Einfacher Spannungsindikator, 1-1,4 Volt

[Manfred T (Gast)]

Hallo,
ich suche einen einfachen Spannungsindikator. Ich habe ein 
Sägezahnsignal, bei dem die untere Spitze zwischen 1 und 1,4 Volt 
eingestellt werden soll. Es reicht ein Indikator >1 Volt und ein >1,4 
Volt, Genauigkeit 10%.
Was ich bis jetzt habe: eine Simu die zu ungenau ist. "Muster" ist das 
Ausgangssignal, daraus mache ich mit einer Diode, Widerstand und 
Kondensator eine verrippelte Gleichspannung. Davon wollte ich je eine 
LED für >1V und >1,4Volt versorgen. Die Signale sehen aber nach Murks 
aus.

Vielleicht kann jemand helfen.

[MaWin (Gast)]

Nunja, du baust den Spitzen(Tiefen-)wertdetektor mit eine 1N914 und die 
Spannungskomparatoren mit einer 1N914, das ist nicht nur 
temperaturabhängig sondern auch stromabhängig und die Schaltschwelle 
eines Transistors ist auch nicht so scharf.

Eventuell hilft ein ICL7665, der hat 2 Komparatoren und 1.3V Referenz, 
aber er enthält keinen Spitzenwertgleichrichter.

Aber vermutlich willst du kein Bauteil extra kaufen.

Daher bleibt wohl nur ein OpAmp als aktiver Präzisionsgleichrichter, ein 
OpAmp als Komparator für die obere und einer für die untere 
Spannungsgrenze, und das wiederum wird dir zu viel Mühe sein.

Bei 100Hz müssen die wenigstens nicht schnell sein.

Wenigstens ein Tip: mit dem LM339 kann man den 
Spitzen(Tiefen-)wertgleichrichter ohne Diode und damit trotz nur 1 V 
ohne negative Versorgungsspannung aufbauen, der C braucht nur einen R 
damit er langsamer entladen wird als die Durchlauvzeit des Komparators. 
Und für die LED reicht er ebenfalls. Referenz macht man per 
Spannungsteiler aus den 5V.

[Manfred T (Gast)]

Hallo MaWin,
MaWin schrieb:
> Aber vermutlich willst du kein Bauteil extra kaufen.

ich will den kleinstmöglichen Aufwand der funktioniert. Den Indikator 
braucht es nur nach Fertigstellung oder Reparatur zum 
Abgleich/Kontrolle. Das Gerät hat keine Netztrennung und ich will dort 
kein Oszi anschließen.

MaWin schrieb:
> Wenigstens ein Tip: mit dem LM339 kann man den
> Spitzen(Tiefen-)wertgleichrichter ohne Diode und damit trotz nur 1 V
> ohne negative Versorgungsspannung aufbauen, der C braucht nur einen R
> damit er langsamer entladen wird als die Durchlauvzeit des Komparators.

Meinst du das so wie im Anhang? Die Simu läuft auch ohne R2.

Grüße

[gk (Gast)]

Ich würde mit einem Komparator ein Monoflop triggern, pro Schwelle. 
Damit braucht man kein Spitzenwertgleichrichter. Und wenn die 
Periodendauer des Sägezahns bekannt und konstant ist, ist die Katze 
schon im Sack.
Mit ein bisschen tüfteln reicht vielleicht sogar ein 556.

gk

[2 Cent (Gast)]

Manfred T schrieb:
> Die Signale sehen aber nach Murks
> aus.
> ...ich will den kleinstmöglichen Aufwand der funktioniert...
Ändert sich der Offset deines Eingangssignals in der Realität auch so 
schnell im Vergleich zur Sägezahnfrequenz? Falls langsamer 
(Einschwingzeit der gemitteln Spannung an C1), dann sollte das schon 
etwas besser aussehen.

Was ich ändern würde: D3 ersatzlos streichen, und R6 vergrössern.

[MaWin (Gast)]

Manfred T schrieb:
> Meinst du das so wie im Anhang

Ja. Ohne Diode ist gut damit man an bzw. unter 1V kommt.

Manfred T schrieb:
> Die Simu läuft auch ohne R2.

Die Realität braucht ihn wenn es ohne 
eingangsspannungssteigungsabhängigen overshoot funktionieren soll, nicht 
unbedingt 1k.

[Hannes J. (Firma: _⌨_) (pnuebergang)]

Manfred T schrieb:
> Es reicht ein Indikator >1 Volt und ein >1,4
> Volt, Genauigkeit 10%.

Von 1V nach 1,4V sind 3 dB. Warum rechne ich in dB? Weil es aus dem 
Audiobereich nette Spannungsanzeige-ICs gibt, die eine Kaskade von 
Komparatoren enthalten, die in (Mehrfachen) von dB abgestuft sind. 
LED-Treiber sind direkt eingebaut.

Beispiel KA2284 / KA2285 (Stückpreis vielleicht 10 Cent auf Aliexpress). 
Da ist der Sprung von der Komparatorspannung VC3 nach VC4 3 dB. Von VC4 
nach VC5 sind es ebenfalls 3 dB. Die anderen Sprünge sind 5 dB.

Man könnte zwei der sonst üblichen fünf LEDs bestücken, bei denen der 
Sprung 3 dB beträgt. Die 10% Genauigkeit sollte im Rahmen der 
Spezifikation des ICs noch gerade erreicht weden. Der 3 dB Sprung liegt 
zwischen 2,5 dB und 3,5 dB, also Faktor 1,33 bis 1,5. Am Eingang 
benötigt man einen abgleichbaren Spannungsteiler von ca. 18:1 um die 1V 
auf die 0 dB Referenzspannung von ca. 55 mV zu bringen.

[Manfred T (Gast)]

Hallo,
gk schrieb:
> Und wenn die
> Periodendauer des Sägezahns bekannt und konstant ist, ist die Katze
> schon im Sack.
Die Periodendauer ist 10ms, netzsynchron. Tastverhältnis, Amplitude des 
Sägezahns und der Offset variieren.
Der Vorschlag mit den Monoflops ist mir nicht klar.

2 Cent schrieb:
> Ändert sich der Offset deines Eingangssignals in der Realität auch so
> schnell im Vergleich zur Sägezahnfrequenz?
Nein, ändert sich nur durch das Wechseln von Bauteilen und 
Kapazitätsverlust des Siebelkos.

2 Cent schrieb:
> Falls langsamer
> (Einschwingzeit der gemitteln Spannung an C1), dann sollte das schon
> etwas besser aussehen.
Die Ein/Aus Schaltschwelle der LEDs ist auch ohne Änderung des Offsets 
zu ungenau.

Hannes J. schrieb:
> Beispiel KA2284 / KA2285

Werde ich mir mal ansehen.

Grüße

[gk (Gast)]

Nehmen wir einmal an, Du hast einen Komparator, der bei 1 V schaltet. 
Damit triggerst Du ein retriggerbares Monoflop mit einer Haltezeit von 
ca. 10ms.
Sobald Dein Eingangssignal die Komparatorschwelle passiert, wird das 
Monoflop getriggert und die LED leuchtet für mindestens 10 ms. Nach 10ms 
geht die LED aus oder wird erneut getriggert und bleibt an. Die 
Genauigkeit ist damit weit besser wie die geforderten 10%. Ob Du Über- 
oder Unterschreitung detektieren willst, hängt nur von der Beschaltung 
der +/- Eingänge deines Komparators ab.

Als Komparator kannst Du einen (Doppel-) OP, z.B. LM358 oder Komparator 
LM339 und als Monoflop einen (Doppel-) Timer NE556 verwenden. Das 
Nachtriggern des 555/6 ist nicht ganz so einfach. Einfacher geht es mit 
CD4538 oder 74HC123.

gk

[MaWin (Gast)]

gk schrieb:
> Sobald Dein Eingangssignal die Komparatorschwelle passiert, wird das
> Monoflop getriggert und die LED leuchtet für mindestens 10 ms.

Ich glaube, er wollte was anderes....

[Manfred T (Gast)]

Hallo,
MaWin schrieb:
> gk schrieb:
>> Sobald Dein Eingangssignal die Komparatorschwelle passiert, wird das
>> Monoflop getriggert und die LED leuchtet für mindestens 10 ms.
>
> Ich glaube, er wollte was anderes....
Das funktioniert schon, nur brauche ich dazu 2 Komparatoren und 2 
Monoflops. Kann so auch nur 2 LEDs ansteuern.
Mit 3 Komparatoren eines 4-fach LM339 kann ich einen richtigen 
Fensterkomparator basteln, mit zu tief - richtig - zu hoch.

Grüße

[Manfred T (Gast)]

Hallo,
werde das wohl so aufbauen, ist erstmal der beste Kompromiss zwischen 
Aufwand, Verfügbarkeit und Qualität der Schaltung.
Danke an alle für die Mitarbeit.

Grüße

[2 Cent (Gast)]

Manfred T schrieb:
> 2 Cent schrieb:
>> Falls langsamer
>> (Einschwingzeit der gemitteln Spannung an C1), dann sollte das schon
>> etwas besser aussehen.
> Die Ein/Aus Schaltschwelle der LEDs ist auch ohne Änderung des Offsets
> zu ungenau.
Jaaa, die Stromverstärkung der Transistoren [Schaltungsbasis des 
Ausgangsposts] ist hier nicht ausreichend hoch. Die LEDs sollen mit 
Vorwiderstand 1k an 5V hängen....dann müsstest du mit den 
Teilerwiderstanden am Eingang deutlich runter.
Fehlergrenzen; Im Optimalfall zu erwartende Temperaturdrift der 
Schaltschwelle 2mV/600mV/K. Also 0,33%/K; deine geforderten 10% 
Genauigkeit also nur innerhalb Temperaturfenster +/- 15Grad (und 
Abgleich) zu erreichen.
Das ist womöglich zu "poor".


Manfred T schrieb:
> Mit 3 Komparatoren eines 4-fach LM339 kann ich einen richtigen
> Fensterkomparator basteln, mit zu tief - richtig - zu hoch.
Das klingt sehr gut!

Manfred T schrieb:
> werde das wohl so aufbauen, ist erstmal der beste Kompromiss zwischen
> Aufwand, Verfügbarkeit und Qualität der Schaltung.
Vorsicht: [Fenster.png] mißt alles Mögliche, nur nicht mehr den tiefsten 
Punkt des Sägezahns. Das geht wahrscheinlich an deiner Aufgabenstellung 
vorbei.

[Manfred T (Gast)]

Hallo,
2 Cent schrieb:
> Vorsicht: [Fenster.png] mißt alles Mögliche, nur nicht mehr den tiefsten
> Punkt des Sägezahns. Das geht wahrscheinlich an deiner Aufgabenstellung
> vorbei.
Bei mir wird der untere Punkt gemessen. Wo siehst du das Problem?

Grüße

[Michael B. (laberkopp)]

Manfred T schrieb:
> Wo siehst du das Problem?

Er hat's mit den Augen und mit dem Kopf.

[2 Cent (Gast)]

Manfred T schrieb:
> 2 Cent schrieb:
>> Vorsicht: [Fenster.png] mißt alles Mögliche, nur nicht mehr den tiefsten
>> Punkt des Sägezahns. Das geht wahrscheinlich an deiner Aufgabenstellung
>> vorbei.
> Bei mir wird der untere Punkt gemessen. Wo siehst du das Problem?
Gehe in der Simu mal mit der Versorgungsspannung des OPs (und der 
Klammerdiode D3) von 5V auf ausreichende 20V hoch, dann siehst und 
erkennst auch du
-das du den Mittelwert misst (Tiefpass R8 und C2) (R7 ist hier sowieso 
sinnlos)
-das der Mittelwert (bei 5V) nur "fast beinahe" und rein zufällig deinem 
Wunschdenken einer funktionierenden Schaltung ähnelt...

Hilfestellung:
Was du suchst ist ein "Präzisionsgleichrichter" welcher seine 
Ausgangsspannung auf den negativsten Wert zieht...dann kannst du am 
Ausgang (am C2) auch R7 sinnvoll einsetzen.
Im Ausgangspost hast du etwas ähnliches schonmal hinbekommen, schaffst 
du das hier auch? Spoiler unten.


Michael B. schrieb:
> Manfred T schrieb:
>> Wo siehst du das Problem?
> Er hat's mit den Augen
Das stimmt leider, aber ich komme ohne dein Mitleid gut zurecht.

> und mit dem Kopf.
Nanana, nicht von dir auf andere schliessen, mein beileid hast du :P































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Spoiler:
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https://de.wikipedia.org/wiki/Pr%C3%A4zisionsgleichrichter#Einfacher_Einweggleichrichter
Diode umdrehen, RL weglassen, stattdessen R7 gegen +5V, die dann zum 
Funktionieren ausreichend sein werden.









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/Spoiler:
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[Manfred T (Gast)]

Hallo  2 Cent.
ich glaube, du hast MaWins Schaltungvorschlag nicht verstanden. In 
Anhang was bei 20 Volt Betriebsspannung rauskommt.

2 Cent schrieb:
> -das du den Mittelwert misst (Tiefpass R8 und C2) (R7 ist hier sowieso
> sinnlos)
> -das der Mittelwert (bei 5V) nur "fast beinahe" und rein zufällig deinem
> Wunschdenken einer funktionierenden Schaltung ähnelt...

Der LM339 hat einen offenen Kollektor, ohne R7 gehts also nicht. Die 
Zeitkonstante R7,R8,C2 ist nicht zufällig, sondern mit Absicht so 
gewählt.

Grüße

[2 Cent (Gast)]

Manfred T schrieb:
> Der LM339 hat einen offenen Kollektor
Ahhhh, dann nehme ich alles zurück, und behaupte das Gegenteil :D