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Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Analogschalter 4066


Autor: Carsten Pietsch (papa_of_t)
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Hallo allerseits,

ich möchte eine Batteriepannung im Bereich 10-20V mit einem AVR 
AD-Wandler messen. Außerdem möchte ich realisieren, daß ich den 
notwendigen Spannungsteiler abschalten kann, damit die Batterie darüber 
nicht entladen wird. Am AD-Eingang darf nicht über 5V anliegen.

Ich habe das Ganze mit einem kleinen Relais realisiert, funktioniert 
auch, aber das Relais hört man eben. Nun möchte ich gerne einen 4066 
nehmen (siehe Anlage). Da sehe ich allerings das Problen, daß das 
Schalterbein A (er schaltet von A nach B) im ausgeschalteten Zustand auf 
10-20V liegt - ist das ein Problem? Der Chip läuft mit 5V, und der 
Schaltbereich ist nur zwischen GNC und VCC angegeben / erlaubt..

Autor: johnny.m (Gast)
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> Der Chip läuft mit 5V, und der Schaltbereich ist nur zwischen GNC und VCC
> angegeben / erlaubt..
Wenn Du die Info schon aus dem Datenblatt hast, dann ist die Frage doch 
schon beantwortet...

Autor: Carsten Pietsch (papa_of_t)
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naja, es könnte ja sein, daß das nur im durchgeschalteten Zustand (für 
die durchzuschaltende Spannung) gilt, und in dem Zustand liegen ja nicht 
mehr als 5V an..

Oder hat jemand eine einfache andere Idee?

Autor: Björn Wieck (bwieck)
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Hallo Carsten,

im Datenblatt des 4066 steht geschrieben das weder A noch B eine höhere
Eingangsspannung als VCC haben dürfen...
Das wäre in deinem Beispiel der Fall und Du würdest den 4066 grillen.

Nimm besser einen FET-Transistor mit passender U_ds anstelle des 4066.

Grüße Björn

Autor: johnny.m (Gast)
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p-Kanal-FET in den Zweig einbauen. Musst dann aber für die nötigen 
Spannungsverhältnisse am Gate sorgen. Ein diskreter FET hätte zusätzlich 
den Vorteil, dass der Widerstand im eingeschalteten Zustand i.d.R. 
wesentlich kleiner ist als beim 4066 (da sind es locker über 100 Ohm, 
und die musst Du im Spannungsteiler berücksichtigen!).

Autor: Carsten Pietsch (papa_of_t)
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der P-Kanal-FET braucht dann doch aber eine ziemlich hohe Gatespannung, 
oder? Die werde ich mit meinem AVR-Portausgang (Messleitung an/aus) kaum 
erreichen, und Pull-up geht auch nicht, weil dann wiederum der AVR-Port 
auf 10-20V liegt.. ?

Außerdem: Abhängig von der Spannung könnte sich der Innenwiderstand des 
FET nichtlinear ändern, oder? (Das erschwert die Messung) - Ihr seht 
schon, ich hab ein solides Halbwissen .. :-)

Autor: johnny.m (Gast)
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Das sind in der Tat nicht zu vernächlässigende Probleme. Aber der 4066 
arbeitet intern ebenfalls mit FETs. Da er aber eben die Spannung nicht 
kann und Du kein Relais verwenden willst, musst Du Dir wohl diskret 
aufbauen. Und selbst wenn der FET seinen Innenwiderstand ändert: Solange 
die Teilerwiderstände um Größenordnungen über dem R_DSon des FET liegen, 
können sie vernachlässigt werden (einige Ohm gegenüber vermutlich 
einigen 10 kOhm). Wenn Deine Batteriespannung nicht unter 10 V sinken 
kann, sollte das mit einer entsprechenden Ansteuerung des Gates (wie ich 
oben schon angesprochen habe) kein übermäßig großes Problem sein.

Autor: johnny.m (Gast)
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Die Gatespannung am FET kannste z.B. über einen am µC angeschlossenen 
n-Kanal-FET aufschalten. Die Gatespannung vom p-FET kannste über eine 
Z-Diode begrenzen (z.B. auf ca. 5V), so dass in dem genannten 
Spannungsbereich der R_DSon weitgehend konstant bleibt. Du bist ja nicht 
auf schnelles Schalten angewiesen und kannst dementsprechend hochohmig 
steuern (brauchst also keine Push-Pull-Endstufe, um den FET 
aufzusteuern)

Autor: Knut Ballhause (Firma: TravelRec.) (travelrec) Benutzerseite
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Was wäre, wenn Du einen extrem hochohmigen Spannungsteiler (mehrere 
MOhm) mit nachgeschaltetem Puffer-Kondensator für die Sample-Impulse des 
ADC nehmen würdest? Dann ist die Entladung der Batterie vernachlässigbar 
gering und Du brauchst keine Schaltkinematik...

Autor: Carsten Pietsch (papa_of_t)
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Beifall an TravelRec! Ich habe schon hochohmig versucht zu messen, aber
auf den Kondensator bin ich nicht gekommen - best things are always
simple! Ein kleines Berechnungsproblem ergibt sich allerdings -> wie oft
darf ich in einer Zeitperiode messen bei welcher Kondensatorgröße, damit
die Kondensatorladung noch ausreicht, den ADC zu füttern, bzw, nach
welcher Zeit darf ich die erste Messung machen (ich lade ja über einige
MOhm..

Hatte gerade noch eine andere Idee, aber da war ein Fehler drin.. (Post 
gelöscht)

Autor: Rahul, der Trollige (Gast)
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>ich lade ja über einige MOhm..

t=R*C?

Autor: Carsten Pietsch (papa_of_t)
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nochmal zu TravelRec: Du gehst davon aus, daß der ADC-Eingang vom AVR 
hochohmig genug ist und nur beim Wandeln etwas niederohmiger wird, um zu 
messen? Ansonsten könnte ich ja den 4066 hinter den Kondensator 
schalten.. oder der hat dann wieder Leckstrom..? grübel Achja, werd mein 
altbewährtes Motto aufgreifen:

Versuch macht kluch!

Autor: Falk (Gast)
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@Rahul, der Trollige (Gast)

>>ich lade ja über einige MOhm..

>t=R*C?

nö, aber tau=r*C.
;-)

MFG
Falk

Autor: Rahul, der Trollige (Gast)
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>nö, aber tau=r*C.
>;-)

Nö!
Wenn ich sage, dass t=R*C ist, dann ist t=R*C.
Wenn du der Meinung bist, dass tau = R*C sein soll, dann akzeptiere ich 
das auch. ;-)

Autor: johnny.m (Gast)
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Der Sample-and-Hold-Kondensator im AVR hat 14 pF. Wenn Dein 
Pufferkondensator deutlich größer ist (z.B. 10 nF, also um 3 GO größer), 
dann juckt den Pufferkondensator das praktisch nicht, wenn der S&H-Kondi 
sich da ein Promill pro Wandlung rausklaut (und das wäre der 
Maximalwert, im Normalfall wird ja, solange die Eingangsspannung 
einigermaßen konstant ist, kaum was nachgeladen). Mit 10 nF und 10 MOhm 
ergäbe sich ein tau von 100 ms. Da sich Deine Batteriespannung aber 
vermutlich nicht innerhalb von Millisekunden signifikant ändert, muss 
immer nur sehr wenig nachgeladen werden. Das ist bei der Konfiguration 
praktisch vernachlässigbar. Es dürfte mit der Konfiguration eigentlich 
kein Problem sein, alle paar Millisekunden eine Wandlung zu machen. 
Vermutlich wirst Du ja eine Mittelwertbildung über mehrere Messwerte 
machen. Wenn Du bei der Samplingrate (wieder unter der Voraussetzung, 
dass sich die zu messende Spannung nicht schnell ändert) im Bereich 
einiger 10 S/s bleibst, sollte es keine Probleme geben.

Autor: Carsten Pietsch (papa_of_t)
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Danke johnny,

Ich werde es so probieren (das erspart mir auch , nachher zu Segor zu 
fahren und nen 4066 zu holen.. :-). Deine Annahmen sind richtig - die 
Spannung ändert sich nicht schnell, ich messe alle 5 Sekunden und bilde 
auch Mittelwerte aus mehreren Messungen. Ihr seid super!

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