Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Ladeanzeige mit drei LEDs (rot gelb grün)


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von Ranunculus (Gast)


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Guten Morgen liebes Forum.

Nachdem ich keine Schaltung und nichts fertiges gefunden habe, das mir 
den Ladezustand einer 12V Batterie mit drei LEDs anzeigt, habe ich die 
Schaltung selbst gemacht. Wer mich jetzt ärgern will, kann mir eine 
fertige Platine zeigen, die es für wenig Geld zu kaufen gibt. Ich habe 
jedenfalls keine gefunden.

Es geht um Batterien, wie sie in Fahrzeugen eingebaut sind, also 12V 
Bleiakkus. Zur Anzeige der Ladespannung habe solche kleinen Voltmeter im 
Einsatz: https://www.amazon.de/dp/B07L3M65PF

Zusätzlich wollte ich eine Dreifarben-LED haben, die mir auf einen Blick 
den Zustand zeigt:
rot = Batterie leer
grün = Batterie proppenvoll oder wird gerade geladen
gelb = alles was dazwischen ist

Die beigefügte Schaltung habe ich gerade entwickelt. Ist im Prinzip ganz 
easy: Zwei Schwellwertschalter mit Z-Diode steuern über je 1 Transistor 
die LEDs rot und grün. Und gelb leuchtet, wenn weder rot noch grün an 
ist. So sollte es jedenfalls sein.

Weil ich mit Elektronik seit jahrzehnten nicht mehr viel zu tun habe, 
will ich die Schaltung mal vorstellen und euch fragen, ob das so 
funktionieren könnte.

von Andrew T. (marsufant)


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Ranunculus schrieb:
> und euch fragen, ob das so
> funktionieren könnte.

Es wird so nicht funktionieren, da Deine Diodenveroderung nicht 
ausreicht um den Transistor T3 zu sperren.
Stich: Ube  beim BJT, Uf bei de Diode.


Ein LTspice Simulator hilft Dir, das ohne lötarbeit vorab zu prüfen und 
zu variieren..
Alternativ: Schaltung durchrechnen.

von Ranunculus (Gast)


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Andrew T. schrieb:
> Es wird so nicht funktionieren, da Deine Diodenveroderung nicht
> ausreicht um den Transistor T3 zu sperren.

Ja genau an dieser Stelle hatte ich überlegt, ob das funktioniert.

Ich weiß, ich hatte früher Schaltungen, da hat es mit Dioden sehr gut 
funktioniert. Weiß nur nicht mehr, wie ich das gemacht habe.

Hatte ich Schottky Dioden ? Oder zwei zusätzliche Widerstände wie oben 
im Bild. Irgendwie ging es jedenfalls, und zwar perfekt.

von MaWin (Gast)


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Ranunculus schrieb:
> Wer mich jetzt ärgern will, kann mir eine fertige Platine zeigen, die es
> für wenig Geld zu kaufen gibt. Ich habe jedenfalls keine gefunden.

Gerne.
https://www.luedeke-elektronic.de/Kemo-Batteriewaechter-Statusanzeige-12V-DC-M188-Modul.html
https://www.elektronik-kompendium.de/news/update-rainbowder-elektronische-batterie-indikator/

Ranunculus schrieb:
> ob das so funktionieren könnte

Eher nicht.

11.3V über eine ZD11 und einen 10k:10k Spanungsteiler erreicht nicht die 
Schwellspannung von 0.7V für T1.

Wenn auch T2 über 10k aus 12V genug Basisstrom bekommt um die LED 
einzuschalten, so ist der Basisstrom an T4 über 10k zu gering, denn dort 
sind nicht 12V an den 10k sondern 0.7V oder ähnlich wenig, zudem fliesst 
der ganze Strom der bei 0.7V am Widerstand entstehen würde durch den R10 
gleich nach Masse ab.

Aber im Prinzip mit anderen Bauteilwerten ist die Schaltung bis auf die 
Diodenverknüpfung richtig. Es reicht dort  eine 3. Diode auf dem Weg zur 
Basis.

Wenn man mit der ungenauen temperaturabhängigen Schaltschwelle von ca. 
0.7V an den Transistoren klar kommt. Besser wären TL431, die schalten 
exakt bei 2.5V, da braucht man dann mit richtig berechneten Widerständen 
auch keine Potis. Und keine weiteren Transistoren, nur 2x TL431, 5 
Widerstände, 2 Dioden, und 3 LEDs.

von EGS (Gast)


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Ohne deine Mühe degradieren zu wollen, hier mal ein Ergebnis von 1min 
googeln:

https://www.pollin.de/p/bausatz-3-kanal-akkuwaechter-12-v-810397

Macht genau was du willst...

Habe ich mal vor Monaten gekauft für meinen Wartburg. Dann weiss ich 
wann das Ladegerät anschließen muss.

Mit freundlichen Grüßen EGS

von MaWin (Gast)


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MaWin schrieb:
> 2x TL431, 5 Widerstände, 2 Dioden, und 3 LEDs.
1
                      rot  ZD3V9
2
                   +--|>|--|<|-------+
3
                   | gelb  `         |
4
+12V --+---+--2k---+--|>|--|>|--+    |
5
       |   |       |     1N4148 |    |
6
      100k 88k     +--|>|--+    |    |
7
       |   |         grün  |    |    |
8
       +---(-------------TL431  |    |
9
       |   |               |    |    |
10
       |   +---------------(--TL431  |
11
       |   |               |    |    |
12
      25k 25k              |    |    |
13
       |   |               |    |    |
14
GND ---+---+---------------+----+----+

von pingpong (Gast)


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Ranunculus schrieb:
> Andrew T. schrieb:
>> Es wird so nicht funktionieren, da Deine Diodenveroderung nicht
>> ausreicht um den Transistor T3 zu sperren.
>
> Ja genau an dieser Stelle hatte ich überlegt, ob das funktioniert.
>
> Ich weiß, ich hatte früher Schaltungen, da hat es mit Dioden sehr gut
> funktioniert. Weiß nur nicht mehr, wie ich das gemacht habe.

Häng die gelbe LED einfach auf die andere Seite, zwischen Emitter T3 und 
Masse.

von Ranunculus (Gast)


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Danke.

Es war mir fast klar, dass es schon Schaltungen gibt. Aber wenn man 
sucht ....

OK. Ich habe die Schaltung ja noch nicht aufgebaut. Obwohl jetzt, wo der 
Schaltplan (fast) fertig ist, reizt es mich, die Platine zu ätzen.

Das mit den beiden Dioden funzt so noch nicht. Habs mir fast gedacht. 
Der Tipp mit der dritten Diode vor der Basis von T3 ist aber wohl die 
Lösung.

Die Kombination R - Poti - Zenerdiode (also P1  R1  ZD1 bzw. P2 / R11 
/ ZD2) muss laut eurer Aussage noch etwas nachkonfiguriert werden.

Das beigefügte Bild sind die von Excel berechneten Werte für die 
Schwellen rot und grün. Ich hoffe, das das stimmt. Schlagt mich nicht 
tot, wenn noch ein Fehler ist. Eigene Elektronik habe ich jahrzehntelang 
nicht in den Händen gehabt, und leider vergisst der Kopf dann wohl 
vieles.

Irgendwelche Vorschläge eurerseits? Mit den beiden Potis wollte ich 
nicht nur die Schwellen feintunen, sondern auch etwaige Toleranzen der 
Bauteile geradebügeln.

von Ranunculus (Gast)


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pingpong schrieb:
> Häng die gelbe LED einfach auf die andere Seite, zwischen Emitter T3 und
> Masse.

Dan kann ich die Dreifarben-LED nicht verwenden.

von Ranunculus (Gast)


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MaWin schrieb:
> TL431

MaWin das muss ich mir erstmal genau angucken. Und das funktioniert?

von Ranunculus (Gast)


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Ein Spannungsregler als regelbarer LED-Treiber. Eine wirklich pfiffige 
Idee :)

von Harald W. (wilhelms)


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Ranunculus schrieb:

> Ein Spannungsregler als regelbarer LED-Treiber. Eine wirklich pfiffige
> Idee :)

Tja, sie steht im Datenblatt von TI. :-)

von MaWin (Gast)


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Ranunculus schrieb:
> Und das funktioniert?

Natürlich.

von Elliot (Gast)


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Ranunculus schrieb:
> Und das funktioniert?

Ja, funktioniert. Ist allerdings viel zu aufwendig ;-)
Man kann die Teiler der TL431 zusammenfassen. Siehe Anhang. Die Kurven 
der beiden Schaltungen liegen exakt aufeinander.

von Udo S. (urschmitt)


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Ganz ehrlich. Warum 3 Leds, wenn ich eine Spannungsanzeige mit 0,1V 
Auflösung haben kann, plus USB Anschluss für knapp über 10 Euro.
Ich habe mir vor einiger Zeit so was ähnliches gekauft:
https://www.amazon.de/FEIGO-Ladeger%C3%A4t-Adapter-Voltmeter-Aluminium-Legierung-Silber/dp/B07KXDZWD6/ref=sr_1_56

Funktioniert bis jetzt einwandfrei.

von Teo D. (teoderix)


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Udo S. schrieb:
> Ganz ehrlich. Warum 3 Leds, wenn ich eine Spannungsanzeige mit 0,1V
> Auflösung haben kann,

Das kann ich nicht aus dem Augenwinkel ablesen.....
Die LEDs tun auch noch im Schneesturm und Tornado (Auge!). ;P

von MaWin (Gast)


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Elliot schrieb:
> Man kann die Teiler der TL431 zusammenfassen.

Meiner Meinung nach nicht.

Ein TL431 schaltet den K Anschluss so weit nach Masse A durch, bis Strom 
aus REF über eine Diode abfliesst, REF kann also nie mehr als 2.5V 
bekommen.

Wenn der eine REF nie mehr als 2.5V bekommen kann, kann der andere REF 
am Spannungsteiler (der zuvor ja weniger haben musste, also unterhalb 
von ihm im Spannungsteiler sitzen musste) auch nicht mehr bekommen.

Mich wundert, daß die Simulation (angeblich) klappt.

von Dietrich L. (dietrichl)


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Ich habe vor vielen Jahren mal diese Schaltung (siehe Anhang) 
nachgebaut. Sie arbeitet problemlos seit Jahrzehnten.
Allerdings wären da wohl Modernisierungen sinnvoll: Referenzspannung 
statt Z-Diode, anderer OpAmp.

von Elliot (Gast)


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MaWin schrieb:
> Ein TL431 schaltet den K Anschluss so weit nach Masse A durch, bis Strom
> aus REF über eine Diode abfliesst, REF kann also nie mehr als 2.5V
> bekommen.

Doch, die Diode im TL431 lässt keinen Strom von Ref abfließen, sondern 
nur hinfließen.

von MaWin (Gast)


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Elliot schrieb:
> Doch, die Diode im TL431 lässt keinen Strom von Ref abfließen, sondern
> nur hinfließen.

http://www.bristolwatch.com/ccs/TL431A.htm

von Udo S. (urschmitt)


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Das ist doch eine klassische Fensterkomparator-Aufgabe.
Früher TCA 965
Modern wäre z.B. der TPS3701

von Stefan ⛄ F. (stefanus)


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von Elliot (Gast)


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@MaWin
Im angehängten Bild aus dem Texas-Instruments-Datenblatt gibt es die 
Diode aus dem von dir verlinkten Bild nicht. Und die Diode am Ref-Pin im 
TI-Datenblatt zeigt zum Ref hin.

von Udo S. (urschmitt)


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Elliot schrieb:
> Im angehängten Bild aus dem Texas-Instruments-Datenblatt gibt es die
> Diode aus dem von dir verlinkten Bild nicht.

Wenn "Ref" positiver als "Cathode" wird, dann wird die B-C Diode des 
Eingangstransistors von Ref leitend.

von Elliot (Gast)


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Udo S. schrieb:
> Wenn "Ref" positiver als "Cathode" wird, dann wird die B-C Diode des
> Eingangstransistors von Ref leitend.

Ja, so was blödes, das zu übersehen.

Die Simulation funktioniert nur deswegen, weil das Modell den Namen 
nicht verdient. MaWin hat also recht, die Spannungsteiler müssen für 
jeden TL431 separat bleiben.

von Ranunculus (Gast)


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Immer wieder beeindruckend, was man in diesem Forum lernen kann. Danke 
euch allen :-)

von Harald W. (wilhelms)


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Ranunculus schrieb:

> Immer wieder beeindruckend, was man in diesem Forum lernen kann.

Wenn man lernen will, was man mit dem tl431 machen kann,
braucht man nur in dessen Datenblatt zu schauen.

von Toxic (Gast)


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Ranunculus schrieb:
> Wer mich jetzt ärgern will, kann mir eine
> fertige Platine zeigen, die es für wenig Geld zu kaufen gibt.

Ebay-Artikel Nr. 232484476694

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