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Spannungsmessung mit LM393


Ein einfacher Spannungsmesser, der als einfache Pegelanzeige fungiert, lässt sich mit dem IC-Baustein LM393 und einer Bargraph-Anzeige realisieren. In dem Beispiel kommt eine Bargraph – Anzeige (Kingbright DC-20/20GWA) mit 20 LEDs zum Einsatz. Dadurch kann die gemessene Spannung mit einer Auflösung = Referenzspannung / 20 angezeigt werden. Bei 24 V ergibt sich ein Anzeige – Intervall von 24 / 20 = 1,2 V. Viel genauer erfolgt die Anzeige bei einer Referenzspannung von 5 V. Hier beträgt ein Intervall lediglich 5 / 20 = 0,25 V. Für die Abfrage der einzelnen Pegel ist der Komparator LM393 zuständig. Der Baustein beinhaltet in einem Gehäuse zwei Komparatoren. Um 20 LEDs der Anzeige zu bedienen werden gleich zehn LM393 Bausteine benötigt.

lm393_belegung.jpg

LM393 Pinbelegung


Mit Hilfe der Komparatoren wird die Spannung, die uns analog vorliegt, digitalisiert. Jeder Komparator ist für einen bestimmten Pegel der gemessenen Spannung zuständig. Wird "sein" Pegel erreicht, schaltet er die ihm zugeordnete LED ein.

Die komplett aufgebaute Testschaltung:

Spannungsmessung mit lm393 Testschaltung


Zunächst muss man bestimmen, welche Spannung gemessen werden soll. Der maximale Wert dieser Spannung darf den Wert der Referenzspannung nicht überschreiten. Damit gilt: die Referenzspannung bestimmt den Messbereich. Die Referenzspannung wird an den Anschluss Vref angeschlossen. Mit Hilfe dieser Spannung und 20 in Reihe geschalteten Widerständen (R1 bis R20) werden 20 Spannungspotenziale generiert, die jeweils einem Komparator zugeführt werden. Bei einer Referenzspannung von 24 Volt schaltet der erste Komparator bei 1,2 V durch, der zweite bei 2,4 V, der dritte bei 3,6 V und so weiter.

Bei jedem Komparator werden diese Spannungspotenziale jeweils an Pin 3 und 5 angeschlossen. Das untersuchte Signal wird dann entsprechend an Pins 2 und 6 angeschlossen. Versorgungsspannung wird an Pin 1, Masse an Pin 4 angeschlossen. Die entsprechenden Dioden werden mit den Ausgängen Pin 1 und 7 verbunden. Diese Anschluss-Prozedur wiederholt sich, da wir zehn doppelt Komparatoren haben, zehn Mal. Jede Leuchtdiode der Bargraph – Anzeige wird, um sie vor Zerstörung zu schützen, mit einem Vorwiderstand (R21 - R40) versehen.

Der komplette Schaltplan:

spannungsmessung lm393 schaltplan


Alle 20 Kanäle funktionieren identisch.
Bei einem Messbereich von 24 V ergibt sich, wie bereits erwähnt, eine Auflösung (Messgenauigkeit) von 1,2 V. An dem Komparator Nr. 7 (IC4) haben wir als Beispiel ein Vergleich Potenzial von 7*1,2 = 8,4 V. Das Potenzial liegt am Pin 3. Erreicht die gemessene Spannung Vin am Pin 2 diesen Wert, so schaltet der Komparator durch, der Ausgang Pin 1 wird mit Masse verbunden und seine Leuchtdiode geht an.
Auf dem Kurzvideo kann man die Messung bei einem Messbereich von 24 und 5 V betrachten.


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