Schaltung zur Ürberwachung der 9 Volt Batteriespannung

[Daniel (rid)]

Guten Morgen,

ich würde gerne eine Schaltung aufbauen, um die 9 Volt einer Batterie zu 
überprüfen.
Durch einen Tastendruck soll eine LED anzeigen, dass die Spannung der 
Batterie noch in Ordmnung ist. Ich habe eine Batterie, welche mir +9V 
erzeugt und eine andere Batterie, welche mir -9V erzeugt. Grün würde ich 
gerne für +9V verwenden und rot für -9V.

Eventuell durch einen Op als Komparator geschaltet?
Es würde ja nur dann die Batterien belastet werden, wenn ich den Taster 
drücke.

Diese Schaltung finde ich auch sehr schön.

https://www.richter-ee.de/bpscircuit.html

Für Vorschläge und Hilfestellung wäre ich sehr dankbar.

Grüße
rid

[Sherlock 🕵🏽‍♂️ (rubbel-die-katz)]

Daniel schrieb:
> Eventuell durch einen Op als Komparator geschaltet?

Das ist schon mal eun guter Ansatz. Dazu brauchst du eine ausreichend 
stabile Referenz, mit der du die Spannung vergleichst.

Schau dir mal den TL431 an, der enthält beides in einem dreibeinigen IC 
- super praktisch.

Der Link verweist nicht auf einen Schaltplan, sondetn Werbung. Scheint 
mir SPAM zu sein.

[Georg M. (g_m)]

Daniel schrieb:
> Es würde ja nur dann die Batterien belastet werden, wenn ich den Taster
> drücke.

[Arno R. (arnor)]

Daniel schrieb:
> ich würde gerne eine Schaltung aufbauen, um die 9 Volt einer Batterie zu
> überprüfen.

Na dann schau dir mal das Datenblatt einer 9V-Batterie an, insbesondere 
die Entladekennlinien. Auf welche Spannung soll denn nun wirklich 
geprüft werden? Bei Prüfung auf 9V wird die Batterie mit 99% Restladung 
als leer angezeigt.

[Boris (skyperhh)]

Komperatoren mit eingebauter Referenzquelle:

Analog (ehemals LT) den LT6703-2/LT6703-3
https://www.analog.com/media/en/technical-documentation/data-sheets/ICL7665.pdf

ICL7665 - der kann Über- und Unterspannung ausgeben.
https://www.analog.com/media/en/technical-documentation/data-sheets/ICL7665.pdf

TI TPS3700
https://www.ti.com/lit/gpn/tps3700

[Dieter D. (Firma: Hobbytheoretiker) (dieter_1234)]

Die Helligkeit einer LED ist nicht geeignet fuer den Batteriezustand. Du 
wirst dafuer einen Mikrocontroller benoetigen, der Dir das Messergebnis 
per Morsezeichen über die LED ausgibt.

[Georg M. (g_m)]

https://www.mikrocontroller.net/attachment/619351/Komparator.png

[Rainer W. (rawi)]

Dieter D. schrieb:
> Die Helligkeit einer LED ist nicht geeignet fuer den Batteriezustand.

Das ist auch nicht gefragt.

Gelesen?

Daniel schrieb:
> Durch einen Tastendruck soll eine LED anzeigen, dass die Spannung der
> Batterie noch in Ordmnung ist.

[Michael B. (laberkopp)]

Daniel schrieb:
> Diese Schaltung finde ich auch sehr schön.

Die Schaltung ist ja leider nicht angegeben, er wird diese nachgebaut 
haben:

+Bat --+------+-----15M--------+
       |      |                |
     100k +-------+            |
       |  |   OUT1|--150k------+
       +--|HYST2  |            |
       |  |   SET1|------------+
      3M2 |ICL7665|           1uF MKS2
       |  |  HYST1|--2k2--|>|--+
       +--|SET2   |       LED  |
       |  |   OUT2|--1k--------+
      1M3 +-------+
       |      |
GND ---+------+

aus https://dse-faq.elektronik-kompendium.de/dse-faq.htm

Aber du willst nur eine LED die bei Knopfdruck unter 5.6V aufleuchtet. 
Das geht mit einem TL431 einfacher:

     Taster
       _
+9V --o o--+--1k--+--|>|--+
           |      |  LED  |
          27k     |       |
           |      |       |
           +----TL431     |
           |      |       |
          22k     |       |
           |      |       |
GND -------+------+-------+

Allerdings brauchst du 2 davon und einen Taster der 2 Kontakte hat.

[Lothar M. (Firma: Titel) (lkmiller) (Moderator)]

Daniel schrieb:
> Grün würde ich gerne für +9V verwenden und rot für -9V.
Verwirrende Farbgebung. Üblicherweise ist grün für "Ok" verwendet. Und 
es ist meist "schlecht", wenn irgendwas rot leuchtet.

> Diese Schaltung finde ich auch sehr schön.
1. Welche Schaltung?
2. Was hindert dich daran, sie zu verwenden?

[Daniel (rid)]

Hallo,

danke für eure Antworten. Das hilft mir schon sehr.
Sorry, der Link verweist auf keine Schaltung sondern auf ein Produkt. 
Das war schlecht geschrieben.

Grüße
rid

[Sherlock 🕵🏽‍♂️ (rubbel-die-katz)]

Michael B. schrieb:
> Aber du willst nur eine LED die bei Knopfdruck unter 5.6V aufleuchtet.
> Das geht mit einem TL431 einfacher:

Funktioniert nur mit LEDs, die mehr als 2,5V brauchen (oder zwei in 
Reihe).

[Michael B. (laberkopp)]

Sherlock 🕵🏽‍♂️ schrieb:
> Funktioniert nur mit LEDs, die mehr als 2,5V brauchen

1.9V.

Der TL431 geht runter bis 2.5V - Diodendurchlassspannung.

[Dieter D. (Firma: Hobbytheoretiker) (dieter_1234)]

Rainer W. schrieb:
> Gelesen?

Natuerlich. Georg kam gleich mit dreistelligem LED Display, d.h. ihn 
betrifft das noch viel mehr.
D.h. mein Vorschlag integriert Georgs Verbesserung, wenn es bei einer 
Led bleiben soll.

Dauerleuchten fuer sehr gut.
Blinken, es neigt sich dem Limit zu.
"o" fuer oh es geht bergab.
"s" fuer sterben der Batterie.
Dunkel, es geht gleich zu Ende.

[Wolle G. (wolleg)]

Evtl. habe ich es überlesen.
M. E. fehlt ein Widerstand, oder ein ähnlicher Verbraucher, der die 
Batterie mit einem definierten Strom belastet.
Nur die Leerlaufspannung zu messen reicht nicht aus, um auf den Zustand 
der Batterie schließen zu können.

[Sherlock 🕵🏽‍♂️ (rubbel-die-katz)]

Michael B. schrieb:
> 1.9V

Ah, gut zu wissen. Dann muss man LEDs verwenden, die mit 1,9V sicher 
nicht leuchten.

[Manfred P. (pruckelfred)]

Georg M. schrieb:
> Mini-Voltmeter.jpg

Kostet pro Stück um einen Euro und macht kaum Aufwand.

Ansonsten hatten wir in
Beitrag "Re: 12V Überwachung mit sehr geringer Stromaufnahme gesucht."
eine Schaltung, die bei Unterspannung blinkt und mit wenigen Mikroampere 
Ruhestrom dauerhaft am Akku sein kann.

[Frank O. (frank_o)]

Georg M. schrieb:
> Mini-Voltmeter.jpg
>
>             57 KB

Nehme ich für Knopfzellen. Klappt gut.

[Manfred P. (pruckelfred)]

Frank O. schrieb:
> Georg M. schrieb:
>> Mini-Voltmeter.jpg
>>             57 KB
> Nehme ich für Knopfzellen. Klappt gut.

Das von Georg gezeigte Modul funktioniert unter 3 Volt vielleicht noch. 
Je nach Anzeigewert kenne ich 11..15 mA Stromaufnahme, da gehen viele 
LiMn-Knöpfe schon heftig in den Keller und ich hege Zweifel am Sinn für 
Knopfzellen.

[Frank O. (frank_o)]

Manfred P. schrieb:
> Zweifel am Sinn für
> Knopfzellen.

Muss ich mal messen. Aber das zeigte ganz gut an, was für Zellen noch 
genug Leistung hatten.
So habe ich letztens die "faulen" Knopfzellen raus schmeißen können.

[Dieter D. (Firma: Hobbytheoretiker) (dieter_1234)]

Am einfachsten fuer den TO duerften folgende Lösungen sein:

a) Zwei Taster und zwei TL431.

b) Ein Taster, zwei Transistoren oder Mosfet und zwei TL431.

[Sherlock 🕵🏽‍♂️ (rubbel-die-katz)]

Dieter D. schrieb:
> a) Zwei Taster und zwei TL431.

a+) Ein Taster mit zwei Kontakten und zwei TL431

[Michael B. (laberkopp)]

Sherlock 🕵🏽‍♂️ schrieb:
> und zwei TL431

Er kann auch TLV431 für alte rote 1.6V LED in der Schaltung nehmen.

[Marcel V. (mavin)]

Michael B. schrieb:
> Er kann auch TLV431 für alte rote 1.6V LED in der Schaltung nehmen.

Dann schreib auch gleich dazu, warum der TLV431 mit einer 
Referenzspannung von 1,24 Volt besser sein soll, denn nur dann wird es 
sofort jedem klar! Genauso wie der LM385-Z1,24. Der hat auch statt 2,5 V 
nur 1,24 V, so dass jede LED funzt. Allerdings arbeitet der 
Spannungsteiler beim LM385 umgekehrt proportional.

[Daniel (rid)]

Vielen Dank für die ganzen Antworten. Hat mir sehr geholfen.

[Daniel (rid)]

Hallo,

ich würde gerne nun die Schaltung mit dem TLV431 realisieren. Habe aber 
ein Problem.

Mit dem TL431 funktioniert die Schaltung wie beschrieben. Bei 6V bleibt 
die LED dunkel.
Das würde ich jetzt gerne mit dem TLV431 realisieren aber ich bekomme es 
nicht hin. In Multisim bleibt die LED, egal bei welcher Ref-Spannung an. 
Ich vermute das die Simulation beim TLV nicht funktioniert. Die 
verschiedenen Ref-Spannungen habe ich mit einem Potentiometer 
eingestellt
Die Schaltung habe daraufhin auf ein Steckboard aufgesteckt und an den 
Ref-Eingang über ein über ein Netzteil eine Spannung angelegt. Die 
Batteriespannung mit 9V habe ich über den zweiten Ausgang des Netztteils 
angelegt. Nun kann ich ab ca. 1.4V Ref Spannung die LED mit einem 
Vorwiederstand von 1kOhm Ein-, bzw. Ausschalten.
Bei 1,4 Volt geht sie aus. Drehe ich den Ref-Eingang aber weiter hoch, 
steigt die Spannung an der LED wieder an und beginnt zu leuchten.
Ich verstehe nicht wie das mit einem Spannungsteiler am Ref-Eingang bei 
dem TLV431 dann funktionieren kann.

Kann mir jemend helfen und sagen wie ich die Schaltung aufbeuen muss, 
damit die LED bei einer Batteriespannung unter 6V leuchtet und über 6V 
dunkel bleibt.

[Hendrik B. (hendrik_ber)]

Schau Dir mal im Datenblatt die Referenzspannung der beiden ICs an und 
vergleiche diese. Wenn Du dazu Fragen hast, nochmal melden. :)

[Michael B. (laberkopp)]

Daniel schrieb:
> Ich vermute das die Simulation beim TLV nicht funktioniert

Das vermute ich auch  denn 2.99V können am TL431 genau so wenig anliegen 
wie 2.88V am TLV431.

Vergiss Multisim, bau es real auf.

Daniel schrieb:
> Drehe ich den Ref-Eingang aber weiter hoch,

Never ever eine Spannung an Ref anlegen ohne ausreichenden 
Vorwiderstand.

Du nimmst 12k für R2 und 47k für R1 am TLV431 damit die LED bei 6V 
schaltet. Keine Potis.

[Marcel V. (mavin)]

Michael B. schrieb:
> Du nimmst 12k für R2 und 47k für R1 am TLV431 damit die LED bei 6V
> schaltet.

Ich hab's getestet, funktioniert nicht! Wie auch? Die LED wird einfach 
nur kontinuierlich dunkler,  so wie es zu erwarten war.

Daniel schrieb:
> Bei 6V bleibt die LED dunkel.
> Das würde ich jetzt gerne mit dem TLV431 realisieren aber ich bekomme es
> nicht hin.

Mit einem zusätzlichen PNP-Transistor funzt es perfekt. Der 220k erzeugt 
für dich sogar noch eine Minifurzhysterese von 0,3V, damit die rote LED 
abrupt bei unter 6,2V an- und bei über 6,5V aus geht.

Lästig ist nur der ständige hohe Stromverbrauch von über 12mA, auch bei 
dunkler LED!

[Marcel V. (mavin)]

Marcel V. schrieb:
> Lästig ist nur der ständige hohe Stromverbrauch von über 12mA, auch bei
> dunkler LED!

Durch den Einsatz einer modernen hellen roten LED (6500mcd), kann der 
470R Widerstand auf 10k erhöht werden. Dadurch sinkt der Stromverbrauch 
bei eingeschalteter LED auf 750nA ab. Bei abgeschalteter LED sind es 
dann 2mA.

[Michael B. (laberkopp)]

Marcel V. schrieb:
> Ich hab's getestet, funktioniert nicht! Wie auch?

Genau so:

Daniel schrieb:
> Mit dem TL431 funktioniert die Schaltung wie beschrieben. Bei 6V bleibt
> die LED dunkel

Es gibt keinen funktionalen Unterschied zwischen dem TLV431 und TL431 
ausser der Referenzspannung.

Wenn die TL431 Schaltung funktioniert, funktioniert auch der TLV431 
darin.

[Daniel (rid)]

Hallo,

ich habe die Schaltung jetzt auch nochmals mit dem Teiler 47k und 12k 
aufgebaut und dazu eine Messreihe aufgenommen.
Es stimmt, die Schaltung funktioniert. Bei ca. 6V geht die LED aus.
Die Referenzspannung in dieser Schaltung muss allerdings auf ca. 1,45V 
ansteigen damit die LED ausgeschaltet wird. Jedoch fängt bei 9V die LED 
wieder an zu glimmen.
Ich habe dann den R2 auf 10k reduziert. Damit geht logischerweise die 
Spannung, bei der die LED aus geht auf ca. 7,5V hoch. Bleibt aber auch 
bei 9V aus. Aber auch hier wird erst bei einer Referenzspannung von ca. 
1,45V geschalten.

Ich habe mich nun dazu entschieden, die Schaltung so zu ändern, dass die 
LED aus ist, wenn die Spannung der Batterie unter einem bestimmten Wert 
sinkt. Hier liegt die LED mit ihrem Vorwiederstand an der Kathode des 
TLV431. Jetzt wird genau beim Erreichen der Referenzspannung von 1,24V 
geschalten.

Ich habe meine Messwerte mal aufgeschrieben und ein Foto davon gemacht. 
Die Markierung mit dem Textmarker bedeutet, dass die LED an ist.

Kann mir jemend erklären warum in der Schaltung, in der die LED parallel 
zum TLV431 liegt, die Referenzspannung die Werte von ca. 1,4V - 1,45V 
hat bevor sie schaltet. Bei der anderen Schaltung sind es wirklich immer 
genau 1,24V aus dem Datenblatt.

[Michael B. (laberkopp)]

"glimmt" passiert wohl weil der Strom da lang fliesst

+9V--+
     |          LED
    47k      +--|>|--+
     |       |       |
     +--|>|--+       |
        431          |
   interne Diode    GND

Eventuell statt 47k/12k lieber 470k/120k nehmen (obwohl es dan ungenauer 
wird), oder zur LED einen 10k Widerstand parallel.

[Daniel (rid)]

Bei 9V fängt sie leicht an wieder zu leuchten. Gehe ich mit der Spannung 
am Eingang noch höher, wird die Spannung an der LED höher bzw. fließt 
mehr Strom über die Diode im TLV und sie leuchtet. Auch bei 470k/120k. 
Die Referenzspannung ist hier sogar noch höher bei ca. 1,55V bevor 
geschaltet wird.

[Marcel V. (mavin)]

Michael B. schrieb:
> Marcel V. schrieb:
>> Ich hab's getestet, funktioniert nicht! Wie auch?
>
> Genau so:

Jetzt klappt's bei mir auch!

👍

Ich musste einfach nur noch eine Diode in Serie zur roten LED schalten!

[Marcel V. (mavin)]

Daniel schrieb:
> Ich habe mich nun dazu entschieden, die Schaltung so zu ändern, dass die
> LED aus ist, wenn die Spannung der Batterie unter einem bestimmten Wert
> sinkt.

Damit die grüne LED auch wirklich ganz aus ist, habe ich noch einen 4k7 
Widerstand parallel zur grünen LED geschaltet.