Led soll nur bei bestimmter Spannung leuchten

Fragen zu Schaltungen, Elektronik, Elektrik usw.

Moderator: T.Hoffmann

ledfan123
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Di, 04.11.14, 08:32

Hallo zusammen,

ich habe folgendes Problem:
Ich habe als Versorgungsspannung 9..12V, -9...-12V und 5 Volt. Diese Spannungen können per Drehschalter angewählt werden. Danach habe ich einen Shunt über dem ich für eine Strommessung den Spannungsabfall messe und danach die Last. In diese Schaltung muss ich jetzt 3 Leds einbringen die anzeigen sollen welche Spannung angewählt ist. Es soll also eine bei 9V...12V, eine bei -9V...-12V und eine bei 5V leuchten und die anderen sollen aus sein. Da die Leds meine Messung nicht beeinflussen sollen möchte ich die Leds parallel zum Shunt schalten. Die negative Spannung kommt mir hier entgegen, wenn ich nämlich die LED von Masse zu Vc schalte leuchtet diese auch nur wenn sie soll aber wie realisiere ich das mit den beiden positiven Spannungen ?

Hoffe Ihr wisst Rat,
viele Grüße,

Ben
t_schulz
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Di, 04.11.14, 08:40

Hallo,

eine LED (auch mit Widerstand) beeinflusst die Messung, wenn sie parallel zum Shunt liegt.

Die Spannungen lassen sich über Z- Dioden detektieren, die entsprechende Pfade ab oder zuschalten. So kannst Du unterschiedlich hohe Spannungen anzeigen.

hth
ledfan123
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Di, 04.11.14, 09:23

Hallo,

erstmals vielen Dank für die schnelle Antwort, hätte da nur noch ein paar Fragen.
Wie stark wird die Messung beeinflusst und was meinst du mit: "die entsprechende Pfade ab oder zuschalten"

viele Grüße
Borax
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Di, 04.11.14, 09:32

Da die Leds meine Messung nicht beeinflussen sollen möchte ich die Leds parallel zum Shunt schalten.
Wahrscheinlich parallel zum Shunt + Verbraucher. Die Spannung am Shunt wird ja vmtl. sehr klein sein (sollte sie jedenfalls).
Die negative Spannung kommt mir hier entgegen, wenn ich nämlich die LED von Masse zu Vc schalte leuchtet diese auch nur wenn sie soll
Vorsicht! Bei den meisten LEDs ist die maximal erlaube 'Reverse Voltage' etwa 5V. Also wird sie bei +9..12V massiv außerhalb ihrer erlaubten Sperrspannung 'betrieben' (leuchtet zwar nicht, geht aber ggf. trotzdem schnell kaputt). Wenn Dich der zusätzliche Stromverbrauch nicht stört, dann kannst Du einfach eine 4.7V Zener-Diode antiparallel zur LED schalten.
die entsprechende Pfade ab oder zuschalten
Ich kann Dir dafür einen Schaltplan malen... Ein paar 'Rahmenbedingungen' wären aber noch ganz nett:
Welche LEDs? (Farbe+Typ)
Welcher Strom (für reine Anzeigezwecke reicht 1-2mA locker - bei mehr blendet es einen sowieso nur)
t_schulz
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Di, 04.11.14, 09:35

Hallo,

das mit dem ab-/zuschalten meinte ich in etwa so:
Schwelle.jpg
Schwelle.jpg (51.64 KiB) 11347 mal betrachtet
da hab ich nicht viel dran rumprobiert, so etwa könnte es aber gehen. Kann auch optimiert werden. :D
ledfan123
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Di, 04.11.14, 10:00

Ihr seid ja echt super, hätt nicht mit so viel Antworten in so einer kurzen Zeit gerechnet.
@Borax: Das wäre natürlich super, ich habe an grüne Leds gedacht 5mm Standard. und vom Strom her würden 1-2mA locker reichen, ist wie gesagt nur zur Anzeige.
@Thomas: Vielen Dank, ich werde das ganze mal aufbauen und ausprobieren
t_schulz
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Di, 04.11.14, 10:21

Hallo,

ich würd's ja erstmal simulieren. :D
ledfan123
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Di, 04.11.14, 10:27

Okay stimmt, da hast du auch wieder echt
Borax
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Di, 04.11.14, 10:31

Bitteschön:
Fensterdiskriminator1.png
In der Simulation funktioniert's.
LED-Strom etwa 1.5-2mA (wegen 9..12V)
LTSpice-Datei:
Dateianhänge
Fensterdiskriminator.zip
(902 Bytes) 314-mal heruntergeladen
ledfan123
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Di, 04.11.14, 10:54

Vielen Dank, die Schaltung ist super. Kann ich meine Strommessung nun parallel zu der Spannungsquelle schalten oder sehe ich das falsch?
Borax
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Di, 04.11.14, 11:22

Klar kannst Du. Der Shunt ist ja üblicherweise low side (also zwischen Masse und Verbraucher).
Um es noch mal schematisch zu zeigen:
Fensterdiskriminator2.png
t_schulz
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Di, 04.11.14, 11:24

Also da hat Borax aber echt ein paar Sternchen verdient!
ledfan123
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Di, 04.11.14, 11:27

Allerdings, kann mich gar nicht oft genug bedanken.
ledfan123
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Mi, 12.11.14, 07:38

Habe die Schaltung aufgebaut, funktioniert super !!!

Hätte da allerdings noch ein anderes Problem:

Die Strommessung die ich mit einem Panelmeter durchführen will muss vor dem Verbraucher auf der Highside passieren da ich nicht in der Masseleitung messen kann.
Habe bisher ein EX2076 Panelmeter verwendet
http://www.conrad.de/ce/de/product/1343 ... view1&rb=1
allerdings funktioniert die Messung damit nur in der Masseleitung, wisst ihr vlt. Rat?

viele Grüße,
Ben
Borax
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Mi, 12.11.14, 09:15

...da ich nicht in der Masseleitung messen kann.
Warum? Aber es sollte Highside natürlich auch gehen. Nur muss dafür das Panelmeter potentialfrei sein (z.B. mit Batterieversorgung oder eigenem galvanisch vom Rest der Schaltung getrenntem Netzteil).
ledfan123
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Mi, 12.11.14, 09:22

Neben den 3 Spannungen die auch auf der von dir erstellten Schaltung sind habe ich noch andere Spannungen die zur Spannungsversorgung der Platine dienen. Alles geht aber auf einen Gnd und dort bekomme ich dann ungewollte Mischströme deshalb würde ich lieber auf der Highside messen. Das heisst ich kann ein einfaches potentialfreies Panelmeter nehmen und es müsste trotzdem gehen? Mit dem EX2076 ist es aber nicht möglich, oder?
Borax
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Mi, 12.11.14, 11:02

Doch. Geht mit dem auch. Ist nur eigentlich 'Perlen vor die Säue werfen', weil das mit jedem 5€ Panelmeter (wo üblicherweise Versorgung und Messung eben KEINE gemeinsame Masse haben dürfen) auch gehen würde. Einfach das Panel (schwarz + rot) an eine 9V Batterie anschließen und dann 'irgendwo' das Panel (blau und gelb) dazwischen schalten.
ledfan123
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Mi, 12.11.14, 11:58

Okay, habe das Panel jetzt mit 9 Volt versorgt und alles so angeschlossen wie im Schaltplan, nur das Verbraucher und Panel vertauscht sind, also Panel auf Highside (gelbe,blaue Litze) und dann den Verbraucher. Allerdings zeigt das Panel nur linksbündig "1." und dahuinter nix an
Borax
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Mi, 12.11.14, 12:30

Und die Versorgung des Panels (schwarz + rot an Batterie) haben auch ganz sicher nirgends eine Verbindung zur Messleitung (blau und gelb)?. Dann könntest Du noch versuchen, doch schwarz und blau zu verbinden um damit eine 'virtuelle' Masse zu schaffen. Einfach wäre es vmtl. mit einem Panel wo Versorgung und Messung grundsätzlich getrennt sind.
ledfan123
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Do, 13.11.14, 07:40

Nein, ich hatte alles so angeschlossen wie es in der Beschreibung stand. Hättest du einen Vorschlag für ein Panelmeter das in diesem Fall gut geeignet wäre, es muss den Strom messen können auch wenn es vor den Verbraucher geschaltet wird und auch bei negativen Spannungen funktionieren. Im Internet findet man viele aber ich möchte es nicht riskieren noch eines zu bestellen das nicht geht. Außerdem wäre es noch interessant zu wissen, wenn die galvanische Trennung für das Panel ohne Batterie erfolgen soll, ist das dann mit einem DC DC Wandler möglich oder benötigt es dazu noch mehr Aufwand und wenn ja was?
Borax
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Do, 13.11.14, 09:24

ist das dann mit einem DC DC Wandler möglich
Ja. Wobei es auch da unterschiedliche gibt. Geeignet wäre z.B. die Traco TMA Serie. Und die Ausgangsspannung ist oft bei DC/DC Wandlern nicht gerade 'sauber'. Für Messtechnik würde ich da hinter dem DC/DC Wandler noch einen Linearregler schalten. Wenn man die 5V als Eingangsspannung verwendet, könnte man damit 12V Ausgangsspannung machen: http://www.reichelt.de/Wandler-Module-D ... DC+WANDLER und dahinter noch einen 78L09: http://www.reichelt.de/-A-78L09/3/index ... ARCH=78L09

Wegen Einbau Panel:
Naja, eigentlich sollte das quasi mit jedem funktionieren. Z.B. so eines: http://www.reichelt.de/Messinstrumente- ... DP+135+LCD (oder mit Beleuchtung: http://www.reichelt.de/Messinstrumente- ... DP+140+LCD ) dann noch einen 1Ohm oder 0.1 Ohm Shunt dazu (max. 200mA bzw. 2A) falls der nicht vorhanden sein sollte.
ledfan123
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Do, 13.11.14, 09:53

Okay dann werde ich das ganze mal mit dem Panel versuchen. Kann ich auch diesen Wandler benutzen? http://www.mouser.de/ProductDetail/Mura ... pdaypjTg==
und dahinter dann den von dir vorgeschlagenen Linearregler?
Diesen hätte ich da und die 15 Volt habe ich zur Verfügung.
Borax
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Do, 13.11.14, 10:05

Den kannst Du nehmen, aber nur ohne den Linearregler. Die Ausgangsspannung bei dem NMG1509 ist ja schon 9V. Ein Linearregler braucht aber mind. 2V mehr Eingangsspannung als er am Ausgang zur Verfügung stellen kann. Du kannst aber auch das Rauschen anders minimieren: Eine 10µH Spule und einen 4,7µF Kondensator nachschalten (siehe Datenblatt: http://www.mouser.com/ds/2/281/kdc_nmg-54746.pdf Seite 5). Was auch noch wichtig ist: Du brauchst einen 'Mindestlastwiderstand'. Bei der NMG Serie:
The minimum load to meet datasheet specification is 10% of the full rated load
Für den NMG1509 also 22mA d.h. Du musst einen 390Ohm Widerstand dazu schalten.
ledfan123
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Do, 13.11.14, 10:17

Okay, habe nun sogar den ersten Wandler gefunden, werde der Einfachheit halber die 5 Volt abgreifen und per Wandler 12 Volt ausgeben. Jetzt zur Verschaltung:
Mit den 12 Volt vom Wandler und Gnd gehe ich auf den Input des Reglers und auf den Common des Reglers und vom Output des Reglers auf mein Panel. aber woher kommt nun die Masse für das Panel, etwa vom Common des Reglers? Weil dieser hat ja nur 3 Anschlüsse.
Borax
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Do, 13.11.14, 11:19

etwa vom Common des Reglers? Weil dieser hat ja nur 3 Anschlüsse.
Klar. Ist ja auch nur ein Linearregler ohne Trennung von Eingang und Ausgang (sprich Masse läuft durch). Diese Trennung erledigt ja der DC/DC Wandler. BTW: Der Linearregler braucht noch Kondensatoren an Eingang und Ausgang (je 100n).
Und Vorsicht mit dem Begriff 'Masse' für das Panel... Es gibt da ggf. einen Pin namens GND, aber der bezeichnet 'Masse' für die Messung. Die Versorgungsspannung kommt an die 9V Anschlüsse. Die 'Masse' vom Linearregler darf nicht mit der 'Masse' des Messeingangs verbunden werden.
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