Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Wassermelder-Mod: Dieser soll bei Alarm per Transistor ein Relais schalten


von Dirk B. (derdirk)


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Hallo,

Könnte sich jemand mal bitte meine Schaltung ansehen.
Ich bin mir etwas unsicher da ich das letzte mal vor knapp 20 Jahren 
"aktiv" mit Elektronik-Basteleien zu tun hatte ( habe mich heute wieder 
etwas eingelesen ).

Ich will in einem bestehenden Wassermelder ( im Bild das rote Rechteck, 
sehr vereinfacht dargestellt! ) eine Möglichkeit integrieren das ein 
Relais angesteuert wird sobald dieser Alarm auslöst!

Im Wassermelder ist ein IC das an einem PIN ca. 2,2V hat sobald der 
Melder Alarm auslöst. Ansonsten liegen dort 0V an!

Ich wollte jetzt diese 2,2V "Signal Spannung" und einen Transistor 
nutzen um über die 9V Batterie des Wassermelders ein 9V Relais zu 
schließen.


Meine Berechnung für den Basis-Widerstand/RB des Transistors ist:

Ic = 9V/225Ohm = 40mA
BC549B hat eine Verstärkung von ~100, also muß IB min. 40mA/100 = 400uA 
haben damit der Transistor "voll" schaltet.

RB = ( 2,2V - 0,7V ) / 400uA = 3750 Ohm

Also könnte ich einen 3,3KOhm Widerstand nehmen.


Zur Absicherung:

Ich habe nur "normale" Dioden zur Verfügung ( keine Schottky ).
Macht es da Sinn einen Kondensator in Reihe zur Diode zu schalten ? 
damit die Trägheit der Diode nicht mehr so stark ins Gewicht fällt ?

Welchen Wert sollte dieser haben ?
Oder ist der Kondensator "übertrieben" ?

Würde mich über Antwort freuen... DANKE!


MfG Dirk

von dolf (Gast)


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den kondensator weglassen.
die diode 1n4148.
40ma stromaufnahme im alarmfall das macht ein 9v block nicht lange mit.
da würd ich nen optokoppler nehmen der mit geringem if der sende led 
auskommt.

von Dirk B. (derdirk)


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Hallo dolf,

Danke für Deine Antwort.

Leider hat dieser Wassermelder keine Alarm-LED :(

Der Melder muß nur max. 10-15 Minuten durchhalten, sonst ist er sowieso 
"abgesoffen" ;) Das wird der 9V Block schon schaffen!

MfG Dirk

von Daniel (Gast)


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Gilt noch zu klären, wie hochohmig die 2,2V sind. Vielleicht wäre ein 
FET oder eine Darlingtonstufe nicht falsch?

dolf meinte, dass das Relais mit einem Optokoppler ersetzbar wäre, wenn 
keine Leistung sondern ein Signal geschaltet werden soll. Dazu braucht 
der Wassermelder keine LED.

von Dirk B. (derdirk)


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Danke für die Aufklärung bzgl. des Optokopplers Daniel ( versteh da nur 
Bahnhof ),

Kann ich den Widerstand einfach per Multimeter messen wenn am Ausgang 
des IC die 2,2V anliegen ( von PIN nach GND ) ? Also anstatt 
Spannungsmessung einfach auf Widerstandmessung umstellen ?

würde mich über Antwort freuen ;)


MfG Dirk

von Daniel (Gast)


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Dirk M. schrieb:
> Kann ich den Widerstand einfach per Multimeter messen wenn am Ausgang
> des IC die 2,2V anliegen ( von PIN nach GND ) ? Also anstatt
> Spannungsmessung einfach auf Widerstandmessung umstellen ?

Nee, so leicht funktionierts leider nicht. Du könntest mal einen 
3k3-Widerstand nach Masse an den Pin anschließen und dann nochmal das 
Signal messen, wenn wieder 2.2V oder 2.1V rauskommen, ist alles in 
Ordnung und du kannst den Tranisitor ohne Probleme so verwenden. 
Ansonsten wie gesagt FET oder Darlingtonstufe (zwei Transistoren 
miteinander kombiniert, siehe Wikipedia

von Dirk B. (derdirk)


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Ok Daniel... einfach unter Last messen und schauen ob die Spannung 
einbricht ;) Könnte man auch eine grüne LED mal kurz zwischen 
schalten... oder ?

Darlington... Emitter geht auf die Basis des zweiten Transistors, könnte 
ich da dann einfach zwei BC549B nehmen ?

Einen BC327B der soll laut Datenblatt max. 600 Verstärken... hätte ich 
auch noch in meiner Elektronik-Kiste!

Und IMHO auch die von Dolf erwähnte "diode 1n4148" sind recht klein und 
farblich rot/schwarz, könnte 148 drauf stehen, muß mal eine Lupe suchen!


MfG Dirk

von Daniel (Gast)


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Genau, messen ob die Spannung unter Last einbricht. Grüne LED ist 
insofern schwierig, dass der Strom bei 2.2V nicht besonders vorhersagbar 
ist in meinen Augen? Probieren kännte mans.

Klar geht zweimal 549B. Zum 327er: Mit Maximalverstärkung rechnet man in 
diesem Fall nicht.

Was ich dir schreibe, ist auch eine reine Vorsichtsamßnahme. Wenn der 
Pin wirklich ein Ausgang ist, dann sollte der die 400µA schon schaffen. 
Eventuell ist er aber auch für einen ganz anderen Zweck gedacht. Woher 
weißt du um die Funktion dieses Pins? Bitter wäre halt, wenn du die 
Funktion der Schaltung dadurch beeinflusst, indem du diesen Pin falsch 
nutzst.

von Dirk B. (derdirk)


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Daniel schrieb:
> Was ich dir schreibe, ist auch eine reine Vorsichtsamßnahme. Wenn der
> Pin wirklich ein Ausgang ist, dann sollte der die 400µA schon schaffen.
> Eventuell ist er aber auch für einen ganz anderen Zweck gedacht. Woher
> weißt du um die Funktion dieses Pins? Bitter wäre halt, wenn du die
> Funktion der Schaltung dadurch beeinflusst, indem du diesen Pin falsch
> nutzst.
Danke für Deine Antwort ;)

Der Chip ist zwar beschriftet aber sehr schwer erkennbar/ablesbar, ich 
habe alle möglichen Kombinationen bei Google suchen lassen, ergab aber 
keinen Treffer ( also auch kein Datenblatt ).

Ich habe das einfach durch messen mit dem Multimeter herausgefunden das 
bei Alarm zwischen diesem PIN & GND 2,2V anliegen.

Der PIN geht gleich im Anschluß auf einen 0-Ohm SMD-Widerstand, ich 
könnte mir vorstellen das man hier auch eine LED o.ä. anstelle des 0-Ohm 
Widerstands einsetzen könnte, denn die "Brücke" ist dort IMHO "sinnfrei" 
plaziert worden!

Ich Messe die Spannung heute Nachmittag einmal unter Last... wie du 
schon sagst vielleicht gehts einfach so... ansonsten probiere ich mal 
die Darlington-Variante.

Hast mir wirklich super weitergeholfen... vielen Dank Daniel... und 
natürlich auch an dolf mit dem Tip für die Diode ;)

von Daniel (Gast)


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Kein Stress, gern geschehen :-)

Na wo geht denn dann die 0R-Brücke hin? Einfach nach Masse kann ja nicht 
sein, sonst könntest du keine 2.2V messen... Und auf der anderen Seite 
offen macht unterm MHz-Bereich auch keinen Sinn.

Darf ich noch fragen, was du mit dem Relais schalten möchtest?

von Dirk B. (derdirk)


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Hallo,

vorweg: Das Relais soll die beiden Eingangs-Leitungen eines alten 
"Telefon-Wahlgerätes" schließen, damit dieses bei Alarm einen Anruf 
absetzt!


Ich glaube das einzig "sinnfreie" was ich über den 0-Ohm Widerstand 
gepostet habe war meine "Antwort/Erklärung" selbst.

Der hat nämlich sehr wohl Sinn weil sich sonst 2 Leiterbahnen kreuzen 
würden.

Es funktioniert auch nicht mit den 2,2V an PIN 1. Der Alarm verstummt 
sofort unter Last ( also wenn ich z.B. eine LED anschließe, diese 
leuchtet auch nicht auf )!

Dieser PIN 1 geht an eine bzw. sogar 2 der 3 Mess-Sonden ( der 
Wassermelder ist Widerstands-Gesteuert, unten ragen drei "Messing" o.ä. 
Kontakte ca. 7mm aus den Kunststoffboden des Gehäuses heraus, darauf 
"steht" der Wassermelder praktisch! )

Ich glaube mit dem PIN 1 kann ich überhaupt nichts anfangen :(

Aber an PIN 4 "osziliert" ( hoffe das ist der richtige Begriff dafür ) 
bei Alarm die Spannung zwischen 1-4 Volt! Also von 4 runter auf 1 und 
dann wieder auf 4V hoch ca. im 2 Sekunden Takt.

Die Spannung geht rauf zum Piezo Summer... dann könnte ich es hier mal 
mit dem Transistor probieren... oder ?

Wenn ich den RB für 1V berechne komme ich auf 750 Ohm... denn das Relais 
muß min. 5-6 Sekunden geschlossen bleiben, erst dann beginnt das 
Wahlgerät zu wählen!


Oder gibt es da vielleicht einen "besseren" Ansatz/Lösung ?


MfG Dirk

von Daniel (Gast)


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Joa. Dann war etwas Vorsicht doch angebracht :-)

Also ich vermute mal schwer, dass der Chip ein Operationsverstärker oder 
etwas ähnliches ist. Vielleicht kannst du mal die Bezeichnung ablesen, 
wie du sie am ehesten siehst. Ich lese da sowas wie CS7106?

Mit dem einen Volt würde ich nicht rechnen. Eher die sicheren 4V mit 
Diode und Tiefpass glätten und dann auf die (hochohmige) 
Transistorstufe.

von Dirk B. (derdirk)


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Die "CS 7106"  war auch eine meiner möglichen Kombinationen.

Wobei ich momentan auf CS 2106 tendiere.

Die mittlere Zeile... JIAX1KP523 o.ä.

In der letzten Zeile steht "Smoke" man erkennt es zwar auf diesem Bild 
nicht so gut aber auf einem anderen das ich gemacht habe!


Vorweg: was ist so schlecht dran wenn ich mit den 1V für den RB rechne, 
wo siehst du da genau das Problem ?

Daniel schrieb:
> Mit dem einen Volt würde ich nicht rechnen. Eher die sicheren 4V mit
> Diode und Tiefpass glätten und dann auf die (hochohmige)
> Transistorstufe.

Kannst du mir das genauer erklären ?
Erhalte ich mit dieser "Schaltung" dann eine konstante Spannung ?
Oder filtert der nur den unteren Voltbereich weg ? dann würde doch das 
Relais wieder öffnen ? blicke ich nicht wirklich durch...



Tiefpass ( Widerstand & Kondensator )
                 _______
                |       |
PIN4  + --------|       ------------
                |_______|        |
                                _|_
                                 __
                                 |
                                 |
GND   -  ---------------------------

und wo kommt dann die von Dir erwähnte Diode hin ?


Und die Werte von Widerstand und Kondensator berechnet man über die 
komplexe "Tiefpass" Formel ?
Müßte ich nicht dazu erst mal die genaue Frequenz bestimmen mit der die 
Spannung "osziliert" ?


MfG Dirk

von Daniel (Gast)


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Ich sehe da ein Problem, weil es auch ein digitaler Ausgang und 1V somit 
Low-Pegel sein könnte. Und LOW kann je nach interner Schaltung nur 
vernünftig Strom von + aufnehmen, nicht nach - liefern.

Ohne Gewähr: Das Ding im Anhang sollte funktionieren und zieht maximal 
40µA vom Pin, pendelt sich aber schnell auf ca. 2.6µA ein.

von Daniel (Gast)


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Hab bei den Zahlen die Diode vernachlässigt. Sind eher 35µA und 2.5 µA

von Dirk B. (derdirk)


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OK... alles klar Daniel ;)

Muß ich mich mal auf die Suche nach einen 100K & 1M-Ohm Widerstand 
machen!

Wenn es Deine Zeit zuläßt... kannst du mir trotzdem mal kurz erklären 
was der Tiepass jetzt genau mit der "oszilierenden" Spannung macht ?

und welches Programm hast du für den Schaltplan benutzt ?


MfG Dirk

von Daniel (Gast)


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So, wolln wer mal:

Während das Signal auf 4.0V liegt, wird der Kondensator über D1 und R1 
geladen. Die Diode vernichtet dabei etwa 0.5V, sodass der Kondensator 
maximal auf 3.5V geladen werden kann. Bis der Kondensator vollständig 
geladen ist, dauert es:

t = 5 x tau = 5 x R1 x C1 = 5 x 100000 x 0.00001 = 5s

Was deutlich zu lang ist, fällt mir gerade auf. Da sollte etwas mit ca. 
1s rauskommen. Mach aus R1 mal besser 22k.

Jetzt kommt der Trick mit der Diode: Wenn das Signal, während es 1.0V 
beträgt, doch Strom aufnehmen kannn, entlädt es ohne Diode den 
Kondensator. Das wollen wir verhindern, deswegen die Diode. Und schon 
haben wir am Kondensator relativ Konstante 4.0V.

R2 ist so groß dimensioniert, dass der Kondensator kaum belastet wird. 
Die Zeitkonstante tau sagt aus, wie lange es dauert, um den Kondensator 
auf 37% zu entladen.

tau = R x C = 1000000 x 0.00001 = 10s

Dabei wird angenommen, dass R2 nach Masse geschaltet ist, tatsächlich 
pfuschen die Basis-Emitter-Strecken noch mit rein. Man sieht aber, dass 
die Spannung recht lange aufrecht erhalten wird. Bis dahin zieht das 
Signal schon lange wieder auf 3.5V hoch.

Die Darlingtonstufe reagiert wir ein Transistor mit der minimalen 
Verstärkung und der Basis-Emitter-Spannung:

hFe = hFe1 x hFe2 = 200 x 200 = 40000
Ube = Ube1 + Ube2 = 0.7V + 0.7V = 1.4V

Denn Rest kannst du selbst rechnen, wie du schon gezeigt hast ;-)


Wenn ich mir die Werte so ansehe, hab ich das alles sehr unvorsichtig 
ausgelegt. Besser wäre:

R1 = 4.7k
C1 = 47µF
R2 = 1M

Das wäre wesentlich konservativer. Allerdings steigt damit der Strom, 
der vom Pin abgezogen wird. Erst wenn du merkst, dass der Pin diesen 
Strom nicht liefern kann, würde ich die Werte anziehen.

Sorry, mein Fehler.

von Daniel (Gast)


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Achja, der Schaltplan ist mit EAGLE erstellt. Das ist im Hobbybereich 
sehr gängig. In der Industrie wird es seltener eingesetzt, da recht 
einfach gestrickt.

von Daniel (Gast)


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Also jetzt mal ehrlich, je länger ich mir die Werte ansehe, die ich 
zuerst berechnet habe, desto dümmer kommen sie mir vor. Vergiss dass 
wieder ganz schnell. Hier nochmal die korrigierte Version.

Wenn du die nicht exakt da hast, dann lass mal hören, was die 
Bastelkiste hergibt. Das ist alles recht flexibel.

von Dirk B. (derdirk)


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Vielen Dank Daniel,

jetzt verstehe ich das Ganze ;)

Der 1M-Ohm wird wahrscheinlich nicht vorhanden sein in meiner Kiste, 
habe meines Wissens nur <100K Widerstände, muß Morgen mal auf dem 
Dachboden nach alten Platinen ausschau halten, vielleicht ist da einer 
drauf den ich auslöten kann!

Danke nochmal... MfG Dirk

von vn nn (Gast)


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von Daniel (Gast)


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Dirk B. schrieb:
> Der 1M-Ohm wird wahrscheinlich nicht vorhanden sein in meiner Kiste,
> habe meines Wissens nur <100K Widerstände, muß Morgen mal auf dem
> Dachboden nach alten Platinen ausschau halten, vielleicht ist da einer
> drauf den ich auslöten kann!

Ist in den Phasenprüfern nicht immer einer drin? ;-)

Wie gesagt, das ist recht flexibel.

von Dirk B. (derdirk)


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Hallo,

ich habe jetzt alles aufgebaut, nur leider will die Schaltung nicht 
funktionieren :(

Der Piezo Summer verstummt sofort wenn ich den Eingang der Schaltung mit 
PIN4 ( der oszilierenden Spannung ) verbinde! und das Relais zieht auch 
nicht an ???

Ich habe jetzt mal ohne Tiefpass (4,7K Ohm und 47uF Kondensator) weiter 
probiert!

Als RB kann ich bis ca. 100KOhm nehmen, der Piezo Summer gibt dann zwar 
auch keinen Ton von sich sobald ich den Eingang mit PIN4 verbunden habe, 
aber das Relais schaltet sich alle 2 Sekunden ein und wieder aus!

Nehme ich > 100KOhm dann gibt der Piezo Summer Alarm, aber das Relais 
zieht nicht mehr an? Ich vermute das der Piezo Summer dann den ganzen 
Strom verbraucht, und der restliche Strom der übrig bleibt ist zu klein 
und wird über die Darlington Schaltung nicht mehr genug verstärkt ( IB 
zu klein ) um das Relais zu schalten!

Hat jemand noch eine Idee ?

würde mich über Antwort freuen ;) Danke...

MfG Dirk

von Daniel (Gast)


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Dirk B. schrieb:
> Nehme ich > 100KOhm dann gibt der Piezo Summer Alarm, aber das Relais
> zieht nicht mehr an?

Darf eigentlich nicht sein. Mit einem Megaohm:

(4V - 0,7V - 2* 0,7V) / 1 000 000R  200  200 = 76 mA

Hast du noch detailiertere Daten zum verwendeten Relais?

von Dirk B. (derdirk)


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Guten Abend Daniel,

meinst du das es am Relais liegt ?
Hier gibts Daten zum Relais:
http://www.pollin.de/shop/dt/Mjg1OTU2OTk-/Bauelemente_Bauteile/Mechanische_Bauelemente/Relais_Zugmagnete/Relais_KLG_KB_S_109M.html

Das Ziel soll halt sein das 1. der Piezo Summer noch Alarm gibt und 2. 
das Relais am besten permanten angezogen bleibt!


MfG Dirk

von Dirk B. (derdirk)


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Daniel schrieb:
>
> Darf eigentlich nicht sein. Mit einem Megaohm:
>
> (4V - 0,7V - 2* 0,7V) / 1 000 000R  200  200 = 76 mA
>

Die erste 0,7V für die Diode kannst du weglassen, ich hatte da zum 
Testen nur noch einen Basiswiderstand ( Drehpoti ) in der 
Eingangsleitung ( an der Basis des Transistors )... auch keinen Tiefpass 
mehr ( weil es damit ja überhaupt nicht funktionieren wollte )!


MfG Dirk

von ralfbauer (Gast)


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Könnte es sich bei Deiner "oszillierenden Spannung" nicht einfach um ein 
Rechteck Signal handeln ?

Nur so ein Gedanke...

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