Archiv verlassen und diese Seite im Standarddesign anzeigen : Blinkgeber mit Schmitt Trigger ?
Steffen-Fricke
31.03.2005, 20:44
Hallo,
ich wollte mir einen elektronischen Blinkgeber selber bauen, dieser sollte so einfach wie möglich gehalten sein.
Dabei bin ich im netz unter anderem auf diese Seite gestoßen
http://www.spicelab.de/schmitt.htm
Leider verstehe ich die Schaltung nich so ganz, und weiß daher auch nicht wie ich die R's und C auslegen muss um eine Blinkfrequenz von ca. 1Hz zu bekommen.
Vielleicht kann sich das ja mal einer der gelehrten ansehen ;)
Gruß
Steffen
@Steffen-Fricke
angenommen der C ist entladen. Im Einschaltmoment liegt der C als "niederohmiger" Widerstand am Eingang des Triggers. Am Ausgang des ersten Triggers liegt somit ein H. Über den R kann sich nun der C langsam aufladen. Beim erreichen der oberen Umschaltschwelle kippt der Ausgang nach L. Der Vorgang geht nun andersherum, der C entläd sich langsam über R. Beim erreichen der unteren Schaltschwelle kippt's wieder und der Vorgang beginnt von vorn. Der Trigger pendelt also zwischen seinen Schaltschwellen (Datenblatt) hin und her. Das zweite Gatter ist nur ein "Beschleuniger" für die Flanken des ersten Gatters. Der eingezeichnete Widerstend am Ausgang stellt wohl die max Last des Gatters dar.
Die Ladezeit errechnet sich in etwa Tau(s)=0,7xRxC
für die Entladezeit gilt gleiches. Daraus folgt für die Frequenz
f(Hz) = 1durch2xTau(s)
da in dieser Schaltung Ladung und Entladung über einen Widerstand erfolgt, sind also auch die Ein und Ausschaltzeiten gleichgroß. Ein Änderung wäre möglich, wenn in den Ladestromkreis über zwei gegensätzliche Dioden zwei unterschiedlich große Widerstände eingesetzt werden.
Gruß Gerd H
Nachtrag: das Impulsbild auf deinem Link kann also nicht ganz stimmen, theoretisch sind beide Zeiten gleich. Praktisch können sich aber die Eingansdioden der Gatter tasächlich etwas auswirken.
Steffen-Fricke
01.04.2005, 02:14
Danke für die Erklärung, hört sich ja sehr einfach an. Werde ich morgen mal in freier verdrahtung testen und dann ggf. in kupfer umsetzen...
Gruß
Steffen
Hi,
das zweite Gatter hat zwei Aufgaben. Zum einen verbessert es den impuls wie schon angesprochen, zum anderen entkoppelt es die Last vom Taktgenerator. Wenn der Ausgang unterschiedlich belastet wird, so kann sich die Ladezeit des Kondensators verändern, da der Ausgang je nach belastung mal etwas mehr oder mal etwas weniger über den R gibt. Mit dem Gatter ist er definiert und gleichmässig belastet, egal was hinten dran hängt.
Nebeneffekt ist natürlich auch, dass man das zweite Gatter voll belasten kann, ohne dass man sich ausrechnen muss, wie starl R und C dran ziehen.
Ein Schmidt-Trigger dient dazu, einen Bestimmten Spannungsbereich zu erfassen. Es gibt eine obere und eine untere Schaltschwelle. Wird die obere erreicht, so schaltet der Trigger auf HIGH. Er bleibt so lange auf HIGH - egal was das Eingangssignal macht - bis die untere Schaltschwelle erreicht wurde. Dann schaltet er auf LOW und bleibt da, bis die obere Schaltschwelle wieder erreicht wurde.
Dabei kann das Eingangssignal wild springen und sich verändern. Der Schmidt-trigger reagiert nur dann, wenn die untere Schaltschwelle unterschritten oder die obere Schaltschwelle überschritten wurde.
Der Schmidt-trigger wird gerne bei langen Datenleitungen benutzt um das Signal zu rekonstruieren. Die Rechtecksignale der Daten werden im Kabel ziemlich "misshandelt" und die Flankensteilheit leidet. Bei Schaltvorgängen auf langen Leitungen können auch Schwingungen entstenen, ein Kabel verhält sich nun mal wie ein Kondensator (Platten sehr schmal, aber extrem lang) und wie eine Spule (Einen gerader Draht verhält sich wie ein kleines Stück einer Spulenwindung) Der Schmidt-Trigger formt daraus wieder schöne harte Flanken und ignoriert leichte Schwingungen auf den Signalpegeln, das Ausgangssignal kann mit binärer Logik einwandfrei eingelesen werden, es gibt keine "verbotenen" Zustände (Spannung lümmelt in einem Bereich zwischen HIGH und LOW rum).
Gruß
Elmar
@ Elmar,
grundsätzlich richtig, aber oben wurde ein Inverter benutzt.
Michael
lieber nicht ueber den Herrn Schmidt reden...
Hier herrscht die genialitaet des Herrn Schmitt !
....und moeglichst kein 7414 sondern 74C14 verwenden
Ed
nain nain nain
(-; 9 9 9 ;-)
nine nine nine
Hey Edgar,
mach die tausend voll!!!
Michael
Hi,
das Schmidt-Triggerverhalten bezieht sich ja nur auf den Eingang. Dass hier der Ausgang "zufällig" invertiert ist, spielt bei der Erklärung zum Schmidt-Trigger keine Rolle.
Die Invertierung hier braucht man, damit der Kondensator gegenteilig geladen wird. Also ist er voll, so schaltet der Ausgang auf LOW und endladt ihn. Ist er leer, so schaltet der Ausgang auf HIGH und lädt den Kondensator.
Es geht auch ohne Schmidt-Trigger, nur nicht so sauber und die Umschaltpunkte bei einem CMOS Gatter liegen so etwa 0,7V auseinander, man kann getrost mit 0,7V umladen des Kondensators rechnen. Dadurch ist der Spannungsunterschied sehr klein, Störungen (Versorgungsspannung, Wärme) machen sich viel, viel stärker bemerkbar.
Gruß
Elmar
Gruß
Elmar
die besser Variante stellt der 555 dar. Er beinhaltet eine Widerstandskette die die die Betriebsspannung durch 3,333.... und 6,666... teilt. Damit ergeben sich zwei Umschaltschwellen die durch zwei Komparatoren auswerten und eine Flip Flop setzen. Dadurch ist ein sauberes und sicheres Umschalten gegeben. An der FF sitzt ein Leistungstreiber und ein Entladetransistor. Mit dieser Konfiguration ist eine getrennte Steuerung der Ein und Ausschaltzeiten möglich. Der 555 hat einen großen Betriebsspannungsbereich, kann Relais direkt gegen + und - ansteuern, braucht auch blos ca 5mA, ist sperrbar.
Dadurch daß die Ladespannung und die Referenzspannung aus der gleichen Btriebsspannung gewonnen werden, wird die Zeitkonstante fast unabhängig von Betriebsspannungsschwankungen. Abhängig von der Güte des verwendeten Kondensators ist die Frequenzstabilität für einen RC Generator sehr gut. Der Bauteilaufwand ist gegenüber der og. Schaltung 1C und 1R mehr unbedeutend höher, wobei die Vorteile bei weitem überwiegen.
Gruß Gerd H
Steffen-Fricke
01.04.2005, 20:25
Hallo und danke für die zahlreichen Antwoten :)
@Gerd
kannst Du evtl. mal den Schaltplan mit dem 555 posten, die die ich im Netz fide scheinen mir da ein wenig komplizierter zu sein...
Gruß
Steffen
@Steffen-Fricke
guggst du
http://www.people.freenet.de/anatec/B555/555a.jpg
http://www.people.freenet.de/anatec/B555/555b.jpg
http://www.people.freenet.de/anatec/B555/555c.jpg
http://www.people.freenet.de/anatec/B555/555d.jpg
http://www.people.freenet.de/anatec/B555/555e.jpg
http://www.people.freenet.de/anatec/B555/555f.jpg
damit du auch gelehrt wirst :D
ansonsten
http://www.people.freenet.de/anatec/B555/555g.jpg
Gruß Gerd H
Steffen-Fricke
01.04.2005, 21:59
Sehr schön,
werd ich mir demnächst mal genauer ansehen...
Habe jetzt die Schaltung mit dem Schmitt aufgebaut, funzt auch prima,
jedoch bleibt die schaltung nach einer gewissen Zeit (mal früher, mal später) einfach stehen !?
Werte:
R=100k
R2=2k (Lastwiederstand)
C=10µ
Da wo im Bild das V angesetzt ist habe ich einen Darlington (BDW93) engeklemmt, mit dem ich eine kleine Lampe blinken lasse.
Wenn sich die Schaltung 'aufhängt' bleibt die Lampe immer an. Also liegt wohl am 1. Schmitt wohl dann ein 1 Signal an?
Wieso?
Ich bin ja hier fast am verzweifeln...
;(
was benutzt du für einen IC?
bist du sicher, das die Schaltung stehen bleibt? hast du dem BDW93 einen Basiswiderstand verpasst?
Steffen-Fricke
01.04.2005, 22:10
IC ist 74HC14
Basisvorwiderstand=nein
Wie gesagt, erst blikt es, dann bleibt es stehen?
Steffen-Fricke
01.04.2005, 22:12
Ich versuchs jetzt nochma mit 10k Basisvorwiderstand...
Also, mit Basisvorwiderstand blinkt da garnix mehr. Hab jetzt nochmal den Lastwiderstand auf 1k geändert, aber immer noch das gleiche Prob...
Hab auch schon den Elko durch einen bipol ersetzt, bringt aber ohch nix...
Du meine Güte, ein Leistungstransistor blank an nem CMOS ...........da hast du Glück das der CMOS überhaupt kurze Zeit durchält.
der HC wird im Ausgang (V) überlastet. Ohne Basiswiderstand zieht der Transistor bei H zig mA.
Bei Ub 5V mindestens 8kOhm zwischen Ausgang IC und Basis Tr. schalten,
Steffen-Fricke
01.04.2005, 22:21
Wie eben schon gesagt, mit Basisvorwiderstand (10k) blinkt gar nix mehr, nur noch Dauerleuchte ?
ist der IC inzwischen gestorben? Steck mal nen anderen auf
übrigens, der R1 darf auch nicht kleiner wie 30k werden. 10µF sind auch in der Lage den Ausgang des ersten Gatters zu überlasten.
Steffen-Fricke
01.04.2005, 22:33
Im Anhang nochmal die aktuelle Schaltung.
Der IC läuft noch prima, bis er dann irgendwann stehen bleibt?
den Widerstand nicht zwischen Ausgang und GND, sondern zwischen Ausgang und Basis des Transistors. Der Widerstand muß den Laststrom des CMOS Ausgangs auf unter 1mA begrenzen!!!! 1K wäre auch zu wenig, Beim berechnen drann denken, Darlingtontransistoren haben zwei BE Strecken hinteeinander geschaltet. Als BE Spannung sind also 1,4V statt 0,7V anzusetzen.
Steffen-Fricke
01.04.2005, 22:45
He? Laut Datenblatt kann doch der 74HC14 20mA. Man könnte doch damit auch eine LED treiben, oder? Hab ich grad probiert, die LED geht dann nach kurzer Zeit auch in dauerleuchten über. Werde das mit dem 1mA mal testen...
Steffen-Fricke
01.04.2005, 22:56
Habe die Schaltung jetzt nochma so geändert, wie Du es empfohlen haste (siehe Anhang). Jedoch bleibt das Phänomen das gleiche.
Erst blinkts, dann bleibt die LED an.
Übrigens...dies ist KEIN Aprilschertz :)
Steffen-Fricke
01.04.2005, 22:59
Wieso eigentlich min. 8k?
Bei 4k7:
I=3,6V / 4700Ohm = 0,76mA
ja, du hast Recht habe gerade mal sein Datenblatt gelesen. Er darf bis max 20mA, ich war immer auf Standart CMOS aus. Philips schreibt aber, unter 5mA bleiben, sonst bricht die Ausgangsspannung zu weit zusammen. Ich rechnete immer mit den standartmäßigen 500µA CMOS-Strömen. Hast du keinen Oszi zur Hand um schnell zu schauen, wo das Teil aufhört zu takten?
mit den 5V direkt am C hast dich sicher verzeichnet. 2M is schon ein bischen viel. Müßte man wieder das Datenblatt konsultiern, wie hoch die Leckströme des 74HC14 sind. Ansonsten muß die Schaltung so funktionieren.
Steffen-Fricke
01.04.2005, 23:24
Hab grad mal mein Oszi rausgepult und gegugt. Oh Schreck, wenn ich die Spannung an Kondensator oder Ladewiderstand messen will bricht alles zusammen!?
Ich glaub ich muß gleich betrinken, das kann doch hier alles nich wahr sein
So, hab jetzt mal das Signal an A1 gemessen, wenn die Schlatung sich aufhängt hab ich dort ein Signal von konstant 2,5V?
Steffen-Fricke
01.04.2005, 23:28
Stimmt, mit den 5V hab ich mich verzeichnet...die spannung liegt ja am Trigger Vcc an...
Kann man denn prinzipiell auch einen Elko verwenden? Hatte ich ja zuerst (10µ) da war aber das gleiche Prob!?
dann mach die 2M kleiner. Schau mit dem Oszi, ob er dann Ruhe gibt. Wenn er in der Mitte stehen bleibt, bedeutet das ja nur das irgend ein Eingangsparameter nicht stimmt. Auch wenn die Frequenz zu hoch ist kannst du ja dann den C schrittweise vergrößern. Ich kann dir leider die min max Werte für solche Schwingschaltung nicht nennen, da ich mit den CMOS keine Blinkschaltungen baue. Es spricht aber nix dagegen das die Schaltung zu funktionieren hat! Ist sicher nur ne Frage der Überschreitung irgendwelcher Parameter. Da fällt mir noch was ein, kann es sein das der IC Clampingdioden im Eingang hat? Die negative Nadel beim Umladen des C kann diese wie einen Thyristor zünden und das Ding bleibt stehen. Spannung aus und an und es läuft wieder ne Weile. Hatte ich mal irgendwo als Tip gelesen.
ich werde mal hier aufhören zu schreiben, wir füllen das Board, mei geh halt mal in Rudos Forum, da können wir direkt schreiben.
www.dianu.de (http://www.dianu.de) bzw
http://dianu.mainchat.de/index.php
da laß ich den Rechner laufen
Steffen-Fricke
01.04.2005, 23:47
Clampingding Dioden? Woran erkenne ich das?
Steht das im Datenblatt, dann brauche ich ja das exakt richtige datenblatt vom Hersteller etc.
Auf dem IC steht folgendes:
ti 26A2CE8
SN74HC14N
Steffen-Fricke
02.04.2005, 19:07
So, prima die Schaltung funzt jetzt 1a.
Nochmal vielen Dank für die Unterstürzung.
Gruß
Steffen
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