Spannungssensormodul 0–25 V Pinbelegung, funktionsfähig und Arduino-Anschluss

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Übersicht über das Spannungssensormodul

Das Spannungssensormodul ist ein kompaktes elektronisches Modul, das dazu dient, Gleichspannungspegel in einem Stromkreis zu messen und die Daten sicher an einen Mikrocontroller wie Arduino oder ESP32 zu senden.Es wird häufig in Niederspannungsüberwachungsanwendungen eingesetzt, bei denen eine direkte Messung den Controller beschädigen könnte.

Dieses Modul arbeitet mit einem eingebauten Spannungsteiler, der höhere Eingangsspannungen auf einen sicheren Bereich für analoge Eingangspins herunterskaliert.Die meisten Standard-Spannungssensormodule unterstützen Eingangsspannungen von bis zu 25 V DC und eignen sich daher für Batteriesysteme, Netzteile und DIY-Elektronikprojekte.Es verfügt über ein einfaches Pin-Layout und eine unkomplizierte Kalibrierung.

Details zur Pinbelegung des Spannungssensormoduls

Spezifikationen des Spannungssensormoduls

Schematische Darstellung des Spannungssensormoduls

Das Spannungssensormodul ist um einen einfachen Widerstandsspannungsteiler herum aufgebaut.Es verwendet zwei Festwiderstände, 30 kΩ (oberer Widerstand) und 7,5 kΩ (unterer Widerstand), die in Reihe zwischen der Eingangsspannung (VCC) und Masse (GND) geschaltet sind.Diese Anordnung reduziert die Eingangsspannung, bevor sie den Ausgangspin erreicht, und schützt so den Mikrocontroller vor hohen Spannungen.

Der Verbindungspunkt zwischen den beiden Widerständen ist mit dem S-Pin (Signal) verbunden, der eine herunterskalierte Spannung ausgibt.Da das Widerstandsverhältnis 5:1 beträgt, beträgt die Spannung am S-Pin immer ein Fünftel der Eingangsspannung.Beispielsweise wird ein 25-V-Eingang am Ausgang auf 5 V reduziert, was für die meisten analogen Arduino-Eingangspins sicher ist.

Das untere Ende des 7,5-kΩ-Widerstands ist mit Masse verbunden und gewährleistet so einen stabilen Referenzpegel für genaue Messungen.Da die Schaltung nur Widerstände und keine aktiven Komponenten enthält, ist das Modul passiv, zuverlässig und bei Bedarf einfach mit diskreten Teilen nachzubilden.

Arbeiten mit Arduino

Das Bild zeigt, wie ein 0–25-V-DC-Spannungssensormodul mit einem Arduino verbunden wird, um die Spannung einer DC-Quelle, beispielsweise einer Lithiumbatterie, zu messen.Der Pluspol der Batterie ist mit der VCC-Schraubklemme (0–25 V) des Spannungssensormoduls verbunden, während der Minuspol der Batterie mit der GND-Schraubklemme verbunden ist.Dadurch kann das Modul die Batteriespannung sicher erfassen, ohne den Arduino direkt einer Hochspannung auszusetzen.

Auf der Ausgangsseite des Moduls ist der S-Pin (Signal) mit einem der analogen Eingangspins des Arduino verbunden.Dieser Pin führt eine reduzierte Spannung, die die tatsächliche Eingangsspannung nach Durchlaufen des internen Spannungsteilers des Moduls darstellt.Der GND-Pin des Sensormoduls ist auch mit dem Arduino-GND verbunden, wodurch sichergestellt wird, dass beide Geräte eine gemeinsame Massereferenz für genaue Messwerte haben.

Sobald der Arduino angeschlossen ist, liest er das analoge Signal und wandelt es mithilfe seines ADC in einen digitalen Wert um.Durch die Anwendung einer einfachen Berechnung im Code kann die ursprüngliche Eingangsspannung genau bestimmt und für Batterieüberwachungs- oder Energiemanagementanwendungen verwendet werden.

Anwendungen für Spannungssensormodule

• Batteriespannungsüberwachung in Arduino- und Mikrocontroller-Projekten

• Messung und Überwachung der Versorgungsspannung

• Überwachung von Solarmodulen und erneuerbaren Energiesystemen

• Batteriemanagementsysteme (BMS) für Niedervoltbatterien

• Überspannungs- und Unterspannungsschutzschaltungen

• DIY-Elektronik- und Bildungsprojekte

• Robotik-Leistungsüberwachung und -Diagnose

• Anzeige des Leistungspegels tragbarer Geräte

• Prüfung von Niederspannungssystemen für Kraftfahrzeuge (im 25-V-Bereich)

• Integriertes System-Energiemanagement und Fehlererkennung

Mechanische Abmessungen

Fazit

Das Spannungssensormodul bietet eine zuverlässige Möglichkeit, Gleichspannungen bis zu 25 V mithilfe von Mikrocontrollern zu messen.Sein interner Widerstandsspannungsteiler sorgt für einen sicheren Betrieb, indem höhere Eingangsspannungen auf Werte reduziert werden, die für die Analog-Digital-Umwandlung geeignet sind.Mit minimaler Verkabelung, ohne externe Komponenten und umfassender Kompatibilität eignet es sich gut für Batterieüberwachung, Energiemanagement und Bildungsprojekte.

Häufig gestellte Fragen [FAQ]

1. Kann ein Spannungssensormodul Wechselspannung messen?

Nein, Standard-Spannungssensormodule sind nur für Gleichspannung ausgelegt.Für die Messung der Wechselspannung sind zusätzliche Schaltkreise wie Gleichrichter oder spezielle Wechselspannungssensoren erforderlich.

2. Verbraucht ein Spannungssensormodul Strom?

Das Modul ist passiv und benötigt keine eigene Stromversorgung, allerdings fließt während der Messung ein sehr kleiner Strom durch den Widerstandsteiler.

3. Wie genau ist ein Spannungssensormodul?

Die Genauigkeit hängt hauptsächlich von der Widerstandstoleranz und der ADC-Referenzspannung des Mikrocontrollers ab.Die Verwendung einer stabilen Referenz verbessert die Messgenauigkeit.

4. Kann ich ein Spannungssensormodul mit einem 3,3-V-Mikrocontroller verwenden?

Ja, aber die maximal messbare Eingangsspannung wird auf etwa 16,5 V reduziert, um den Ausgang innerhalb der ADC-Grenze von 3,3 V zu halten.

5. Warum schwankt mein Spannungswert?

Schwankungen können durch elektrisches Rauschen, instabile Stromquellen oder ADC-Auflösungsgrenzen verursacht werden.Das Hinzufügen einer Software-Mittelwertbildung kann zur Stabilisierung der Messwerte beitragen.

6. Ist für eine genaue Spannungsmessung eine Kalibrierung erforderlich?

Eine Grundkalibrierung wird empfohlen, um Widerstandstoleranzen und ADC-Referenzschwankungen auszugleichen, insbesondere bei Präzisionsanwendungen.

7. Was passiert, wenn die Eingangsspannung 25 V überschreitet?

Das Überschreiten der Nenneingangsspannung kann die Widerstände beschädigen oder unsichere Spannungspegel an den Mikrocontroller senden.