LM324 als Komperator bei kleiner Versorgungsspannung

[Bumbum]

Hallo,

ich möchte bei einer Schaltung den Akku-Status zweiter AA-Zellen überwachen. Da ich zwei serielle Schnittstellen benötige setze ich als Controller den ATMega 162 ein. Leider hat dieser keinen ADC "onboard". Da ich auch nur eine Notabschaltung bei Tiefentladung realisieren wollte dachte ich mir es reicht ein OP als Komperator aus. Ich habe den LM324 gewählt und dadurch den "Luxus" 4 Spannungsstände überwachen zu können.

Leider funktioniert das ganze nicht wie es soll. Als Versorgungsspannung erzeuge ich mir aus der Akku-Spannung stabile 3,3V. Daran läuft auch der LM324 mit folgender Schaltung.

Die niedrigen zwei Stufen funktionieren (2,0V und 2,3V). Ich habe das ganze an ein regelbares Labornetzteil gehängt und die Stufen schalten wie gewünscht. Bei den beiden anderen sind die Ausgänge des OP immer auf high (entspricht ca. 2V).
Jetzt bin ich am grübelt woran es liegen kann. Schaltungsfehler habe ich ausgeschlossen, genauso wie Kurzschlüsse oder Unterbrechungen. Ich habe die Spannung an den Eingängen der Stufen gemessen. Hier liegen überall die entsprechende Schwellenspannung, bzw. die Akku-Spannung an. Nur schalten tut der OP bei den beiden "hohen" Stufen in Komperatorschaltung nicht.

Bevor ich weiter Zeit beim messen und fehlersuchen verschwende wollte ich kurz fragen, ob von euch jemand Erfahrung mit dem LM324 hat. Funktioniert der Komperator eventuell gar nicht bei einer so "hohen" Spannung an den Eingängen, bezogen auf die Versorgungsspannung von 3,3V?

Viele Grüße
Andreas

[Besserwessi]

Bei 3,3 V als Versorgung sind die 2 V und 2,3 V gerade so außerhalb des Gleichtaktbereiches, also etwas zu hoch. Man müßte also einen anderen , besser geeigneten OP nehmen, z.B. MCP6004. Die gezeigte Schaltung ist ohnehin relativ aufwendig. Wenn der µC noch etwas Zeit hat, könnte der µC auch die Spannung mit Hilfe einer Externen Schaltung bestimmen - da gibt es auch von Atmel eine Apl. Note wie man eine Behelfs-AD Wandler mit dem µC internen Komperator baut. Eine einfache Version vergleicht das Eingangssignal mit der Spannung eines Kondensators, der sich per RC Glied entlädt. Das ist etwas nichtlinear, aber für die Akkuüberwachung ausreichend.

[ManuelB]

Hallo,
also wenn ich das auf die Schnelle aus dem Datenblatt interpretiere geht es nur bei Spannung V+-1,5V an den Komparatoreingängen.

MfG
Manu

[Bumbum]

Guten Morgen,

vielen Dank für die Hinweise. Ich habe den MCP6004 mal bestellt. Die Idee mit dem RC-Glied ist auch nicht schlecht. Das merke ich mir für die nächste Anwendung. Bei dieser ist die Platine bereits fertig bestückt. Da ist der Austausch von einem IC einfacher wie die ganze Schaltung umzustricken.

Viele Grüße
Andreas

[Bumbum]

Hallo noch mal,

falls das ganze jemand nachbauen möchte und wie ich einen Schaltregler am Akku haben: Das geht so nicht.
Die Schaltung war recht instabil. Ich habe zur Analyse LEDs an die einzelnen Ausgänge gehängt und die haben wild vor sich hingeblinkt, wie in der Disco.
Das Oszi hat dann die Ursache aufgedeckt: Die Akku-Spannung schwankt durch den Schaltregler um +/- 0,3V bei den Schaltvorgängen. Das ist bei den kleinen Fenstern, wie ich sie gewählt habe natürlich murks.

Ich habe daraufhin die Akku-Spannung über einen Spannungsteiler mit 2x 100k Ohm halbiert und das Ergebnis mit 10µF geglättet. Das ist jetzt schön stabil, egal was der Schaltregler macht. Die anderen Widerstände am Komperator müssen dann natürlich auch entsprechend getauscht werden. Ich habe hier 2k, 100R, 150R, 150R und 1k verwendet. Passt wieder alles bei gleicher Schwellenspannung.

Nur so wäre es wohl auch mit dem LM324 gelaufen...

Viele Grüße
Andreas

[ManuelB]

Hallo,
ev. wäre es dann noch sinnvoll den Regler durch einen "vernünftigen" Elko dicht am Regler abzublocken. 0,3V Ripple am Akku finde ich auch schon recht viel.

MfG
Manu

[Michael]

Hallo Bumbum,

wenn die Meßspannung zu hoch ist, kannst du sie ja mit einem Spannungsteiler herunter bringen.
Die Widerstände müssen dann natürlich auch angepasst werden.
Gruß, Michael

[Bumbum]

Guten Morgen,

bei den 0,3V hängt das Ganze noch am Labornetzteil. Sonst ist es immer blöd eine solche Schaltung zu testen. Mit Akku habe ich noch nicht gemessen.

wenn die Meßspannung zu hoch ist, kannst du sie ja mit einem Spannungsteiler herunter bringen.

Äh, genau das habe ich doch dann gemacht??

Viele Grüße
Andreas