bereich, mit Hilfe eines 
PNP-Transistors und einer Vergleichsspannung von +5V, umgesetzt werden.

Hierbei komme ich leider auf keine funktionierende Schaltung und hoffe 
auf eure Hilfe.

LG Moe

[Michael B. (laberkopp)]

Moe schrieb:
> Für die Umsetzung für den Spannungsbereich von 2V bis 5V wird die
> angehangenen Schaltung verwendet, wobei bei den kleineren Spannungen die
> Zener-Diode entsprechend ausgetauscht wird.

Ziemlicher Murks.

Du brauchst keine 1% Widerstände bei einer Z-Diode die um 20% daneben 
liegt.

Du kannst die Schaltung allerdings direkt für -5V verwenden, einfach GND 
an Stelle von +5V und -5V an Stelle von GND verwenden.

Eine 2.7V Z-Diode wäre sowieso nichts anderes als grob daneben, die 
schalten einfach zu ungenau.

Ausserdem wird bei 2V deine LED nicht an gehen, du brauchst für 1V und 
2V eine zusätzliche Versorgungsspannung.

Da ein LM3914 nicht geht, könnte man 2 LB1403 benutzen. Die negative 
Spannung müsste man in beiden Fällen aber mit einem OpAmp invertieren. 
Wozu wieder die zusätzliche Versorgungsspannung fut kommt.
{pre]
               +5V           +5V
                | LM321       |
GND -----------|+\      +-----------+
               |  >--+--|   LB1403  |--> 5 LEDs
     +--2k--+--|-/   |  +-----------+
     |      |   |    |
     |      +---(-1k-+
     |          |       +-----------+
in --+--2k--+---(-------|   LB1403  |--> 5 LEDs
            |   |       +-----------+
           1k   |             |
            |   |             |
           GND GND           GND
{/pre]
Wenn dir die Bauteile zu speziell sind, kannst du auch ihre 
Innenschaltung mit 1 1/2 LM339, 5 Vorwiderstanden für die LED, 1 TL431 
und 5 Widerständen für den Spannungsteiler nachbauen.

[Der Andere (Gast)]

Michael B. schrieb:
> Ausserdem wird bei 2V deine LED nicht an gehen, du brauchst für 1V und
> 2V eine zusätzliche Versorgungsspannung.

Das wäre sowiso zunächst zu klären. Hat er eine zusätzliche Versorgung?
Wenn er -5 und +5V fest als Versorgung zur Verfügung hat wäre ein LM3914 
das Mittel der Wahl.

[Moe (Gast)]

Hi,

vielen Dank für die Antwort.
Also die Messung muss nicht so genau sein, daher auch z.B. die Z-Diode. 
Bei den Widerständen sind diese in Verwendung, da sie noch rumliegen.

Eine feste Versorgung von 5V ist vorhanden.

lg

[hinz (Gast)]

Michael B. schrieb:
> Ziemlicher Murks.

Ist doch eine Schulaufgabe.

[Moe (Gast)]

Leider habe ich mir die Aufgabe nicht ausgesucht :(

Gibt es keine Möglichkeit das mit nem PNP-Transistor und der +5V 
Spannung die noch zusätlich zur Verfügung steht umzusetzen?
Dachte da dran den Transistor dann oben links an den Knotenpunkt zu 
setzten und die festen +5V mit der jeweiligen negativen Spannung über 
den Transistor zu "Vergleichen" aber weiter bin ich da leider auch noch 
nicht gekommen

Die Idee mit dem LB1403 werde ich aber auch mit anbringen, die finde ich 
schon ziemlich gut. Vielen Dank

[ths (Gast)]

Kann man machen. Oder gleich einen UAA180 nehmen.

[Moe (Gast)]

Gibt es von dem UAA180 auch noch irgendetwas aktuelleres?

[Olaf (Gast)]

> Gibt es von dem UAA180 auch noch irgendetwas aktuelleres?

Das modernste duerfte wohl der LM3914 sein. LEDs sind leider nach 1985
etwas aus der Mode gekommen. Vermutlich nimmt man da heute eher einen
Microcontroller.

Olaf

[Moe (Gast)]

Wie müsste ich den dann Schaltungstechnisch einbauen, damit ich da von 
-5V bis +5V die jeweiligen LEDs leuchten habe?

[Axel S. (a-za-z0-9)]

Das Datenblatt des LM3914 enthält eine Schaltung für ein "zero center 
meter", was genau das sein dürfte, was der TO will. Google findet mit 
diesem Suchbegriff auch diverse Schaltungen.

[Oleg (Gast)]

Olaf schrieb:
> LEDs sind leider nach 1985 etwas aus der Mode gekommen.
> Vermutlich nimmt man da heute eher einen Microcontroller.

Interessanter Ansatz: LED durch µC ersetzen :-)

[Stefan F. (Gast)]

Zur Inspiration, falls es kein LM3914 sein darf:

http://homediyelectronics.com/projects/led_bar_graph_with_transistors/
https://www.w6pql.com/led_bar_graph_meter.htm
https://calsignsolutions.com/todo_simple_car_voltmeter_wiring_diagram.php

[georg (Gast)]

Olaf schrieb:
> Vermutlich nimmt man da heute eher einen
> Microcontroller.

Ganz besonders geeignet ist der Vorschlag für jemand, der nicht nur 
keine Ahung vom Programmieren hat, sondern offensichtlich nicht mal 
weiss, was ein Microcontroller ist:

Wie müsste ich den dann Schaltungstechnisch einbauen

So ist das wenn ein Blinder einem anderen Blinden eine Farbe beschreiben 
will.

Georg

[Michael B. (laberkopp)]

georg schrieb:
> So ist das wenn ein Blinder einem anderen Blinden eine Farbe beschreiben
> will.

Hier sind genug Blinde.

Olaf glaubt, daß Microcontroller leuchten und ersetzt sicher auch 
Widerstände durch Microcontroller.

ths hat 1975 das letzte Mal einen IC gekauft und denkt, daß ein UAA180 
ein Leuchtband nach oben und ein Leuchtband nach unten aus einer 
unbestimmten Mitte machen kann

Olaf schlägt dem LM3914 vor der dasselbe Problem hat, aber die Leute 
merken halt nichts mehr, haben die Aufgabe vermutlich nicht mal gelesen.

Nur hinz lag mit Schulaufgabe mal wieder richtig.

Beitrag "Einheitlicher Umgang mit faulen Schülern etc.?"

[Minimalist (Gast)]

Worüber regt ihr euch auf?
Der TO ist doch direkt von sich aus mit einem Ansatz rübergekommen. Noch 
dazu mit einer brauchbaren Idee. Sicher ist eine Lösung mit IC/µC 
eleganter, hilft einem aber leider nicht, einen Transistor zu verstehen.

Im Anhang mal ein Beispiel, wie man das auf Schülerniveau angeht.
Ein Transistor leitet, wenn über der B-E Strecke mehr als 0.7V anliegen.
Also kann man die Eingangsspannung per Spannungsteiler runterteilen, 
sodass am Schwellenwert 0.7V am Spannungsteiler anliegen. Die Idee, das 
mit einer Zenerdiode stabiler hinzukriegen ist doch super. Aber gar 
nicht nötig, wenn das Instument eh nur mit 20% Genauigkeit anzeigt.

Der Knoten im Hirn kommt dann bei der PNP Schaltung. Hier muss man die 
Signalspannung relativ zur 5V Versorgung rechnen. Also für -3V -> 8V 
Differenz. Also für den Spannungsteiler grob: 0,7V/8V = 0,0875 (330R /: 
3.9k) bzw. ~ 1:10 (100R:1k). Die restlichen Spannungsteiler kannst du 
dann selber ausrechnen.

Das sollte für eine Hausaufgabe doch sicher langen.

[Harald W. (wilhelms)]

Oleg schrieb:

>> LEDs sind leider nach 1985 etwas aus der Mode gekommen.
>> Vermutlich nimmt man da heute eher einen Microcontroller.
>
> Interessanter Ansatz: LED durch µC ersetzen :-)

Nun, mit etwas höheren Strömen fängt auch ein µC an zu leuchten
(kurzzeitig).

[Moe (Gast)]

Vielen lieben Dank, dass hilft mir für die Aufgabe weiter.