Verbesserungsvorschläge bipolare H-Brücke

[Kamal A. (zenerdiode)]

Hallo,

ich möchte die alte Schuluhr aus dem Schrott wiederbeleben. Der 
Minutenzeiger bewegt sich um eins weiter mit jedem Puls der in eine 
Magnetspule geht. Benötigt werden dafür min. 12V mit ca. 1mA.
Allerdings erfordert die Mechanik alternierende Polarität für 
aufeinanderfolgende Pulse. Deshalb habe ich mich an einer Bipo-H-Brücke 
probiert.

Die Schaltung wurde so schon getestet und funktioniert, nur mit eher 
willkürlich und konsequent zu kleinen Widerstandswerten. Daher viel 
Strom (30mA) beim Schalten selbst ohne angeschlossene Spule.

Das ganze soll angesteuert werden von einem ATtiny13, welcher auf 5V 
arbeitet.

Ist mein Schaltplan soweit vernünftig, oder habt ihr noch Vorschläge?

BC337/327 habe ich auch noch da, Brückentreiber allerdings nicht. Ich 
wollte mich sowieso mal mit Transistorschaltungen etwas üben.

PS:
  DCF77 Geradeausempfänger ist noch im Bau :)

[Kamal A. (zenerdiode)]

Ups, die 20k sollten 10k sein, für 1V  V_BE jeweils. Daher die zweite 
Datei, die erste war nicht mehr zu entfernen.

Die Eingänge vom uC sind auch mit Vorwiderstand gedacht.

[Michael M. (Firma: Autotronic) (michael_metzer)]

Kamal A. schrieb:
> 12V mit ca. 1mA.

12V Uhren benötigen je 12mA. Diese Ansteuerung ist selbstsicher, es 
können niemals beide Transistoren pro Halbbrücke gleichzeitig schalten. 
Die Eingänge können direkt mit 3,3V angesteuert werden. Eine 
Verriegelung ist auch nicht mehr erforderlich. Die 220R können auch auf 
1k vergrößert werden. Das hängt von der Anzahl der Uhren ab.

[7uptrinker (Gast)]

Hallo!

An den Eingängen benötigst du auf alle Fälle noch Widerstände. 1k - 10k 
würde ich geschätzt vorschlagen. Sonst arbeitet die Ansteuerung deiner 
H- Brücke über zwei Diodenstrecken gegen GND.

Alternativ kannst du Dir auch mal den L293 anschauen. Der hat vier 
Halbbrücken integriert und ist intern auch bipolar aufgebaut.

Etwas moderneres wäre z.B. der TC426 / TC427 und TC428. Die beinhalten 
je zwei Halbbrücken. Abhängig vom Typ auch in invertierter Ausführung.

Der Lerneffekt ist definitiv mit Einzeltransistoren am größten. 😉

Gruß
7up

[Kamal A. (zenerdiode)]

Michael M. schrieb:
> 12V Uhren benötigen je 12mA.

Ja, ich sollte aufhören meiner Stromversorgung zu glauben und 
stattdessen das Amperemeter fragen. War 12V in Gebäuden damals standard, 
dass du von "12V-Uhren" redest?
Die Schaltung ist clever, da wäre ich nicht drauf gekommen. Aber selbst 
mit 1k scheint mir 12mA über den Widerstand viel, wenn es auch mit 
weniger geht.

7uptrinker schrieb:
> An den Eingängen benötigst du auf alle Fälle noch Widerstände. 1k - 10k
> würde ich geschätzt vorschlagen.

Stimmt, das habe ich noch schnell genug selber mitbekommen.

[Michael M. (Firma: Autotronic) (michael_metzer)]

Kamal A. schrieb:
> War 12V in Gebäuden damals standard, dass du von "12V-Uhren" redest?

Nein, bei uns an der Schule und auch später in den Büros hatten die 
Mutteruhrsteuerungen standardmäßig 24V.

Kamal A. schrieb:
> Aber selbst mit 1k scheint mir 12mA über den Widerstand viel, wenn es
> auch mit weniger geht.

Für eine einzige 24V Uhr (6mA) geht bestimmt auch 10k.

[Hannes (Gast)]

Kamal A. schrieb:
> Benötigt werden dafür min. 12V mit ca. 1mA.
> Allerdings erfordert die Mechanik alternierende Polarität für
> aufeinanderfolgende Pulse. Deshalb habe ich mich an einer Bipo-H-Brücke
> probiert.

Würde ich in CD4000 Logik aufbauen. Bei 12V treibt selbst ein CD4011 die 
1mA mit links.

[Hermann Kokoschka (Gast)]

Warum verwendest Du keine fertige Brücke, z.B. L293 für ein paar Cent?
Da ist alles drin was Du benötigst und die läuft von 4-30V.

[Lothar M. (Firma: Titel) (lkmiller) (Moderator)]

Hannes schrieb:
> Bei 12V treibt selbst ein CD4011 die 1mA mit links.
Besonders, wenn man einen Hex-Inverter nimmt und je Seite 3 
parallelschaltet. Dann sieht das pro Seite so aus:

12V -----------o-----------o----- 
               |           |
              10k          |
               |      .---|>o---.
               |      |         |
               o------o---|>o---o---  
               |      |         |   
             |/       '---|>o---'
0V/5V --10k--|             | 1/2 CD4069
             |>.           |
               |           |
               |           |
GND -----------o-----------o--------

Oder je nachdem was der µC beim Reset ausgibt und was man am Ausgang 
haben will auch mal so:

12V -----------o-----------o----- 
               |           |
              10k          |
               |      .---|>o---.
               |      |         |
               o------o---|>o---o---  
               |      |         |   
             |/       '---|>o---'
 5V ----10k--|             | 1/2 CD4069
             |>.           |
               |           |
0V/5V  --------'           |
                           |
                           |
GND -----------------------o--------

Hermann Kokoschka schrieb:
> Warum verwendest Du keine fertige Brücke, z.B. L293 für ein paar Cent?
Mir würde bei dem alten Ding vor dem Eigenstrombedarf grauen, der über 
50mA sein kann...

[Kamal A. (zenerdiode)]

Hannes schrieb:
> Würde ich in CD4000 Logik aufbauen.

Hermann Kokoschka schrieb:
> Warum verwendest Du keine fertige Brücke, z.B. L293 für ein paar Cent?
> Da ist alles drin was Du benötigst und die läuft von 4-30V.

Danke, das sind unzweifelhaft überlegene Lösungen.

Aber ich habe eben gerade nur Transistoren da, und würde gerne auch noch 
dazulernen, was Transistorschaltungen angeht.

Deshalb interessiert mich eher, was diese Brückentreiber besser machen 
als mein Schaltplan, abgesehen vom geringeren Aufwand.

[Christian M. (christian_m280)]

Meine Tochteruhr braucht 24V! Es gibt verschiedene Ausführungen: Einmal 
pro Minute positiver Puls, in der nächsten Minute Negativen, oder immer 
einen Positiven und Negativen nacheinander...
Ich habe mir damals die H-Brücke gespart:
https://www.mikrocontroller.net/attachment/318005/Schema.png

Gruss Chregu

[MaWin (Gast)]

Hermann Kokoschka schrieb:
> Warum verwendest Du keine fertige Brücke, z.B. L293 für ein paar
> Cent?
> Da ist alles drin was Du benötigst und die läuft von 4-30V.

Und braucht schon ohne Motor 60mA.

Wie kommt ihr eigentlich immer auf den Steinzeitmüll ? Seit 50 Jahren 
Lernblockade ?

Ein Si9986 käme mit 2mA/300uA aus und überlebt auch die 12V.

[Kamal A. (zenerdiode)]

Christian M. schrieb:
> Ich habe mir damals die H-Brücke gespart:
> https://www.mikrocontroller.net/attachment/318005/Schema.png

Darüber habe ich auch schon nachgedacht, aber mit den Widerständen in 
Serie bräuchte ich eine höhere Versorgungsspannung; die 12V, die ich vom 
Netzteil bekomme, reichen nur gerade so zum Schalten.

[Michael M. (Firma: Autotronic) (michael_metzer)]

24V Uhren haben eine Impedanz von 4000 Ohm und schalten bei 12V nur noch 
knapp den Minutenzeiger um eine Minute weiter.

Ich habe meine 24V Uhr gerade mal nachgemessen. Es sind tatsächlich 4000 
Ohm und somit die typischen 6mA.

[Thomas W. (goaty)]

Gabs ja schon einige Male, Thema Nebenuhrsteuerung.
Bei mir laufen zwei Uhren mit einem RS232 Chip:
Beitrag "Re: Funkuhrenmodul für Bahnhofsuhr"

[Hannes (Gast)]

Kamal A. schrieb:
> Danke, das sind unzweifelhaft überlegene Lösungen.
>
> Aber ich habe eben gerade nur Transistoren da, und würde gerne auch noch
> dazulernen, was Transistorschaltungen angeht.

Diese Idee finde ich klasse. Dann mach das doch so.

[Helge (Gast)]

Die Schaltung steuert zu schwach an. Aus den 12V läßt sich mit 
Kondensatoren ein größerer impuls machen, dann schaltet die Uhr besser.

[MaWin (Gast)]

Helge schrieb:
> Aus den 12V läßt sich mit Kondensatoren ein größerer impuls machen,

Wieso 2 Kondensatoren in Reihe ?

[Helge (Gast)]

Elkos.

[nu (Gast)]

Ich hab das mal mit CMOS und einer Brücke aus einfachen Emitterfolgern 
gemacht

[Kamal A. (zenerdiode)]

Michael M. schrieb:
> Ich habe meine 24V Uhr gerade mal nachgemessen. Es sind tatsächlich 4000
> Ohm und somit die typischen 6mA.

Habe bei mir jetzt auch mal gemessen: Zwei 1400R Spulen in Reihe, 
gemessen 3k. Schaltstrom 4mA genügt, die gesamte Schaltung zieht beim 
Schalten 10mA.

Helge schrieb:
> Die Schaltung steuert zu schwach an. Aus den 12V läßt sich mit
> Kondensatoren ein größerer impuls machen, dann schaltet die Uhr besser.

Habe es jetzt mit 10k:100k:10k aufgebaut, das Schalten funktioniert 
einwandfrei.
Es ist aber trotzdem recht schwächlich, vielleicht fallen ab und zu 
Minuten aus, wenn ich keine höhere Spannung nehme ... muss ich mal 
langzeit-testen.

Ist es nicht problematisch die Elkos entgegen ihrer Polarität zu 
betreiben?

[Ralf L. (ladesystemtech)]

Hannes schrieb:
> Würde ich in CD4000 Logik aufbauen. Bei 12V treibt selbst ein CD4011 die
> 1mA mit links.

Das ergibt dann zwar ein CMOS Grab, aber das Bauen macht trotzdem Spaß. 
Bei 200 Tochteruhren (je 6mA) muss eine entsprechende Verriegelung 
vorgesehen werden, damit beim Einstellen der Sommer- oder Winterzeit 
darauf geachtet wird, dass der laufende Impuls erst beendet wird, bevor 
der Eilgang oder das Stoppsignal starten kann.

Unter der Steuerung befindet sich noch ein 24V / 72VA Ringkerntrafo. 
Nach 60 Sekunden wird für 1 Sekunde ein 24V (1,2A) Impuls ausgegeben, 
der sich alle 60 Sekunden umpolt.

[Mechatroniker (Gast)]

MaWin schrieb:
> Ein Si9986 käme mit 2mA/300uA aus und überlebt auch die 12V.

ist aber seit 2014 obsolet ...

[nu (Gast)]

Kamal A. schrieb:
> Habe bei mir jetzt auch mal gemessen: Zwei 1400R Spulen in Reihe,
> gemessen 3k. Schaltstrom 4mA genügt

Kamal A. schrieb:
> die 12V, die ich vom
> Netzteil bekomme, reichen nur gerade so zum Schalten.

normalerweise funktionieren Nebenuhren schon mit deutlich weniger als 
der Nennspannung. Ich denke dass die Uhr so für 24V vorgesehen ist und 
für 12V die Spulen parallel geschaltet werden.

[Ralf L. (ladesystemtech)]

nu schrieb:
> Ich denke dass die Uhr für 24V vorgesehen ist und für 12V die beiden Spulen
> parallel geschaltet werden müssen.

Genau so ist es, denn 2 x 1500R in Reihe ergibt 3000R und 2 x 1500R 
parallel ergibt 750R (Wickelsinn beachten).

P = 24V x 24V / 3000R = 0,192 Watt

P = 12V x 12V / 750R = 0,192 Watt

Am Ende muss die Leistung bei beiden Spannungen gleich sein, damit das 
Drehmoment wieder stimmt. In beiden Fällen sollte ein deutliches "Klock" 
des Minutenzeigers zu hören sein.

[Kamal A. (zenerdiode)]

nu schrieb:
> Ich denke dass die Uhr so für 24V vorgesehen ist und
> für 12V die Spulen parallel geschaltet werden.
>

Das würde Sinn machen, ich probiere mal, ob das das Schalten verbessert.

[Helge (Gast)]

Kamal A. schrieb:
> Habe es jetzt mit 10k:100k:10k aufgebaut, das Schalten funktioniert
> einwandfrei.
> Es ist aber trotzdem recht schwächlich,

weil die Ansteuerung noch grade so funktioniert. Wenigstens die 100k auf 
22k..47k.

> vielleicht fallen ab und zu Minuten aus, wenn ich keine höhere
> Spannung nehme ... muss ich mal langzeit-testen.
>
> Ist es nicht problematisch die Elkos entgegen ihrer Polarität zu
> betreiben?

Elkos werden anti-seriell angeschlossen, damit ergibt sich durch die 
schwache Leitfähigkeit bei Verpolung insgesamt eine positive Spannung an 
beiden. Man kann auch einen bipolaren Elko nehmen, die sind aber 
seltener.

Schaltest du für den Minutenimpuls nur alle 30s eine Polumkehr, hast du 
für den Magneten einen 24V-Impuls, und der Ruhestrom ist Null.

[Kamal A. (zenerdiode)]

nu schrieb:
> Ich denke dass die Uhr so für 24V vorgesehen ist und
> für 12V die Spulen parallel geschaltet werden.

Beim Umverdrahten konnte ich die vergilbte Beschreibung auf der Uhr 
ausmachen, die genau das sagt.
Also: Wer lesen kann, ist klar im Vorteil. :P

Helge schrieb:
> weil die Ansteuerung noch grade so funktioniert. Wenigstens die 100k auf
> 22k..47k.

Ja, die Spulen in parallel ließen sich erst mit 22k schalten, dafür aber 
sehr viel kräftiger als davor.

Helge schrieb:
> Schaltest du für den Minutenimpuls nur alle 30s eine Polumkehr, hast du
> für den Magneten einen 24V-Impuls, und der Ruhestrom ist Null.

12V-Impuls, Ruhestrom ist Null. Scheint mir am stomsparendsten.

Danke für die Tipps, ich versuche mich mal noch am DCF-Empfang, und kann 
dann hoffentlich die lange Liste von wiederbelebten Tochteruhren im 
Projekte-Forum um eins erweitern.