Komparator-Aufgabe

Kevin L. #6519361
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Aufgabestellung
Ziel dieses Elektronik-projekts ist die Entwicklung einer Schaltung zur 
Messung der Batteriespannung eines Lithium-Polymer-Akkumulators.
Randbedingugen:
•Die messende Batteriespannung kann zwischen 3.6V und 4.2V variieren.
•Bei einer Batteriespannung>=4.0V soll nur eine grüne LED leuchten
•Bei einer Batteriespannung<=3.7V soll nur eine rote LED leuchten
•Bei einer Batteriespannung>3.7V und <4.0V sollen beide LED leuchten
•Es steht keine separate Spannungsversorgung zur Verfügung.
Laut dem Professor sollen wir an einem Eingang des Komparators eine 
stabilisierte Spannung anwenden und an dem anderen einen 
Spannungssteiler bauen.

Meine Fragen sind: - Ist die Schaltung richtig? Falls nein freue ich 
mich sehr auf die Erklärung.
                   - Wie berechne ich die Widerstandswerte, um die 
Spannungsteiler zu dimensionieren?(Lösungsweg wäre sehr willkommen)

Die Widerstandswerte auf dem Bild im Anhang sind nicht zu betrachten. 
Ich freue mich sehr auf Ihre Hilfe.
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MaWin Gast #6519420
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Kevin L. schrieb:
> Die Widerstandswerte auf dem Bild im Anhang sind nicht zu betrachten

Kevin L. schrieb:
> Ist die Schaltung richtig?

Nein.

rot und hrün sind vertauscht.

Zudem liefert ein LM358 ca. 1.5V weniger als raus gehen, da reichen dann 
3.5V nicht mehr um eine grüne LED leuchten zu lassen.

Ausserdem ist eine 2.4V Z-Diode sehr instabil, liefert also nicht 2.4V, 
sondern je nach Akkuspannung, was durch 470 Ohm zu Strömen von 3.4mA bis 
2.7mA führt, schon sehr abweichende Spannungen.

Dann verschlingen LEDs und LM358 viel Strom, die Überwachungsschaltung 
macht den Akku also schnell leer.

Dass die Komperatoren keine Hysterese haben ist offenbar Absicht.
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Stefan F. Gast #6519436
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Die LEDs müssen mit der Batteriespannung verbunden sein, nicht mit GND. 
Sonst leuchten sie, wenn sie aus sein sollen (uns umgekrht).

Die Zenerdiode hat im Idealfall wohl 2,4 Volt. Dein Spannungsteiler 
R5/R6 halbiert die Spannung. Also ist die Schaltschwelle dort 4,8 -> 
viel zu hoch.

Du musst dafür sorgen, dass bei der gewünschten Batteriespannung 2,4V am 
unteren Widerstand abfallen. Der Rest ist Ohmsches Gesetz: U/R=I

In der Praxis wird die Schaltung eher schlecht als recht laufen, weil:

a) Zenerdioden keine konstante Spannung haben
b) sie ziemlich viel Strom aufnimmt (insbesondere wegen R2)
c) sie den Akku tief entladen wird und dadurch zerstören wird
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Falk B. #6519572
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Kevin L. schrieb:
> Mit den Bauteilen müssen wir die Aufgabe lösen. Die wurden von dem Prof
> gewählt.

Kann man machen, ist ja nur eine Übungsaufgabe, wenn gleich man das real 
etwas anders aufbauen würde. Das sollte man dann aber auch gleich 
schreiben und nicht Fake-News (tm) verbreiten

"Ziel dieses Elektronik-projekts ist die Entwicklung einer Schaltung"

>*Ist die Schaltung richtig?

Jain. Für eine absolute Prinzipschaltung eines Komparators ist es OK.

>                   - Wie berechne ich die Widerstandswerte, um die
>Spannungsteiler zu dimensionieren?(Lösungsweg wäre sehr willkommen)

Wirklich? Schon mal was von einem Spannungsteiler gehört?

Solche Aufgaben stellen "Professoren"? Das ist trivialer Kram, den jeder 
Facharbeiter können sollte . . .
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Stefan F. Gast #6519621
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Kevin L. schrieb:
> Ziel dieses Elektronik-projekts ist die Entwicklung einer Schaltung
> Die Widerstandswerte auf dem Bild im Anhang sind nicht zu betrachten.

Kevin L. schrieb:
> Mit den Bauteilen müssen wir die Aufgabe lösen. Die wurden von dem Prof
> gewählt.

Also doch eine Hausaufgabe, war ja klar.

Ich beziehe mich auf den Schaltplan im Eröffnungspost. Für die grüme LED 
sind R3 und R4 zuständig. Die Schaltschwelle wird durch die Zenerdiode 
mit 2,4V vorgegeben. Dies ist die Spannung an beiden Eingängen des 
Komparators.

Der Strom durch R4 ist dann: 2,4V / 30kΩ = 80µA
Die Spannung an R3 ist: 80 µA x 20100Ω = 1,608V

Die Batteriespannung ist im Umschaltmoment also 2,4V + 1,608V = 4,008V

Den rechten Spannungsteiler kannst du genau so überprüfen. Das ist 
simple Mathematik nach dem Ohmschen Gesetz U / R = I

Oder umgestellt:

U / I = R
I x R = U
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