Ich benutze die Stack Exchange-Website seit Jahren, habe aber nie eine Frage gestellt oder beantwortet, also möchte ich mich zuerst für all die Hilfe im Laufe der Jahre bedanken. Zum Problem:
Ich möchte die Ausgangsspannung eines Paares von Solarmodulen messen, die eine Spitzenleerlaufspannung von mehr als 48 VDC haben können. Ich möchte das mit einem LM3914N verwenden, um eine Ausgabe zwischen 19 VDC und maximal 48 VDC anzuzeigen - aber ich möchte, dass die Schaltung bis zu 60 VDC von den Solarmodulen verarbeiten kann. Dies bedeutet, dass der Spannungsteiler von 0-29 VDC für einen Solarpanel-Ausgang im Bereich von 19-48 VDC "sieht" und diesen durch 5,8 teilt, um das Ansteuersignal für den LM3914N zu erhalten.
Im Moment habe ich einen Steckbrett-Prototyp, der eine 19-V-Zenerdiode (Avalanche-Diode) in Reihe mit einem Spannungsteiler mit einem Gesamtwiderstand von ~75 kΩ verwendet, um ein 0-VDC-Signal bei einem Panel-Ausgang von ~ 19 VDC bereitzustellen und bei einem Panel-Ausgang von 48 VDC auf 5 VDC zu erhöhen. Der Strom durch den Zener- und Widerstandsspannungsteiler beträgt maximal <600 µA, und die Eingangssignalimpedanz des LM3914N ist relativ hoch (~20 kΩ), sodass die Verlustleistung bei diesen Pegeln kein Problem darstellt.
Meine Frage ist: Gibt es eine präzisere, effizientere, EINFACHE und vorzugsweise kostengünstigere Methode, um den Panel-Ausgang um (so nahe wie möglich) genau 19 VDC unter den ziemlich weiten Eingangsbereich von 0 VDC bis 60 VDC zu senken? Gibt es eine Möglichkeit, so etwas wie einen TL431 anstelle des Zeners zu verwenden, um dies zu tun? (Die TL431/TL431A von TI, OnSemi und Fairchild sind nur für eine maximale Kathodenspannung von +37 V ausgelegt, was die Spezifikationen nicht erfüllen würde, aber andere, die ich nicht kenne, könnten dies tun.) Wenn ja, eine einfache schematische Darstellung Wie man einen TL431 oder ähnliches verwendet, um dies zu tun, wäre eine große Hilfe.
Was ich jetzt habe, ist am Niederspannungsende des Eingangsbereichs nicht so genau, wie ich es gerne hätte, da der Zener nicht so linear ist, wie ich es möchte. Es ist konsistent, aber nicht sehr linear von ~ 18-23 VDC Panel-Ausgang und verbessert sich erheblich, wenn die Ausgangsspannung des Solarpanels über 23 VDC steigt. Ich plane schließlich, diese Daten zu protokollieren, und ich möchte, dass die Daten genau und hochauflösend sind. idealerweise ≤1mV. Ich kann den Strom durch den Zener erhöhen, um die Genauigkeit etwas zu verbessern, aber ich möchte auch die parasitären Leistungsverluste und die zufällige Wärmeerzeugung so gering wie möglich halten.
Ich bitte um eine einfache, effiziente und kostengünstige Lösung für dieses Problem, aber ich bin daran interessiert, die genauesten praktischen Methoden zu lernen, um dies zu tun, daher sind auch alle zusätzlichen Informationen dazu willkommen.
Wenn Sie die Daten in Zukunft protokollieren möchten, gehe ich davon aus, dass Sie das Signal zur Umwandlung in eine digitale Form in einen ADC einspeisen müssen.
Aus diesem Grund können Sie diesen Weg genauso gut von Anfang an gehen und den LM3914N nicht verwenden.
Sie können die Eingangsspannung so skalieren und verschieben, dass der Bereich, an dem Sie interessiert sind, plus der Überspannungsbereich einen Bereich von (z. B.) 0-5 V abdeckt (subtrahieren Sie 19 V, skalieren Sie den Rest nach unten).
Wie machst du das? Diese Antwort wird Ihnen wahrscheinlich helfen: https://electronics.stackexchange.com/a/18265/4245 - subtrahieren Sie mit einem geeigneten Operationsverstärker 19 V von der Eingangsspannung. Verwenden Sie dann einen Spannungsteiler, um diesen verbleibenden Spannungsbereich auf den Bereich des ADC (3,3 V, 5 V, was auch immer) zu bringen.
Sie können dann den Wert vom ADC lesen, protokollieren und auf einem beliebigen LED-Display Ihrer Wahl in einem beliebigen Format anzeigen, indem Sie eine beliebige MCU verwenden, die über die richtigen IO-Optionen für Sie verfügt (die Arduino-Plattform ist eine beliebte Wahl).
Sobald es vom ADC konvertiert wurde, haben Sie nur eine Reihe von Zahlen. Es liegt dann weitgehend an Ihnen, wie Sie diese Zahlen aufteilen. Abhängig von Ihren Skalierungswiderständen können ADC-Werte (z. B. für einen 10-Bit-ADC) von 0 bis 900 0 % bis 100 % (19–48 V) betragen und auf einem LED-Balkendiagramm angezeigt werden. Der verbleibende 901-1023 wäre "Überspannung" und könnte eine andere LED auslösen, die als Warnung zu blinken beginnt ... Die Welt ist dann wirklich Ihre Auster.
OK, es sieht so aus, als hätten Sie Ihre Lösung gefunden. Ich wollte vorschlagen, zuerst die Eingangsspannung herunterzuskalieren (um einen Faktor ... vielleicht 2?) Und dann können Sie ~ 9,5 V davon abziehen. Der Vorteil ist, dass Sie dadurch mehr Spannungsreserve für die Zener-Referenz haben. Sie könnten (glaube ich) sogar den Zener von einer Stromquelle ansteuern, wodurch sich die Ausgangsspannung nicht so stark mit dem Eingang ändern würde. (Einfaches R stellt den Strom ein.)
Komm