Hallo zusammen, ich bin neu hier im Forum und hätte direkt eine Frage: Ich habe über Jahre hinweg ein kleines batteriebetriebenes IoT Gerät entwickelt, welches einen Wert misst und zu einem Server sendet. Die Schaltung wird von 4 AA Batterien mit Strom versorgt und ein TPS62849 regelt die Spannung runter auf 3,4V. Als Controller nutze ich den nrf52832 von Nordic. Nun würde ich gerne die Batteriespannung (bis zu 6,5V) messen. Ein klassischer Spannungsteiler kommt hierfür nicht in Frage, da er zu viel Strom zieht. Derzeit verbraucht die Schaltung im Sleep-Mode ca. 10uA, was auch schon grenzwertig ist. Ein Spannungsteiler mit hohen Widerständen funktioniert leider auch nicht, da der Eingang des Controllers die Spannung so wegziehen würde. Habt ihr da einen Tipp für mich? Ich freue mich auf eure Antworten und bedanke mich im Voraus
Timo schrieb: > Nun würde ich gerne die Batteriespannung (bis zu 6,5V) messen. Ein > klassischer Spannungsteiler kommt hierfür nicht in Frage, da er zu viel > Strom zieht. Ein schaltbarer Spannungsteiler ist auch klassisch.
Timo schrieb: > Nun würde ich gerne die Batteriespannung (bis zu 6,5V) messen. Ein > klassischer Spannungsteiler kommt hierfür nicht in Frage, da er zu viel > Strom zieht. Die Spannung muss sicherlich nicht kontinuierlich gemessen werden. 3 Lösungsansätze: Ein hochohmiger Spannungsteiler, in Verbindung mit einem sehr sparsamem OPV als Impedanzwandler. Wird aber vermutlich zu viel Strom brauchen. Spannungsteiler über eine P-Mosfet nur für die Messung einschalten. Der P-Mosfet sollte über einen N-Mosfet geschaltet werden. Ein BC.. benötigt Basisstrom, im Gegensatz zum Mosfet. Spannungsteiler über ein extrem sparsames Relais einschalten, wenn nur extrem selten gemessen werden muss. > Derzeit verbraucht die Schaltung im Sleep-Mode ca. 10uA, > was auch schon grenzwertig ist. Leider schreibst Du nichts über die weitere Stromaufnahme für den Sendevorgang. Also wie oft, wieviel Strom, wie lange jeweils und wie lange die Schaltung mit einem Batteriesatz laufen muss. Dann stellt sich mir die Frage weshalb 4 AA und nicht 4 C oder gar 4 D Zellen? Oder ein Akku in Verbindung mit einer kleinen Solarzelle. > Die Schaltung wird von 4 AA Batterien mit Strom versorgt und ein > TPS62849 regelt die Spannung runter auf 3,4V. Beeindruckend sparsamer Stepdown-Wandler;-)
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ein kleiner DMC2400UV sollte zur Abschaltung des U-Teilers taugen. P-FET/N-FET in einem SOT-563 Gehäuse Runout
Jörg R. schrieb: > Spannungsteiler über eine P-Mosfet nur für die Messung einschalten. Der > P-Mosfet sollte über einen N-Mosfet geschaltet werden. Ein BC.. benötigt > Basisstrom, im Gegensatz zum Mosfet. Wobei es auch bei MOSFETs nicht völlig ohne Strom geht: Zum Ausschalten muss die Gate-Ladung auch wieder abtransportiert werden (hochohmiger Widerstand zwischen Source und Gate). Der andere Nachteil der bipolaren ist die Sättigungsspannung, die bei MOSFET fast völlig wegfällt.
Mit einem N-FET den oberen Widerstand des Spannungsteilers nur zum Messen zuschalten. Den Spannungsteiler auf max 1V am ADC auslegen, dann hat man genug U_gs für einen logic level FET.
Jörg R. schrieb: > Spannungsteiler über eine P-Mosfet nur für die Messung einschalten. Der > P-Mosfet sollte über einen N-Mosfet geschaltet werden. Ein BC.. benötigt > Basisstrom, im Gegensatz zum Mosfet. Der Basisstrom eines PNP wäre wurst, da dieser viel kleiner als der Teiler-Querstrom ist - und beide sowieso nur für die Messzeit fließen. Die < 100mV Uce(sat) könnte man digital leicht berücksichtigen. Geht man in den Inversbetrieb, erreicht man leicht Uce(sat) < 10mV. Aber Achtung: Sperrspannung der BE-Diode beachten! Beim Steuertransistor (dein N-Mosfet), würde ich einen NPN-Transistor bevorzugen, v.A. da der Steuerrechner offensichtlich mit < 5V betrieben wird.
Peter D. schrieb: > Mit einem N-FET den oberen Widerstand des Spannungsteilers nur zum > Messen zuschalten. > Den Spannungsteiler auf max 1V am ADC auslegen, dann hat man genug U_gs > für einen logic level FET. Peter D. schrieb: > Anbei die Schaltung zu meinem Text. DMG2302UK ist mit IDSS = 10uA bzw IGSS = =- 10uA gelistet. An 10kOhm macht das schon mal einen Fehler von 100mV - das sind bezogen auf die FSC = 1V des ADC gerade mal 10% Messfehler. Wenn das genau genug ist, kann man das natürlich so machen. BTW, ein Feld-Wald-Wiesen-BC557 leckt mit max. 15 nA, auch ist FSC=1V nicht immer die beste Option.
Jester schrieb: > DMG2302UK ist mit IDSS = 10uA bzw IGSS = =- 10uA gelistet. Der PMV30UN2 sieht ganz gut aus, mit max 100nA Gate Leckstrom. Die max 1µA Drain Leckstrom wirken nur als Batterielast, d.h. beeinflussen die Messung nicht. https://www.mouser.de/ProductDetail/Nexperia/PMV30UN2R?qs=Yna0arPQ0CTps899RsIJBA%3D%3D
Wir hatten mal mehrere Keithley 196 DMMs von einer Firma übernommen, da waren haufenweise MOSFETs zur Bereichsumschaltung drin. Die waren wohl speziell auf gerinde Leckströme selektiert. Da die aber oft defekt gingen, haben wir welche von der Stange eingelötet. Die Genauigkeit hat das kaum beeinflußt. Die Leckströme wurden wohl bei der Autokalibration abgezogen.
Man könnte auch einen Analogschalter nehmen. Z.B. der MAX4568 kann bis 12V ab, benötigt typisch 50nA und schaltet mit TTL-Pegel (2,4V).
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Ingo W. schrieb: > Wobei es auch bei MOSFETs nicht völlig ohne Strom geht: Zum Ausschalten > muss die Gate-Ladung auch wieder abtransportiert werden (hochohmiger > Widerstand zwischen Source und Gate). Wieviele Ampere für wieviele Stunden sind das denn? Jester schrieb: > Der Basisstrom eines PNP wäre wurst, da dieser viel kleiner als der > Teiler-Querstrom ist - und beide sowieso nur für die Messzeit fließen. > Die < 100mV Uce(sat) könnte man digital leicht berücksichtigen. Klar, man holt sich ohne Not einen Meßfehler ins System. Peter D. schrieb: > Anbei die Schaltung zu meinem Text. Diese Schaltung gefällt mir garnicht. Du begründest es sogar: Peter D. schrieb: > Den Spannungsteiler auf max 1V am ADC auslegen, dann hat man genug U_gs > für einen logic level FET. Ich kenne den µC, wenn der 1V-Referenz hat, kann man das machen. Ist seine Referenzspannung höher, verliert man deutlich an Auflösung. Ich zeichne jetzt einen Stromlauf, wie ich das mache. Und ja, ich setze einen NPN ein, den man mit kleiner Spannung zuverlässig auf bekommt. Der Basisstrom kann sehr gering ausgelegt werden, C-E will ich ja nur ein paar µA schalten. Ist auch ziemlich egal, wenn ich das alle Viertelstunde mal für 5 Millisekunden bestrome. Jester schrieb: > BTW, ein Feld-Wald-Wiesen-BC557 leckt mit max. 15 nA, auch ist FSC=1V > nicht immer die beste Option. Ganz furchtbar viel Strom, um wieviele kV zieht der das Gate vom P-FET herunter, wenn man G-D 500k setzt?
Manfred schrieb: > Ich zeichne jetzt einen Stromlauf, wie ich das mache. Und ja, ich setze > einen NPN ein, den man mit kleiner Spannung zuverlässig auf bekommt. Der > Basisstrom kann sehr gering ausgelegt werden, C-E will ich ja nur ein > paar µA schalten. Ist auch ziemlich egal, wenn ich das alle > Viertelstunde mal für 5 Millisekunden bestrome. https://www.mikrocontroller.net/attachment/581558/P-FET_Messung.png Genauso würde ich es so machen, so habe ich es im Prinzip auch weiter oben als Lösungsansatz beschrieben. Der NPN kann auch ein Darlington sein, was den Basisstrom sehr klein macht. Schade nur dass der TO scheinbar kein Interesse mehr an seinem Thread hat.
Manfred schrieb: > Ich kenne den µC, wenn der 1V-Referenz hat, kann man das machen. Ist > seine Referenzspannung höher, verliert man deutlich an Auflösung. Naja, ich glaube nicht, daß die Batteriespannung super hoch aufgelöst sein muß. Bei 4V Referenz und 1V max, verliert man 2 Bit, d.h. man hat noch 10 Bit, das sollte wohl reichen.
Peter D. schrieb: > Manfred schrieb: >> Ich kenne den µC, wenn der 1V-Referenz hat, kann man das machen. Ist Hier sollte gestanden haben "kenne den µC nicht " >> seine Referenzspannung höher, verliert man deutlich an Auflösung. > Naja, ich glaube nicht, daß die Batteriespannung super hoch aufgelöst > sein muß. Bei 4V Referenz und 1V max, verliert man 2 Bit, d.h. man hat > noch 10 Bit, das sollte wohl reichen. Für 100.000 Geräte, wo man je 1,7ct Bauteilkosten sparen kann, ja. Für eine Einzelstück nein, da nutzt man die Auflösung aus. Mal kurz gucken, der hat tatsächlich 12 Bit: https://www.nordicsemi.com/-/media/Software-and-other-downloads/Product-Briefs/nRF52832-product-brief.pdf Jörg R. schrieb: > https://www.mikrocontroller.net/attachment/581558/P-FET_Messung.png > Genauso würde ich es so machen, so habe ich es im Prinzip auch weiter > oben als Lösungsansatz beschrieben. > > Der NPN kann auch ein Darlington sein, was den Basisstrom sehr klein > macht. Macht keinen Sinn. Ich weiß nicht, wie weit seine Batteriespannung absinken darf, 4 Alkali kann man ja bis 3,6 herunter fahren. Da könnte es für U(GS) vom P_FET eng werden. Die deutlich höhere UCE(sat) eines Darlingtons will ich da nicht haben, aber das eher als Randnotiz. Jetzt nehme ich mal 100k am P-FET und 6,5V, das gibt 65µA durch den NPN. Der sei ganz schlecht mit B=10 ergibt IB 6,5µA. Wenn sein µC mit 3,3V läuft, 390k vor die Basis. Sein µC kann mit weniger Spannung, dann würde mich die dopplete B-E-Spannung eines Darlingtons auch stören. Es gelingt uns wieder, dieses einfache 'Problem' zu zerdiskutieren :-) Anderes Thema, aber passend: Beitrag "Re: Drehmomentschlüssel kalibrieren lassen" Jörg R. schrieb: > Schade nur dass der TO scheinbar kein Interesse mehr an seinem Thread > hat. Kein Wunder: Wenn er entscheiden könnte, welche der Ideen für ihn sinnvoll ist, hätte er hier nicht fragen müssen.
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