Hallo, ich möchte eine Spannung mit einem Arduino messen. Die Spannung wird bei rund 6.6V liegen. Mit einem Spannungsteiler kann ich problemlos an einem analogen Port messen.
Jedoch wird mein Arduino hauptsächlich schlafen. Wenn er aufwacht, soll er seine Sensoren auslesen und einen Transistor einschalten, hinter dem ein Spannungsteiler die Spannung messen soll.
Der Transistor soll also um Strom zu sparen, den Spannungsteiler nur unter Strom setzten, wenn gemessen wird.
Den Spannungsabfall am Transistor habe ich mit 0,7V einkalkuliert.
Transistor ist ein S9012 PNP oder S9014 NPN mit 2k2ohm als Basiswiderstand.
Ich habe diverse Optionen durchgespielt, komme jedoch nie auf sinnvolle Werte.
Wo soll ich einen Spannungsteiler einbauen? Vor dem Emitter oder nach dem Kollektor oder einen Widerstand davor und einen danach? Die Messleitung an Pin A1 ist als Eingang geschaltet. Jedoch dürfte diese Leitung die Messung verfälschen
Hallo Donaufisch,
am besten du zeichnest ein Schaltbild. Das sagt mehr als tausend Worte.
Ist diese Spannung die du messen willst die Spannung der Batteriestromversorgung oder etwas externes?
Wenn es etwas externes ist dann kann doch ruhig die ganze Zeit Strom fließen.
Du kannst den Spannungsteiler vergleichsweise hochohmig machen dann fließt da nur ein kleiner Strom.
Das müsstest du mal im Detail erklären was du da wie "durchgespielt" hast.
Sind das Berechnungen?
Sind das SPICE Simulationen?
oder
Tinkercad Simulationen?
Musst du die Spannung kontinuierlich messen oder nur auf das Überschreiten / Unterschreiten eines bestimmten Wertes überwachen?
Das alles würde klar werden wenn du mal das Gesamtprojekt beschreibst.
Mit einem bipolar-Transistor egal ob NPN oder PNP eine Spannungs für Spannungsmessung ein/ausschalten halte ich für schwierig.
Mit einem MOS-FET wird das schon eher gehen.
Noch eine Möglichkeit wäre ein bistabiles Relais. Das braucht zum Schalten nur einen ca. 50 bis 200 Millisekunden langen Stromimpuls.
Man muss es eben über zwei Spulen ansteuern.
Erste Spule für Kontakt schießen
zweite Spule für Kontakt öffnen
jeweils über den kurzen Schaltimpuls
vgs
Hi,
mache einen Schaltplan! Was sind Deine erwarteten Messgrößen? Misst Du eher 10µA oder 10A, wie groß soll der Shunt sein?
Mit einem npn oder pnp wird das nichts, und die 0.7V Spannungsabfall am Transistor sind grob falsch, die hätte man nur so ungefähr als U(be) Spannung.
Nimm einen MOSFET, da kannst Du mit einem sehr kleinen Widerstand rechnen.
Gruß André
Ich dachte an folgende Schaltung.
meine Überlegung war, dass ich zwischen R1 und R2 einen Spannungsabfall habe, den ich messe und daraus Uges berechnen könnte. Ich erwarte Spannungen zwischen 6 und 12V. Ich betreibe einen Arduino Nano mit Sensoren zur Zeit an einem 2s LiFe Akku und möchte die Spannung überwachen. Die Spannung soll jedoch nicht permanent, sondern nur jede halbe Stunde kurz gemessen werden. Die Sensoren werden öfter abgefragt, die Spannung an der Spannungsmessung soll jedoch nur anliegen, wenn auch gemessen wird, um den Stromverbrauch zu minimieren. Demnach soll der Strom so klein wie möglich aber so groß wie nötig sein, für eine sinnvolle Messung. Der exakte absolute Wert ist eigentlich auch irrelevant. Ich brauche nur eine vergleichbare proportionale Größe, an der ich den Spannungsabfall sehe, wenn der Akku schwächer wird. Eine exakte Messung des absoluten Wertes wäre mir trotzdem lieber. Mit den Formeln für Spannungsteiler bin ich auf keine sinnvollen Ergebnisse gekommen, wenn ein Transistor in der Leitung hängt. Am einen MOSFET habe ich auch schon gedacht. Trotzdem würde es mich interessieren, warum es mit Transistor nicht klappt. Im Falle das der Transistor voll durchschaltet, sollte die Spannungsmessung doch möglich sein, do die Verluste am Transistor gleich bleiben.
Ich empfehle da die linke Schaltung, allerdings mit einem P-Channel Mosfet. Da fällt über die Drain-Source-Strecke weniger Spannung ab.
Bei der linken Schaltung wird immer Strom fließen, weil die Differenz von 12V zu 5V an Basis/Gate zu groß ist um den Transistor/Fet zu schließen. Das gilt ganz besonders für einen P-Fet. Bei der rechten Schaltung hat man 12V am Arduino Pin, wenn der Transistor/Fet geschlossen ist.
Allenfalls ein NPN Transistor/ N-Fet über den Spannungsteiler…
Dann einen 0,1µF Kondensator zwischen analogEingang und Masse schalten. So kann man den Spannungsteiler sehr hochohmig (100kOhm) bemessen.
Die 0,7V sind zwischen Basis und Emittor. Die Spannung zwischen Kollektor und Emittor ist nicht so genau definiert. Je nach Basisstrom, Kollektorstrom und Transistormodell zwischen 0,2 und 2V.
Außerdem ist der + Pol zu schalten, da ein Trennen des Minuspols am Spannungsteiler die volle Meßspannung (mit dem oberen Widerstand als Vorwiderstand) auf den analogen Eingang bringt.
Abgesehen davon ob es überhaupt notwendig ist, den Spannungsteiler abzuschalten, ist das mit einem Transistor etwas kompliziert.
Du brauchst einen P-MOSFET und einen zweiten Transistor um diesen zu schalten.
Ich würde das mit einem kleinen Relais (Reedrelais) machen.
Grüeß Uwe
Da hast du Recht.
Es muss noch ein weiterer Treibertransistor (evtl. ein NPN) rein, der den P-Mosfet steuert.
Die höhere Spannung habe ich übersehen.
Hi,
ich bin da eher bei Uwes Lösung mit einem hochohmigen Spannungsteiler!
Es ist kein Problem, einen Spannungsteiler aufzubauen, bei dem nur 5 ... 10µA Querstrom fließt (& 100nF Kerko dran). Die Selbstentladung eines Akkus ist höher.
Gruß André
Weder die eine noch die andere Schaltung funktioniert.
Bei der linken Schaltung brauchst Du ca 12V um den PNP Transistor auszuschalten;
Die Rechte Schaltung bringt immer Spannung an den analogen Eingang.
Bei beiden Schaltungen weißt Du die Collektor/Emittor Spannug nicht und somit ist der Spannungsteiler ungenau.
Ein Ersetzen des Bipolartransistors durch einen MOSFET bringt wenig. Der Spannungsabfall am MOSFET ist vernachlässigbar klein, aber die anderen genannten Probleme bleiben.
Nimm statt des PNP Transistors ein Reedrelay.
Grüße Uwe
Wobei 6,6V für einen Akku etwas komische Spannung ist.
Grüße Uwe
Ein Reedrelais wird mit einem Magneten geschaltet. Wenn dann ein normales Relais.
Die gibt es aber auch mit Spulen zum direkten schalten über 5 Volt.
Du meinst einen ReedKontakt. Reedrelais beinhalten einen solchen ...
Die 6.6V beziehen sich auf 2x 3.3V LiFoPo in Reihe geschaltet.
Gruß André
Ich würde dem TO empfehlen, sich an den Ratschlag von @SpaghettiCode zu halten. 
Also mit einem bistabilen Relais so wie dieses hier
https://www.reichelt.de/signal-relais-5-v-dc-1-a-2-co-az850p2-5-p352025.html
Das Datenblatt sagt Schaltzeit 2 Millisekunden.
Sagen wird wir geben dem Relais einen SChaltimpuls von 5 Millisekunden Länge.
5V / 125 Ohm = 40 mA. Hört sich erst mal nach viel an man braucht die 40 mA aber nur 0,005 Sekunden lang.
0,040 A x 0.005 Sekunden x 2 / 3600 Sec / h = 112 picoamperestunden.
0,000000112 Ah = 0,000112 mAh
Das entspricht einem Spannungsteiler von 5V / 0.000000112 A = 4,5 MegaOhm.
Das sind dann pro Tag 0,0054 mAh die das Schalten des bistabilen Relais verbraucht.
vgs
Danke für euer Feedback!
Ein bistabiles Relais wird wahrscheinlich die beste Option sein. Ein hochohmiger Spannungsteiler wäre sicher auch spannend, jedoch bin ich dann womöglich eher im Rauschen als Messen.
Nochmal zurück zu Transistor/Mosfet. Wenn ich Widerstand R1 vor und R2 nach dem Transistor/Mosfet in den Stromkreis einbaue, müsste doch an R2 eine Spannung abfallen, die in irgendeiner Weise zur Gesamtspannung Uges proportional ist.
Die Schaltspannung von der Basis wäre konstant. Demnach müsste der Spannungsabfall an R2 proportional zu der zu überwachenden Spannung Uges sein und sinken, wenn Uges sinkt. Die Entladekurve eines LiFe Akkus ist relativ konstant bis zum Ende, dann fällt die Spannung stark ab. Wenn der Spannungsabfall auf zB. 80% des Startwertes absinkt, müsste ich relativ sicher das Ende des Akkus erreicht haben und mein Arduino kann noch eine Warnung verschicken. Ich könnte also keine absoluten Werte messen, sondern nur relative Änderungen. Wäre das generell möglich an einem Transistor/Mosfet ?
Bistabile Relais gibt es in 2 Ausführungen:
- mit einer Spule, die zum Ausschalten mit der umgepolten Spannung erregt werden muß (umständlich)
- mit 2 Spulen, eine zu einschalten und eine zum Ausschalten.
Wobei die 2. möglichkeit den Nachteil 2-er Ausgänge und Treiber (Transistor) zu brauchen aber eben keine H-Brücke.
Wenn Stromsparen ein Gebot ist kann man auch einen Optokoppler mit FET Ausgang nehmen. zB den H11F1M
Grüße Uwe
Wegen dem möglichen Rauschen wurde ja ein Kerko empfohlen.