Problem beim direkten Auslesen einer Schmalband Lambda Sonden Spannung

Hallo zusammen,

ich habe ein Problem, die Spannung (0-1v) einer Schmalbandsonde direkt mit dem Arduino auszulesen.

Wenn ich einen Breitband Sonde samt Breitbandsonden-Controller im KFZ montiere, an den Arduino Port A0 anschließe und anstelle der Breitband Spannung von (0-5v) als Test eine Schmalband-Sonden-Spannung von 0-1v simulieren lasse, (dass geht mit jenem Controller), ... liest der Arduino die 0-1v wunderbar ein. Klemme ich ein MM dazwischen, stimmen die gelesenen Spannungswerte überein.

Demontiere ich nun die Breitbandsonde samt Controller und montiere die originale Schmalbandsonde im Abgasrohr und lese diese direkt mit dem MM während der Fahrt aus, zeigt das MM auch hier, je nach Restsauerstoffgehalt, wunderbar Werte zwischen 0 und 1v, ... so wie es sein soll.

Klemme ich aber jetzt den Arduino zusätzlich zum MM an die Sonde, sollte er mir hier genauso auch die 0-1v anzeigen, macht er aber nicht, anstelle dessen fällt die ankommende Spannung rapide ab (ca. 0.01v), auch parallel dann auf dem MM! Auch wenn ich den Arduino ohne MM alleine auslesen lasse, ist die Spannung wie gehabt wie o.g. viel zu niedrig.

Siehe Bilder hier drunter.

Woran kann es liegen? Zu hoher Eigenwiderstand des Schmalbandsensors? Habe zu diesem kein Datenblatt zur Hand.

Ach ja, ich habe am Arduino zwischen A0 und GND noch einen Kondensator mit 10nF gesetzt.

Danke Euch vorab und viele Grüße

(PS: Falls die Bilder zu klein sind, einfach in einem neuen Fenster separat öffnen)

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Vermutlich ist die Sonde so hochohmig, daß die 20k des Spannungsteilers einen Kurzschluß darstellen. Zum Testen den Arduino weglassen und nur den Spannungsteiler dazuschalten, und Effekt mit dem MM feststellen.

Wie sieht denn eine typische Meßschaltung für diesen Sondentyp aus?

Hi

Ohne Datenblatt wohl auch keine typische Beschaltung. Du könntest mittels OpAmp als Spannungsfolger das Signal hochohmig abgreifen und niederohmig zur Verfügung stellen. Da Du nahe an 0V runter musst, wirst Du ggf. einen Rail_to_Rail-OpAmp brauchen (bei Versorgung mit 0...5V). Alternativ bietest Du dem OpAmp einen negative Versorgungsspannung: ICL7660, PDF Laut Datenblatt kann der Chip bis 10mA liefern - gemessen (im Kurzschluss) kamen 30mA raus - über Minuten. (erzeugt die negative Spannung für die Anzeige eines meiner Netzgeräte, nachdem der verbaute Trafo statt -12V, 0V, 12V nur noch 0V und 12V 'ausspuckte')

MfG

postmaster-ino: (erzeugt die negative Spannung für die Anzeige eines meiner Netzgeräte, nachdem der verbaute Trafo statt -12V, 0V, 12V nur noch 0V und 12V 'ausspuckte')

Der Trafo spuckt erst mal Wechselspannung aus.

Gruß Tommy

Hi

Verdammt - Recht hat Er - hätte ich mir den Umbau zwar nicht schenken können, wäre aber wohl mit einer Diode hin gekommen. Muß Mal schauen, ob ich 'die Reste' noch komplett habe - ging auf zwei Festspannungsregler 7809/7909.

Wie betriebsblind kann man eigentlich werden? Wobei ich beruflich eher weniger mit Elektronik zu tun habe ...

MfG

Bei eigenen Sachen wird man eher betriebsblind, als bei fremden.

Gruß Tommy

Danke Euch für Eure Antworten.

Habe wie gesagt kein Datenblatt des Sensors oder eine typische Beschaltung, .... aber habe inzwischen auch ein paar Hausaufgaben gemacht und weiter gesucht und folgende Inhalte gefunden:

1. High Impedance voltage measurement:

http://www.skillbank.co.uk/arduino/measure2.htm

Könnte ich dies so 1:1 in meinem Aufbau übernehmen? Also mit einem MCP 6042 https://www.reichelt.de/low-power-dual-operationsverstaerker-1-6v-14-khz-dip-8-mcp-6042-i-p-p90096.html

2. Lambda Anzeige:

http://www.mdvp.de/Lambda/Lambda.html Interessant bzgl. Funktion usw. Weiter unten ist auch ein Aufbau einer Anzeige beschrieben: http://mdvp.bplaced.net/Lambda/Lambda.html#Aufbau

3. Viell. auch interessant:

https://forum.arduino.cc/index.php?topic=339833.0

Hallo,

den Spannungsteiler im Eingang kannst Du auch noch weg lassen.

Spannungsfolger

Heinz

Hallo Zusammen,

die Bauteile sind heute gekommen.

Von der Schaltung her müsste es dann doch mit den Anschlüssen des MCP6042 so verbunden werden, korrekt? Also zudem, wie hier empfohlen, ohne weiteren Spannungsteiler.

Besten Dank für ein kurzes Feedback und viele Grüße

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PS: Auch hier, einfach das Bild im neuen Fenster laden, falls zu klein dargestellt.

Hi,

die Schaltung ist richtig, es wundert mich nur, daß noch keiner was zur KFZ-Bordspannung gesagt hat. Ganz so schutzlos würde ich weder den OPV-Eingang, noch den Arduino in ein KFZ einbauen. Unter Laborbedingungen alles kein Problem.

Gruß André

Hallo André,

das ist oben ein Teil des kompletten Aufbaus, ...hier nur der Übersicht teilweise gezeigt. Die Bordspannung wird bei mir zum Arduino hin via LM7805 geregelt:

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:-)

Hallo,

bei der OP Beschaltung fehlt die Rückführung vom Ausgang auf den Vin-. So hat das Ding eine unendliche Verstärkung.

Zur Spannungsversorgung

ich könnte mit hinter der Diode im Eingang noch eine Z-Diode nach Masse vorstellen z.B. 24Volt, die schnibblet dann zus. Spitzen weg.

Rentner: Hallo,

bei der OP Beschaltung fehlt die Rückführung vom Ausgang auf den Vin-. So hat das Ding eine unendliche Verstärkung.

|500x294 Ich sehe diese Verbindung. (grüne Verbindung).

Grüße Uwe

Rentner: Hallo,

bei der OP Beschaltung fehlt die Rückführung vom Ausgang auf den Vin-. So hat das Ding eine unendliche Verstärkung.

Wie Uwe sagt, diese wurde eigentlich berücksichtigt.

Zur Spannungsversorgung

ich könnte mit hinter der Diode im Eingang noch eine Z-Diode nach Masse vorstellen z.B. 24Volt, die schnibblet dann zus. Spitzen weg.

Ah ok, also so wie hier?

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Welche würde sich anbieten? Reichen 5w aus https://www.reichelt.com/de/en/zener-diode-5-0w-24v-zd-5w-24v-p145343.html

Rentner: Hallo,

bei der OP Beschaltung fehlt die Rückführung vom Ausgang auf den Vin-. So hat das Ding eine unendliche Verstärkung.

Zur Spannungsversorgung

ich könnte mit hinter der Diode im Eingang noch eine Z-Diode nach Masse vorstellen z.B. 24Volt, die schnibblet dann zus. Spitzen weg.

Stimmt ich seh sie jetzt auch :) Also manchmal !!!

die Z Diode ist meiner Meinung nach ok. Dient ja eigendlich nur noch als Hosengurt.

aber nimm doch die die ist etwas rubuster :o

[Z-Diode](https://www.reichelt.com/de/en/overvoltage-protection-diode-1-5ke-24a-p41861.html?&

trstct=pol_10)

Heinz

Hi,

dem OPV-Eingang, von der Sonde kommend, würde ich so ein Ding verpassen: https://i.imgur.com/depzh3V.png Wenn der OPV sich was einfängt, ist ab 7V (und mehr als 2mA) auch ein neuer OPV nötig. Bei solchen Geschichten ist ein möglichst geringer Sperrstrom wichtig, also eher keine Schottky nehmen. Ich nehme für sowas eine BAV199, wer aber keine SMD löten möchte, die 1N4148 (2cent) tuns hier auch!

Gruß André

Die Sonde wird als Sprungsonde nicht über 1 V abgeben. Die resultierende Spannung bewegt sich innerhalb 200 und 800 mV – max 900mV.

"Dabei nutzt man die Eigenschaft von Zirkoniumdioxid, bei Temperaturen ab ca. 300 °C Sauerstoffionen elektrolytisch transportieren zu können, wodurch eine Spannung zwischen den außenliegenden Elektroden entsteht" (https://de.wikipedia.org/wiki/Lambdasonde#Funktion_der_Nernstsonde_/_Spannungssprungsonde)

Würde aber Deiner Meinung oben nach, wenn dann nicht auch ein normaler Spannungsteiler reichen? Also wie hier unten im Beispiel vom Anfang dieses Threads:

Und sodann, um die Eingangs-Impedanz nicht noch extrem weiter zu erhöhen, sodann als Teiler anstelle der 10k/10m im Beispiel oben dann eher z.b. 1k/1k ... zwecks Genauigkeit würde mir ein Teiler, der final die 1/2 Spannung ausgibt, nix ausmachen. Mir eicht eine Stelle Genauigkeit hinter dem Komma, da die Sonde maximal 0.9 v ausgeben kann und ich zur späteren Berechnung nur Werte von 0.2, 0.3, 0.4, 0.5, 0.6, 0.7, 0.8 Volt benötige.

Der Eingangswiderstand muß so hoch bleiben wie möglich. Mit 1k/1k bricht die Spannung völlig zusammen.

Hi,

die von mir vorgeschlagene Beschaltung des nichtinvertierenden Einganges des OPVs ist nur eine Schutzbeschaltung, und verändert das Signal nicht (wenn richtig verbaut), sondern fängt nur Überspannungen auf, die größer Ub+ oder kleiner GND sind, zuzüglich Diodenspannung 0,7V. Einen Spannungsteiler würde ich, wenn der Wert immer unter 1.0 Volt bleibt nicht verbauen. Die Widerstände in der Schutzschaltung begrenzen im Fehlerfall nur den Strom, sind aber kein Spannungsteiler.

Gruß André

Klappt alles im Testaufbau mit einem Netzteil wunderbar, werde dieser Tage sodann an den reellen Lambda-Sensor anschließen un berichten.

DrDiettrich: Der Eingangswiderstand muß so hoch bleiben wie möglich. Mit 1k/1k bricht die Spannung völlig zusammen.

Also wenn müsste ich auch hier sowas wie die 10k/10m aus dem Besipiel oben nehmen?

Ich beherzige ntürlich hier die Empfehlung ohne den Teiler, aber warum ich frage: Das Problem, welches ich nur habe ist, wenn ich keinen Spannungsteiler nutze ist, und die angeschlossene Sonde bei Aufwärmung noch keinerlei Spannung gibt (und wohl solange extremst hochomig ist), dass dann irgendwelche hin und her schwankenden Werte von um die 1.5v ± 0.5 vom Arduino gelesen werden, also so, als wenn ich den Analogeingang auslese, und nichts angeschlossen hätte. Ich würde gerne 0v am Analogeingang lesen, solange keine Spannung von der Sonde abgegeben wird, denn im Code frage ich damit ab, ob die Sonde noch am aufwärmen/initialisieren ist.

Habe testweise mal versucht via dem Labornetzteil auch mal bis zu 5v zu geben. funktioniert ebenso. Denn ich fände es toll, wenn ich später an diesem Eingang auch zu einer Breitbandsonde samt Cotrroller-Ausgang wechelsn könnte, und hier wäre die Spannung 0-5v anstelle 0-1v und auch hier nicht darüber hinaus ausbrechend.

@André Die Schutzschaltung sehe ich mir an und setze diese heute mal vorab in die Zeichnung.