Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Spannungsstabilisierung


von Sebastian M. (basti_481803)


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Hallo, für meine Anwendung brauche ich relativ exakt 5V. Versorgung 
(Raspi) liefert iwas zwischen 5,08 und 5,11V.
Wie könnte man das regeln

: Verschoben durch Moderator
von AD (Gast)


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Was ist relativ? Welche Spannungen stehen zur Verfügung?

Referenzspannungsquelle / Referenzdiode

von Hannes J. (Firma: _⌨_) (pnuebergang)


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Sebastian M. schrieb:
> Hallo, für meine Anwendung brauche ich relativ exakt 5V. Versorgung
> (Raspi) liefert iwas zwischen 5,08 und 5,11V.
> Wie könnte man das regeln

5,08 V bis 5,11 V sind relativ exakt. Also  alles geregelt.

Alternativ, vielleicht möchtest du deine qualitative Aussage ("relativ 
exakt") in eine quantitative ("5 V +/- X%") umwandeln? Oder möchtest du 
diese typische Spielchen spielen bei der man dir alles aus der Nase 
ziehen darf?

von Sebastian R. (sebastian_r569)


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Und wichtig auch: Wie viel Strom?

Ein paar Milliampere wären leichter zu realisieren als 20A.

von Sebastian M. (basti_481803)


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Quelle liefert eig genau 5V allerdings sagt das Messgerät ca. 5,1V,
Ich sage mal 5V +- 0,02V je genauer desto besser. Gibts da ne Regelung ?

von Gähn (Gast)


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Du bettelst gerade darum nicht geholfen zu bekommen.
Was genau hast du an den Rückfragen NICHT VERSTANDEN?

von Sebastian M. (basti_481803)


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strom weiß ich nicht genau aber es ist definitiv im mA Bereich also 
nicht hoch

von AD (Gast)


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Mit welchem "hochpräzisen" Messgerät misst du denn?
Und wofür brauchst du eine so genaue Referenz?

von Sebastian R. (sebastian_r569)


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Dann nimm zum Beispiel den VRE3050JS von Apex Microtechnology.

• +5 V Output, ± 0.5 mV (0.01%)
• Temperature Drift: 0.6 ppm/°C
• Low Noise: 3 μVP-P (0.1 Hz - 10 Hz)
• Low Thermal Hysteresis: 1 ppm Typical
• ±15mA Output Source and Sink Current
• Excellent Line Regulation: 5 ppm/V Typical


Braucht am Eingang 8 bis 36V und macht dir dann 5V mit 0.01% 
Genauigkeit.

von Georg (Gast)


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Sebastian M. schrieb:
> strom weiß ich nicht genau aber es ist definitiv im mA Bereich also
> nicht hoch

Mit einer Spannungsversorgung wird das nichts, die müssen nicht so genau 
sein, +- 5% reicht, deine ist schon besser als nötig. Googel mal nach 
"referenzspannung erzeugen".

Georg

von Erich (Gast)


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Das Zauberwort heißt: Toleranz(en)

Es ist völlig normal, daß ein für 5 Volt spezifiziertes Netzteil oder 
der für 5 Volt ausgelegte Verbraucher mit kleinen Abweichungen arbeitet.
Üblich sind 5% Toleranz.
D.h., alles zwischen 4,75 und 5,25 Volt ist in Ordnung.
Zusätzlich kann dein Meßgerät auch noch eine geringe Meßabweichung 
haben.
Gruss

von Sebastian M. (basti_481803)


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Ok also was empfehlt ihr mir jetzt genau xD
Der Chip geht nicht da ich keine 8V habe:-(

Z-Diode ?

von Sebastian R. (sebastian_r569)


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Okay, wenn dich die 160€, die der Chip kostet, nicht stören, ist das 
schon mal gut.

Sebastian M. schrieb:
> Z-Diode ?
Nein.

Jeder Spannungsregler braucht "Platz" zum Regeln. Deshalb möchte so 
ziemlich jeder lineare Spannungsregler und damit auch Spannungsreferenz 
eine Eingangsspannung sehen, die 2 bis 3V über der Ausgangsspannung 
liegt.

Selbst mit einer LDO-Referenz muss die Spannung noch 0.3V über dem 
Ausgang liegen.

Gut, man kann jetzt aus den 5V problemlos 8 oder mehr V machen. Dann 
passt auch der 160€-Chip wieder.

Lass die Salami-Taktik sein.

Beschreibe mit einem kurzen und präzisen Satz:
Was hast du vor? Wofür brauchst du die Spannung?

von Lothar M. (Firma: Titel) (lkmiller) (Moderator) Benutzerseite


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Sebastian M. schrieb:
> Der Chip geht nicht da ich keine 8V habe
Wenn du es unbedingt willst oder sogar brauchst, dann musst du dir 
diese 8V halt machen.
Zwischen "Wollen" und "Brauchen" ist übrigens ein himmelweiter 
Unterschied! Derzeit bist du bei "Wollen": du willst irgendwas. Wir 
untersuchen aber, ob du das tatsächlich "brauchst".

> Ok also was empfehlt ihr mir jetzt genau xD
Beschreib dein Problem, nicht deinen halbgaren Lösungsansatz.

Also: was willst du mit diesen 5,1V aus welchem Grund versorgen?

: Bearbeitet durch Moderator
von Erich (Gast)


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Sportlich, wo wenig Ahnung und dann einen hochspeziellen Referenzspan 
nungschip für 160 (i.W. einhundertsechzig) Euro einkaufen zu wollen!

Wie sebastian_r569 bereits schrieb, brauchst du was das eben IM 
SPEZIFIERTEN Spannungsbereich des Chips liegt.
Das hattest du bereits selbst genannt: 8 ... 36 Volt.

Eine geladene Autobatterie z.B.,
oder 8 bis 12 Batterien Mignon.
Bei Netzbetrieb bitte für diese Chip kein (!) Schaltnetzteil verwenden.

Geeeignet wäre
https://www.pollin.de/p/steckernetzteil-fw-4199-350870
(ich hab' das, die Leerlaufspannung ist deutlich über 8 Volt).
Kondensator 100 uF + 100 nF dran und fertig.

Gruss

von Axel S. (a-za-z0-9)


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Sebastian M. schrieb:
> Ok also was empfehlt ihr mir jetzt genau xD

Nachdenken. Alternativ nicht selber denken, aber uns die Informationen 
geben, damit wir das für dich übernehmen können.

> Z-Diode ?

5.08 .. 5.11V sind dir zu "ungenau" und da denkst du über eine Z-Diode 
nach? Ernsthaft?

> Der Chip geht nicht da ich keine 8V habe:-(

Das Problem hat jede Regelschaltung. Du kommst nicht vernünftig von 
5.08V auf 5.0V. 80mV Regelreserve reicht einfach nicht. Zumal ich jede 
Wette eingehe, daß das ganz schnell auch mal nur 4.95V sein können, wenn 
der Raspi mal ein bischen mehr Strom braucht. Da reicht es eigentlich 
schon, das USB-Kabel des Netzteils einmal neu reinzustecken.

Also entweder reduzierst du deine Spannungswünsche. Aus 5V Rohspannung 
kann man z.B. vernünftig stabile 4.096V machen. Oder du erzeugst dir 
eine höhere Rohspannung, z.B. per Schaltregler.

: Bearbeitet durch User
von Sebastian M. (basti_481803)


Angehängte Dateien:

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Habe einen Spannungsteiler auf 5V um negative Spannungen positiv zu 
machen um sie mit einem MCP3008 messen zu können, per software 
anschließend zurück rechnen. Wenn aus 5V dann 4,9 oder 5,1 werden dann 
habe ich einen Fehler

von sebi (Gast)


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Spannungsteiler auf 5V Potential um negative Spannungen positiv zu 
machen um sie mit dem MCP3008 messen zu können und softwaretechnisch 
dann umrechnen zu lassen. Wenn statt 5V dann 4,9 oder 5,1V sind dann 
habe ich einen Rechenfehler

Gruß Sebastian M

von Max B. (citgo)


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Was für einen Fehler??
Ich glaube das Problem liegt eher in der Software als in der Hardware.
Vielleicht in der Software eine Toleranz einfügen, damit 4,9 und 5,1 das 
Gleiche ist wie 5?

von Xerxes (Gast)


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Dann miss doch die 5V mit und reche die mit rein. Nennt sich 
ratiometrische Messung.

von Sebastian M. (basti_481803)


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Ok wie würde das gehen mit der Toleranz? Hätte doch trdm nen Fehler

mitmessen ist gut aber problematisch ist dass der MCP3008 nur 5V kann

von Xerxes (Gast)


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Teile die 5V mit einem Spannungsteiler runter (mit 
Präzisionswiderständen <0,1% wäre empfehlenswert sonst kommt da wieder 
ein Messfehler mit rein)

von sebi (Gast)


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das werde ich sowieso machen mit den Widerständen
danke

von MaWin (Gast)


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Sebastian M. schrieb:
> Wenn aus 5V dann 4,9 oder 5,1 werden dann habe ich einen Fehler

Natürlich.

Die Stabilität bzw. Unstabilität dieser 6V geht direkt ins Messergebnis 
ein.

Will man das nicht, braucht man halt statt des Spannungsteilers auf 2.5V 
eine Referenzspannungsquelle, je nach Anforderung vielleicht TL431.

von Udo S. (urschmitt)


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sebi schrieb:
> das werde ich sowieso machen mit den Widerständen
> danke

Du postest unter zwei verschiedenen Nicks. Einmal angemeldet und einmal 
als Sebastian M.
Ist das die selbe Person?
Das ist eigentlich hier nicht erwünscht. Ein Thread, ein Nick.

Was soll eigentlich die ganze Zeit dieses Würmer aus der Nase ziehen.
Du beantwortest immer nur die Hälfte der Fragen und die auch nur so 
mundfaul dass man glauben könnte du willst keine Hilfe.

Jetzt erkläre mal was du genau messen willst. Und zwar in Zahlen nicht 
in Phrasen wie "möglichst genau".

Welcher Messbereich?
Welche Genauigkeit?
Welche Bandbreite?

Und am besten: Was soll es werden?

von Abdul K. (ehydra) Benutzerseite


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MIC2950-ADJ brauch bei 100uA Ausgangsstrom ca. 40mV drop-out. Ist auch 
sonst ein dankbares Bauelement u.a. -20 bis 60V am Eingang möglich. 
Etwas verbesserter LP2950/1. Vorrat halten.

von sebi (Gast)


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sorry ja selbe Person ab jez nurnoch dieser account

Meine Auflösung muss letzendlich nur 0,1V genau sein allerdings wird die 
Spannung ja berechnet und deshalb muss ansonsten alles so genau wie 
möglich sein. Also die 5v sollten so genau wie möglich sein

von sebi (Gast)


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Max B. schrieb:
> Was für einen Fehler??
> Ich glaube das Problem liegt eher in der Software als in der Hardware.
> Vielleicht in der Software eine Toleranz einfügen, damit 4,9 und 5,1 das
> Gleiche ist wie 5?

wie soll das zu realisieren sein ohne den Fehler trdm zu haben?

von Bernd A. (Gast)


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Also ich verstehe es noch nicht wirklich so ganz was du vorhast und 
brauchst.

Du willst also mit dem MC3008 genaue 5 Volt messen?
Oder soll die Referenzspannung vom MCP genau 5 Volt sein?
Was meinst du mit zurück rechnen und Rechenfehler?

von Udo S. (urschmitt)


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Frage:

Udo S. schrieb:
> Jetzt erkläre mal was du genau messen willst. Und zwar in Zahlen nicht
> in Phrasen wie "möglichst genau".
>
> Welcher Messbereich?
> Welche Genauigkeit?
> Welche Bandbreite?
>
> Und am besten: Was soll es werden?

Antwort:

sebi schrieb:
> Meine Auflösung muss letzendlich nur 0,1V genau sein allerdings wird die
> Spannung ja berechnet und deshalb muss ansonsten alles so genau wie
> möglich sein. Also die 5v sollten so genau wie möglich sein

Finde den Fehler

von Sebastian D. (minimalist)


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Ich verstehe das so:
Er möchte mit 5V Single Supply mit seinem MCP3008 ein Eingangssignal 
zwischen 0V und -3V Messen.

Sein Ansatz ist, das Eingangssignal von den 5V abzuziehen, was ja 
generell nicht verkehrt ist. Er befürchtet nun, zusätzliche Fehler zu 
machen, wenn die 5V, von denen er das Signal abzieht, nicht genau sind.

Was er übersieht ist, dass der MCP3008 eh eine externe Referenzspannung 
benötigt. Er fängt sich den Fehler also sowieso ein.

: Bearbeitet durch User
von Udo S. (urschmitt)


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Eine 4 Frage hätte ich noch:

Sebastian M. schrieb:
> Versorgung (Raspi) liefert iwas zwischen 5,08 und 5,11V.

Mit welchem Messgerät wurde das gemessen, wie alt ist das und welche 
Genauigkeit hat dieses Messgerät laut Spec.

von sebi (Gast)


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Sebastian M. schrieb:
> Habe einen Spannungsteiler auf 5V um negative Spannungen positiv
> zu
> machen um sie mit einem MCP3008 messen zu können, per software
> anschließend zurück rechnen. Wenn aus 5V dann 4,9 oder 5,1 werden dann
> habe ich einen Fehler

siehe Bild

Also nochmal detalliert: Ich habe einen Raspi der arbeitet mit 5V 
allerdings sind die nicht konstant schwankt sogar zwischen 4,9 und 5,1. 
Auf dem Bild ist ein Spannungsteiler (Sternschaltung) also genau 
genommen 2 Spannungsteiler. Einer davon ist auf die 5V von Raspi 
geschalten um negative Spannungen positiv zu machen und der andere ist 
auf Masse und Spannungen größer 5V kleiner zu machen. Zusammengefasst 
können Spannungen von -3V bis 63V auftretten und alle Spannungen sind 
zwischen 0 und 5V durch den Spannungsteiler. Dies ist allerdings 
fehleranfällig. Die Widerstände habe ich sehr genau die sind also kein 
Problem allerdings müssen die 5V sehr genau sein. Messe alles mit einem 
"normalen" Multimeter aber dies ist genau genug.

von Christian S. (roehrenvorheizer)


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Mir fällt nichts dümmeres ein als:

Ladungspumpe, um von 5 V auf ein paar Volt mehr zu kommen, 
Referenzspannungsquelle beliebigen Typs, genauer OPV als Spannungsfolger 
und Tiefpass 2. Ordnung, früher hätte ich OP07 genommen, Transistor zur 
Stromverstärkung und da an den Ausgang wo die geregelten 5V raus kommen, 
die Spannungsteilergeschichte dran.

MfG

von Erich (Gast)


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??????
wird immer schlimmer

von Axel S. (a-za-z0-9)


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Sebastian M. schrieb:
> aber problematisch ist dass der MCP3008 nur 5V kann

Falsch. Er kann nur positive Spannungen.

Aber abgesehen davon ist das ein Nichtproblem. Der MCP3008 braucht 
ohnehin eine Referenzspannung. Und dafür passen 4.096V wie die Faust 
aufs Auge. Nicht nur, daß man von 5V problemlos auf 4.096V 
herunterregeln kann, bei einem 10-Bit ADC ist dann das LSB gerade 4mV. 
Ein passendes Bauelement wäre z.B. MCP1541 (aufs geradewohl 
herausgepickt bei 
https://www.microchip.com/en-us/products/data-converters/voltage-references).

PS: Ich sehe gerade, das Datenblatt des MCP3008 nennt die auch in einer 
Beispielschaltung. Und dein Spannungsteiler für negative Spannugnen 
kommt dann einfach an die 4.096V.

: Bearbeitet durch User
von Harald W. (wilhelms)


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Sebastian M. schrieb:

> Ich sage mal je genauer desto besser.

Das wird teuer:
https://oar.ptb.de/files/download/58527cfe4c918499f27595c3

von sebi (Gast)


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>
> Falsch. Er kann nur positive Spannungen.
>
Kann zwischen 0V und 5V genau ja aber mein Vref sind ja die 5V in meiner 
Schaltung also müsste ich die 4,096 extra erzeugen und konstant halten.

Nochmal meine Auflösung: Wenn 3V sind und es 2,9V zeigt ist es sogar 
noch ok. Klingt erstmal ungenau allerdings rechne ich den Wert ja her 
sprich die reale Messung sollte genau genug sein

von Sebastian R. (sebastian_r569)


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sebi schrieb:
> also müsste ich die 4,096 extra erzeugen und konstant halten.

Das du mit den 5V genauso müsstest.

Der Vorteil von 4V: Du kannst sie mit Referenz-ICs von deinen ungenauen 
5V ableiten

von sebi (Gast)


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.
>
> Das du mit den 5V genauso müsstest.
>
> Der Vorteil von 4V: Du kannst sie mit Referenz-ICs von deinen ungenauen
> 5V ableiten

naja die 5V liefert mir der Raspi ja bereits manchmal schwanken diese 
jedoch aber komischerweise nicht immer komme nicht dahinter woher die 
Schwankungen kommen.

von Udo S. (urschmitt)


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sebi schrieb:
> aja die 5V liefert mir der Raspi ja bereits manchmal schwanken diese
> jedoch aber komischerweise nicht immer komme nicht dahinter woher die
> Schwankungen kommen.

Die 5V Versorgung ist eine Versorgungsspannung. Klar schwankt die. weil 
der Spannungsregler nicht auf höchste Präzision getrimmt ist und weil 
durch Leitungswiderstände und unterschiedlichen Stromverbrauch schwankt 
die Versorgung halt um ein paar Zehntel.
Das ist der Grund dass man zum Messen oder Regeln 
Referenzspannungsquellen benutzt, die man dann auch nicht durch andere 
Baugruppen stärker belastet.

von Axel S. (a-za-z0-9)


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sebi schrieb:
>>
>> Falsch. Er kann nur positive Spannungen.
>>
> Kann zwischen 0V und 5V genau ja aber mein Vref sind ja die 5V

Ich habe dir den Fehler mal unterstrichen.

Der Sinn eines separaten VREF Anschlusses liegt darin, eine konstante 
(im Rahmen der Anforderungen) Referenzspannung anlegen zu können. Jetzt 
kommst du daher und beschwerst dich, daß die 5V zu ungenau sind. Willst 
aber andererseits die gleichen 5V als Referenzspannung benutzen. Das ist 
unlogisch. Merkst du selber, oder?

: Bearbeitet durch User
von Udo S. (urschmitt)


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sebi schrieb:
> genau genug

Das ist Geschwafel, nenne Zahlen und max. zulässige Abweichungen

sebi schrieb:
> Die Widerstände habe ich sehr genau

Das gleiche, welche Toleranz haben sie, welchen Temperturkoeffizient.

sebi schrieb:
> -3V bis 63V auftretten

sebi schrieb:
> Wenn 3V sind und es 2,9V zeigt ist es sogar
> noch ok.

Wenn ich das jetzt mal interpretiere, hast du einen Messbereich von 
knapp 70V und dein erlaubter Fehler sollte kleiner als +- 0,1V sein. 
Also möchtest du einer max. Fehler von weniger als 0,1 / 66 = 0,15%.

Das dürfte für die gewünschte GENAUIGKEIT ziemlich utopisch werden da 
schon der MCP3008 +-1 LSB Fehler plus Nichtlinearität von 0,5 LSB plus 
OffsetFehler plus Gain Error von jeweils ca. einem LSB hat.

Wenn du nur AUFLÖSUNG meinst, dann würden die 10 Bit gerade reichen.

Auf jeden Fall sollten deine Referenzspannung und dein Spannungsteiler 
nicht mehr als 0,1% Fehler haben.

: Bearbeitet durch User
von A. S. (Gast)


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Sebi,

entweder Du nimmst eine stabile Spannung an Vref. Dann ist es egal, 
welche, solange sie bekannt ist (und im technisch nutzbaren Bereich 
liegt).

Oder Du willst (warum auch immer) VCC als Vref. Dann schwankt sie 
immer und taugt maximal für ratiometrische Messungen (z.B. 
Widerstand). Um absolute Spannungen zu messen (wie von Dir gewünscht), 
behilft man sich damit, dass man eine beliebige konstante Spannung misst 
und dann zurück rechnet (manchmal sogar im µC eingebaut).

z.B. eine Spannung von 1,25V. Wenn die Messung dann 1,20V ergibt, dann 
sind deine 5V halt nicht 5V sondern 5*1,25/1,2 = 5,203V. Und damit 
rechnest Du dann Deinen Messwert aus.

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