Hallo, hab mal ein paar Verständnisfragen zu dieser Conradschaltung(Schaltung befindet sich im Anhang). Es handelt sich hierbei, um eine Temperaturdifferenzschaltung. Jedes mal wenn ich fertige Schaltungen nachbaue stört es mich, dass ich sie gar nicht oder nur zur Hälfte verstehe. Ich mach jetzt mal eine kleine Schaltungsanalyse. Ihr könntet mir dann vielleicht sagen, was ich richtig / falsch interpretiere. Betriebsspannung: 10..15 V Stromaufnahme: 1mA (Ruhe) 50mA (bei angezogenen Relais) Schalttemperaturbereich: -5°C bis +100°C D2: dient zum Schutz gegen Verpollung D1: Freilaufdiode – wenn Relais abfällt induziert es eine Spannung, welche sich über D1 entladen kann Diode ist bis 100V, 500mW ausgelegt Warum nimmt man hier eine Diode, welche bis 100 V anstatt eine 1N4001 (bis 50V) ? Kann die Induktion der Relaisspule so hohe Spannungen erzeugen? Und warum diese Diode billiger (bei Conrad zumindest), als die 1N4001 ? R6: Vorwiderstand zur LED LD1: signalisiert den Ein – Zustand (Relais hat angezogen); LED hat vielleicht 10mA , 2V Wenn T1 durchsteuern würde – durch R6 und LD1 würden 10 mA fließen. Über R6 würden 6,8 V abfallen und 2V über die LED Über Relais müssten 8,8V abfallen, da diese parallel zu R6 + LD1 liegt Für T1 Uce blieben somit noch 3,2 V ( bei Ub = 12V ) T1 (Uceo 45V, max. 200mA) R2 und R3 sowie R1 und P1: bilden die jeweiligen Spannungsteiler für den invertierten und nicht invertierten Eingang von dem LM 741. Dienen R1 und R2 eigentlich auch als Vorwiderstände, für die beiden Eingänge ? oder so ähnlich ? Wenn jetzt P1 auch 2,2k und F1=F2 ist, dürfte am OPV nichts passieren, da an beiden Eingängen die gleiche Spannung anliegt. Mal angenommen, dass sich F1 erwärmt. Dann steigt von diesem der Widerstand – es fließt weniger Strom über R1, P1 und F1 – somit dürfte über diese drei Bauteile weniger Spannung abfallen, U (Eingang2) < U (Eingang3) Aber was passiert jetzt am Ausgang ? Also bei einer gewissen Spannungsdifferenz müsste doch am Ausgang eigentlich ein positives/negatives Potenzial sein, abhängig davon, an welchem Ausgang mehr Spannung anliegt. Aber bei neg. Ausgang kann doch kein Strom zur Basis von T1 fließen? ??? Bei der Beschreibung von Conrad stand drin, dass der Widerstand R4, den Ausgang entsprechend hochzieht, sodass er nicht mehr in den anderen Zustand zurückfallen kann. Aber wie macht er das denn? IC1: brauch 12 V denke ich, aber wie viel Strom zieht denn so? R5: dient als Vorwiderstand zu T1 R7: müssten eigentlich 0,7 V abfallen, da dieser parallel zu Ube liegt C6: dient möglicherweise zur Glättung der Eingangsspannung – Ausgleich von Spannungsschwankungen C1,: sind gegen Spannungsspitzen, weil die KTY10 sehr empfindlich reagieren C3 Warum nehmen sich (wenn jetzt eine Spitze kommt) die beiden Kondensatoren die Spannung? Spannung könnte doch auch über F1 und F2 abfallen C2,: C4 Wozu sind die da? C5 soll wohl dazu dienen, dass der Transistor nicht auf Störspitzen anspricht (laut Conrad). Aber Störspitzen sind doch Spannungsspitzen ? Warum ihat der C5 dann so eine hohe Kapazität? Der ist doch viel zu träge. Ok. Das war dann schon alles. Vielleicht könnt ihr euch das mal angucken, und mir sagen, was richtig und was falsch ist. Ich danke schon mal im vorraus Gruß Dirk
1N 4148 ist schneller als 1N 4001. Und: Ja, es können hohe Induktions-Spannungen am Relais entstehen!
Ist doch ne simple Schaltung. Der OP vergleicht ob am positiven Eingang mehr Sapnnung ist, als negativen Eingang. Wenn die Spannung am positiven Eingang höher ist als die am negativen, dann steuert der Op voll auf. Ausgang ca. 12V (Eingangspannung abzüglich Spannung über D1 und internen Verlusten im Op). Wenn der Augang ca + 12 Volt rauswirft schlatet der Transistor T1 und das Realis zeiht an. Gleichzeitig liegt die Spannung über R4 wiederum am positiven Eingang vom OP. Dieser ist also nun immer positver als der neagative Eingang. Dieser zusatand wird solange gehalten bis du die Schaltung spannungfrei schaltest. Über P1 beinflusst du den Spannungsteiler. Dadurch kannste halt die die Schaltschwelle verstellen. mfg Christian
> 1N 4148 ist schneller als 1N 4001. Die Schaltzeiten der Dioden sind völlig uninteressant. > Und: Ja, es können hohe Induktions-Spannungen am Relais entstehen! Die Induktionsspannungen werden durch die Durchlassrichtung der Diode kurzgeschlossen. Die Sperrspannung von 50V oder 100V spielen hier keine Rolle.
>Die Schaltzeiten der Dioden sind völlig uninteressant. Aha... >Die Induktionsspannungen werden durch die Durchlassrichtung der >Diode kurzgeschlossen. Sofern sie schnell genug sind.
Hallo, sind ein paar Fehler in Deinen Überlegungen. Der Ausgang von von IC1 kann nur 2 Zustände annehmen: nahe 0V, wenn die Spannung am - Eingang größer ist als am + Eingang oder nahe Betriebsspannung, wenn sie am - Eingang kleiner ist als am + Eingang. Beide gleich ist nur theoretisch, die Verstärkung von IC1 ist so hoch, daß schon sehr kleine Differenzen den einen oder den anderen Zustand erzeugen. So, erstmal hinten: wenn am Ausgang von IC1 Ub liegt, dann wird der Transistor komplett durchgesteuert und die Spannung über Emitter - Kollektor ist die Sättigungsspannung, ca. 0,1...0,2V. Am Relais und der LED/Widerstandskombi liegt also nahezu die komplette Betriebsspannung -> Relasi zieht und LED leuchtet. Im anderen Fall sperrt der Transistor komplett. Richtig ist, daß R1 - Poti - F1 einen Spannungsteiler für den - Eingang bildet und R2 - R3 - F2 einen für den + Eingang. Nehmen wir an, die Spannung am + Eingang ist kleiner als am - Eingang, also Ausgang auf GND, Reais abgefallen. Wenn jetzt der Widerstand von F2 steigt und damit die Spannung am + Eingang, beginnt die Spannung am Ausgang zu steigen, wenn die Spannung am + Eingang höher wird als am - Eingang. Jetzt kommt R4 ins Spiel, das ist eine Mittkopplung. Wenn die Spannung am Ausgang zu steigen beginnt, wird über R4 ein zusätzlicher Strom Richtung + Eingang fließen, der erhöht dort die Spannung, die Ausgangsspannung steigt weiter, der Strom wird größer usw. Das passiert relativ schnell und sorgt dafür, daß die Umschaltung sofort erfolgt. (Schmitt-Trigger Verhalten). Außerdem hat das noch eine andere Wirkung: der F2 muß jetzt merklich niederohmiger werden, damit die Sache zurückschaltet, er muß ja noch den zusätzlichen Strom von R4 mit ableiten (Hysteresis). Sinn des Ganzen ist es, zu verhindern, daß in dem Bereich, wo die Spannungen am + und - Eingang nahezu gleich sind, das Relais wild in der Gegend klappert oder nicht richtig anzieht oder abfällt. Wäre für die Kontakt und die Last sehr ungesund. Die relativ großen Cs an den Eingängen sollen sicher Störungen auf den Zuleitungen der Fühler unterdrücken, die sind ja vermutlich nicht direkt auf der Leiterplatte und ein Relais, daß mit 50Hz Störungen brummt, wäre genauso ungesund. Kann man so machen, weil sich ja hier die Temperatur-Geschichten recht langsam ändern und es auf ein paar ms Verzögerung nicht ankommt. Gruß aus Berlin Michael
>D2: dient zum Schutz gegen Verpollung ja >D1: Freilaufdiode – wenn Relais abfällt induziert es eine Spannung, >welche sich über D1 entladen kann korrekt > Warum nimmt man hier eine Diode, welche bis 100 V anstatt eine 1N4001 > (bis 50V) ? > Kann die Induktion der Relaisspule so hohe Spannungen erzeugen? > Und warum diese Diode billiger (bei Conrad zumindest), als die 1N4001 > ? Die 1N4148 kann hält einen geringeren Strom aus als die 1N4001. Die induzierte Spannung ist vom Relais abhängig aber wird vermutlich nicht an 100V heranreichen. Man hat vermutlich die Diode aufgrund des Preises gewählt, da diese millionenfach im Einsatz ist. > R6: Vorwiderstand zur LED korrekt > LD1: signalisiert den Ein – Zustand (Relais hat angezogen); LED hat > vielleicht 10mA , 2V korrekt > Wenn T1 durchsteuern würde – durch R6 und LD1 würden 10 mA fließen. > Über R6 würden 6,8 V abfallen und 2V über die LED > Über Relais müssten 8,8V abfallen, da diese parallel zu R6 + LD1 liegt > Für T1 Uce blieben somit noch 3,2 V ( bei Ub = 12V ) > T1 (Uceo 45V, max. 200mA) Hier kommt der Machensatz zum Einsatz. Denken wir uns die LED weg, dann liegt am Relais Uv - Ud2 - Uce an. Ud2 ist die Vorwärtsspannung der Diode D2 (ungefähr 0,7V), ähnliches gilt für den Spannungsabfall am Transistor. Diese Spannung also ~ 10V liegt an Deiner Reihenschaltung zwischen LED und Widerstand auch an. Wenn die LED eine Vorwärtsspannung von 2V hat, werden dann über dem Widerstand 8V abfallen und damit wird der Strom (ist bei der LED nicht konstant, sondern eben genau vom Widerstand abhängig) 8V / 680 Ohm = 11,8 mA betragen. Diese Werte ändern sich allerdings mit der Temperatur. Überschlagstechnisch kann man sagen, dass am Relais bzw. an der Reihenschaltung von LED und Widerstand ungefähr die Betriebsspannung anliegt. Vermutlich wurde auch so die Schaltung dimensioniert. >R2 und R3 sowie R1 und P1: bilden die jeweiligen Spannungsteiler für den >invertierten und >nicht invertierten Eingang von dem LM 741. genau >Dienen R1 und R2 eigentlich auch als Vorwiderstände, für die beiden >Eingänge ? oder so ähnlich ? Der OP hat so hochohmige Eingänge, dass ein Vorwiderstand eigentlich nicht notwendig ist bzw. je nach Schaltung sogar störend. >Wenn jetzt P1 auch 2,2k und F1=F2 ist, dürfte am OPV nichts passieren, >da an beiden Eingängen die gleiche Spannung anliegt. Es passiert schon etwas, am Ausgang sollte dann 0V anliegen. >Mal angenommen, dass sich F1 erwärmt. Dann steigt von diesem der >Widerstand – es fließt weniger Strom über R1, P1 und F1 – somit dürfte >über diese drei Bauteile weniger Spannung abfallen, U (Eingang2) < U >(Eingang3) Nicht ganz. Für den Spannungsteiler gilt: U2 ~ Uv * F1 / (R1 + P1 + F1) U1 ~ Uv * F2 / (R2 + R3 + F2) Der Spannungsabfall über alle Bauteile ist ungefähr die Betriebsspannung; es geht also keine Spannung verloren. Nehmen wir einmal fiktive Werte: U2 = 12V * 100 Ohm / ( 4,7 kOhm + 2,2 kOhm + 100 Ohm) = 0,17 V U2 = 12V * 200 Ohm / ( 4,7 kOhm + 2,2 kOhm + 200 Ohm) = 0,33 V U2 = 12V * 2000 Ohm / ( 4,7 kOhm + 2,2 kOhm + 2000 Ohm) = 2,70 V >Aber was passiert jetzt am Ausgang ? Also bei einer gewissen >Spannungsdifferenz müsste doch am Ausgang eigentlich ein >positives/negatives Potenzial sein, abhängig davon, an welchem Ausgang >mehr Spannung anliegt. Aber bei neg. Ausgang kann doch kein Strom zur >Basis von T1 fließen? ??? Der OP ist so verschaltet, dass er in diesem Fall eine sehr hohe Verstärkung erreicht. Da die Spannungsversorgung keinen negativen Teil aufweist, kann an Pin 6 höchstens 0V ... ~Uv anliegen. >Bei der Beschreibung von Conrad stand drin, dass der Widerstand R4, den >Ausgang entsprechend hochzieht, sodass er nicht mehr in den anderen >Zustand zurückfallen kann. >Aber wie macht er das denn? Über R4 wird der Kondensator C4 geladen (~ bis zur Betriebsspannung). Diese Spannung liegt dann aber auch an Pin 3 des OP an. Diese ist höher als die Spannung an Pin 2, daher bleibt der Zustand erhalten. > IC1: brauch 12 V denke ich, aber wie viel Strom zieht denn so? s. hier: http://www.national.com/ds/LM/LM741.pdf > R5: dient als Vorwiderstand zu T1 ja > R7: müssten eigentlich 0,7 V abfallen, da dieser parallel zu Ube liegt Im Grunde genommen bilden R5 und R7 einen Spannungsteiler für den Transistor. >C6: dient möglicherweise zur Glättung der Eingangsspannung – Ausgleich >von Spannungsschwankungen ja >C1,: sind gegen Spannungsspitzen, weil die KTY10 sehr empfindlich >reagieren >C3 >Warum nehmen sich (wenn jetzt eine Spitze kommt) die beiden >Kondensatoren die Spannung? Spannung könnte doch auch über F1 und F2 >abfallen Das lässt sich jetzt schlecht in wenigen Sätzen erklären, prinzipiell liegt es aber daran, dass die Kondensatoren sehr durchlässig für 'Wechselspannung' sind und deren 'Scheinwiderstand' dann deutlich unter dem des KTY10 liegen würde, somit diese die Störspannung, die ja eine schnelle Änderung darstellt, ableiten würden. >C2,: >C4 Wozu sind die da? C2 und C5 dienen dazu, dass die Schaltung träger wird und eben nicht auf Störspitzen anspricht. C4 s.o. >Aber Störspitzen sind doch Spannungsspitzen ? Warum ihat der C5 dann so >eine hohe Kapazität? Der ist doch viel zu träge. Der hält die Basisspannung für eine gewisse Zeit aufrecht, damit der Transistor nicht von kurzzeitigen Störungen aus dem Operationsverstärker (für die Fall, dass die Temperaturen pendeln) gestört wird. Sonst würde ggf. die Schaltung zum Schwingen neigen, falls C4 noch nicht soweit aufgeladen wurde, dass der OP stabil seinen Ausgang hält.
Das hier verstehe ich nicht ganz. U2 ~ Uv * F1 / (R1 + P1 + F1) Gesamtspannung * Widerstand von F1 / (Gesamtwiderstand des Spannungsteilers) = Spannung an Eingang 2 Wie kommst du auf die Formel? Ansosnsten schon mal Danke für die Erklärungen. Ich seh jetzt schin mal besser durch. Gruß Dirk
Florian wrote >>Über R4 wird der Kondensator C4 geladen (~ bis zur Betriebsspannung). >>Diese Spannung liegt dann aber auch an Pin 3 des OP an. Diese ist höher >>als die Spannung an Pin 2, daher bleibt der Zustand erhalten. Das ist Unsinn (bis zur Betriebsspannung). Rechne mal die Spannung aus. Der Teiler bestehend aus R2, R3, F2 ist doch viel niederohmiger als R4 mit 1MOhm. Michael U hat das richtig erklärt, also Schmitt-Trigger mit Hysterese. Gruß Volker
>Der Teiler bestehend aus R2, R3, F2 ist doch viel niederohmiger als R4 >mit 1MOhm. Sorry, habe irgendwie über den Wert von R4 hinweggesehen.
@Florian kein Problem, im Gegenteil, ich finds klasse wie ausführlich du die Schaltung beschrieben hast. Volker
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