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Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Lauflicht will nicht laufen


Autor: Gimp (Gast)
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Hi alle zusammen
ich hab mir die Schaltung von
http://www.bader-frankfurt.de/elek/realknightrider.gif
nachgebaut, allerdings will sie nicht anspringen.
Generell ist mir klar, daas die rechten NOR Gatter einen billigen 
flipflop für hoch/runter bilden, nur links bin ich noch nicht richtig 
dahintergestiegen.
Ich hab das Prinzip vom RC-Glied verstanden, aber was das hier soll 
blick ich nicht
die NOR mit verbundenen eingängen bilden ja einen inverter mit 
definierter ausgangsspannung
Ich hab mal das Messgerät rausgeholt und folgendes gemessen
Spannungsversorgung 8V (Netzteil)
Spannung Pin 1/2 3,9V
Spannung Pin 3 3,9V
Spannung Pin 4 8V
Spannung Pin 5/6 3,9V
Der 100k mit dem Poti in Reihe stehen grad auf ~300k und ich habe einen 
Keramikkondensator im einsatz, hoffe dass es nicht daran liegt
Weiss jemand, warum es nicht laufen könnte?
Der typischen Anfängerfehler, Counter reset liegt nicht auf Masse, leigt 
nicht vor, Pin 1 5 und 9 haben schönen Massekontakt
Wie gesagt am CLK (sprich Pin 4 vom 4001) hab ich 8V durchgängig, aber 
nur mit dem Messgerät, ob ein Oszi etwas anderes zeigen würde wage ich 
zu bezweifeln
Und etwas generelles
Wäre es nicht möglich die invertierte CLK Schaltung wegzulassen und nur 
einen RC-Schwingkreis zu benutzen?
Oder liegt der entscheidende Knackpunkt darin, dass der 4001 am Pin 4 
einen aktiven Spannungsausgang hat?

Wär nett wenn ihr es euch kurz anscheut
Grüssle

Autor: MaWin (Gast)
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Dringendst alle 47uF Elkos entfernen, und nur einen
davon zwischen +8V und Masse schalten.

Unbedingt 100k in die Leitung die vom P1 an Pin 1,2
des IC1 geht einbauen.

Es ist unplausibel, daß du an Pin 4 genau 8V misst,
wenn du an 1,2,3,5,6 nur 4V misst,
denn die 4V zeigen an, daß der Oszillator oszilliert,
es sind 50% der Zeit 0V und 50% eben 8V.

Dauerhafte 8V an Pin4 ist also unlogisch.

Im Endeffekt hast du folgende Oszillatorschaltung

    +-|>o-+-|>o-+---
   R1    R2     |
    +-----+--C--+

wobei bei dir R1 zu klein ist (bau da mal 100k rein)
und R2 einstellbar ist (ist in Orndung, da 100k
Minimum), dein C mit 100nF Keramik geht in Ordnung,
kann aber ohne R1 nicht ordentlich umgeladen werden.

Es gibt nun eien Möglichkeit, warum es trotz dieser
Korrekturen nicht funktioniert, selbst wenn alles
korrekt aufgebaut wurde:

Der CD4001 hat keine Schmitt-Trigger Eingänge, kann
also im Linearbetrieb hängen bleiben. Das passiert
mit einem uralten unbuffered CD4001 (CD4001A) noch
leichter, und es passiert wenn deine Versorgungsspannung
zu langsam anstiegt beim Einschalten. Bau einen
Schalter in die Spannungszuleitung der Schaltung ein.

Korrekt wäre es, den CD4001 durch einen CD4093 zu
ersetzen. dummerweise funktioniert dann das mit den
beiden NORs an Pin 8-13 aufgebaute Set/Reset FlipFlip
mit umgekehrter Polarität. Wenn du also mit den
ersten beiden Änderungen keinen Erfolg hast und den
CD4001 durch den CD4093 ersetzt, dann müssen die
beiden Leitungen die jetzt an Pin3 und Pin5 des IC3
gehen dann vertauscht an die Kollektoren der jeweils
nach Pin 3 und Pin 5 folgenden Transistoren
angeschlossen werden.


Und natürlich: Immer nochmal die Leitungen prüfen, auf
Kurzschlüsse prüfen, und wenn du ein mal deine Batterie
verpolt hattest, sind vielleicht Bauteile kaputt.

Autor: Yalu X. (yalu) (Moderator)
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MaWin schrieb:
> Dringendst alle 47uF Elkos entfernen, und nur einen
> davon zwischen +8V und Masse schalten.

Da geht nun aber überhaupt gar nicht, diese Elkos bewirken doch gerade
den Knightrider-Effekt ;-)

Um die Stromspitzen beim Laden der Kondensatoren zu vermeiden, könnte
man die 470Ω-Widerstände wie im Bild aufteilen. Dann wird der Konden-
sator über 150Ω geladen und über 330Ω und die LED entladen. Damit die
LED gleich lang nachglimmt wie bisher, muss die Kapazität von 47µF auf
68µF erhöht werden.

Durch den 150Ω-Widerstand in Verbindung mit dem Kondensator wird die LED
im Gegensatz zur Originalschaltung "weich" eingeschaltet, das Einschal-
ten erfolgt aber immer noch deutlich schneller als das Ausschalten.
Vielleicht ist das sogar ein erwünschter Effekt, der die LEDs noch mehr
nach Glühlampen aussehen lässt.

Autor: Gimp (Gast)
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MaWin schrieb:
> Dringendst alle 47uF Elkos entfernen

Yalu hat Recht
Durch die geringen Kondensatoren leuchtet die LED eine kurze Zeit lang 
nach und das Lauflicht zieht sozusagen einen Schweif nach sich, das ist 
real knightrider ^^

> Unbedingt 100k in die Leitung die vom P1 an Pin 1,2
> des IC1 geht einbauen.

Sprich in die vertikale über dem C

> Es ist unplausibel, daß du an Pin 4 genau 8V misst,

Kann auch sein dass vllt ein Bauteil futsch ist, sind nicht mehr die 
neusten ^^
Ich werd mal die logik überprüfen müssen

> Im Endeffekt hast du folgende Oszillatorschaltung
>
>     +-|>o-+-|>o-+---
>    R1    R2     |
>     +-----+--C--+
>
> wobei bei dir R1 zu klein ist (bau da mal 100k rein)

Weil im Moment durch einen Kurzschluss realisiert oder?

> Der CD4001 hat keine Schmitt-Trigger Eingänge, kann
> also im Linearbetrieb hängen bleiben. Das passiert
> mit einem uralten unbuffered CD4001 (CD4001A) noch
> leichter

Ich hab einen 4001BE, wobei ich nich weiss wofür das BE steht

> und es passiert wenn deine Versorgungsspannung
> zu langsam anstiegt beim Einschalten. Bau einen
> Schalter in die Spannungszuleitung der Schaltung ein.

Vllt noch einen Kondi vor den Schalter bauen, der eine hohe 
anlaufspannung garantiert?

> Korrekt wäre es, den CD4001 durch einen CD4093 zu
> ersetzen. Dann müssen die
> beiden Leitungen die jetzt an Pin3 und Pin5 des IC3
> gehen dann vertauscht an die Kollektoren der jeweils
> nach Pin 3 und Pin 5 folgenden Transistoren
> angeschlossen werden.

Der Gedanke dabei ist dass an den Transistoren bei Sperrung am Kollektor 
High anliegt und bei Schalten low oder?

Ich danke auf jeden Fall schon tausendmal und wenns läuft gibts n Bier 
;)

Autor: Lothar Miller (lkmiller) (Moderator) Benutzerseite
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Gimp schrieb:
> Ich hab einen 4001BE, wobei ich nich weiss wofür das BE steht
B = Buffered

>> wobei bei dir R1 zu klein ist (bau da mal 100k rein)
> Weil im Moment durch einen Kurzschluss realisiert oder?
Ja, deshalb ist er zu klein... ;-)
http://www.aaroncake.net/forum/topic.asp?TOPIC_ID=...
http://circuitalley.phpnet.us/circuit9.html

> das ist real knightrider ^^
Ich mach das so wie dort unten:
http://www.lothar-miller.de/s9y/archives/61-Lauflicht.html

Beitrag #2099866 wurde vom Autor gelöscht.
Autor: Gimp (Gast)
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Jaaa mit mC ^^
ich hab extra die teile bestellt (mal 5 da 4 freunde auch haben wollten 
^^)
also mit dem 100k läuft es auch nicht und der 4001 ist von der Logik her 
in Ordnung, ärgerlich ^^

Die Schalteridee will auch nicht so richtig, werde dann wohl mal den 
4093 testen müssen

Ich sag dann an obs geht ^^

Autor: Yalu X. (yalu) (Moderator)
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Gimp schrieb:
> Die Schalteridee will auch nicht so richtig, werde dann wohl mal den
> 4093 testen müssen

Bei der 4093er-Lösung entsteht möglichweise ein Problem, weil nach dem
Ausschalten der Transistoren die Kollektorspannung nur langsam ansteigt
(Nachleuchteffekt). Das kann dazu führen, dass der Zähler noch ein paar
Takte weiterzählt, bevor die Zählrichtung umgeschaltet wird.

U.U. wirst du also gezwungen sein, zusätzliche Bauteile einzusetzen.
Dann würde ich aber komplett darauf verzichten, digitale Bauteile analog
zu betreiben und als Oszillator bspw. einen NE555 nehmen. Leider kann
man wegen der Eingangspolaritäten in deinem Fall den NE555 nicht als
Flipflop einsetzen, sonst könntest du den 4001 komplett durch einen
NE556 ersetzen. Da das nicht geht, brauchst du eben beides: einen NE555
und einen halb genutzten 4001.

Autor: Harald Wilhelms (Gast)
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MaWin schrieb:
> Im Endeffekt hast du folgende Oszillatorschaltung
>
>     +-|>o-+-|>o-+---
>    R1    R2     |
>     +-----+--C--+
>
> wobei bei dir R1 zu klein ist (bau da mal 100k rein)
> und R2 einstellbar ist (ist in Orndung, da 100k
> Minimum), dein C mit 100nF Keramik geht in Ordnung,
> kann aber ohne R1 nicht ordentlich umgeladen werden.

Ja typisch sollte R1>> R2 sein

> Der CD4001 hat keine Schmitt-Trigger Eingänge, kann
> also im Linearbetrieb hängen bleiben. Das passiert
> mit einem uralten unbuffered CD4001 (CD4001A) noch
> leichter, und es passiert wenn deine Versorgungsspannung
> zu langsam anstiegt beim Einschalten.

Diese Oszillatorschaltung arbeitet gerade mit unbufferd
Gattern besonders gut. Sie ist eine Standardschaltung,
die sogar eine gewisse Temperaturkompensation beeinhaltet.
Siehe auch Datenblatt 4060. Mit Schmitt-Triggern würde
sie eher schlechter funktionieren.
Gruss
Harald

Autor: Gimp (Gast)
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Ich glaub ich werd mal folgende 2 versionen probieren
ne555/556 + 4001 und 74HC04 + 4001 (also n schmitt trigger inverter, eig 
wie gemacht hierfür oder? )
was glaubt ihr  wird besser funktionieren?

Autor: MaWin (Gast)
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Du kannst natürlich den Takt auch mit einem NE555 erzeugen.

Der Rest der Schaltung könnte dann mit dem CD4001 so bleiben.

Allerdings halte ich die 47uF Elkos an den LEDs zum Erzeugen eines 
"Effekts" nach wie vor für groben Humbug. Zumindest
die Spannungsversorgung müsste dafür kurze hohe Spitzenströme
verkraften.

Also zumindest ein Elko von 4700uF zwischen +8V und Masse,
damit der Rest der Schaltung nicht irritiert wird.

Autor: Ben ___ (burning_silicon)
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wie wäre es mit einem µC und dem rausfeuern der kompletten 
logikschaltkreise?

Autor: Martina (Gast)
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Effekt hin oder her, aber die 47u Caps ohne Strombegrenzungswidestände 
sind vollkommen hirnrissig. Das gibt riesige Strörungen auf den 
Versorgungsleitungen. Mit einem ungünstigen Layout ist der Mißerfolg da 
vorprogrammiert.

Auch für die Transistoren können die großen Stromspitzen gefährlich 
werden.

Völliger Schwachsinn!

Autor: Ben ___ (burning_silicon)
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schön ists nicht, das stimmt wohl. aber 47µF sind ja nun nicht die 
riesenkondis, und zur not machts auch ein 10-20 ohm widerstand in der 
plusleitung zu den transistoren.

Autor: Gimp (Gast)
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Hmm und wenn man kleinere Kondensatoren parallel zum basis widerstand 
anbringt, so dass die transistoren länger aufmachen?

Autor: Ben ___ (burning_silicon)
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an sowas dachte ich auch, bringt aber die verlustleistung in den 
transistoren nach oben. weiß nicht was besser ist, viel nehmen wird es 
sich nicht.

Autor: Martina (Gast)
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>schön ists nicht, das stimmt wohl. aber 47µF sind ja nun nicht die
>riesenkondis,...

Die Simulation zeigt, daß mit einem BC337 Stromspitzen von rund 700mA 
fließen!

>Hmm und wenn man kleinere Kondensatoren parallel zum basis widerstand
>anbringt, so dass die transistoren länger aufmachen?

Nein, nein, die Schaltung von Yalu ist schon optimal. Die Stromspitze 
fällt auf 70mA, was ein einfacher, zusätzlicher Entkoppelkondensator gut 
abfangen kann. Außerdem bleibt bei der Modifikation von Yalu der 
exponentielle Abfall des LED-Stroms erhalten, was für den Effekt wichtig 
ist.

Autor: Gimp (Gast)
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Hmm klingt gut
und wo genau kommt der entkoppler angeklemmt?
Parallel zu einem der Widerstände, vermutlich dem 150er oder?

Autor: Martina (Gast)
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Hier!

Überlege dir einfach, wie die Ströme fließen...

Autor: Martina (Gast)
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Bzw. hier.

Autor: Gimp (Gast)
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Ok werd ich mal probieren
den takt werd ich vermutlich erst mal mit dem 74hc04 testen ^^
heut abend wissen wir mehr

Autor: Gimp (Gast)
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Ach...wie gross sollte der entkoppler denn etwa sein?

Autor: Yalu X. (yalu) (Moderator)
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Gimp schrieb:
> den takt werd ich vermutlich erst mal mit dem 74hc04 testen ^^

... aber beachte, dass dieser nur mit maximal 5V betrieben werden kann.
Damit die Logikpegel zusammenpassen, musst du dann die nachfolgenden
40xx-Bausteine ebenfalls mit 5V betreiben, was aber kein Problem
darstellen sollte.

> Ach...wie gross sollte der entkoppler denn etwa sein?

Wie groß genau, hängt u.a. vom Innenwiderstand und der Induktivität der
12V-Quelle und der Versorgungsleitungen ab. Da kleinere Schwankungen der
12V-Versorgung in dieser Schaltung verkraftet werden können (vor allem
dann, wenn alle Digital-ICs mit geregelten 5V betrieben werden), würde
ich einen Elko in der Größenordnung von 220µF bis 470µF nehmen.

Autor: Martina (Gast)
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>Ach...wie gross sollte der entkoppler denn etwa sein?

Durch die strombegrenzende Schaltung von Yalu, fällt der Haupt-Strompeak 
der Originalschaltung ja praktisch komplett weg! Also gilt es lediglich 
die Induktivität der Zuleitung bzw. den endlichen Innenwiderstand des 
Spannungsquelle (Batterie, Regler) zu entkoppeln. Eine Simulation zeigt, 
daß 100µF/25V da eigentlich vollkommen ausreichen sollten.

Wichtig ist einfach, daß die digitalen Chips keinen signifikanten 
Spannungssprünge an ihren Versorgungsspannungsanschlüssen sehen, weil 
sie sonst in ihrer Funktion beeinträchtigt werden können.

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