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Robotrontechnik-Forum » Sonstiges » Spannungsmessung mit Offset » Themenansicht

Autor Thread - Seiten: -1-
000
29.04.2019, 19:28 Uhr
MiRa



Hallo,
ich steh grad auf dem Schlauch. Ich möchte mit einem Messgerät permanent die Spannung von einem Blei-Akku anzeigen. Ich hab bei eBay ein schönes Schalttafel-Instrument geschossen, dass prinzipiell geht. Das Messwerk braucht 1mA bei 100mV zum Vollausschlag.
Fix rumgerechnet, damit ich bei 15V Vollausschlag habe - Vorwiderstand zwischen und geht.

Das Spanende am Akku ist aber ob er unter 11V bzw. über 14V ist.

Da dachte ich mir, es wäre ja schön, wenn man sozusagen mit "Offset" messen könnte - also 10 V einfach unter den Tisch fallen lassen, so dass das Messgerät brav die 15V als Vollausschlag hat aber bei 10V dann "0" anzeigt.

Ich hab schon hin und her überlegt aber keine Idee, wie ich das "rein passiv" (wegen Strom sparen) realisieren kann.

Oder geht das doch?
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001
29.04.2019, 19:42 Uhr
Mobby5



Das ganze mit einer 10V-Z-Diode in Reihe schalten? Ist mir jetzt einfach so eingefallen. Keine Ahnung, ob es funktioniert.
--
und ausserdem muss in Zeile 20 der Doppelpunkt durch ein Semikolon ersetzt werden
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002
29.04.2019, 22:29 Uhr
Pollyplay




Zitat:
MiRa schrieb

Das Spanende am Akku ist aber ob er unter 11V bzw. über 14V ist.



Kommt darauf an, was du bezwecken willst?
Bei Pollin gibt es 3-Kanal Akkuwächter. Die Z-Dioden wählt man dann so, wie man es braucht.
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003
30.04.2019, 22:51 Uhr
Besserwisser

Avatar von Besserwisser

Spannungsmesser mit unterdrücktem Meßbereich.
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004
01.05.2019, 00:15 Uhr
MS05



Ja, mobby, gefällt mir gut. Bei einer idealen 10V Z-Diode könnte man jetzt aufhören zu denken. Man hätte eine Skala, die bei 10V ihren 0-Punkt hat, und dann linear bis 15V geht. Mit einer realen Z-Diode hat man zwei Probleme: erstens eine abenteuerliche "Linearität" der Skala, und zweitens einen Temperaturkoeffizienten (Tk) von reichlich 6mV/K.
Letzteres könnte man kompensieren, indem man die Z-Spannung kleiner wählt (denn wird auch der Tk kleiner, ca. 4,5mV/K bei 8V) und zusätzlich normale Dioden in Durchlassrichtung in Reihe schaltet (die haben dann jeweils etwa -2,2mV/K). Die Linearität verbessert man, indem man mindestens 10% des Stromes bei Endausschlag zusätzlich durch einen Widerstand parallel zum Messwerk leitet. Dann sollten nur noch etwa die ersten 5-10% des Zeigerweges gruselig aussehen. Das belastet dann natürlich leider den Akku zusätzlich.
Wenn man auf den Geschmack gekommen ist, kann man weiter experimentieren. Eine BE-Strecke eines Transistors (Kollektor offen) in Sperrichtung als Z-Diode hat recht gute Eigenschaften. LED haben teilweise einen kleineren dynamischen Innenwiderstand, also eine idealere Kennlinie.

Grüße, Matthias
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005
01.05.2019, 10:19 Uhr
Deff

Avatar von Deff

Man könnte auch Z-Dioden mit positiven und negativem Tk in Reihe schalten, um zu kompensieren...

Ingo
--
Die Politik ist ein Versuch der Politiker, zusammen mit dem Volk mit den Problemen fertig zu werden, die das Volk ohne die Politiker niemals gehabt hätte. (Dieter Hildebrandt)
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006
01.05.2019, 10:47 Uhr
Mobby5



@004
Hat man diese "abenteuerliche Linearität" nicht eigentlich nur dann, wenn die Spannung , welche an der Z-Diode abfällt, kleiner der Z-Spannung ist? Müsste man doch einfach mal einen Versuchsaufbau mit einem regelbarem Netzteil machen und gucken, wie siche Eingangs- und "Ausgangspannung" verhalten.
--
und ausserdem muss in Zeile 20 der Doppelpunkt durch ein Semikolon ersetzt werden

Dieser Beitrag wurde am 01.05.2019 um 10:48 Uhr von Mobby5 editiert.
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007
01.05.2019, 11:53 Uhr
MS05



@005
Ingo, ja könnte man. Man tut es in der Praxis eher nicht, weil die dazu benötigten Zenerdioden (unter ca. 4,5V) die Gesamtkennlinie "versauen". Diese Dioden haben hohe Sperrströme (teilweise über 100µA) und eine nicht so steile Kennlinie im Durchbruchsbereich, also einen hohen Innenwiderstand.
Unter 4,5V hast du die "wahren" Zenerdioden mit negativen Tk. Oberhalb 5V sind das dann eingentlich Avalanchedioden mit positivem Tk, und dazwischen im Übergangsbereich wirken beide Effekte und du bekommst Z-Dioden, mit einem Tk nahe 0.

Wie wir ja wissen, hat es in der DDR-Produktion gar keine Z-Dioden in diesem für vieles ungünstigem Bereich unter 4,5V gegeben. Es gab - warum auch immer - eine 1V Z-Diode, die aber im Durchlassrichtung betrieben wurde, und damit eigentlich gar nichts in dieser Typenreihe zu suchen hatte.

Das ist auch so eine Anomalie, die sich mir nie erschlossen hat. Haben wir hier vielleicht einen Chip-Bäcker, der da genauer weis, was da bei Uz<5V entschieden wurde, und warum?
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008
01.05.2019, 12:24 Uhr
kaiOr

Avatar von kaiOr

Die temperaturkompensierte Variante hieß SZY 20 bis 23, mit 8,4V.
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009
01.05.2019, 12:51 Uhr
MS05



@006
Im Sperrbereich hast du einen Sperrstrom von meist deutlich unter 10µA, und von diesem leitet die Messbereichsbeschaltung noch viel am Instrument vorbei.
Bei einem nackten Drehspulmesswerk (mit z.B. 50µA,100mV entspricht den üblichen 20kOhm/V) würde der Sperrstrom natürlich den Zeiger etwas zucken lassen. Allerdings macht dein Messbereich das Ganze ja noch ca. 2 Zehnerpotenzen unempfindlicher. Das Geschehen im Sperrbereich wird sich also ungefähr im Rahmen einer Zeigerbreite abspielen.

Der Übergangsbereich ist die Problemzone. Die gekrümmte Kennlinie führt zur ebenso krummen Skala. Darum der Parallelwiderstand. Dessen zusätzlicher Strom bewirkt, dass der Übergangsbereich schnell "nach oben" verlassen wird.
In diesem Übergangsbereich liegt übrigens auch Dein "wenn die Spannung, welche an der Z-Diode abfällt, kleiner der Z-Spannung ist". Das sind aber nur wenige 100mV unterhalb Uz, weshalb man den "schlimmen" Bereich auf den Skalenanfang begrenzen kann.
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010
01.05.2019, 12:54 Uhr
MS05




Zitat:
kaiOr schrieb
Die temperaturkompensierte Variante hieß SZY 20 bis 23, mit 8,4V.


Ja es gibt viele Lösungen, die besser sind. Heute würde man vielleicht einen TL431 nehmen, wenn man eine fertig gedachte Lösung sucht.
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011
05.05.2019, 13:02 Uhr
ted211



Hallo,

ich schlage vor, eine genaue 10 V Spannungsreferenz wie den AD 581 zu nehmen, Du benötigst aber noch einen Spannungswandler für die Versorgungsspannung.

Gruß,

Detlev
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012
11.05.2019, 21:04 Uhr
MiRa



Danke zusammen für die Tipps,
habe gestern mal fix das Messwerk mit zwei Zehnerdioden 5,1 V und einem Vorwiderstand , der für genau 1 mA bei 15 V sorgt, hintereinander geschalten und bin zufrieden.
Ab 10V beginnt der Zeiger auszuschlagen und hat bei 15V sein Maximum.
Jetzt muss ich nur noch mal ein Datenblatt für die Z-Dioden (SZX 21 ?) raus suchen, um zu schauen, ob denen das eine mA gefällt - gefühlt denke ich mal, das das passt ...
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