Potentialfreier Berührungsschalter [Archiv] - ProgForum.com

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05.10.2003, 08:49

Hallo! Jeder kennt diese Berührungsschalter, die einen Schalter betätigen, wenn man ein Metallteil berührt. Funktioniert meist über einen minimalen Strom gegen Erde oder dem Verändern einer Resonanzfrequenz eines Schwingkreises. Mein Problem ist folgendes: Ich brauche einen Berührungsschalter der erdfrei (bei einem tragbaren Gerät) und mit extrem niedrigem Standby-Strom (Batterie!!) arbeitet. Das Gerät hat keinen On/Off Schalter. Das Berühren von 2 Metallteilen (verbinden mit dem Finger, wie es bei alten TV-Geräten gemacht wurde), geht nicht, weil die Schaltung an eine bestehende Metallplatte geschraubt werden soll. Aufgebaut muss es in SMD werden, weil wenig Bauhöhe zur Verfügung ist! Das Schaltsignal ist für einen µc-Eingang. Danke schon jetzt für eure Ideen, Nides

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05.10.2003, 10:48

1. Vorschlag, Inrarotreflexlichtschranke?

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05.10.2003, 11:30

Man baut einen Schwingkreis, (Spule als Leierbahn)und mißt alle paar Millisekunden mit nem µC die Frequenz. Dann schickt man den µC und den Schwingkreis wieder schlafen. Gelangt nun ein Metallteil in die Nähe der Spule, wird der Schwingkreis verstimmt und das läßt sich dann mit dem µC messen. Das ganze sollte Bei Batteriebetrieb mehrere Monate laufen, weil der µC ja praktisch immer im Sleep ist und da nur ein paar µA verbraucht. Sowas ähnliches kann man auch in jedem Baumarkt kaufen, da nennt man es dann Metallsuchgerät.

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05.10.2003, 11:44

So wie ich das verstanden habe will er mit dem Finger eine Metallplatte berühren und damit einen Schaltvorgang auslösen. Reflexlichtschranke dürfte für Batteriebetrieb nicht geeinet sein. Und ein Metallsuchgerät kann schlecht einen menschlichen Finger erkennen. Es sei denn man hat einen Metallsplitter drin.

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05.10.2003, 13:41

Hi, einen winzigen Kondensator auf eine hohe Spannung (30V) aufladen und den dann zwischen Erde und Platte anschließen. Wird die Platte berührt, so ändert sich die Spannung zwangsweise. Entweder der Berüher ist statisch aufgeladen, so erhöht sie sich Sprunghaft oder der Brührer nimmt Ladung auf. Über einen Kondensator abgetastet wird dann einen Impuls beliebiger Polarität erzeugen. Sauberer, aber Verlustreicher ist ein Schwingkreis, der dann vom Berührer verstimmt wird. Also die Frequenz ändert sich oder die Amplitude, je nachdem wie die Platte mit dem Anschluß verbunden ist. Gruß Elmar

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05.10.2003, 14:08

hi Nides, du schreibst:......Das Berühren von 2 Metallteilen (verbinden mit dem Finger, wie es bei alten TV-Geräten gemacht wurde), geht nicht, weil die Schaltung an eine bestehende Metallplatte geschraubt werden soll. verstehe ich nicht,warum das nicht gehen soll. du kannst erdfrei mit zwei metallteilen schalten! auf das erste teil gibst du eine frequenz (von uC) und ueber den ''finger '' wird diese frequenz auf das zweite teil uebertragen.dieses teil koennte ein cmosverstaerker sein...aus gattern aufgebaut. der uC muss auf eine mindestanzahl von impulsen reagieren und schalten. vereinzelte stoerimpulse duerften nichts ausmachen. ed

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05.10.2003, 14:54

Hi, richtig Batterieschonend wird es, wenn Du die Platte abmachst und eine Kontaktfolie dahintersetzt. Dann muss man zwar ein wenig drücken, aber dei Batterie hält ohne drücken ewig. Andere Möglichkeit ist, hinter die Platte zwei weitere Platten anzubringen, die einen Kondensator bilden. Ein aus den eiden Platten (zusammen mit der dritten) Platte aufgebauter Schwingkreis wird durch handauflegen verstimmt und kann durch einen PLL ausgerwertet werden. Noch eine Möglichkeit, wenn die Platte gar nicht´umzurüsten ist, ist es, einen hochohmigen Widerstand zwischen Platte und Erde einzuführen. Wird die Platte berührt, so fließen schwache 50Hz Wechselstrom, hervorgerufen durch Elektroinstalationen. Berühr mal eine Messpitze eines Multimeters, die andere Spitze gegen einen Heitzkörper oder Schutzkontakt. Besser kann man das an einem Oszillographen sehen. Ein FET kann dadurch schon durchgesteuert werden. Schutzdioden nicht vergessen, sonnst wird der FET bei Statischer Aufladung sofort zerstört. Gruß Elmar

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05.10.2003, 20:26

Reflexlichtschranken im Impulsbetrieb brauchen weniger als 1mA. Kapazitive oder induktive Methoden versagen oft bei Betrieb mit Handschuhen. Nides soll sich doch erst mal konkret äußern, was er konkret vorhat und welche Randbedingungen tatsächlich zu beachten sind. Alles andere ist doch Spekulation. Gerd

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05.10.2003, 20:48

Nur mal für alle zur Auffrischung was der Obige schrieb: >>Aufgebaut muss es in SMD werden, weil wenig Bauhöhe zur Verfügung ist! Gruß Winnie

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06.10.2003, 16:31

wahnsinn! ihr habt euch ja die finger wund geschrieben! vielen dank für die rege anteilnahme! so konkret ist die anwendung garnicht! es ist im moment mal eher ein gedankenspiel! folgendes "spielzeug" ist mir nämlich untergekommen: ein gegenstand wie ein handy, nur vollkommen aus metall (bis aufs display-fenster) lag auf dem tisch. kaum berührt man es, fängt das display (display-fenster) zu leuchten an. kaum sind die finger weg, ist es finster. wenn man es hochwirft, geht das licht ebenfalls aus. wenn man es auf eine metall-oberfläche legt, leuchtet es auch. is doch faszinierend, oder? wollte eigentlich nur dahinterkommen wie das funktionieren könnte, und es soweit adaptieren, dass man es für µc-applikationen nutzen könnte.

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06.10.2003, 17:47

Hi, da kann ich Dir mein altes Handy geben. kaum berührt man es, piepst es jämmerlich, der Akku wäre leer und schaltet sich ab. Klappt immer wieder. Nur muss man es nach dem Auslösen der genialen trickschaltung wieder aufladen <IMG SRC="http://progshop.com/elektronik/diskussion/clipart/happy.gif" ALT=":-)" BORDER=0> Gruß Elmar

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06.10.2003, 19:40

Hi Nides! Du willst wissen, wie das funktioniert? Da kann ein Schraubendreher helfen. Guck doch mal in das Gerät hinein und berichte uns, was drin ist. Manchmal kaufe ich mir Geräte schon mit der Absicht es zu schlachten, einfach um zu erfahren, wie es funktioniert. Meine letzte Investition war ein Funk-Türgong von Aldi für ganze 4,99 Euro. Nicht weil ich einen brauche, sondern um ihn zu sezieren. Gruß, Heiner

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06.10.2003, 20:06

Hi, kenn ich nur zu gut. Hab mal einen drahtlosen Fahrradtacho nur zum schlachten gekauft. Ein Reed Kontakt pulst Energie durch einen kondensator, der dann von einem simplen Oszillator in einen niederfrequenten Puls umgewandelt wird. Der Schwingkreis besteht nur aus einer Spule über einem Ferritkern gewickelt, dem kondensator und wird ausschließlich von dem Puls angeregt. Sendefrequenz etwa 18 kHz. Simple Sache, macht aber was her. Gruß Elmar

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06.10.2003, 20:39

wenn ich eins zum schlachten hätte, dann wär ich ja ohnehin der glücklichste mensch! hab das ding vor einiger zeit auf einer veranstaltung (messe) gesehen. uns so wie das leben spielt, kommt man immer erst im nachhinein drauf, dass man dieses teil besser mit- (oder genauer unter die lupe) genommen hätte...

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06.10.2003, 21:11

Hi, wahrscheinlich ist da einfach nur ein Schwingkreis drinn, der mit dem Gehäuse verbunden ist. Durch das anfassen entzieht man dem Energie. Bricht der (instabile) Schwingkreis zusammen, wird das als anfassen gewertet. Um die Batterie zu schonen wird der wahrscheinlich nich periodisch ein und ausgeschaltet. Gruß Elmar

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07.10.2003, 08:37

ich denke du hast recht mit dem schwingkreis. die resonsnzfrequenz lässt sich wohl am ehesten verändern. würde sagen, wir nehmen die möglichkeit eines schwingkreises mal genauer unter die lupe. durch die berührung wird sich die resonanzfrequenz verändern, was aber eher schwierig zu detektieren ist. was haltet ihr davon, einen quarzstabilisierten schwingkreis zu verwenden? dadurch erreicht man eine hohe güte und der schwingkreis bricht sofort zusammen, wenn was an L oder C etwas verändert wird. das lässt sich dann auch leichter verarbeiten als eine geänderte frequenz. lediglich die abstimmung (bis es mal funktioniert)stell ich mir dann haaresträubend vor! :-) darf man das ding ja nicht berühren, damit der kreis schwingt!

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07.10.2003, 09:40

Hi, gerade eine schlechte Güte ist Sinnvoll. Dipmeter arbeiten auch so. Ein Schwingkreis arbeitet so, dass er gerade noch Schwingfähig ist. Ändert man was an der Güte oder anderen Parametern (Anfassen), so bricht er zusammen bzw. wird deutlich schwächer. Beim Dipmeter wird die Amplitude zur Anzeige gebracht. Kommt ein Schwingkreis mit ähnlicher Frequenz zu nahe, so bricht die Amplitude ein (Dip). Im Fall dieses Spielzeugs kann man das so weit treiben, dass die Schwingung vollständig zum Erliegen kommt, wenn man durch anfassen irgendwas am Schwingkreis ändert. Das lässt sich auch wunderbar erfassen, wenn man die Ansteuersignale des Speisetransistors auswertet. Gruß Elmar

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07.10.2003, 14:20

@Elmar, warum soll den die Schwingung vollständig erliegen? Man baut zwei vollständig gleichartige Genatoren auf, da hat man dann auch keine so großen Probleme mit der Temperaturtrift uä. Die Frequenzen werden auf 0 gemischt. Sollte auch nur eine Phasendifferenz auftreten, so kann man das auswerten. Diese ganze Spielerei funktioniert auch mit C-Mos und RC Generatoren. Es besteht damit auch die Möglichkeit, erst ab einer gewissen Schwelle auszuwerten, um toleranzbedingte Ungenauigkeiten auszublenden. Gerd (Anatec)

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07.10.2003, 14:27

hi kommt drauf an, wie man detektieren will. das problem mit "gerade noch schwingfähigen" kreisen ist, dass sie eben nicht besonders stabil sind. da geht die batteriespannung ein wenig in die knie, und schon stirbt der oszillator ab. der große vorteil dieser methode ist, dass man einen einbruch bei der amplitude sehr gut detektieren kann. die alternative ist eine frequenzerkennung. wenn man hinfasst ändert sich die frequenz (rauf oder runter). da aber eine frequenzmessung viel komplizierter als eine spannungsmessung ist, hab ich gedanklich versucht beide möglichkeiten zu kombinieren. wenn der schwingkreis eine sehr hohe güte hat (er ist besonders schmalbandig), dann führt ein verstimmen des kreises ebenfalls zu einem einbruch der amplitude, hat aber den vorteil dass es nicht so empfindlich gegen spannungsänderungen ist. bei einer "saugkreisschaltung", wo ein anderer schwingkreis erkannt wird, braucht man ja eine größere bandbreite, da die passiven schwingkreise nicht so genau abgestimmt werden können (z.b. in der kaufhaus-diebstahlsicherung)

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07.10.2003, 14:42

Hi, solange man es mit der Frequenz nicht übertreibt, kann der MC diese Aufgabe übernehmen. Einfach den Schwingkreis über Schmidt-Trigger an den Timereingang legen und eine gewisse Zeit die Pulse zählen lassen. Zwischendurch diesen Wert abspeichern und zur Kalibrierung heranziehen. So kallibriert sich das Teil dann selber und man kann den Zustand "angefasst" leicht über die differenz der Werte rauskriegen. Also z.B. sagen, dass alles über 100 Pulse abweichung als "angefasst" gewertet wird. Gruß Elmar

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07.10.2003, 18:08

das mit der "selbstkalibrierung" ist eine gute idee! trägt auf jeden fall zur (dauerhaften)betriebssicherheit bei! man muss halt sehen, wo man mit der freq. hinkommt. sonst wird das system zu träge, weil es so weit zählen muss. ein kurzes antippen des sensors wird schwer zu erkennen sein.

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08.10.2003, 00:28

Wie Nides schon angeführt hat, einen Schwingkreis (Luftspule + C) mit hoher Güte aufbauen, das Sinussignal doppelt gleichrichten, einmal mit z.B. 2µf dahinter und zum zweiten mit 100n dahinter und beide Signale auf einen Komperator (am besten einen, der schon im MC-integriert ist). Gut, der MC muss zur Auswertung dann auch etwas tun aber das funktioniert. Prinzip ist, das an C1 (2µ) sich die Spannung bei einer verstimmung des Schwingkreises nicht so schnell ändert wie an C2 (100n). Steffen

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08.10.2003, 00:33

Up´s das Wichtigste wieder vergessen. Die Spannung am Komperatoreingang hinter C1 muss natürlich durch einen einfachen Spannungsteiler etwas geringer gehalten werden als die Spannung am Komperatoreingang hinter C2. Sonst stellen sich ja immer die gleichen Spannungen ein. Steffen