Spannungsanzeige (PCF8591)

By | April 26, 2020

Wird der Raspberry Pi ├╝ber eine 12V Batterie mit Strom versorgt, so kann mit dem Modul PCF8591 ­čŤĺ die Spannung der Batterie gemessen werden. Das Modul kostet nur ca. 5 Euro. Dies hat den Vorteil, dass man wei├č wie viel Spannung in der Batterie verbleibt. Au├čerdem kann man auch die Eingangsspannung des Solarpanels damit messen.

Der PCF8591 verwendet, wie auch der BME680-Sensor, die I2C Schnittstelle. An die I2C Schnittstelle k├Ânnen 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.

Ben├Âtigte Bauteile

Die richtige Verkabelung

Verkabelung zwischen Raspberry Pi, PCF8591 und einem Spannungsteiler.

Batterie an den Spannungsteiler:

  • + Plus Pol -> VCC (Schraubkontakt)
  • ÔÇô 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 l├Âten

Das Spannungsteiler-Bauteil ist vergleichsweise teuer, daf├╝r, dass es nur zwei Widerst├Ąnde beinhaltet, die diesen Job machen. Daher kann man sich auch einfach selbst einen Spannungsteiler l├Âten.

Es ist ein 5:1 Verh├Ąltnis zu empfehlen. Dies entspricht 30kOhm : 7,5kOhm

Messbereich erh├Âhen

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 Verh├Ąltnis den PCF8591 an die 5V des Raspberrys anschlie├čen. 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 Verh├Ąltnis des Spannungsteilers anpassen.

Sensor im HoneyPi Wartungsmodus hinzuf├╝gen

Wie alle Sensoren, die an den HoneyPi angeschlossen werden kann der PCF8591 als Sensor hinzugef├╝gt werden. Anschlie├čend wird ein ThingSpeak Feld ausgew├Ąhlt, auf dem die Messwerte gespeichert werden sollen.

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Author: Javan

Hobbyimker und leidenschaftlicher Programmierer. Hat das Imkern in einer AG w├Ąhrend der Schulzeit gelernt. Imkert seit 2013. Mitglied des Imkerverein W├╝rmgau.

12 thoughts on “Spannungsanzeige (PCF8591)

  1. Patrick

    Hallo,
    ich wollte gerne den PCF8591 Voltmeter im Wartungsmodus ausw├Ąhlen. Der Sensor taucht aber nicht auf, habe Version 1.07 drauf und diese auch nochmal neu runtergeladen und erneut aufgespielt, dann mal auf 1.08 beta geupdatet, jedoch taucht der Sensor in der Auswahl nicht auf. Was mache ich falsch?

    Reply
  2. Rene

    Hallo zusammen erst mal,

    und sorry f├╝r meine vielleicht bl├Âde Frage. Ich habe den Pi mit W├Ąge Plattform soweit fertig. Nur stehe ich mit der Stromversorgung irgendwie gewaltig auf dem Schlauch.

    ich habe zur Stromversorgung eine Solarzelle mit Zubeh├Âr wie empfohlen sowie einen USB Stecker f├╝r den Pi. Wie muss ich das jetzt schalten um die Spannung welche noch in der Batterie ist bzw. ├╝bers Panel geladen wird ├╝ber den PCF8591 zu messen und anzeigen zu lassen??

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

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

    Gr├╝├če
    Ren├ę

    Reply
    1. Javan Post author

      Hi Rene,

      der Raspberry wird mit einem 5V USB Anschluss versorgt. Daf├╝r hast du den 12V auf 5 Converter an der Batterie.

      Deine Batterie und dein Solarpanel haben 12V. Mit der Spannugsanzeige (PCF8591) kannst du entweder die Eingangsspannung am Solarpanel messen, oder wie es vorgesehen ist, die Spannung an der Batterie. Damit kannst du absch├Ątzen wie lange dein Akku noch h├Ąlt.

      Viele Gr├╝├če
      Javan

      Reply
  3. J├╝rgen

    Hallo Javan
    Meine Waage funktioniert tadellos. Einfach ein super Projekt, was ihr da zur Verf├╝gung stellt.
    Ich m├Âchte nun eine Spannungsanzeige auf meinem Raspberry pi Zero WH anschliessen und in Thinkspeak einf├╝gen.
    Da es aber den obigen verlinkten Sensor PCF8591 nicht mehr auf Amazon gibt, wollte ich fragen ob ich daf├╝r den Sensor ADS1115 ADC Modul 16bit 4 Kan├Ąle (Amazon) verweden kann, ohne war zu programmieren zu m├╝ssen.
    Bitte um R├╝ckmeldung

    Reply
    1. Javan Post author

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

      Reply
  4. Javan Post author

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

    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? W├╝rde 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 Ver├Ąnderung des Wertes. Auch die 3 Jumper ver├Ąndern 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 gen├╝gend da habe – den PCF werde ich dann nochmal ordern, nicht das er einfach fehlerhaft funktioniert. ├ťberpr├╝fen kann ich ihn mangels Expertise nicht.
          LG Sebastian

          Reply
        2. Sebastian

          Hallo Javan / Florian,

          danke bis an diese Stelle f├╝r eure Hilfe! Die Waage geht heute, trotz der leichter Fehlmessung bei der Spannung, in Betrieb unter 2 Bienenst├Âcke.

          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 aufgel├Âteten Widerst├Ąnden messe ich R1= 30,12Ohm und R2= 7,48 Ohm. (Bei allen 5) – Vielleicht kommt es auch hierbei zur Fehlerhaften ├ťbersetzung – 1:5 betr├Ągt dieses Verh├Ąltnis nicht.

          Bei dem Vergleich der Messwerte zwischen Multimeter und HoneyPi-Messung ├╝ber 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 gleichm├Ą├čig um~ -0,25V von der tats├Ąchlichen Spannung ab – die Messung l├Âst allerdings, trotz 4 Nachkommastellen, nicht sehr genau auf. Die Abweichung k├Ânnte ich mir noch durch das falsche Verh├Ąltnis des Spannungsteilers erkl├Ąren, die grobe Abtastrate jedoch nicht.
          Habt ihr daf├╝r vielleicht einen Ansatz der mich da weiter bringt?
          Danke und viele Gr├╝├če
          Sebastian

          Reply
      2. Javan Post author

        Vielen Dank f├╝r 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 L├Âsung ├╝berlegt, was ich im n├Ąchsten Beta-Update einspielen werden.

        Reply

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