Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Schaltung Spannungsprüfung


von Franz Gans (Gast)


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Hallo,

anbei eine kleine Schaltung zur Diskussion.
Die Schaltung soll prüfen, ob die Spannung IN über 11V liegt.
Die Idee dahinter: Steigt die Spannung über 11V, wird die Zenerdiode 
leitend und der Strom aus dem Zenerzweis fließt über die BE-Strecke des 
Tansistors ab. Dieser soll in Sättigung gehen und die Spannung an OUT 
auv GND ziehen. Die Werte sind aus der Hüfte, die müssen grundsätzlich 
nochmal genau dimensioniert werden.
Kann das so funktionieren?

: Verschoben durch Moderator
von Georg G. (df2au)


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R1 muss drastisch hochohmiger werden. So ist es ein Todesurteil für den 
Transistor.

von karadur (Gast)


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R1 passt nicht.Hat Georg schon geschrieben. Die Z-Diode leitet auch 
schon unter 11V. Je nach Stromverstärkung schaltet der Transistor bei 
viel niedriger Spannung.

von Udo S. (urschmitt)


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Franz Gans schrieb:
> Die Schaltung soll prüfen, ob die Spannung IN über 11V liegt.

Dann benötigst du eine 10,3V Z-Diode
Wie schon vom Vorposter gesagt beachte den Strom der bei der höchsten In 
Spannung durch R1-D1 und BE Stecke von Q1 fliesst.

Was du suchst ist ein "Schmitt-Trigger".

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


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Franz Gans schrieb:
> Steigt die Spannung über 11V, wird die Zenerdiode leitend
Alles über 5V ist eine eine Z-Diode. Das hat Clarence Zener selbst so 
vorgeschlagen: https://de.wikipedia.org/wiki/Z-Diode

Und natürlich leitet die Z-Diode auch schon deutlich unter 11V. Bei 11V 
ist der Strom durch die Z-Diode bereits bei 1..10mA (siehe das jeweilige 
Datenblatt, anbei die BZX55C11 mit 5mA bei 11V).

> Die Schaltung soll prüfen, ob die Spannung IN über 11V liegt.
Wie genau soll die das prüfen?
> Kann das so funktionieren?
Im Prinzip schon.

Aber was kommt denn hinter dieser Schaltung? Warum muss da der 
Transistor rein?

Udo S. schrieb:
> Was du suchst ist ein "Schmitt-Trigger".
Oder eher Komparator.

: Bearbeitet durch Moderator
von Helge (Gast)


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Man kann das für ganz ungefähr 11,5V so machen. 2 etwas bessere 
Möglichkeiten im Bild.

von Brüno (dominic_m833)


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Verkleinert man R2 auf 100 Ohm, geht Q1 erst ab ~7mA an.

von MaWin (Gast)


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Franz Gans schrieb:
> Kann das so funktionieren?

Es ist sehr ungenau, Z-Dioden haben zumindest 5% Toleranz, zudem 
beginnen sie schon unter 11V zu leiten, eas gut ist denn der Transistor 
bringt, je nach Zemperatur, weitere 0.5 bis 0.7V.

Fann platzt deine Z-Dioden-Transistorbasisstrecke, wenn die Spannung 
auch nur signifikant uber 12V geht, denn R1 ist naturlich sehr 
niederohmig.

Der zur Spannungserkennung gemachte Chip heisst TL431, für dich besser 
TLV431, der schaltet seinen Ausgang recht hart von 5V auf 
logikkompatible  0.8V wenn seine Eingangsspannung nach Spannungsteiler 
1.23V+/-1% überschreitet, und kommt mit 100uA also 39kOhm aus (ein TL431 
schaltet nur af 1.8V runter bei Eingang über 2.5V).

von Stefan F. (Gast)


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Der TL431 (ohne V) kommt nur auf ca. 2 Volt runter.
Der TLV431 (mit V) kommt nur auf ca. 1 Volt runter.
(Laut Datenblätter von TI)

Was soll denn an dessen Ausgang angeschlossen werden? Sind 1V niedrig 
genug?

von Dietrich L. (dietrichl)


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Franz Gans schrieb:
> Kann das so funktionieren?

Es wurde das meiste ja schon gesagt.
Aber um da weiterzukommen solltest du spezifizieren, wie genau diese 
Schwelle von 11V sein soll/muss.

von Ron-Hardy G. (ron-hardy)


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ich würde einen Micrel MIC842 empfehlen

von Dieter (Gast)


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Du hast vergessen bei negativen Spannungen, dass die BE-Strecke über 6V 
durchbricht.

von Franz Gans (Gast)


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Hallo,

um mal auf die Rückfragen einzugehen und einige Erläuterungen 
nachzureichen:

Sinn des Ganzen ist, zu überprüfen, ob eine Versorgungsspannung da ist 
und ob sie ungefähr ihren Sollwert hat. Genauigkeit 1,5V ist 
ausreichend. Erfasst werden soll das dann über den Digitaleingang eines 
Microcontrollers. Auf Überspannung wird nicht geprüft. Die Messung 
findet an einem stationären Zustand statt, d.h., die überprüfte Spannung 
ist Zeitlich nicht veränderlich.

von Franz Gans (Gast)


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Hallo,

was ist die "Diode" mit dem dritten Anschluss in der rechten Schaltung?

von Franz Gans (Gast)


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Hallo,

MaWin schrieb:
> Franz Gans schrieb:
>> Kann das so funktionieren?
>
> Es ist sehr ungenau, Z-Dioden haben zumindest 5% Toleranz, zudem
> beginnen sie schon unter 11V zu leiten, eas gut ist denn der Transistor
> bringt, je nach Zemperatur, weitere 0.5 bis 0.7V.

diese Genauigkeit ist völlig ausreichend.

> Fann platzt deine Z-Dioden-Transistorbasisstrecke, wenn die Spannung
> auch nur signifikant uber 12V geht, denn R1 ist naturlich sehr
> niederohmig.

Ja. Ich hab mal einen Strom von 20mA für die ZD aus der Hüfte 
angenommen. Die konkreten Bauteile liegen noch nicht fest.

> Der zur Spannungserkennung gemachte Chip heisst TL431, für dich besser
> TLV431, der schaltet seinen Ausgang recht hart von 5V auf
> logikkompatible  0.8V wenn seine Eingangsspannung nach Spannungsteiler
> 1.23V+/-1% überschreitet, und kommt mit 100uA also 39kOhm aus (ein TL431
> schaltet nur af 1.8V runter bei Eingang über 2.5V).

Das klingt schon mal interessant. Muss mal schauen, ob der lieferbar 
ist. Wegen der Situation am Bauteilemarkt verlasse ich mich wieder 
verstärkt auf etwas diskreter aufgebaute Lösungen. Hat man mehr 
Vergleichstypen zur Auswahl.

von HildeK (Gast)


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Franz Gans schrieb:
> was ist die "Diode" mit dem dritten Anschluss in der rechten Schaltung?

Steht doch dran: TL431 (oder auch TLV431). Mit deiner bevorzugten 
Suchmaschine findest du schnell die Datenblätter.

Die Bauteile sind einstellbare Shuntregler - im Prinzip präzise, 
einstellbare Z-Dioden, die man mit geeigneter Beschaltung als Komparator 
verwenden kann. Auch dazu gibt das Datenblatt Auskunft.

von Andrew T. (marsufant)


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Franz Gans schrieb:
> Sinn des Ganzen ist, zu überprüfen, ob eine Versorgungsspannung da ist
> und ob sie ungefähr ihren Sollwert hat. Genauigkeit 1,5V ist
> ausreichend.

Scahu doch als (mögliche) Alternative mal,
ob folgende moderne Lösung mit Teilen von hier:

https://www.ti.com/power-management/supervisor-reset-ic/products.html#p1455=1;1

deine aufgabe nicht moderner, günstiger präzise und platzsparender lösen 
könnte .-)

Denn genau für derartige Standardaufgaben sind solche Bauteile wie 
gemacht.

von Franz Gans (Gast)


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HildeK schrieb:

> Steht doch dran: TL431 (oder auch TLV431). Mit deiner bevorzugten
> Suchmaschine findest du schnell die Datenblätter.

Sorry, überlesen

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