Spannungsanzeige (PCF8591)

By | April 26, 2020

Wird der Raspberry Pi ĂŒber eine 12V Batterie mit Strom versorgt, so kann mit dem Modul PCF8591 🛒 die Spannung der Batterie gemessen werden. Das Modul kostet nur ca. 5 Euro. Dies hat den Vorteil, dass man weiß wie viel Spannung in der Batterie verbleibt. Außerdem kann man auch die Eingangsspannung des Solarpanels damit messen.

Der PCF8591 verwendet, wie auch der BME680-Sensor, die I2C Schnittstelle. An die I2C Schnittstelle können mehrere Sensoren und Module angeschlossen werden. Diese nutzen alle die selben beiden Pins am Raspberry.

Der PCF8591 ist ein Analog-Digital Wandler, der einen analogen Wert in einen digitalen Wert umwandelt.

Benötigte Bauteile

Die richtige Verkabelung

Verkabelung zwischen Raspberry Pi, PCF8591 und einem Spannungsteiler.

Batterie an den Spannungsteiler:

  • + Plus Pol -> VCC (Schraubkontakt)
  • – Minus Pol -> GND (Schraubkontakt)

Spannungsteiler an das PCF8591 Modul:

  • S -> AIN2
  • GND -> GND

PCF8591 an den Raspberry Pi:

  • SCL -> Pin 5/GPIO3 (wie der BME280/BME680)
  • SDA -> Pin 3/GPIO2 (wie der BME280/BME680)
  • GND -> GND
  • VCC -> 3.3V

Spannungsteiler selbst löten

Das Spannungsteiler-Bauteil ist vergleichsweise teuer, dafĂŒr, dass es nur zwei WiderstĂ€nde beinhaltet, die diesen Job machen. Daher kann man sich auch einfach selbst einen Spannungsteiler löten.

Es ist ein 5:1 VerhÀltnis zu empfehlen. Dies entspricht 30kOhm : 7,5kOhm

Messbereich erhöhen

Wird der PCF8591 vom Rasperry Pi mit 3,3V versorgt, so kann der PCF8591 bis zu 16,5V messen. Rechnung: 5*3.3V=16,5V

Will man bis zu 25V messen, so muss man bei einem 5:1 VerhĂ€ltnis den PCF8591 an die 5V des Raspberrys anschließen. Die Berechnung geht wie folgt: 5*5V=25V

Will man weiterhin den PCF8591 mit 3,3V versorgen, und dennoch bis zu 25V messen, so kann man das VerhÀltnis des Spannungsteilers anpassen.

Sensor im HoneyPi Wartungsmodus hinzufĂŒgen

Wie alle Sensoren, die an den HoneyPi angeschlossen werden kann der PCF8591 als Sensor hinzugefĂŒgt werden. Anschließend wird ein ThingSpeak Feld ausgewĂ€hlt, auf dem die Messwerte gespeichert werden sollen.

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Author: Javan

Hobbyimker und leidenschaftlicher Programmierer. Hat das Imkern in einer AG wĂ€hrend der Schulzeit gelernt. Imkert seit 2013. Mitglied des Imkerverein WĂŒrmgau.

9 thoughts on “Spannungsanzeige (PCF8591)

  1. Rene

    Hallo zusammen erst mal,

    und sorry fĂŒr meine vielleicht blöde Frage. Ich habe den Pi mit WĂ€ge Plattform soweit fertig. Nur stehe ich mit der Stromversorgung irgendwie gewaltig auf dem Schlauch.

    ich habe zur Stromversorgung eine Solarzelle mit Zubehör wie empfohlen sowie einen USB Stecker fĂŒr den Pi. Wie muss ich das jetzt schalten um die Spannung welche noch in der Batterie ist bzw. ĂŒbers Panel geladen wird ĂŒber den PCF8591 zu messen und anzeigen zu lassen??

    Die PI Stromversorgung normal ĂŒber den Mini USB ? oder die 12V an den Anschluss des Voltage Sensor ? Wie Messe ich die Batteriespannung wenn diese ĂŒber die Mini USB Buchse erfolgt ? Irgendwie hab ich gerade eine Denkblockade oder sehe was komplett falsch.

    Die PI Stomversorgung normal ĂŒber den Mini USB ? oder die 12V an den Anschluss des Voltage Senor ? Wie Messe ich die Batteriespannung wenn diese ĂŒber die Mini USB Buchse erfolgt ? Irgendwie hab ich gerade eine Denkblockade oder sehe was komplett falsch.

    GrĂŒĂŸe
    René

    Reply
  2. JĂŒrgen

    Hallo Javan
    Meine Waage funktioniert tadellos. Einfach ein super Projekt, was ihr da zur VerfĂŒgung stellt.
    Ich möchte nun eine Spannungsanzeige auf meinem Raspberry pi Zero WH anschliessen und in Thinkspeak einfĂŒgen.
    Da es aber den obigen verlinkten Sensor PCF8591 nicht mehr auf Amazon gibt, wollte ich fragen ob ich dafĂŒr den Sensor ADS1115 ADC Modul 16bit 4 KanĂ€le (Amazon) verweden kann, ohne war zu programmieren zu mĂŒssen.
    Bitte um RĂŒckmeldung

    Reply
    1. Javan Post author

      Vielen Dank.
      Nein, da das ein anderer Sensor ist geht das leider nicht.

      Reply
  3. Javan Post author

    Im Wartungsmodus unter dem Reiter “Systemupdate” kannst du auf die neuste Version aktualisieren. Das ist die Version v1.0.6
    Viele GrĂŒĂŸe

    Reply
    1. Sebastian

      Danke Javan, ich habe nach dem Update nur auf der Website gesucht..

      Noch eine Frage zur Genauigkeit der Spannungsmessung: Der mit zwei unterschiedlichen Multimetern gemessene Spannungswert an der Batterie liegt bei 12,42V – ausgegeben bekomme ich HoneyPi jedoch 12,207V.

      Kannst du die Abweichung bei dir auch feststellen? WĂŒrde hier ein Korrekturwert, wie bei der Temperatur des BME280, sinnvoll sein?

      LG Sebastian

      Reply
      1. Javan Post author

        ivh habe gerade eine Betaversion bereitgestellt. Kannst du nochmal messen ob es jetzt genauer ist?

        Reply
        1. Sebastian

          Die Beta ist nun installiert – leider jedoch keine Verbesserung bei mir..
          Bei den Messergebnissen (Spannung) scheinen auch nur zwei Werte rauszukommen: 12,207 und 12,1094 – seltsam. Beim verstellen des Potis auf der Platine des pcf ergibt sich auch keine VerĂ€nderung des Wertes. Auch die 3 Jumper verĂ€ndern nichts – egal ob sie drin sind oder nicht.
          Der Anschluss nach Schaltplan passt – alle weiteren Sensoren laufen und geben die Daten korrekt aus..
          Den Voltage-Sensor konnte ich tauschen da ich hiervon genĂŒgend da habe – den PCF werde ich dann nochmal ordern, nicht das er einfach fehlerhaft funktioniert. ÜberprĂŒfen kann ich ihn mangels Expertise nicht.
          LG Sebastian

          Reply
        2. Sebastian

          Hallo Javan / Florian,

          danke bis an diese Stelle fĂŒr eure Hilfe! Die Waage geht heute, trotz der leichter Fehlmessung bei der Spannung, in Betrieb unter 2 Bienenstöcke.

          Ich habe zwischenzeitlich 4 weitere PCF8591 erhalten und der reihe nach getestet – die Fehlmessung bleibt bestehen. Die Volt-Sensoren stammten aus einer Lieferung – vielleicht liegt auch hier der Bauteilefehler: Bei den aufgelöteten WiderstĂ€nden messe ich R1= 30,12Ohm und R2= 7,48 Ohm. (Bei allen 5) – Vielleicht kommt es auch hierbei zur Fehlerhaften Übersetzung – 1:5 betrĂ€gt dieses VerhĂ€ltnis nicht.

          Bei dem Vergleich der Messwerte zwischen Multimeter und HoneyPi-Messung ĂŒber PCF8591 kommt es zu folgendem Bild: (Ich hoffe die Formatierung bleibt erhalten)

          Spalte 1. Messung durch HoneyPI
          Spalte 2: Messung durch Multimeter
          Spalte 3: Abweichung zu Realwert

          11,2305 11,5 -0,27
          11,4258 11,66 -0,234
          11,5234 11,76 -0,237
          11,5234 11,82 -0,296
          12,3047 12,53 -0,225
          12,4023 12,69 -0,288
          12,5 12,71 -0,21

          Die Messwerte weichen schon weitestgehend gleichmĂ€ĂŸig um~ -0,25V von der tatsĂ€chlichen Spannung ab – die Messung löst allerdings, trotz 4 Nachkommastellen, nicht sehr genau auf. Die Abweichung könnte ich mir noch durch das falsche VerhĂ€ltnis des Spannungsteilers erklĂ€ren, die grobe Abtastrate jedoch nicht.
          Habt ihr dafĂŒr vielleicht einen Ansatz der mich da weiter bringt?
          Danke und viele GrĂŒĂŸe
          Sebastian

          Reply
      2. Javan Post author

        Vielen Dank fĂŒr dein Kommentar vom 2. Mai – das hilft denke ich sehr. Da wir den Spannungswert aus der maximal messbaren Spannung umrechnen kommt es vermutlich zu diesen linearen Abweichungen. Ich habe mir etwas als Lösung ĂŒberlegt, was ich im nĂ€chsten Beta-Update einspielen werden.

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