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Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Tastenprellen / Übersprechen - Crosstalk


Autor: Daniel Maier (flipp)
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Hallo, habe eine Frage zu Übersprechen und zu Tastenprellen:

Ich habe eine Folientastatur, auf der sich mehrere Schnappscheiben als 
Taster befinden. Über einen dieser Taster schalte ich 24V/ca.10mA. Jetzt 
habe ich bei jedem Tastendruck auf den anderen Leitungen eine 
Spannungsspitze.
Beim drücken ca.5V und beim loslassen -5V. Die Leitungen haben keine 
Verbindung zu der aktiven Taste.
Wie kommt dieses Übersprechen zu Stande?
Hängt das mit dem prellen der Taste zusammen?

Kann mir einfach nicht erklären wie das sonst zusammenhängt. Ich schalte 
eine DC Spannung aus dem Netzteil, wenn es eine Wechselspannung wäre 
dann könnt ich mir das vorstellen, aber so...??

Dann würde ich auch gern das prellen der Taste "sichtbar" machen. Ich 
geh davon aus das jede mechanische Taste/Kontakt ein Prellen hervorruft.
Leider weiß ich nicht wie ich mir das mit dem Oszi anzeigen kann. Das 
Oszi ist ein LeCro WaveSurfer 424. Kanal 1 schließe ich nach dem 
Schaltkontakt an, und die Masse verbinde ich mit dem Netzteil (schalte 
also die 24V und messe das Schaltsignal). Auf dem Oszi kann ich dann je 
nachdem wie ich die Taste drücke oder gedrückt halte das Signal High 
oder LOW sehen, aber kein "Schwingen" oder prellen....?
Habe ich flasche Einstellungen am Oszi gewählt?

Wäre toll wenn mir jemand weiter helfen könnte!

Autor: Lothar Miller (lkmiller) (Moderator) Benutzerseite
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> Jetzt habe ich bei jedem Tastendruck auf den anderen Leitungen
> eine Spannungsspitze.
Das nennt man kapazitive Kopplung
(könnte auch induktiv sein, aber 10mA sind dafür fast zu wenig).

Du solltest die anderen Leitungen nicht einfach offen lassen, sondern 
irgendwie irgendwo niederohmig an- und abschliessen.

> Ich schalte eine DC Spannung aus dem Netzteil, wenn es eine
> Wechselspannung wäre dann könnt ich mir das vorstellen...
Wenn du DC schaltest, bekommst du AC   :-o

> ... das Signal High oder LOW sehen, aber kein "Schwingen" oder prellen.
Du mußt den Trigger auf die steigende Flanke stellen, und dann die 
Zeitauflösung z.B. auf 100us/div. Wenn du dann nichts siehst, trigger 
auf die fallende Flanke.

Autor: Daniel Maier (flipp)
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Hallo Lothar,

danke für deine Antwort.
Die offenen Leitungen werde ich über PullUp- oder Down und einem C auf 
Masse anschließen. Dann ist das Problem behoben.

Ich wollte nur gern wissen wie dieses Übersprechen zustande kommt, und 
ob das "normal" ist. Vor allem das es sich auf alle Leitungen auswirkt. 
Die Leitungen die links und rechts neben der aktiven sind, ok, aber die 
Leitungen die weiter weg sind haben das selbe Übersprechen.

Gibt es eine Möglichkeit das Übersprechen, also die max. Spannungsspitze 
zu berechnen?
Z.b. Ub=24V / I=ca.10mA / Leiterbahnabstand=0,3mm 
/Leiterbahnbreite=0,7mm
Cu=35um / Leitungslänge=10cm

Und wie läßt sich das Übersprechen bei der Konstruktion von 
Leiterplatten schon vermeiden? Ich denke über Leiterbahnabstand, wobei 
wenn die Platine klein sein soll gibt es nicht viel Möglichkeiten.

Das Tastenprellen versuche ich mit dem Oszi nochmal sichtbar zu machen.

Autor: Lothar Miller (lkmiller) (Moderator) Benutzerseite
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> Ich wollte nur gern wissen wie dieses Übersprechen zustande kommt,
Wie gesagt: kapazitive Kopplung durch geringe Leiterbahnabstände.

> und ob das "normal" ist.
Ja. Das kann sogar soweit gehen, dass dich dein Kumpel anruft und sagt, 
auf einer unbeschalteten Ader in einer 10m langen NYM-Leitung sei 
Spannung, weil die Glimmlampe seines Messgeräts (Phasenprüfer vom Opa) 
leuchtet, wenn er die an den Draht hält.

> die max. Spannungsspitze zu berechnen? Z.b. Ub=24V...
Wenn keine Last (kapazitiv oder resistiv) dranhängt, dann ist die max. 
Spannungsspitze 24V. Das wirst du allerdings nie messen, denn dein 
Tastkopf bildet mit dem Kondesator einen Spannungsteiler.

> Und wie läßt sich das Übersprechen bei der Konstruktion von
> Leiterplatten schon vermeiden?
Man sollte auf einer Platine nicht möglichst "schöne" lang parallel 
verlaufende Busse machen, sondern die nebeneinanderliegenden Leiter 
abwechseln.

Autor: Daniel Maier (flipp)
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So, hab jetzt das Oszi mit dem Schalter vor mir. Hab Versucht das 
Tastenprellen sichtbar zu machen. Aber ohne Erfolg.

Folgener Aufbau:
Ub(24V) auf Taster, vom Taster weg auf Last (I=15mA), Last mit Masse 
verbunden.
Tastkopf schließe ich am Taster, an der Leitung zur Last hin an.
Einstellungen am Oszi:
C1: 5V/div
Kopplung DC1MOhm
Bandbreite Voll

Trigger: auf C1
Kopplung DC
Flanke positiv
Pegel 700mV

Wenn ich jetzt den Taster drücke, geht die Linie von C1 auf die 24V.

Was mache ich falsch??

Autor: Lothar Miller (lkmiller) (Moderator) Benutzerseite
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> Einstellungen am Oszi:...
Zeitablenkung?
In welchem Zeitbereich erwartest du ein Prellen?
Minuten, Sekunden, Millisekunden, Mikrosekunden?

Autor: Daniel Maier (flipp)
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Sorry , hatte ich vergessen, Zeitbasis hab 100us/div eingestellt.

Autor: was-willst-du (Gast)
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Da Dein Schaltvorgang ein einmaliger Vorgang ist und sich somit nicht 
periodisch wiederholt, darfst Du auf dem Oszi auch nur einen single-shot 
aufzeichen. Mit kontinuierlicher Zeitablenkung wirst Du nicht viel 
sehen, außer natürlich, daß sich der Pegel auf 24V oder auf 0V ändert. 
Aber das weißt Du ja schon, kannst es auch mit dem Multimeter oder einer 
LED messen.

Also
- single-shot
- Triggern auf 12 Volt (halber Pegel, ist aber recht egal, wenn das 
Signal sauber zwischen high und low schaltet)
- Zeitablenkung für den Anfang mal auf 1 msec/div.

Autor: Lothar Miller (lkmiller) (Moderator) Benutzerseite
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Also siehst du "nur" sowas:
24V         _________
           |
           |
           |
0V  _______|
Ist doch gut.
Dann prellt der Taster (noch) nicht.

Oder siehst du sowas:
erst das
24V



0V  _______________
und nach Tastendruck das:
24V _______________



0V

Autor: Wolf (Gast)
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Wegen solcher Knackfrösche hat TI vor Jahrzehnten eine Serie 
Taschenrechner zurückgerufen.
Daß die die heute gefertigten nicht mehr prellen, erwarte ich nicht. Das 
Problem wird weiterhin elektrisch gelöst.

Autor: Daniel Maier (flipp)
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Hallo, hab die Einstellungen am Oszi so geändert wie du gesagt hast.
Sobal ich den Taster drücke wird die pos. Flanke erkannt und gestoppt.
Das Signal (siehe Bilder) müßte passen..unten ist der Bereich in dem die 
pos. Flanke ansteigt gezoomt. Dort sind dann das prellen zu sehen. 
Richtigt so?

Autor: Daniel Maier (flipp)
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...hier nochmal eins

Autor: Lothar Miller (lkmiller) (Moderator) Benutzerseite
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Das dürfte das Prellen sein.
7us sind allerdings schon recht gut.

Wie siht die fallende Flanke aus (beim Loslassen)?

Autor: Daniel Maier (flipp)
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...hier die neg. Flanke

Autor: Daniel Maier (flipp)
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Und die zweite Messung.

Das ganze war jetzt wie oben beschrieben über einen Taster. Werde das 
ganze nochmal mit der Folientastatur messen und mit der Schanppscheibe 
schalten.

Autor: Daniel Maier (flipp)
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Das wird ja bald ein Bilderbuch wenn ich hier nicht balds aufhöre ;-)

So sieht das Schalten über die Schappscheiben aus:
C1 stellt den Schaltkontakt dar.
C2 stellt das Siganl einer passiven/unbeschalteten Leitung dar.

Der Zeitliche Verlauf ist so gewählt das mehrfaches Tastendrücken 
sichtbar ist. In dem Bild wurde die Taste 5 mal betätigt. Auf C2 sind 
gut die Spitzen beim drücken und wieder loslassen zu erkennen.

Autor: Daniel Maier (flipp)
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Hier der Einschaltvorgang wieder mit Trigger auf pos. Flanke wie oben.

Autor: Daniel Maier (flipp)
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Und der Ausschaltvorgang Trigger auf neg. Flanke.
Dabei ist aber vor dem eigentlichen ausschalten eine Spitze nach oben 
und unten zu sehen. Ist das auch schon das prellen beim loslassen?

Autor: Lothar Miller (lkmiller) (Moderator) Benutzerseite
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Die Last ist eigenartig. Erst fällt die Spannung sehr steil auf 3V, 
danach gehts recht gemächlich weiter... :-/
Ist das eine LED?

> Dabei ist aber vor dem eigentlichen ausschalten eine Spitze nach oben
> und unten zu sehen.
Vermutlich ESD.

Autor: Daniel Maier (flipp)
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Ja, das ist eine LED. Oder besser gesagt zwei RGB LEDs bei denen die 
einzelnen Dioden in Reihe geschaltet sind. Hatte das gerade hier und 
dachte das es als Last ok ist.

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