Hallo,
für ein Projekt brauche ich ein TTL High Signal wenn ein Strom von
ca.20mA mit einer Pulsdauer von 700uS fließt. Minimum 10uS Pause
zwischen den 700uS.
Mein Ansatz ist mit einem LM393 Komparator und einem 5 Ohm Widerstand
als Shunt das Problem zu lösen.
Die schaltung funktioniert, aber bei mehr als 15 aufeinander folgenden
Pulsen ist das Signal nicht mehr nutzbar. Ich weiß nicht woran es liegt.
Es sieht aus als wenn es anfängt zu schwingen.
Bin für jeden Tip dankbar.
Gruß Sven
Vier offensichtliche Fehler:
Undefiniertes Potential des 20mA Stromkreises gegen die
Auswerteschaltung.
Auf zufällige Offsetspannung des Komparators gesetzt.
Irre hochohmiger Pullup.
MOSFET als Sourcefolger geschaltet.
Nimm besser einen Optokoppler mit Digitalausgang.
Der Pull-up am Gate ist extrem hoch - bei zu schnellen Signalen schafft
der es nicht mehr, das Gate aufzuladen.
Zusätzlich: ich sehe kein gemeinsames Potential zwischen Stromschleife
und Komperator. Nur vergessen einzuzeichnen?
Warum überhaupt der Komperator? Ein 250Ω-Shunt würde direkt einen
5V-Pegel liefern.
Danke für die schnelle Antwort. Ich werde es ausprobieren. Mit dem
Mosfet wollte ich eine TTL Signal machen für den Arduino.
Wenn ich dich richtig verstanden habe brauche ich einen Widerstand
zwischen LM393 - und GND.
Ich darf an dem Signal welches durch meinen SHUNT läuft nichts
beeinflussen.
„S“ „. schrieb:> für ein Projekt brauche ich ein TTL High Signal wenn ein Strom von> ca.20mA mit einer Pulsdauer von 700uS fließt. Minimum 10uS Pause> zwischen den 700uS.
Und wann soll ein Low Signal aus deinem Wandler raus kommen?
Wie sieht dein Impulsdiagramm für Ein- und Ausgang aus?
Würde deine nachfolgende Schaltung auch mit 5V CMOS-Pegeln leben können?
„S“ „. schrieb:> Ich darf an dem Signal welches durch meinen SHUNT läuft nichts> beeinflussen.
Genau das kann passieren, wenn die Pegel am Shunt ausserhalb des
zulässigen Eingangsspannungsbereichs des Komparator liegen. Weshalb die
Frage nach dem Potzential durchaus relevant ist.
> zwischen LM393 - und GND
Fast richtig. Zwischen Ausgang und +5V. Aber eher 10K als 1M.
„S“ „. schrieb:> Ich darf an dem Signal welches durch meinen SHUNT läuft nichts> beeinflussen.
Dann solltest du vielleicht auf die Fertiglösung HCPL-4200 setzen. Damit
gehst du allen Potentialproblemen aus dem Weg.
Auf der Ader die über den SHUNT läuft ist ein 12V Rechtecksignal zum
Triggern, 700 high, 250 low. Während einiger High-Phasen fließt der 20mA
Strom den ich als digitales Signal brauche.
„S“ „. schrieb:> Auf der Ader die über den SHUNT läuft ist ein 12V Rechtecksignal> zum> Triggern, 700 high, 250 low. Während einiger High-Phasen fließt der 20mA> Strom den ich als digitales Signal brauche.
Wenn Zeit ins Spiel kommt benötigst Du hierfür eine Erkennung, aber
nicht den 1M Widerstand über dem OP.
Eine Hysterese nutzt Dir nichts, denn Du hast ja ein Rechtecksignal. Du
benötigst einen komplett anderen Ansatz. Das der Fet überflüssig ist
wurde schon geschrieben.
Die Lösung mit dem HCPL-4200 Optically Coupled 20 mA Current Loop
Receiver hört sich gut an, aber dann kommen zu dem 20 mA die ich ich
detektieren möchte noch 20mA hinzu vom HCPL. Das geht in meinem Fall
nicht.
Deine Schaltung wird nicht auf 20mA reagieren, sondern bereits auf einen
winzigen Bruchteil davon. Es besteht sogar eine relativ hohe
Wahrscheinlichkeit, dass sie schon auf 0mA reagiert, je nach Offset des
Komparators.
Ich denke auch, dass das aktuelle Konzept schon vom Ansatz her
ungeeignet ist.
Zuerst mal solltest du klären, ob die 20mA einen Bezug zu GND haben und
wenn ja, welchen. Dann solltest du klären, ab wie viel Strom die
Schaltung ein "HIGH" (oder LOW) melden soll. Wenn das Eingangssignal ein
Rauschen (Störungen) enthält, brauchst man wohl eine Hysterese. Bei der
hohen Frequenz eignet sich nicht mehr jeder Schmitt-Trigger (bzw.
Operatinsverstärker).
Aktuell sieht mein Signal so aus.
Gelb: Trigger Signal erzeugt vom Analog Signal mit einem LM363.
Grün: erzeugtes Signal von den Phasen an dehnen 20mA fließen.
bis zu 15 Strom puls phasen läft es prima.
„S“ „. schrieb:> Aktuell sieht mein Signal so aus.
Irgendwie beantwortet das keine Rückfragen gar nicht.
Wenn es hier um zwei unterschiedliche Signale geht, solltest du das auch
klar beschreiben. Wo kommen die her, wie sehen sie aus, wo sollen sie
hin gehen, wie sollen sie verändert werden?
Am besten fängst du nochmal ganz neu an mit einer ordentlichen
Beschreibung der Aufgabe. Aktuell müssen wir aus deinem Lösungsvorschlag
heraus die Aufgabe erraten, das hat (wie fast immer) nicht funktioniert.
Nochmal von vorne.
Ich habe ein System/Anlage mit zwei Leitungen, auf diesen zwei Leitungen
sind mehrere Module parallel angeschlossen, die verbrauchen je nach
Einstellung zu verschiedenen Zeiten synchon zum Triggersignal einen
Strom von 20mA. Immer nur ein Modul zur Zeit. Der Stromverbrauch darf
aber die 20mA nicht überschreiten, daher kommt ein Optokoppler oder der
HCPL-4200 nicht in Frage.
Ich möchte digital(TTL) auswerten welche Module im Verhältnis zum
Trigger zeitlich einen Strom von 20mA verbrauchen.
Die blaue Leitung in der skizze ist verbunden mit GND meiner
Schaltung.Die Schaltung funktioniert, aber wenn es zu viele Module
werden fängt sie an zu schwingen bzw. die signale sind nicht mehr
auszuwerten.
„S“ „. schrieb:> Der Stromverbrauch darf aber die 20mA nicht überschreiten, daher kommt> ein Optokoppler oder der HCPL-4200 nicht in Frage.
der HCPL soll ja keine zusätzlichen 20 mA bekommen - er arbeitet mit den
20 mA, die durch deine Last fließen.
„S“ „. schrieb:> Die blaue Leitung in der skizze ist verbunden mit GND meiner> Schaltung.Die Schaltung funktioniert,
wenn das wirklich zwischebdurch funktioniert, dann nur aus Zufall. du
verletzt auch noch den Input common mode range des lm393. (neben dem
anderen Fehlern, die schon genannt worden)
„S“ „. schrieb:> Die Schaltung funktioniert, aber wenn es zu viele Module werden fängt> sie an zu schwingen bzw. die signale sind nicht mehr auszuwerten.
Die Schaltung funktioniert 'irgendwie' ...
... das Potential für den Komparator ist nicht definiert, der
Rückkoppelwiderstand viel zu hoch, keine Hysterese.
Auch zu kompliziert und 2 Versorgungen, 5V & 12V.
Ich vermute Du verstehst den HCPL-4200 falsch.
Dort hast Du einen 20mA-Eingang und davon potentialgetrennt über
(Optokoppler) einen Ausgang für TTL/CMOS. Mit Hysterese. Nur eine
Versorgung 5V.
Schau mal ins Datenblatt (Blockschaltbild).
Du willst erkennen, welche Module 20mA aufnehmen. Genau 20mA wirst du
praktisch nie haben, also musst du einen Bereich definieren, der erfasst
werden soll. Zum Beispiel >15mA.
Ströme kann man zum Beispiel mit einem Shunt Widerstand messen.
Schwellwerte kann man mit einer Referenzquelle vorgeben. Das kann auch
ein simpler Spannungsteiler sein, wenn die Versorgungsspannung stabil
genug ist. Das Überschreiten der Schwellwerte kann man wiederum mit
Komparatoren erkennen.
Die allerwichtigste Frage für den Entwurf einer Lösung hast du leider
immer noch nicht beantwortet: In welcher Beziehung stehen die Spannungen
zu GND?
Wie viel Spannung darf an dem "Ding" abfallen, dass in die Zuleitungen
zu den Modulen eingeschleift wird? Wären 1,5 Volt noch in Ordnung?
Welche Stromversorgung steht für die Auswerteschaltung zur Verfügung?
„S“ „. schrieb:> Habe ich, aber in dem Optokoppler Eingang ist eine LED, ich dachte sie> braucht strom um potentialfrei die andere Seite zu schalten.
Die LED könnte man eventuell in Reihe zu den Modulen Schalten. Dann
erhöhen sich die 20mA nicht, aber der Spannungsabfall. Ohne die
Rahmenbedingungen zu kennen, können wir nur raten, welcher Lösungsansatz
geeignet sein könnte.
„S“ „. schrieb:> Habe ich, aber in dem Optokoppler Eingang ist eine LED, ich dachte sie> braucht strom um potentialfrei die andere Seite zu schalten
klar braucht die Strom - aber du hast ja einen Stromfluss von 20mA.
kritisch könnte höchstens der Spannungsabfall für dich sein. der ist an
der LED etwas höher als an deinem 5Ohm Shunt
Stefan ⛄ F. schrieb:> Die allerwichtigste Frage für den Entwurf einer Lösung hast du leider> immer noch nicht beantwortet: In welcher Beziehung stehen die Spannungen> zu GND?
hier war die antwort (die gezeigt hat, das der Input common mode range
des komparators verletzt wird)
„S“ „. schrieb:> Die blaue Leitung in der skizze ist verbunden mit GND meiner Schaltung.
Optokoppler wären meine erste Wahl, falls der Spannungsabfall
tolerierbar ist.
Ansonsten, da die blaue Leitung mit GND verbunden ist, würde ich dort
Shunt Widerstände ein schleifen und deren Spannungsabfall mit einer
Referenz vergleichen, die 15mA (oder was auch immer die Schwelle sein
soll) darstellt.
Aber du musst schon Komparatoren verwenden, die derart niedrige
Eingangsspannungen verarbeiten können. Außerdem sollte der
Spannungsabfall an den Shunts deutlich größer sein, als der Offset der
Komparatoren, sonst wird der Ergebnis zu unpräzise.
„S“ „. schrieb:> Spannungsabfall ist egal
Dann verwende Optopkoppler, zum Beispiel PC817.
1
82Ω
2
20mA --> o---+---[===]---+----[Modul]-----o -->
3
| |
4
+----|>|----+
Lege den Widerstand so aus, dass die LED beim gewünschten Strom
leuchtet. Den Ausgang des Optokopplers kannst du direkt mit dem Eingang
des Arduinos verbinden. Verwende dort den internen (oder einen externen)
Pull-Up.
Der Spannungsabfall wird unter 1,5 Volt liegen.
„S“ „. schrieb:> wie wäre das damit?
Wo ist die Schaltschwelle? Ich glaube du hast immer noch nicht
verstanden, was du brauchst.
Mir ist gerade noch etwas zu dem Vorschlag mit Optokoppler eingefallen:
Denke dran, dass diese Dinger in der Regel nur mit einem relativ
niedrigen Lastwiderstand schnell sind. Der interne Pull-Up des Arduinos
wird vermutlich zu hochohmig sein.
Ich würde mal 2,2kΩ oder 1kΩ versuchen.
„S“ „. schrieb:> wie wäre das damit?>> https://www.mikrocontroller.net/attachment/170425/ina333.png
Du versuchst das Problem mit raten zu lösen, anstatt es richtig
anzugehen. Vorschläge hast Du bereits bekommen. Vielleicht solltest Du
das Problem mal genau beschreiben anstatt weiter in Salamitaktik zu
agieren.
LM393.PNG
(3,2 KB)
