Hallo,
die Überschrifft ist wahrscheinlich etwas unglücklich gewählt, es fiel mir nichts besseres ein. Ich beschreibe es einfach mal. Ich habe einen digital Thermometer mit Innen und Außen Temperaturanzeige, mit großem Display und Uhr für PKW. Diesen wollte ich in mein Auto fest einbauen. Das blöde daran ist daß, es entgegen der Artikelbeschreibung nicht wahlweise mit Knopfzellen oder 12V Zigarettenanzünderstecker läuft. Sondern, Thermometer und Uhr über 2 Parallel geschaltete Knopfzellen und die Displaybeleuchtung nur über die 12V Steckdose.
Ich wollte es nur über den Stecker betreiben, da ich später das Gerät nicht immer ausbauen kann zwecks Batterie wechsel. Jetzt kommt ihr ins Spiel, die Displaybeleuchtung braucht 3V. Das habe ich durch ausprobieren heraus gefunden. Den Stecker für den Zigarettenanzünder habe ich zerlegt, dort fand ich aber keinen Schaltregler sondern nur einen ziemlich dicken Widerstand. Den Stecker möchte ich sowieso nicht weiter verwenden. Die Stromversorgung soll unsichtbar im Armaturenbrett werden. Die zwei Knopfzellen liefern 1,5V es läuft natürlich auch mit nur einen von denen.
Habe versucht die beiden sachen in Reihe zu schalten. Also von 5V Schaltregler zum Thermometer weiter zur Beleuchtung und wieder zurück. 1,5V + 3V = 4,5V das war meine Idee. Leider geht es nicht, das Display bleibt dunkel nachdem es kurz flackert. Scheinbar nimmt sich der Thermometer soviel Spannung wie es kriegen kann und die Leds bekommen nicht genug ab.
Wie kann man das Problem lösen? Ich möchte keine Batterien benutzen und das ganze soll über eine Leitung zum Gehäuse funktionieren. Ideen, Vorschläge? Zur Not führe ich eben 3 Kabel dort hin mit 1,5V, 3V und gemeinsame Masse.
2 Verbraucher, unterschiedliche Spannungen
Moderator: T.Hoffmann
Eine Reihenschaltung ist nicht möglich, da beide Kreise unterschiedliche Ströme verwenden. Die Beleuchtung benötigt keine Spannung von 3 Volt, sondern einen konstanten Strom. Bei 20 mA und einer Bordspannung von 14,4 V (bei laufendem Motor) wären das dann 560 Ohm / 0,5 Watt. Du kannst aber auch einfach den Widerstand, der im Stecker eingebaut ist, weiterverwenden.
Die einfachste Lösung für die 1,5 V ist eine Reihenschaltung aus einem Widerstand und 2 Dioden. Beim Diodentyp 1N4001, 1N4002 oder 1N4004 fallen bei einem Stromfluss von ca. 85 mA zwischen 0,7 und 0,8 V ab, über der Reihenschaltung von 2 Dioden damit also ziemlich genau die benötigten 1,5 V. Für diesen Strom müsste der Widerstand einen Wert von 150 Ohm bei einer Belastbarkeit von 2 Watt haben. Die Betriebsspannung solltest Du so anklemmen, dass sie nur bei eingeschalteter Zündung anliegt.
Als Skizze würde das also so aussehen:
Die einfachste Lösung für die 1,5 V ist eine Reihenschaltung aus einem Widerstand und 2 Dioden. Beim Diodentyp 1N4001, 1N4002 oder 1N4004 fallen bei einem Stromfluss von ca. 85 mA zwischen 0,7 und 0,8 V ab, über der Reihenschaltung von 2 Dioden damit also ziemlich genau die benötigten 1,5 V. Für diesen Strom müsste der Widerstand einen Wert von 150 Ohm bei einer Belastbarkeit von 2 Watt haben. Die Betriebsspannung solltest Du so anklemmen, dass sie nur bei eingeschalteter Zündung anliegt.
Als Skizze würde das also so aussehen:
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Loong
Ich vermute eher, daß die Displaybeleuchtung und die Thermometer-Uhr-Schaltung eben nicht gemeinsame Masse haben. Vorschlag: Den Thermometer-Zweig über einen DC:DC-Wandler betreiben.
Da es sich um 2 zuvor getrennte Stromkreise gehandelt hat, ist es völlig egal, ob sie mit gemeinsamer Masse betrieben werden oder nicht. Ein DC/DC-Wandler würde wohl preislich in der gleichen Größenordnung wie das Thermometer liegen.
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Loong
Je nach Schaltung solcher China-Kracher sind Beleuchtungs- und Meßschaltkreis eben nicht zwingend galvanisch voneinander getrennt. Und deshalb ist es - möglicherweise, ich hab so'n Teil zuhause und mir damit geholfen, daß ich die Batterie nach außen gelegt habe - eben nicht egal, ob sie mit gemeinsamer Masse betrieben werden oder nicht.ustoni hat geschrieben:Da es sich um 2 zuvor getrennte Stromkreise gehandelt hat, ist es völlig egal, ob sie mit gemeinsamer Masse betrieben werden oder nicht.
Wie dem auch sei, solange Tombak das nicht einfach ausprobiert hat, wird die Antwort wohl offenbleiben. Das Thermometer hat inklusive Versandkosten 5,88 € gekostet, der nötige Widerstand und zwei Dioden liegen bei 1 €, also was solls?
Edit: Noch ein Bild von der Platine...
Hier mal ein Bild vom Widerstand, ich denke es sind 680 Ohm. Da hängt noch etwas mit dran aber keine Ahnung was es sein könnte. So gut kenn ich mich mit Bauteilen noch nicht aus
Diese versorgen eben nur die Leds. Soll ich diese "Diode" oder was es ist, dran lassen?
Zündungsplus ist schlecht, da ich dann jedesmal die Uhr stellen darf.
Hier mal ein Bild vom Widerstand, ich denke es sind 680 Ohm. Da hängt noch etwas mit dran aber keine Ahnung was es sein könnte. So gut kenn ich mich mit Bauteilen noch nicht aus
Diese versorgen eben nur die Leds. Soll ich diese "Diode" oder was es ist, dran lassen? Zündungsplus ist schlecht, da ich dann jedesmal die Uhr stellen darf.
- Dateianhänge
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- PIC_0057.JPG (319.49 KiB) 6635 mal betrachtet
Die Diode ist - warum auch immer - möglicherweise alsVerpolungsschutz drin, die kannst Du ruhig weglassen.
Auf dem Foto der Platine ist recht gut zu erkennen, dass die LEDs galvanisch vom Thermometerkreis getrennt sind. Die Schaltung sollte also funktionieren. Dein Argument mit der Uhr ist natürlich richtig, da hab ich nicht dran gedacht. In dem Fall sollte der Strom durch die Dioden reduziert werden.
Hier einmal ein Auszug aus dem Datenblatt der 1N4004:
Bei 20 mA liegt die Durchlaßspannung der Diode bei etwas über 0,6 V, was dann mit 1,2 - 1,3 V ein bisschen wenig wäre. Einfacher Trick: noch einen weiteren Widerstand von 10 Ohm in Reihe schalten, bei 20 mA fallen darüber dann zusätzlich 0,2 V ab (bei 680 Ohm und damit 19 mA genau 0,19V). Bei ausgeschaltetem Motor sinkt die Bordspannung auf ca. 13,6 V, der Strom durch die Reihenschaltung reduziert sich dann auf knapp 17,8 mA. Damit verringert sich auch die Betriebsspannung des Thermometers um 12 mV - das dürfte aber keine Rolle spielen.
Hier der neue Spannungsteiler mit in blau eingezeichneten Spannungsabfällen (die Werte sind gerundet):
Anmerkung: um 17:30 fehlerhafte Spannungsangabe im Schaltplan korrigiert.
Auf dem Foto der Platine ist recht gut zu erkennen, dass die LEDs galvanisch vom Thermometerkreis getrennt sind. Die Schaltung sollte also funktionieren. Dein Argument mit der Uhr ist natürlich richtig, da hab ich nicht dran gedacht. In dem Fall sollte der Strom durch die Dioden reduziert werden.
Hier einmal ein Auszug aus dem Datenblatt der 1N4004:
Hier der neue Spannungsteiler mit in blau eingezeichneten Spannungsabfällen (die Werte sind gerundet):
- 1,5 V.jpg (15.84 KiB) 6620 mal betrachtet
Anmerkung: um 17:30 fehlerhafte Spannungsangabe im Schaltplan korrigiert.
Ich will es mal versuchen:
Für Dein Thermometer benötigst Du eine Spannungsquelle von 1,5 V (ca., so genau kommt es nicht drauf an). Da es sich um ein LCD-Thermometer handelt, das mit kleinen Knopfzellen betrieben wird, ist der Strombedarf sehr gering, der benötigte Strom wird wohl bei weniger als 0,1 mA liegen. Wenn dem nicht so wäre, müßtest Du alle paar Tage die Knopfzellen wechseln.
Als Bordspannung steht Dir eine Spannung - je nach Betriebszustand des Autos - von ca. 12,8 bis 14,4 V zur Verfügung. Bei laufendem Moter sind es ziemlich genau 14,4 V.
Die einfachste Möglichkeit, aus diesen 14,4 V eine Spannung von 1,5 V abzuleiten, ist ein simpler Spannungsteiler. Ersetze die beiden Dioden und den 10 Ohm Widerstand jetzt gedanklich mal durch einen 79 Ohm Widerstand. Der Gesamtwiderstand der Reihenschaltung würde dann ja 680 Ohm + 79 Ohm = 759 Ohm betragen. Bei einer Spannung von 14,4 V über den Widerständen ergibt sich ein Strom von I =U/R = 14,4 V/759 Ohm = 0,019 A oder 19 mA. Über dem 79 Ohm Widerstand fällt damit eine Spannung von U = 79 Ohm x 0,019 A = 1,501 V ab, was genau der benötigten Betriebsspannung des Thermometers entspricht.
Die Betriebsspannung für das Thermometer greifst Du also einfach über dem 79 Ohm Widerstand ab. Dadurch belastest Du natürlich den Spannungsteiler, wodurch die Spannung etwas kleiner wird. Da der benötigte Strom aber sehr viel kleiner als die fließenden 19 mA ist, kannst Du das ganz einfach vernachlässigen.
Der einfache Spannungsteiler hat nun einen Nachteil: Änderungen der Bordspannung werden prozentual im Verhältnis 1:1 an den 79 Ohm Widerstand weitergegeben, 10% weniger Bordspannung bedeutet also auch 10% weniger Betriebsspannung fürs Thermometer.
Deshalb habe ich den 79 Ohm Widerstand durch das einfachste aktive Bauelement ersetzt, das es gibt, nämlich durch Dioden. Dioden haben eine relativ konstante Durchlaßspannung. Eine relativ große Änderung des Stroms bewirkt nur eine relativ kleine Änderung der Durchlaßspannung. Diesen Effekt habe ich in der Schaltung einfach ausgenutzt. Wenn Du Dir die Kennlinie oben anschaust, siehst Du, dass sich bei 20 mA eine Vorwärtsspannung von etwa 0,64 V einstellt. Bei 2 Dioden in Reihe sind das schon mal 1,28 V, also ca. 1,3 V. Die fehlenden 0,2 V werden durch den 10 Ohm Widerstand ezeugt. Auch hier fließen natürlich die 19 mA, es entsteht also ein zusätzlicher Spannungsabfall von 0,19 V. Genau genommen hast Du damit also eine Spannung von 1,28 V + 0,19 V = 1,47 V. Das sollte aber nah genug sein.
Der Vorteil dieser Schaltung ist ganz einfach, daß Spannungs- und damit Stromänderungen nur eine geringe Änderung der Vorwärtsspannung bewirken. Das entspricht schon einer (sehr einfachen) Spannungsregelung. Um bei obigem Beispiel zu bleiben, wird sich eine Änderung der Bordspannung von 10% nur noch in einer Änderung der Betriebsspannung des Thermometers in der Größenordnung von 1 - 2% bemerkbar machen.
Für Dein Thermometer benötigst Du eine Spannungsquelle von 1,5 V (ca., so genau kommt es nicht drauf an). Da es sich um ein LCD-Thermometer handelt, das mit kleinen Knopfzellen betrieben wird, ist der Strombedarf sehr gering, der benötigte Strom wird wohl bei weniger als 0,1 mA liegen. Wenn dem nicht so wäre, müßtest Du alle paar Tage die Knopfzellen wechseln.
Als Bordspannung steht Dir eine Spannung - je nach Betriebszustand des Autos - von ca. 12,8 bis 14,4 V zur Verfügung. Bei laufendem Moter sind es ziemlich genau 14,4 V.
Die einfachste Möglichkeit, aus diesen 14,4 V eine Spannung von 1,5 V abzuleiten, ist ein simpler Spannungsteiler. Ersetze die beiden Dioden und den 10 Ohm Widerstand jetzt gedanklich mal durch einen 79 Ohm Widerstand. Der Gesamtwiderstand der Reihenschaltung würde dann ja 680 Ohm + 79 Ohm = 759 Ohm betragen. Bei einer Spannung von 14,4 V über den Widerständen ergibt sich ein Strom von I =U/R = 14,4 V/759 Ohm = 0,019 A oder 19 mA. Über dem 79 Ohm Widerstand fällt damit eine Spannung von U = 79 Ohm x 0,019 A = 1,501 V ab, was genau der benötigten Betriebsspannung des Thermometers entspricht.
Die Betriebsspannung für das Thermometer greifst Du also einfach über dem 79 Ohm Widerstand ab. Dadurch belastest Du natürlich den Spannungsteiler, wodurch die Spannung etwas kleiner wird. Da der benötigte Strom aber sehr viel kleiner als die fließenden 19 mA ist, kannst Du das ganz einfach vernachlässigen.
Der einfache Spannungsteiler hat nun einen Nachteil: Änderungen der Bordspannung werden prozentual im Verhältnis 1:1 an den 79 Ohm Widerstand weitergegeben, 10% weniger Bordspannung bedeutet also auch 10% weniger Betriebsspannung fürs Thermometer.
Deshalb habe ich den 79 Ohm Widerstand durch das einfachste aktive Bauelement ersetzt, das es gibt, nämlich durch Dioden. Dioden haben eine relativ konstante Durchlaßspannung. Eine relativ große Änderung des Stroms bewirkt nur eine relativ kleine Änderung der Durchlaßspannung. Diesen Effekt habe ich in der Schaltung einfach ausgenutzt. Wenn Du Dir die Kennlinie oben anschaust, siehst Du, dass sich bei 20 mA eine Vorwärtsspannung von etwa 0,64 V einstellt. Bei 2 Dioden in Reihe sind das schon mal 1,28 V, also ca. 1,3 V. Die fehlenden 0,2 V werden durch den 10 Ohm Widerstand ezeugt. Auch hier fließen natürlich die 19 mA, es entsteht also ein zusätzlicher Spannungsabfall von 0,19 V. Genau genommen hast Du damit also eine Spannung von 1,28 V + 0,19 V = 1,47 V. Das sollte aber nah genug sein.
Der Vorteil dieser Schaltung ist ganz einfach, daß Spannungs- und damit Stromänderungen nur eine geringe Änderung der Vorwärtsspannung bewirken. Das entspricht schon einer (sehr einfachen) Spannungsregelung. Um bei obigem Beispiel zu bleiben, wird sich eine Änderung der Bordspannung von 10% nur noch in einer Änderung der Betriebsspannung des Thermometers in der Größenordnung von 1 - 2% bemerkbar machen.
Vielen Dank, für die ausführliche Erklärung. Im Grunde hatte ich es also richtig verstanden. Ich hatte es in ähnlicher form auf Elektronik Kompendium nachgelesen. Dort wird auch vom belastetem und unbelastetem Spannungsteiler geredet. Die 19mA konnte ich auch relativ einfach nachrechnen noch bevor deine Erklärung kam. Somit haben wir die versorgung des Thermometers, und ich dachte es hätte auch noch was mit den Leds was zu tun. Ich nehme an daß, ich die Leds weiterhin so betreiben soll wie es war.
Und genau hier komm ich ins grübeln. Wenn ich diese wieder hinter den 680 Ohm Widerstand in reihe schalte ergibt das doch ungefähr 16mA bei theoretischen 3V. Aber ändert sich dann nichts beim Spannungsteiler? Oder sollte ich den Strom für die Beleuchtung vor den 680 Ohm holen und eine eigenen Widerstand dafür davor schalten sagen wir 560 Ohm??
Edit: Ach, geht ja gar nicht anders. Ich muss parallel zu der schaltung von dir noch die Led mit 560 R schalten...
Und genau hier komm ich ins grübeln. Wenn ich diese wieder hinter den 680 Ohm Widerstand in reihe schalte ergibt das doch ungefähr 16mA bei theoretischen 3V. Aber ändert sich dann nichts beim Spannungsteiler? Oder sollte ich den Strom für die Beleuchtung vor den 680 Ohm holen und eine eigenen Widerstand dafür davor schalten sagen wir 560 Ohm??
Edit: Ach, geht ja gar nicht anders. Ich muss parallel zu der schaltung von dir noch die Led mit 560 R schalten...
Sorry, jetzt weiß ich auch, was so schwer zu verstehen war. Das war jetzt wirklich reiner Zufall, der Wert hat sich durch die 20 mA einfach so ergeben (nächster Normwert). Der 680 Ohm Widerstand im Spannungsteiler hat nichts mit dem 680 Ohm Widerstand zu tun, den Du aus dem Stecker ausgebaut hast.
Du hast also im Spannungsteiler einen 680 Ohm Widerstand mit 0,5 Watt Belastbarkeit. Der ist ausschließlich für die Erzeugung der 1,5 V da!
Die LEDs schließt Du über den 680 Ohm Widerstand, den Du ausgebaut hast, direkt an die 14,4 V.
Wenn Du also alles angeschlossen hast, hast Du 2 680 Ohm Widerstände!
Du hast also im Spannungsteiler einen 680 Ohm Widerstand mit 0,5 Watt Belastbarkeit. Der ist ausschließlich für die Erzeugung der 1,5 V da!
Die LEDs schließt Du über den 680 Ohm Widerstand, den Du ausgebaut hast, direkt an die 14,4 V.
Wenn Du also alles angeschlossen hast, hast Du 2 680 Ohm Widerstände!