Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik 5V Stabilisieren für CO2 sensor


von Matt L. (media0815)


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Hi,
folgendes Setup:

Original netzteil "Raspery Pi USB-C Power supply", 5.1V 3A
->
USB-C zu micro-USB-Adapter
->
ESP32 NodeMCU Development Board (Berrybase Artikel-Nr.: NMCU-ESP32)
->
Pin V5 und Pin GND gehen zu MH-Z19C CO2 Sensor
(Frisst nur einen sehr engen Spannungsbereich: 4.9V bis 5.1V)

Problem:
Spannungsschwakungen des Netzteils führern zu Schwankungen des 
CO2-Werts.

Darüber wurde z.B. auch hier berichtet:
https://emariete.com/en/sensor-co2-mh-z19b/

Frage 1:
Ist das folgende Bauteil am besten geeignet, um die Spannung des o.g. 
5V-Netzteils langfristig (über Jahre) zuverlässig auf exakt 5.0V zu 
stabilisieren?
https://de.aliexpress.com/item/32909002977.html
Oder gibts da was besseres, bzw. wo bekomme ich das schneller?

Frage 2:
Wäre es ok, den Stabilisator einfach zwischen ESP32 Board und den 
MH-Z19C zu schalten? Oder muss ich wenn dann zwingend das ESP32 mit 
stabilisieren?

Danke und LG!

: Bearbeitet durch User
von Matt L. (media0815)


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Wäre das hier eventuell geeignet um es direkt zwischen Netzteil und 
ESP32 board zu schalten?

https://www.amazon.de/Converter-Spannungswandler-LAOMAO-Netzteil-Kompatibel/dp/B0B92YT7VC/

von Guido K. (Firma: Code Mercenaries GmbH) (thebug)


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Also ein DC/DC Wandler ist nicht so die beste Wahl für einen Sensor. Da 
müsste mindestens noch eine ordentliche Filterung dahinter.
Besser wäre es, wenn etwas mehr als 5 V ankommen, die dann erst mal über 
eine Ferritperle schicken und dahinter einen low-drop Regler packen mit 
ordentlich dicken Kondensatoren.

von Matt L. (media0815)


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Danke, @ Guido K.
Ich hab leider nicht die Erfahrung und Zeit mir das selber was zusammen 
zu löten.

Beim folgenden steht:
"Hohe Präzision: Besteht aus 36u verdickten Platinen, 
High-Q-Induktivität mit Lampe-Anzeige und überlegenen 
Solid-State-Kondensatoren, die hochfrequentes Rauschen effektiv 
ausfiltern können."

Und es hat sehr viele gute Bewertungnen.

Denkt ihr, damit kann ich es mal versuchen?

https://www.amazon.de/Yizhet-Stromversorgung-Abwärtswandler-Einstellbares-Abwärtsmodul/dp/B0823P6PW6/

(wobei ich gerade sehe, dass ich dafür dann leider wieder andere 
Netzteile kaufen muss, weil "Eingangsspannung muss höher (1.5V) als die 
Ausgangsspannung sein.") ;-(

von Martin H. (horo)


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Matt L. schrieb:
> "Hohe Präzision: Besteht aus 36u verdickten Platinen,
> High-Q-Induktivität mit Lampe-Anzeige und überlegenen
> Solid-State-Kondensatoren, die hochfrequentes Rauschen effektiv
> ausfiltern können."

WOW!

von Matt L. (media0815)


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Martin H. schrieb:
> WOW!

ja, klingt mega beeindruckend, oder ;-) ?

von Sebastian R. (sebastian_r569)


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Matt L. schrieb:
> Oder gibts da was besseres, bzw. wo bekomme ich das schneller?

Der Trick ist eine ratiometrische Messung. Entweder, du machst die 
Referenzspannung abhängig von der Betriebsspannung oder du misst die 
Betriebsspannung mit.

Dadurch kannst du entweder die Schwankungen im ADC-Wert kompensieren 
oder herausrechnen.

Vorausgesetzt, dein Ausgangssignal schwankt linear zur Eingangsspannung.

: Bearbeitet durch User
von Hmmm (hmmm)


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Matt L. schrieb:
> Und es hat sehr viele gute Bewertungnen.

Mal welche davon gelesen? Ich zitiere mal aus einer mit 4 Sternen:

"Das Produkt ist sehr preiswert und funktioniert auch prinzipiell.
Bei schwankendem Input 12-14V läst sich die Ausgangsspanung nicht z.B. 
auf 5,1 V stabilisieren. Schwankung dann zwische 5,1 - 6,0V ."

Matt L. schrieb:
> Denkt ihr, damit kann ich es mal versuchen?

Was soll schon schiefgehen, wenn man maximale Präzision will und billige 
Chinaware bestellt?

von Helmut -. (dc3yc)


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Nimm eine 8V-Wandwarze und setze für den Sensor einen 5V-Linearregler 
dahinter. Die gibts auch schon fertig als Modul.
Merke: Legosteine kann man leicht zusammenstecken. Bei Elektronik ist's 
schon schwieriger. Ist da aber wie bei Lego: meist fehlen die passenden 
Teile/Steine!

von Matt L. (media0815)


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@Helmut

Dann würde ich es mal damit versuchen:

https://www.amazon.de/aifulo-Steckernetzteil-Abnehmbaren-Elektronik-LED-Streifen-Schwarz/dp/B09MT8Y5VJ/
auf 9V eingestellt.

Und dahinter das hier:
 https://amzn.eu/d/izw3kQL

Das kommt immerhin von einer deutschen marke und die genauigkeit der 
Spannungsregelung ist mit 1% angegeben.

Ist das eine stabile und sichere Lösung für den Dauerbetrieb über Jahre?

: Bearbeitet durch User
von Helmut -. (dc3yc)


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von Thomas W. (dbstw)


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Ich haette ja zum 7805 geraten, ist aber spezifiziert zu (5.0+/-0.2)V. 
Ein L4940 koennte passen (5.0+/-0.1)V bis 500mA. Danach wird das 
schlechter.

Liess das Datenblatt, das Ding ist billig und gutmuetig.

Gruesse

von Thomas W. (dbstw)


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Oder einen LM1085, angeblich (5.0+/-0.05)V.

von Manfred P. (pruckelfred)


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Thomas W. schrieb:
> Ich haette ja zum 7805 geraten, ist aber spezifiziert zu (5.0+/-0.2)V.

Uninteressant. Es geht nur um die Drift im Betrieb und die Ausregelung 
deresn Eingangsspannung, die ist beim 7805 gut genug. Hier wird Hightech 
gebastelt, drei Nachkommastellen und dabei keine Möglichkeit, das 
überhaupt perfekt einzujustieren.

von Matt L. (media0815)


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OK, dann werde ich es mal mit dem hier probieren:
LM 1085 IT5,0 LDO-Spannungsregler, fest, 5 V, 3 A, TO-220-3

https://www.reichelt.de/ldo-spannungsregler-fest-5-v-3-a-to-220-3-lm-1085-it5-0-p39424.html

Und als netzteil ein etwas hochpreisigeres, hoffe das hält Dauerhaft 
durch:
https://www.reichelt.de/raspberry-pi-netzteil-48w-dc-buchse-eu-stecker-weiss-rpi-ps-48w-wt-eu-p316088.html?&trstct=pos_3&nbc=1

(Ist das einzige, was ich mit 8V gefunden habe).

Frage:
kann ich direkt vom RPI PS 48W WT EU  8V Netzteil in den LM 1085 IT5,0 
reingehen und dann vom 5V Ausgang direkt an den ESP32 Pin V5?
Oder muss da noch irgendwas dazwischen (Kondensatoren, Sicherung oder 
ähnliches)?

: Bearbeitet durch User
von Christian S. (roehrenvorheizer)


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Matt L. schrieb:
> um die Spannung des o.g.
> 5V-Netzteils langfristig (über Jahre) zuverlässig auf exakt 5.0V zu
> stabilisieren?

AD584, OP07 mit Präzisionswderständen 0,1 % und TP-Filterung, Transistor 
in Kollektorschaltung und die Spannung hält.



Matt L. schrieb:
> Ich hab leider nicht die Erfahrung und Zeit mir das selber was zusammen
> zu löten.

Somit scheidet obige Idee schon aus. Es muß schnell, ohne Aufwand und 
vorgefertigt auf den Tisch kommen.

mfg

: Bearbeitet durch User
von Julian L. (rommudoh)


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Wäre es nicht einfacher und günstiger, gleich den etwas teureren, aber 
besseren MH-Z19B zu besorgen, der laut dem verlinkten Review das Problem 
nicht zu haben scheint?

von Rainer W. (rawi)


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Matt L. schrieb:
> OK, dann werde ich es mal mit dem hier probieren:
> LM 1085 IT5,0 LDO-Spannungsregler, fest, 5 V, 3 A, TO-220-3

3A ist bestimmt eine gute Wahl, wenn du damit einen Sensor betreiben 
willst, der maximal 0.125 A benötigt. Den normalerweise für den Regler 
erforderlichen Kühlkörper kannst dir wahrscheinlich sogar sparen wenn du 
die Eingangsspannng nicht unnötig hoch wählst.

: Bearbeitet durch User
von Matt L. (media0815)


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@Julian L. (rommudoh)
Da hast du schon nen Punkt. Habe da auch darüber nachgedacht.
Nur der Sensor mit dem C am Ende ist der neuere und angeblich besser, 
laut Marketing des Herstellers:
https://shop.winsen-sensor.com/blogs/news/what-is-the-difference-between-mh-z19b-and-mh-z19c

Darum bin ich gerade etwas unschlüssig, was da die bessere Lösung 
ist.... Auf den MH-Z19B oder beim MH-Z19C bleiben und dafür den LM 1085 
IT5,0 vorschalten...

von Rainer W. (rawi)


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Matt L. schrieb:
> Darum bin ich gerade etwas unschlüssig, was da die bessere Lösung
> ist....

In welchem Bereich bewegen sich denn deine CO2-Konzentrationen?
Auch daran hängt es, wieviel Mühe du dir bei der Versorgung des Sensors 
geben musst.

von Matt L. (media0815)


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Rainer W. schrieb:
> In welchem Bereich bewegen sich denn deine CO2-Konzentrationen?

400 ppm bis 2500 ppm.

Wenn ich den ESP32 über USB an meinem Laptop (als Stromversorgung) 
anschließe, bekomme ich vom Sensor richtig glatte Werte-Kurven.
Sobald ich auf ein USB-Netzteil wechsle, habe ich mehr oder weniger 
starke Schwankungen drinnen.

von Christian S. (roehrenvorheizer)


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Die Dinger haben nach Datenblatt 5% Toleranz, wirklich genau wird die 
Messung sowieso nicht.

mfg

von Andreas B. (bitverdreher)


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Matt L. schrieb:
> Sobald ich auf ein USB-Netzteil wechsle, habe ich mehr oder weniger
> starke Schwankungen drinnen.

Kauf Dir einfach ein ordentliches 5V Netzteil. Die 5V von USB NT sind 
i.A. nur zum Laden gedacht. Die benötigten Betriebsspannungen von 3.3V 
und weniger werden in den zu ladenden Geräten selbst erzeugt.

Christian S. schrieb:
> Die Dinger haben nach Datenblatt 5% Toleranz, wirklich genau wird die
> Messung sowieso nicht.

Davon abgesehen, daß die Dinger driften und die Nulline nur gegen die 
Umgebung abgeglichen wird. Da kann man also raten, welche CO2 
Konzentration aktuell gerade als Basis dient.

: Bearbeitet durch User
von Christian S. (roehrenvorheizer)


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Matt L. schrieb:
> Sobald ich auf ein USB-Netzteil wechsle, habe ich mehr oder weniger
> starke Schwankungen drinnen.

Niemand hat analysiert, welche "Sauereien" aus dem billig-Schaltnetzteil 
heraus kommen. Somit hast Du einen Ansatzpunkt für ein neues 
Tätigkeitsfeld.

mfg

von Guido K. (Firma: Code Mercenaries GmbH) (thebug)


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…der hochwertige Regler aus dem China-Grabbeltisch bei Amazon…
Nee, dann behalte den Regler, den Du jetzt hast, es wird nicht besser.

Aber so viel Zeit mal zu verstehen was der Unterschied zwischen einem 
Schaltregler und einem Linearregler ist, sollte man sich schon nehmen. 
Klar kann man auch Schaltregler für so eine Aufgabe bauen, aber der 
Billigschrott ist dafür nicht geeignet.

von Dieter D. (Firma: Hobbytheoretiker) (dieter_1234)


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Matt L. schrieb:
> Sobald ich auf ein USB-Netzteil wechsle, habe ich mehr oder weniger
> starke Schwankungen drinnen.

Der Y-Kondensator macht es möglich.

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