12V Sensor mit Arduino UNO am 12V Bordnetz (Stromversorgung)

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Guten Abend und vielen Dank für die Aufnahme hier im Forum!

Seit kurzem bin ich ebenfalls vom Arduino und seinen unendlichen Möglichkeiten infiziert worden. Ich habe schon ein paar Projekte hinter mir, welche aber von der Stromversorgung keine Probleme waren.

Aktuell habe ich folgendes Projekt:
Einen 12V Sensor mit Hilfe eines Arduino UNO am Bordnetz eines Traktor betreiben. Ich habe schon etliche Beiträge gelesen über die Stromversorgung am Bordnetz, aber für mein Problem keine passende Lösung gefunden.

Ich habe eine Vorstellung wie es gehen könnte und bitte um Überprüfung:

Bordnetz: typische 13,8 - 14,5 V
Arduino: Stromversorgung über ein Traco Modul welches mir 9V ausgibt, dann über die Buchse ans Arduino
Sensor: Der Sensor hätte mit der Bordspannung kein Problem, ich möchte aber einen Step-Down Wandler einbauen, der mit grade 12 ausgibt um für die spätere Auswertung es einfacher zu haben. Das Schaltsignal würde ich über einen Spannungsteiler runter auf 5V holen damit beim Arduino keine Probleme bekomme.

Hier mal ein Schaltplan:

Folgenden Traco würde ich nehmen:

https://www.reichelt.de/Wandler-bis-1-W/TSR-1-2490/3/index.html?ACTION=3&LA=2&ARTICLE=116852&GROUPID=7250&artnr=TSR+1-2490&SEARCH=%252A

Zum Step Down:

Jetzt eine Frage vorweg: würde es Sinn machen einen fertigen Spannungsmesser für das Arduino zu verwenden?
https://www.funduinoshop.com/epages/78096195.sf/de_DE/?ObjectPath=/Shops/78096195/Products/03-62

gehen hier dann nicht auch 12V an das Arduino weiter?

Erstmal wäre ich dankbar, wenn sich jemand einen Überblick verschaffen kann, ob ich etwas anderes nehmen muss, etwas weglassen muss, beim Traco noch Kondis einbauen müsste.....etc.

Die ganzen Bauteile kommen in eine Wasserdichte Box (ca. 250x150x60 mm), Betrieb max. 8 Stunden am Stück im Sommer (Kasten hängt im Schatten).

Vielen Dank
Gruß arrhenius

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Was für ein Sensor? Welches Ausgangssignal? Digital oder Analag?

Am sinnigesten wäre es als erstes einen Snubber zu setzen um die Spannungsversorgung aus dem Boardnetz etwas zu bändigen. Danach einen StepDown Wandler von ~12V auf 5V. Diese direkt für den Arduino. Aus den 5V machst du zeitgleich auch wieder eine 12V Spannungsquelle. Hintergrund, wenn die Batterie sich leer und nur noch ~13V anliegen, liefert der StepDown Wandler vermutlich weniger als 12V!

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Das Problem ist nicht die Spannung allein, sondern die Störungen, die noch darauf liegen.
Deshalb wird oft empfohlen, ein USB-Auto-Ladeteil zu nehmen, da das schon einiges rausfiltert (zumindest die besseren Teile).
Kann der Sensor nur 12 V oder ist der auch bei 5V zur Mitarbeit zu bewegen?
Mehr geben Deine Infos nicht her. Evtl. einen Link zum Sensor mit schicken.

Gruß Tommy

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Bordnetz: typische 13,8 - 14,5 V

Denkste; Spannungseinbrüche bis 9V und Spannungsspitzen bis 90 V sind im Auto und sicher auch im Traktor normal.

Zum 12V Böcker Pluto SPW5 Spannungswandler:

Ohne große Basteleien können Sie auf der Eingangseite Wechsel- oder Gleichspannungen von ca. 14,5 V bis zu 25 V anschließen und erhalten auf der Ausgangsseite eine stabilisierte Gleichspannung von 12 V. Das Modul liefert dabei einen Ausgangsstrom von bis zu 1,5 A.

Ist schon mal für die Normale Bordspannung (zB ausgeschalteter Motor) nicht geeignet. Außerdem ist auf dem Foto ein L7805 verbaut, also ein Längsregler kein Schaltnetzteil was der Titel sugeriert.

Zum 9V Spannungswandler:
Eingangsspannung: 12 - 36 VDC

Zum Schaltbild: Deine Masseführung ist Katastrophal. Du kannst nicht die Masse für den Spannungsteiler vom 12 Modul nehmen für den Arduino aber vom 9V Wandler. Da hast Du sicher nicht das gleiche Potential sondern verschiedene Spannungen.

Grüße Uwe

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Guten Morgen,
zum Sensor:

ich habe eben noch mal den Sensor mit einem einstellbaren Netzgerät bei verschiedenen Spannung überprüft. Bis 6 V funktioniert der Sensor, sprich: bei 6V schaltet er 6V durch wenn ich einen Metallgegenstand davor halte.

Jetzt wäre eben meine Idee dass ich einen Step-Down Wandler nehme der mir für Sensor und Arduino 9V zur Verfügung stellt.

Wie uwefed schon sagte bin ich mir eben bei dem Masseanschluss vom Spannungsteiler unschlüssig wo ich den her nehmen muss.

Noch zum Betrieb: Die Apparatur wird nur dann gebraucht wenn der Schlepper bereits läuft. Also sie muss und kann mir keine sinnvolle Werte liefern wenn ich den Anlasser drehe.

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Du kannst die Wandler auch komplett weglassen! Ich gehe mal davon aus, dir geht es bei dem Metalldetektor um Eisenstangen o.ä. in Gerste/Weizenfeldern beim dreschen. Kannst du darauf dann überhaupt noch so schnell reagieren?

Es sollte ausreichen einen geeigneten Snubber hinter die 12V Dose zu setzen. Denn Sensor dann direkt daran anklemmen. Massepunkt ist der Minus Pol der Steckdose. Der Sensor sollte hier kein großes Problem mit kleinen Überspannungen haben.

Den Arduino kannst du dann therotisch noch runterwandeln, ansonsten auch hinter den Snubber setzen. 14V am VIN kann er schon vertragen wenn ansonsten keine großen Lasten angelschlossen werden (LCD, Ledsstreifen,...)

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dann sollte ich noch etwas hinzufügen:

an das Arduino wird ein 2 oder 4 zeiliges LCD Display (IC2) angeschlossen, evtl. noch eine kleine LED.

Das System hängt durchgehend am Stromkreis wird aber nur benötigt wenn der schlepper läuft.

Späterer Nutzen ist eine Drehzahlmessung einer Welle. (max. 600 U/min)

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Wenn ich jetzt nichts überlesen habe, dann betreibst du einen viel zu großen Aufwand.

In diesem Fall würde ich einfach einen LM7809 und einen LM7805 plus die dazu benötigten Bauteile (zwei/drei Dioden und ein paar Kondensatoren) nehmen.

Mit den 9 Volt betreibst du den Arduino, den Sensor und den 7805. Die 5 Volt sind nur für Display und LED.
So werden nichtmal Kühlkörper benötigt und die Kosten würde ich als gering einstufen.

Leider weiß ich nichts vom Schlepper, setze jetzt aber einfach mal ein neueres Modell voraus. Angeschlossen wird das ganze an die Klemme (Bezeichnung ist mir gerade entfallen) welche beim Betätigen des Starters keine Spannung führt. Somit ist die ganze Schaltung vor Spannungseinbrüchen und -spitzen geschützt. Wenn dieser Anschluss nicht vorhanden ist oder schwer zugänglich, dann kann man auch ein Öffner-Relais parallel zum Anlasser klemmen :wink:

Da ich gerade auf dem Eierbrett tippe, kann ich auf die Schnelle keinen Plan malen und hochladen.

Gruß

MiReu

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Wieso suchst Du dir nicht einen Sensor der mit 5V funktioniert?
Oder wählst einen mit NPN Ausgang und schließt einen Pullupwiderstand auf 5V Arduino an.
Grüße Uwe

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Tommy56:
Das Problem ist nicht die Spannung allein, sondern die Störungen, die noch darauf liegen.
Deshalb wird oft empfohlen, ein USB-Auto-Ladeteil zu nehmen, da das schon einiges rausfiltert (zumindest die besseren Teile).

Ich würde auch ein USB-Autoladeteil nehmen. Dort sind alle nötigen Schutzschaltungen, um den Arduino nicht zu killen, enthalten. Die Spannung für den Sensor würde ich mit einem Step-Up-Wnadler aus den störungsfreien(!) 5V des Ladegerätes gewinnen. Es sind ja nur wenige mA nötig.

Das Problem in Kraftfahrzeugen sind Spannungsspitzen, die z.B. beim Starten auftreten können und weit über die 36V Maximalspannung, die Step-Downs oder Spannungsregler abkönnen hinausgehen. Deshalb kann man nur Komponenten nehmen, die für den Einsatz in laufenden Kraftfahrzeugen gedacht sind oder muss sich mit entsprechenden Sachverstand selber für um die nötigen Schutzglieder kümmern.

Nachtrag: Es gibt DC-Wandler für den KFZ/LKW-Einsatz mit anderen Spannungen als 5V. Du könntest einen für 9V nehmen und damit Sensor und Arduino zugleich versorgen.

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Eben nachgeschaut: die + Leitung im Stecker wird beim starten abgeschaltet, also gäbe es da schon mal keine Probleme.

Jetzt bin ich im Grunde wieder da, wo ich am Anfang auch war. Viele Möglichkeiten und viele Meinungen.

Für mich kommt es am Ende nicht auf ein paar Euronen der einzelnen Bauteile an. Wichtig ist, das die Apparatur hält und das über die nächsten Jahre.
Da ich sowieso eine Lochplatine mit verbaue, wäre die Möglichkeit zum Löten da, was ich auch sehr begrüßen würde.

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arrhenius:
Für mich kommt es am Ende nicht auf ein paar Euronen der einzelnen Bauteile an. Wichtig ist, das die Apparatur hält und das über die nächsten Jahre.

Dann würde ich einen hochwertigen fertigen Spannungswandler für den KFZ/LKW-Einsatz benutzen. Spannungsspitzen können auch durch An- und Abklemmen der Batterie oder zufällig während des Betriebs entstehen (siehe de.sci.electronics-FAQ V3.07 Stand: 6.7.2017).

Häufig werden Fragen gestellt, wie man mit 'den 12 Volt' im Auto umgehen soll. Sei es, weil man ein Handyladegerät bauen oder einen PC im Auto betreiben möchte. Dabei hat ein Autoakku 8 Volt beim Anlassen, 12.6 Volt beim Rumstehen, 14.4 Volt beim Fahren, 28.8 Volt beim Jumpstart vom LKW, kurzzeitig -100 Volt wenn ein Relais abfällt oder +100 Volt wenn ein Kabel der Lichtmaschine einen Wackelkontakt hat, von Störungen (bis 60V und massiver Masseversatz) wenn am Auto geschweisst wird ganz zu schweigen, die sind ja auch nicht in den Testimpulsen berücksichtigt.

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Guten Abend,

ich habe mir jetzt nochmal alles angesehen und bin zur Entscheidung gekommen:

Entweder:

  • 5V Netzgerät (USB) für Arduino, daraus über Step-Up 9V oder 12V für den Sensor bereitstellen.
  • 9V Spannungswandler für beides

@Theseus schrieb etwas von einem "hochwertigen Spannungswandler" was kann man darunter verstehen ? Alles was ich finde hat einen Bezug aus China.
Beispiele:

Zum Verständnis noch einmal den aktuellen Stromlaufplan:

Wie man sieht fehlt noch der letzte Schlussstein: Was mache ich nun mit der Masseleitung vom Spannungsteiler?
uwefed hat es schon angesprochen. Ich bin bei dem Fall überfragt, Masseleitung ist für mich Masseleitung.

Wer kann mir Hilfestellung geben?
Gruß

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Spannungsteiler Masse = Arduino Masse = Sensor Masse.

Die Masse ist ein Bezugspunkt, deshalb gehören (in diesem Fall) alle Masse zusammen.

Gruß

MiReu

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arrhenius:
@Theseus schrieb etwas von einem "hochwertigen Spannungswandler" was kann man darunter verstehen ? Alles was ich finde hat einen Bezug aus China.
Beispiele:

Deine Beispiele sind alle nicht störfest. Die sind gut, wenn du z.B. eine Akku-gepufferte Solaranlage als Spannungsquelle hättest. Du brauchst etwas, was explizit für Kraftfahrzeuge gedacht ist.

Ich meinte damit ein z.B. USB-Autonetzteil eines Markenherstellers (z.B. Tomtom oder Nokia). Nichts aus der 2Euro-Grabelkiste im China-Importladen.

Bei Conrad gibt es eine eigene Rubrik für KFZ-geeignete Spannungswandler: Spannungswandler DC/DC, Gleichspannungswandler kaufen

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Guten Abend,

also dürfte so ein einfacher Wandler das Problem lösen (zum Beispiel):

Dann wäre das eine einfache Sache

Grüße
arrhenius

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Nimm lieber einen mit einer festen Ausgangsspannung. Die Spannungswahlschalter sind meist nicht sehr stabil und was der im Fehlerfall abgibt ist nicht bekannt.
Das könnte im Extremfal ein Grillfest oder schlimmer ein Fahrzeugbrand werden.

Gruß Tommy

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Nur leider gibt es keinen fertigen einbaubaren Wandler mit 9v Ausgangsspannung. Alles Universalwandler mit Wahlschalter.

Ich werde es mit dem mal Probieren, oder mal nach einen Ausschau halten mit den besten Bewertungen. Später im Betrieb wird er ja für immer auf 9V eingestellt sein, also bleibt der Wahlschalter unberührt. Ebenfalls wird er auch nur Betrieben wenn eine Person vorm Lenkrad sitzt.Die Leitung ist bei Nichtbenutzung Stromlos. Dann noch eine kleine Sicherung in die Leitung für den Notfall sodass es mal einen Versuch Wert ist und im Extremfall kann er mir ja nur das Arduino Board killen.

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arrhenius:
Nur leider gibt es keinen fertigen einbaubaren Wandler mit 9v Ausgangsspannung. Alles Universalwandler mit Wahlschalter.

Du kannst den Wahlschalter auslöten und eine Brücke in die 9V Stellung einlöten. So gibt es keien Probleme mit Kontaktproblemen oder unachtsam veränderten Schalter.

Grüße Uwe

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Ich denke, das ist die beste Lösung für das Teil.

Gruß Tommy