Hallo, ich bin >noch< absoluter Laie in Sachen Elektronik und das soll sich nun ändern. Dazu habe ich mir gestern das "Lernpaket Elektronik mit ICs" vom Franzis Verlag gekauft und mich auch gleich hier registriert ;). Heute habe ich angefangen die Doku zu lesen und natürlich habe ich nebenbei die jeweiligen Schaltungen aufgebaut. Auf Seite 36 der Doku wird das Schaltbild eines Leuchtfeuers (http://de.wikipedia.org/wiki/Leuchtfeuer) dargestellt - natürlich sofort nachgebaut ;) Der IC ist ein LM 324 N (http://www2.produktinfo.conrad.com/datenblaetter/175000-199999/175838-da-01-en-CA124_CA224_CA324_LM324_LM2902.pdf). Nun aber zu meinem Problem: In der Anlage seht ihr das Schaltbild, das ich grade fix in Target erstellt habe (einfach aus dem Buch "Lernpaket Elektronik mit ICs" von Franzis Doku Seite 36 Abb. 5.1.: Schaltbild Leuchtfeuer heraus). Hier seht ihr meinen funktionierenden Aufbau: http://img18.imageshack.us/img18/1401/07032009428.jpg Wenn ich allerdings meine Schaltung so verändere wie es der obige Schaltplan darstellt, funktioniert das Ganze aber leider nicht mehr. Was ich verändert habe: Ich habe die LED gedreht - Kathode an Pin 10 des IC gesteckt und Anode an Spannungsversorgung (rote Leitung). (Also nicht Anode an Pin 10 und Kathode an Erde (schwarze Leitung) - wie es das Schaltbild vorschreibt). Nun möchte ich natürlich wissen wieso das so ist. Ich kann mir einfach nicht vorstellen, dass die Schaltbilder in dem Buch vorher nicht erfolgreich getestet wurden. Was mache ich falsch bzw. wo liegt der Fehler? Danke schon im Voraus. Mit freundlichen Grüßen MatEIT
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Hallo Matze,
hab die Schaltung gerade mal simuliert und sie funktioniert nur mit der
von dir beschriebenen Änderung richtig.
Led leuchtet: lang - kurz - kurz - kurz
Angenommene Betriebsspannung: 5V
Was der linke Teil macht weißt du?
So funktioniert ein OPV = Operationsverstärker:
Ein OPV schaltet den Ausgang auf 5V wenn die Spannung am pos. Eingang
höher ist als am negativen.
Der Ausgang wird 0V wenn die Spannung am negativen Eingang höher ist als
am positiven.
Rechter Teil der Schaltung:
Durch die Led nach +5V wird der pos. Eingang des OPV auf 3V gezogen:
5V - 1,8V = ~3V (1,8V ist die Flussspannung der Led)
Somit ist die Schalt-Schwelle auf 3V. D.h. wenn der negative Eingang die
3V unterschreitet schaltet der OPV seinen Ausgang auf 5V.
Nun passiert folgendes: Der Ausgang des OPV geht auf 5V.
Über den 470ohm Widerstand wird der pos. Eingang auf ~4,8V gezogen.
(Spannungsteiler: 10kohm/(10kohm + 470ohm)*5V =4,77V )
Der Kondensator ist weiterhin auf 3V wird aber langsam über den 1Mohm
Widerstand aufgeladen.
Übersteigt dann der Kondensator die 4,8V schaltet der Ausgang wieder auf
0V zurück. Die Led geht an.
Der Kondensator ist weiterhin auf 4,8V und wird langsam über den 1Mohm
entladen bis er 3V erreicht hat und das Spiel von vorne losgeht.
Hoffe ich konnte dir zur Erleuchtung beitragen.
Am Besten du überlegst dir es auch noch mal komplett durch.
Wenn du meinst es verstanden zu haben, beschreibe die Vorgänge mit der
Diode nach Minus.
mfg
Esko
Hallo Alex, vielen Dank für diese ausführliche Hilfe! Was allerdings nun der linke Teil der Schaltung bewirkt weis ich nicht - da hällt sich die Doku bedeckt. Auch habe ich erst mit deiner obigen Erklärung des OPV diesen verstanden! Danke nochmals. Die Diode verwirrt mich etwas - denn da wir ja mit Gleichstrom/Gleichspannung arbeiten, "blockt" die Diode an ihrer Kathode rechts einfallende Ströme. Oder irre mich da? (muss mich ja irren sonst könnte man diesen Teil der Schaltung ja weglassen ;) ) Weiterhin komisch finde ich, dass der komplette linke Teil der Schaltung geerdet ist, also keine Spannungsversorgung besitzt. Gerade im Zusammenhang mit der Diode finde ich das sehr verwirrend. Die Doku hällt sich wieder bedeckt... -.- Auch der Fehler mit dem Schaltbild macht mir die Doku noch unverständlicher. Ich habe den kompletten linken Teil der Schaltung mal entfernt - jetzt blinkt die LED die ganze Zeit. Mit freundlichen Grüßen Matthias
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Leuchtfeuer.png
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Matze Qpunkt wrote: > Die Diode verwirrt mich etwas - denn da wir ja mit > Gleichstrom/Gleichspannung arbeiten, "blockt" die Diode an ihrer Kathode > rechts einfallende Ströme. Richtig. Die Diode lässt nur Strom von links nach rechts zu. > Weiterhin komisch finde ich, dass der komplette linke Teil der Schaltung > geerdet ist, also keine Spannungsversorgung besitzt. Da liegst du einem Irrtum auf. Die Spannungsversorgung ist an die OPVs angeschlossen. Deren Ausgänge haben dann manchmal 5V, wie oben beschrieben. > Ich habe den kompletten linken Teil der Schaltung mal entfernt - jetzt > blinkt die LED die ganze Zeit. Erkläre doch mal mit eigenen Worten was die linke Schaltung macht. Wenn du das raus hast kannst du dir überlegen was die Diode macht. mfg Esko
Ein Blinker ist nicht unbedingt ein Leuchtfeuer. Der linke Teil soll bestimmt eine andere Frequenz haben (niedrige) als der rechte (hohe). Über die Koppeldiode wird die schnelle Oszillation des rechten Teils kurzzeitig gestoppt, so daß ein unterbrochene Blitzfolge erscheint. Stimmen denn die Bauteilwerte?
Wolf wrote:
> ...
Richtig, nur sollte er das selbst rausfinden.
Die Bauteilwerte sind richtig, es funktioniert ja.
Nur muss man die Led nach Masse schalten und nicht nach Plus.
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Ich will ehrlich sein - das hätte ich nicht rausbekommen, aber gut das ich es jetzt weis ;) Alexander Schmidt wrote: >... > Nur muss man die Led nach Masse schalten und nicht nach Plus. Also Kathode nach Masse? So habe ich es zwar gemacht, allerdings ist mir gerade aufgefallen, dass meine 9V Blockbatterie kochend heiß wird (ich schätze 50°C) - ist sicher nicht im Sinne des Erfinders, oder? ^^ Demnach kann meine Lösung ja nicht richtig sein :-(( Der Schaltplan nach Doku funktioniert aber, wie oben schon beschrieben, nicht. Desweiteren habe ich gerade mal versucht hinter die komplette Systematik OPV zu steigen. Dazu habe ich, das im Anhang dargestellte Schaltbild aufgebaut. Über R1 (470 Ohm) fällt eine Spannung von 0 ab?! Am hinteren Ausgang des OPV (wie wird dieser genannt?) fällt, gegen Masse gemessen, eine Spannung von 8V ab. Was mich mal wieder verwundert, denn eigentlich söllte ja entweder verstärkt werden bzw. die 9V durchgeschaltet werden. Mittlerweile glaube ich, dass die Doku nicht für absolute Anfänger gedacht ist. Es werden lediglich einige Beispiele gezeigt - direkt erläutert wird nur unzureichend. Gibt es eine gute Anleitung, die sogar ein blutiger Anfänger verstehen kann? Eine in der nicht nur von Mit- und Gegenkopplung, invertierenden und nichtinvertierenden OPVs gesprochen wird. Sozusagen alles von Grund auf ;) Wiki hilft beispielsweise nicht :-( Danke schon jetzt für die Hilfe :-) Gruß Matthias
Ich kann leider meinen obigen Beitrag nicht mehr editieren, daher muss ich einen Neuen erstellen. Gerade eben habe ich eine sehr gute Anleitung zum Thema OpAmp gefunden: http://www.elektronik-kompendium.de/sites/bau/0209092.htm Wer ebenfalls Anfänger ist, söllte dort mal etwas lesen :-) Gruß Matthias
Beim Bild oben: In die Eingänge eines OPV fließt kein Strom hinein. Somit ist auch der Widerstand wirkungslos.
Aber wieso fließt kein Strom? Ist der Innenwiderstand des OpAmp zu groß?!
> Ist der Innenwiderstand des OpAmp zu groß?! Das macht gerade einen guten OpAmp aus: Je höher der Eingangswiderstand (bzw. je kleiner der Eingangsstrom), umso besser. Beim LM324 fließt der Eingangsstrom, wenn überhaupt, nicht in die Eingänge hinein, sondern aus den Eingängen heraus. Da du aber noch am Anfang deiner Elektroniker- karriere stehst, ist es völlig in Ordnung, den Eingangsstrom einfach zu vernachlässigen.
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Guten Abend, heute ging es mal wieder weiter in Sachen OpAmp :-) Da es sich immer noch um den im Lernpaket enthaltenen Microprozessor LM324N handelt, habe ich keinen extra Thread erstellt. Ich habe heute Einiges simulieren lassen. u.a. > siehe angehängte Grafik. So wie es der Schaltplan darstellt, wird eine Spannung V = 1,2 MV gemessen. Da am nichtinvertierenden Anschluss 24 V und am invertierenden 12 V anliegen. -> (24 V - 12 V)*100dB (Gleichspannungsverstärkung, DC Voltage Gain - aus Datenblatt entnommen - http://www2.produktinfo.conrad.com/datenblaetter/175000-199999/175838-da-01-en-CA124_CA224_CA324_LM324_LM2902.pdf) = 1,2 MV So weit ist bei mir alles klar. Was ich allerdings nicht verstehen ist, dass eine Spannungsänderung an V1 keinerlei Wirkung auf die Verstärkung hat. Weiterhin komisch finde ich die Tatsache, dass sobald ich V2 und V3 gleichsetze eine Spannung von 200 V gemessen wird? Wo kann ich das aus dem Datenblatt entnehmen bzw. wie kann ich das berechnen? Vielen Dank schon im Voraus. Mit freundlichen Grüßen Matthias
> So wie es der Schaltplan darstellt, wird eine Spannung V = 1,2 MV > gemessen. Da am nichtinvertierenden Anschluss 24 V und am > invertierenden 12 V anliegen. Zum Glück hast du die Schaltung nicht real aufgebaut, sonst würden jetzt Blitze durch den Raum schießen und du befändest dich in größter Lebensgefahr ;-) Spaß beiseite: Was das von dir verwendete Simulationsmodell wohl nicht weiß, ist, dass die Ausgangsspannung immer innerhalb der Betriebsspannung liegt. Beim LM324 kann sie sich bei 5V Betriebsspannung etwa zwischen 0V und 3,5V bewegen. In deinem Beispiel mit V2>V3 würde die Ausgangsspannung also bei etwa 3,5V (dem oberen "Anschlag") liegen. S. Datenblatt "Output Voltage High/Low Limit". Auch die Eingangsspannungen der Schaltung liegen außerhalb des sinnvollen Bereichs. Dieser reicht bei einer 5V-Versorgung von -0,3V bis +3,7V. S. Datenblatt "Input Common Mode Voltage Range". > Was ich allerdings nicht verstehen ist, dass eine Spannungsänderung an > V1 keinerlei Wirkung auf die Verstärkung hat. Änderungen der Betriebsspannung sollten bei einem OpAmp kaum einen Einfluss auf die Ausgangsspannung haben, solange diese Spannungen beide in dem für korrekten Betrieb zulässigen Bereich liegen. S. Datenblatt "Power Supply Rejection". > Weiterhin komisch finde ich die Tatsache, dass sobald ich V2 und V3 > gleichsetze eine Spannung von 200 V gemessen wird? Die Eingänge eines OpAmp sind nie völlig symmetrisch. Die Spannungs- differenz, die an den Eingängen anliegen muss, um am Ausgang 0V zu erhalten, nennt man Offsetspannung und liegt beim LM324 typisch bei 2mV. Eine Spannungsdiffernz von 0 liegt also aus Sicht des OpAmps um 2mV daneben. Diese 2mV werden um 100dB (oder Faktor 10⁵) verstärkt, was die 200V ergibt, wobei die 200V am Ausgang aus den o.g. Gründen natürlich nicht erreicht werden. S. Datenblatt "Input Offset Voltage".
yalu wrote: >> So wie es der Schaltplan darstellt, wird eine Spannung V = 1,2 MV >> gemessen. Da am nichtinvertierenden Anschluss 24 V und am >> invertierenden 12 V anliegen. > > Zum Glück hast du die Schaltung nicht real aufgebaut, sonst würden jetzt > Blitze durch den Raum schießen und du befändest dich in größter > Lebensgefahr ;-) hehe - ich weis nicht was du gegen 1 oder 2 MV auf einer Steckplatine aus einem Lernpaket hast ^^ ------------------------- Vielen Dank für deine Ausführungen, diese haben mir wirklich geholfen! Gerade das mit den 200 V ist jetzt auch logisch. Nochmal was zur Spannungsdifferenz: Wenn ich also 5V an einen Anschluss und 5,002 V bzw 4,998 V an den Anderen anschliesen würde, bekäme ich eine Ausgangsspannung von 0 V (unabhängig von der Betriebsspannung)? Danke nochmal. Gruß Matthias
> Nochmal was zur Spannungsdifferenz: Wenn ich also 5V an einen > Anschluss und 5,002 V bzw 4,998 V an den Anderen anschliesen würde, > bekäme ich eine Ausgangsspannung von 0 V (unabhängig von der > Betriebsspannung)? Zumindest in der Simulation (wahrscheinlich). In der Realität solltest du darauf achten, dass die Eingangsspannungen mindestens 1,7V unterhalb der positiven Versorgungsspannung liegen, sonst funktioniert der OpAmp nicht richtig. In der Realität wird die Offsetspannung auch nicht 2mV sein, sondern kann ein Stück darüber oder darunter liegen oder auch negativ sein. Wenn du lustig bist und eine sehr ruhige Hand hast, kannst du ja die eine Eingangsspannung fest vorgeben und die andere mit einem als Spannungsteiler geschalteten Potentiometer einstellbar machen und dann versuchen, mit dem Poti die Stelle zu finden, wo die Ausgangsspannung zwischen 0V (untere Anschlag) und 3,5V (oberer Anschlag) liegt ;-)
Hallo, ich hab auch das Lernpaket Elektronik mit ICs. Bei mir funktioniert das Leuchtfeuer prima, genau wie im Anleitungsbuch beschrieben. Trotzdem find ich es super, dass es hier Leute gibt, die Sachen erklären. Ich hab übrigens noch eine rote Leuchtdiode zum 100 Kiloohm Widerstand geschaltet. Was ich jetz nicht versteh ist, dass die immer leuchtet, wenn die andere aus ist. Ich dachte das wär genau umgekehrt. :-< Kann das jemand erklären ? Danke, Caro
Der zweite OP ist als invertierender Verstärker geschaltet, das heißt er gibt den Eingangssignalen ein "negatives Vorzeichen"
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