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Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik spezielle Frage nach 8fach Inverter


Autor: DK (Gast)
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Hallo,

ich (Hobbybastler) möchte gerne auf einfache Weise die Impulse von 
Piezoelementen mit einem AVR auswerten.

Klopft man mit der Fingerspitze auf eines von acht Holzscheiben, unter 
denen die Piezoelemente befestigt sind, dann soll das entsprechende 
Controllerbein auf low gezogen werden.

Meine Idee ist: ich schließe die acht Piezos über je einen 50K-Trimmer 
direkt an einen 8fach-Inverter (gebufferte Version) an. Dann den 
Inverterausgang ohne Umwege an den µC.

Klopft man mit dem Finger auf eine der Holzscheiben, entsteht eine 
Spannung von ca. 1 bis 2V (bei Ri = 47K). Die abgegebene Spannung ist 
insgesamt recht hochohmig.

Hat jemand eine Idee, welcher Inverter sich hier besonders eignen 
könnte? Wichtig ist auf jeden Fall, dass 8 Inverter in einem Gehäuse 
untergebracht sind und dass die Betriebsspannung ca. 4,5 bis 5,5V 
beträgt.

Autor: Christoph Kessler (db1uq) (christoph_kessler)
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CMOS sollte es für den Eingangswiderstand schon sein, also irgendein 
74HC240 oder ähnlicher invertierender Bustreiber. Ein 
Überspannungsschutz in Form einer Diode nach Vcc wäre nicht verkehrt.

Autor: Lukas K. (carrotindustries)
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Warum nicht direkt die Piezoelemente an den AVR?

Autor: DK (Gast)
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>CMOS sollte es für den Eingangswiderstand schon sein, also irgendein
>74HC240 oder ähnlicher invertierender Bustreiber.

Danke für die Info!



Luk4s K. schrieb:
> Warum nicht direkt die Piezoelemente an den AVR?

Geht das denn?? Und muss das über den AD-Wandler laufen (der wäre 
möglicherweise zu langsam!?!)?

Autor: MaWin (Gast)
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Was soll an einem CMOS-Inverter-Eingang anders sein als an einem 
CMOS-uC-Eingang ?

Schutzdioden haben beide drin.

Und was soll der 50K-Trimmer?

Autor: DK (Gast)
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Hätte jetzt gedacht, dass der AVR-Eingang mit zugeschalteten Pullups 
(30K - 100K) zu niederohmig ist.

Aber eigentlich hast du recht...

Mit dem 50K-Trimmer wird die Schwelle eingestellt, ab wann der Piezo 
auslöst, soll heißen:



Piezo-Plus o----
               I
               I
              I I
      47K-    I I <-----------o zum Inverter/Controller
     Trimmer  I I
               I
               I
             masse

Autor: Jens G. (jensig)
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dann kommt aber vermutlich nicht mehr viel am µC an, wenn Du den mit 
50kOhm "kurzschließt"

Autor: DK (Gast)
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Jens G. schrieb:
> dann kommt aber vermutlich nicht mehr viel am µC an, wenn Du den mit
> 50kOhm "kurzschließt"

zu hochohmig darf er aber auch nicht sein, weil ein piezo sich ja selber 
wie ein kondensator aufläd und dann "sperrt". eine gewisse grundlast 
muss also vorhanden sein.

ab welchem spannungspegel wechselt ein AVR in der praxis eigentlich von 
low nach high?

Autor: MaWin (Gast)
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> Hätte jetzt gedacht, dass der AVR-Eingang mit zugeschalteten Pullups
> (30K - 100K) zu niederohmig ist.

Niemand zwingt dich, die Pull-Ups zuzuschalten.

> Mit dem 50K-Trimmer wird die Schwelle eingestellt, ab wann der Piezo
> auslöst, soll heißen:

Hmm, ob die 50k nicht schon zu stark belasten ? Na, du probierst es aus.

> ab welchem spannungspegel wechselt ein AVR in der praxis eigentlich von
> low nach high?

Ein Blick ins Datenblatt sagt: Ungefähr bei 0.4 VCC, allerdings mit 
einer Toleranz von +/-0.2 VCC.

Autor: DK (Gast)
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da fällt mir grade noch was ein:
im grunde wäre hier ein komparator wahrscheinlich wesentlich besser 
geeignet.

gibt es sowas wie einen 8fach-komparator, bei dem an einem einzigen pin 
die referenzspannung für alle 8 komparatoreingänge eingestellt wird?

Autor: MaWin (Gast)
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Viele AVR enthalten einen Komparator, den man auf verschiedene Eingänge 
umschalten kann. Wenn es dir damit gelingt schnell genug nacheinander 
alle Eingänge abzutasten um keinen Piezo zu verpassen, brauchst du keine 
extra Bauteile. Der Komparator ist schneller als ein A/D-Wandler.

Allerdings liefern Piezos recht hohe Spannungen, wenn man sie NICHT 
belastet (nicht mal kapazitiv). Die Schaltschwelle sollte also nicht 
dein Problem sein. Du wolltest die Piezos gar mit 50k bedämpfen.

Autor: DK (Gast)
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MaWin schrieb:
> Viele AVR enthalten einen Komparator, den man auf verschiedene Eingänge
> umschalten kann. Wenn es dir damit gelingt schnell genug nacheinander
> alle Eingänge abzutasten um keinen Piezo zu verpassen, brauchst du keine
> extra Bauteile. Der Komparator ist schneller als ein A/D-Wandler.
Danke für die Info!
Den AD-Wandler würde ich ohnehin nicht benutzen, wenn, dann sollen die 
Piezos selber die Pegel an den Portpins auf high schalten. Muss ich mal 
eine Testreihe machen, ob das in der Praxis taugt.
Das mit der Pegeländerung ab 0,4V kann ich mir fast nicht vorstellen:
>> ab welchem spannungspegel wechselt ein AVR in der praxis eigentlich von
>> low nach high?
>
>Ein Blick ins Datenblatt sagt: Ungefähr bei 0.4 VCC, allerdings mit
>einer Toleranz von +/-0.2 VCC.
Das würde ja heißen, dass unter Berücksichtigung der Toleranzen ein 
Wechsel schon bei 0,2V stattfinden kann.


> Allerdings liefern Piezos recht hohe Spannungen, wenn man sie NICHT
> belastet (nicht mal kapazitiv). Die Schaltschwelle sollte also nicht
> dein Problem sein. Du wolltest die Piezos gar mit 50k bedämpfen.
Ja, ich weiß, bei sehr hohem Ri liefern sie quasi unberechenbar hohe 
Spannungen (s. Elektor-Klopflampe)... deshalb der Poti zum Bedämpfen 
und(!) zur Pegelanpassung!

Autor: MaWin (Gast)
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> Das würde ja heißen, dass unter Berücksichtigung der Toleranzen ein
> Wechsel schon bei 0,2V stattfinden kann

Nein, das bedeutet, daß du nicht lesen kannst.

0.4 VCC sind nicht 0.4V

sondern 0.4 * VCC und VCC ist meistens 5V, also 0.4 * 5V = 2V.

Und wenn es dich schon verwirrt, hättest du wenigstens selber im 
Datenblatt nachgucken können.

> deshalb der Poti zum Bedämpfen und(!) zur Pegelanpassung!

Dan sollte man das Poti vielleicht so verdrahten:


Piezo --+-- AVR-Eingang
        |
      Poti<-+
        |   |
        Masse

Autor: Jens G. (jensig)
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Dieser Schaltungsvorschlag bewirkt aber einen poti-abhängigen 
Frequenzgang (Hochpaß mit variabler fg). Wenn dies nicht stört, dann 
nehm's.

Autor: Peter F. (piet)
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DK schrieb:

> ich (Hobbybastler) möchte gerne auf einfache Weise die Impulse von
> Piezoelementen mit einem AVR auswerten.

So mach ich das, funktioniert. Ob die Schalung so sinn macht... Sie 
funktioniert :-)
Z-Diode ist für den Fall das zuviel Spannung ankommt was bei meiner 
Anwendung passieren kann.
Die Diode in Signalrichtung kann eventuell auch wegbleiben, genauso wie 
der Serien-R in dem Fall.

Ich hab es mit absicht nicht direkt am AVR Pin hängen.

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