Announcement: there is an English version of this forum on Besteht die Möglichkeit, mit einem einfachen Komparator eine differentielle Spannung zu überwachen, ohne dabei einen Operationsverstärker als Differenzverstärker einzusetzen? Hintergrund: Ich arbeite mit zwei in Serie geschalteten Batteriezellen und möchte die Schaltung abschalten, sobald die obere Zelle eine zu geringe Spannung aufweist. Ziel ist es, mit einem möglichst einfachen Aufbau – idealerweise nur mit einem Komparator – die Differenzspannung zwischen den beiden Zellen zu erfassen und entsprechend zu reagieren.
Zwei in Serie geschaltete Batteriezellen sollten immer die gleiche Spannung haben. Oder den gleichen Ladezustand. Klar gehen 2 Komparatoren oder 2 Operationsverstärker. Wobei ein Komparator auch nur ein beschalteter OP ist.
Michael H. schrieb: > Ich arbeite mit zwei in Serie geschalteten Batteriezellen und möchte die > Schaltung abschalten, sobald die obere Zelle eine zu geringe Spannung > aufweist. Ziel ist es, mit einem möglichst einfachen Aufbau – > idealerweise nur mit einem Komparator – die Differenzspannung zwischen > den beiden Zellen zu erfassen und entsprechend zu reagieren. Jetzt werde Dir erstmal klar, was Du wirklich willst. Erst redest Du nur von der Spannung der oberen Zelle alleine, dann plötzlich von Differenzspannung zweier Zellen, die noch dazu in Reihe sind.
Ein Spannungsteiler der an beiden Zellen angeschlossen ist und leicht unsymmetrisch ist. So auslegen, dass der Abgriff bei zu großer Asymmetrie der beiden Zellen unter den Mittelabgriff der Zellen rutscht. Der Komparator vergleicht Mittelabgriff der Zellen und Spannungsteiler. Ist aber etwas frickelig und unsicher, wenn sich beide Zellen zu gleichmäßig entladen.
Jens G. schrieb: > Jetzt werde Dir erstmal klar, was Du wirklich willst. Mit etwas guten Willen kann das Anliegen vom TE verstanden werden: - Eine Schaltung wird aus zwei Zellen versorgt. - Offensichtlich ist der Mittelpunkt der beiden Zellen eine virtuelle Masse. - Die obere Zelle entlädt sich natürlicherweise schneller, da dort die meiste Elektronik dran hängen wird. Die negative Spannung wird nur für ein paar OPV oder anderen Analog-Kram benötigt werden. - Der Wunsch ist nun, die Spannungen der beiden Zellen zu vergleichen für eine einfache "Batterie leer" Anzeige.
Falls die untere Batterie größer ist als die obere Batterie (höhere Amperestundenzahl), dann genügt es nur die obere Batterie vor Tiefentladung zu schützen. Falls nicht, dann müssen sowieso beide Batterien überwacht werden!
Michael schrieb: > Mit etwas guten Willen kann das Anliegen vom TE verstanden werden: > > - Eine Schaltung wird aus zwei Zellen versorgt. > - Offensichtlich ist der Mittelpunkt der beiden Zellen eine > virtuelle Masse. > - Die obere Zelle entlädt sich natürlicherweise schneller, da > dort die meiste Elektronik dran hängen wird. Die negative > Spannung wird nur für ein paar OPV oder anderen Analog-Kram > benötigt werden. > - Der Wunsch ist nun, die Spannungen der beiden Zellen zu > vergleichen für eine einfache "Batterie leer" Anzeige. Du interpretierst zu viel ins Blaue hinein, und schlussfolgerst falsch. Der Vergleich der beiden Spannungen sagt Dir nicht, dass irgendwann "Batterie leer" ist. Das sagt Dir eher etwas über den Balance-Zustand etwas aus. Wenn schon, dann muss man min(Zelle1,Zelle2) mit einer Referenz vergleichen, wenn man "Batterie leer" erkennen will.
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Thomas B. schrieb: > Wobei ein Komparator auch nur ein beschalteter OP ist. Dann guck dir mal das Innenleben von typischen OP und typischen Komparatoren an....
Michael H. schrieb: > Besteht die Möglichkeit, mit einem einfachen Komparator eine > differentielle Spannung zu überwachen, ohne dabei einen > Operationsverstärker als Differenzverstärker einzusetzen? Um die Mutmaßungen nicht ausufern zu lassen, könntest du die Schaltung mit sauberer Bezechnung der Spannungen zeigen und als Formel ausdrücken, unter welcher Bedingung irgendein Überwacher Alarm schlagen soll. Ob das mit einem einzelnen Komparator zu erreichen ist, wird sich zeigen.
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ist möglich, hatte ich bei einem AVR Timer hinter den Spannungsteilern mit einem ATmega 32/644p/1284p am Shunt gemacht denn diese Atmel beherrschen die Differenzmessung. Die Spannungen müssen natürlich potenzialfrei gegen die AVR Versorgung sein.
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Michael H. schrieb: > Besteht die Möglichkeit, mit einem einfachen Komparator eine > differentielle Spannung zu überwachen, ohne dabei einen > Operationsverstärker als Differenzverstärker einzusetzen? > > Hintergrund: > Ich arbeite mit zwei in Serie geschalteten Batteriezellen und möchte die > Schaltung abschalten, sobald die obere Zelle eine zu geringe Spannung > aufweist. Ziel ist es, mit einem möglichst einfachen Aufbau – > idealerweise nur mit einem Komparator – die Differenzspannung zwischen > den beiden Zellen zu erfassen und entsprechend zu reagieren. Es fehlen wesentlich Angaben von deiner Aufgabe. Darf die Schaltung 500uA Verbrauch haben? Sind die Batterie spaungen unter je 16V? Das erleichtert nämlich die Nennung einer Lösung deutlich. Bei 18v LIPO wäre es schon deutlich eingeschränkter. Ansonsten gilt Radio Eriwan: im Prinzip lösbar, aber...
Thomas B. schrieb: > Wobei ein Komparator auch nur ein beschalteter OP ist. Ein Komparator enthält sogar weniger Bauelemente als ein OPV. Er benötigt nämlich keine Frequenzkompensation. Meistens ist ersogar billiger als ein OPV.
Michael H. schrieb: > Besteht die Möglichkeit, mit einem einfachen Komparator eine > differentielle Spannung zu überwachen, ohne dabei einen > Operationsverstärker als Differenzverstärker einzusetzen? > > Hintergrund: > Ich arbeite mit zwei in Serie geschalteten Batteriezellen und möchte die > Schaltung abschalten, sobald die obere Zelle eine zu geringe Spannung > aufweist. Ziel ist es, mit einem möglichst einfachen Aufbau – > idealerweise nur mit einem Komparator – die Differenzspannung zwischen > den beiden Zellen zu erfassen und entsprechend zu reagieren. Was nicht klar ist, was wertet den Ausgang des Komparators aus, eine LED, eine Zeigerinstrument, ein uC Soll der Komparator also eigenständig eine LED ansteuern wenn entweder starke asymmetrie oder eine Batterie leer ist, dann geht das nicht mit einem einzigen Komparator, da du mehr als eine Information auswerten musst und mit einem Komparator geht nur eine Information, natürlich kann man prinzipiell überlegen, ob man auf der Eingangsseite des Komparators mit dioden Infos verknüpfen kann, sehe ich hier aber nicht. Zeigerinstrument, wenn das Zeigerinstrument mit einem Drehschalter in verschiedenen Abgriff-Positionen verstellt werden kann, dann kann man beide Spannungen ablesen und mit einem OP die Asymmetie auswerten, d.h. man sieht es ja eigentlich in den beiden EInzelstellungen, wenn du aber diese verstärken willst, dann mit dem OP, ja geht, könnte man so auslegen das Batterie voll jeweils Vollausschlag und max. Asymmetrie dann auch Vollausschlag wäre uC, im Prinzip das gleiche wie beim Zeigerinstrument, nur mit den Einzelspannungen benötigt man einen zweiten OP als Differenzverstärker wenn du die obere "Messen" willst und nicht GEsmatspannung mit untere Spannung im uC rechnen möchtest
Mein Favorit ist ja immer noch der alte LM10. Mit interner Referenz. Alte Krücke aber gut. Gibt’s noch bei Reichelt. Wird aber teurer. LM311 und die Konsorten gehen sicher auch. Oder nur mit OPV. Aber man weis ja nicht mal welche Akkus Du verwendest. Und die Kapazität der beiden Akkus. Und welchen Sinn das ganze hat. Gib mal mehr Infos.
Vielleicht nicht jedermanns Geschmack, aber ich würde 5 Bauteile nehmen: vier Widerstände (für zwei Spannungsteiler) und einen Arduino Pro Mini. Der Rest ist Software.
Thomas B. schrieb: > Aber man weis ja nicht mal welche Akkus Du verwendest. Eben. Ich schaue trotzdem mal in meine Glaskugel. Nach Befragen meiner Glaskugel würde ich zum Beispiel ein IC aus der HY2120 Serie https://www.hycontek.com/en/products-en/3180 und einen generischen Dual-MOSFET wie ein 8205A vorschlagen. Beides für Klimpergeld zu bekommen.
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Michael H. schrieb: Unlar der Sinn deiner Rede ist > Besteht die Möglichkeit, mit einem einfachen Komparator eine > differentielle Spannung zu überwachen "Differentielle Spannung" ist Unsinn. Eine Spannung ist per Definition immer differentiell. Sie ist die Differenz zweier Potentiale. > ohne dabei einen > Operationsverstärker als Differenzverstärker einzusetzen? 1. Warum diese Aversion gegen Operationsverstärker? 2. FTR: die Schaltung die du meinst heißt nicht Differenzverstärker, sondern Subtrahierer. Differenzverstärker ist die Bezeichnung der Eingangsstufe der meisten OPV. Das Ding mit den zwei Transistoren mit gemeinsamem Emitter. > Hintergrund: > Ich arbeite mit zwei in Serie geschalteten Batteriezellen und möchte die > Schaltung abschalten, sobald die obere Zelle eine zu geringe Spannung > aufweist. Warum glaubst du, daß gerade die Spannung der "oberen" Zelle zuerst abfallen sollte? Was ist, wenn das die "untere" Zelle ist? Ansonsten hast du die Wahl, das entweder richtig zu machen mit Einzelzellüberwachung. Oder den verkürzten Weg zu gehen und die Summenspannung zu überwachen. Bei nur zwei Primärzellen bietet sich das letztere an, denn wenn eine solche Zelle leer ist, wird sie weggeworfen. Tiefentladung ist da eher kein Problem. Das sieht bei Akkus natürlich anders aus. > Ziel ist es, mit einem möglichst einfachen Aufbau – > idealerweise nur mit einem Komparator – die Differenzspannung zwischen > den beiden Zellen zu erfassen und entsprechend zu reagieren. Das ergibt mal so gar keinen Sinn. Zwei Zellen haben im Prinzip niemals die gleiche Spannung. Kommt nur darauf an, wie genau man mißt. Und die Differenz der Zellspannung sagt auch zu wenig über den Ladezustand aus. Zwar kann man mit einiger Sicherheit sagen, daß die Zelle mit der niedrigeren Spannung zuerst leer werden wird. Aber ob das jetzt ist, oder erst in zwei Wochen, kann man aus der Differenz eher nicht ableiten. Mal ein Beispiel: wenn "Zelle" eine Alkali-Mangan Zelle meint, dann ist sie bei 1.5V voll und bei 0.9V leer. Zwei Zellen in Reihe haben also zwischen 3.0V und 1.8V. Wenn du nur die Summenspannung überwachst, dann sind es im extremsten Fall 1.5V für die vollere und 0.3V für die leerere Zelle. Kein Problem. Solange eine Zelle nicht umgepolt wird, läuft sie auch nicht mit höherer Wahrscheinlichkeit aus.
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