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Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Gleichrichter und Transistor Schaltung


Autor: INIX (Gast)
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Hallo,

ich soll über ein Projekt an der Uni eine Schaltung realisieren, die ab 
einer Schaltschwelle von Uschalt < |60|V (also der Betrag) am Ausgang 
ein "high" erzeugt. Ich habe dies durch einen Brücken-Gleichrichter und 
einer npn-Transistor-Schaltung realisiert. Es funktioniert auch 
eigentlich so, wie es soll. Nur liegen bei negativen Eingangsspannungen 
auch eine negative Ausgangsspannung vor (relativ zu ground). Hat jemand 
vielleicht eine Idee, wie ich diese negative Spannung wieder positiv 
bekomme?
Ich hoffe die Problembeschreibung ist soweit verständlich.

Vielen Dank schon mal für eure HIlfe

Autor: Michael U. (amiga)
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Hallo,

wo kommen eigentlich immer diese traumhaften Widerstandswerte her?
Sind das Ohm, kOhm, MOhm? Wieviel Ampere Basisstrom zieht Dein 
Transistor denn so?

Immer wieder völlig verwirrt auf solche praxisfremden Simualtionsbilder 
schauend...

Gruß aus Berlin
Michael

Autor: MaWin (Gast)
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> Nur liegen bei negativen Eingangsspannungen auch eine negative
> Ausgangsspannung vor (relativ zu ground). Hat jemand vielleicht
> eine Idee, wie ich diese negative Spannung wieder positiv

In dem du sie relativ zum Minuspol der 10V Versorgung betrachtest.

Ansonsten braucht man eine andere Schaltung.

Da gibt es viele Methoden.

Am einfachsten löst du deine Aufgabe mit einem AC-Optokoppler wie PC814.

Es geht auch recht problemlos mit 2 Transistoren, getrennt für zu hohe 
und zu weit negative Spannung.

Es geht auch mit 2 Dioden und 1 Transistor, solche Schaltungen findest 
du manchmal als Lautsprecherschutzschaltung (Schutz vor Gleichstrom).

> Projekt an der Uni

Du musst noch viel lernen, auf die Widerstandswerte wurdest du schon 
hingewiesen. So unbeleckt hätte ich mich nie an die Uni gewagt.

Autor: INIX (Gast)
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Erst mal danke für die Antworten!

>Du musst noch viel lernen, auf die Widerstandswerte wurdest du schon
>hingewiesen.

Für mich geht es erst mal nur um die Funktionsweise. Danach werde ich 
die Schaltung anpassen. Die Widerstandswerte kommen aus den 
Verhältnisberechnungen, sind also nicht aus der Luft gegriffen.

> So unbeleckt hätte ich mich nie an die Uni gewagt.

Ihr werdet lachen, aber ich bin fast fertig mit meinem Studium und 
studiere auch noch Elektrotechnik:-) .. an der Uni. Solche Sachen wie 
Schaltungsaufbau, haben wir zumindest aber nur oberflächlich angerissen, 
was auch normal ist, bei der Themenvielfalt die dieses Studium mit sich 
bringt.


Gruß Christian

Autor: Helmut S. (helmuts)
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Hallo Christian,

dann lass uns das mal professionell lösen, damit ihr mal seht wie man da 
richtig rangeht.


1. Frage
Haben die +/-60V den gleichen Massebezug wie die digitale 
Ausgangsspannung.

2. Frage
Wie stark dürfen die 60V durch die Messschaltung belastet werden.

3. Frage
Wie genau soll gemessen werden.

4. Frage
Welche Versorgungsspannung(en) für die Auswerteschaltung steht zur 
Verfügung, z.B. +5V.

5. Frage
Dürfen beliebige Bauteile (auch Komparatoren) verwendet werden.


Die gesuchte Schaltung nennt sich übrigens Fensterkomparator (window 
comparator). Eine sinnvolle Lösung hängt von den oben angesprochenen 
Punkten ab. Ohne diese Info braucht man gar nicht anfangen.

Autor: Bernhard (Gast)
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>Die Widerstandswerte kommen aus den Verhältnisberechnungen, sind also nicht >aus 
der Luft gegriffen.

Findest du einen Spannungsteiler mit zwei mal 10 Ohm an 10 V sinnvoll?

Autor: INIX (Gast)
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Hallo Helmut,

na da bin ich aber mal gespannt :-).

Also zu deinen Fragen:


>1. Frage
>Haben die +/-60V den gleichen Massebezug wie die digitale
>Ausgangsspannung.

Ja haben sie und genau das ist das Problem.

>2. Frage
>Wie stark dürfen die 60V durch die Messschaltung belastet werden.

Die Eingangsspannung stammt aus einem Op, kann also ordentlich belastet 
werden. Auf welchen Op ich da genau zurrückgreife, ist auch auch noch 
offen, kann also auch noch angepasst werden. Die Spannung kann übrigens 
bis zu 100 Volt groß sein kann.

>3. Frage
>Wie genau soll gemessen werden.

Im Voltbereich. (+/- 2..3 V) Ich werde R1 mit einem Poti erseten damit 
ich noch eine grobe Abstimmungsmöglichkeit habe

>4. Frage
>Welche Versorgungsspannung(en) für die Auswerteschaltung steht zur
>Verfügung, z.B. +5V.

Auch hier habe ich mich noch nicht genau festgelegt, ich bin mal von 
+10V ausgegangen.

>5. Frage
>Dürfen beliebige Bauteile (auch Komparatoren) verwendet werden.

Wir haben keine Vorgabe bekommen, daher gehe ich mal davon aus.

Gruß Christian

Autor: INIX (Gast)
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@ Bernhard,

wie gesagt, fehlt mir ein bisschen der Bezug zur Praxis...
Ich nehme mal an du spielst darauf an, dass der Zweig zu niederohmig 
ist. Wie oben beschrieben geht es mir in erster linie erst mal darum 
dass überhaupt eine vernünftiger Spannungspegel heraus kommt. Wieviel 
Strom jetzt genau in der Schaltung fließt ist für mich erst mal 
unrelevant.

im Übrigen finde ich dieses Kommentar nicht gerade hilfreich.

Es gibt nun mal leute wie mich die, sich in dieser Thematik nicht so 
auskennen wie du (ihr). Daher frage ich euch ja. Dafür habe ich in 
anderen Gebieten die Nase vorn. So ist es nun mal.

Daher wäre es sinnvoller mir lieber zu schreiben, was ich verbessern 
kann, damit ich selber dazu lernen kann und vielleicht irgendwann mal 
andere Leuten in diesem Forum unterstützen kann.

Lieben Gruß Christian

Autor: MaWin (Gast)
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> Im Voltbereich. (+/- 2..3 V) Ich werde R1 mit einem Poti erseten

Also auf 3.3% genau.

Das kannst du mit der Schwellspannung eines Transistor nach einem 
Spannungsteiler vergessen. Die schwankt je nach Umgebungstemperatur viel 
mehr. Hat man dir an der Uni wohl noch nicht gesagt. Du brauchst also 
sowieso einen anderen Ansatz.

z.B. könntest du mal was über Z-Dioden lesen (die sind aber auch nicht 
so genau).

Oder über Differenzverstärker (auch mit diskreten Transistoren 
aufbaubar).

Oder eben über Komparatoren.

Autor: Michael_ (Gast)
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An dieser Schaltung gibt es nichts zu verbessern! Sie ist Müll!
6. Frage:Welche Kurvenform hat die zu überwachende Spannung?
- gleitende Gleichspannung
- Wechselspannung
- Spannungsspitzen
- ?
Vorschlag: Getrennte Auswertung des pos. und neg. Zweiges und danach 
logische Verknüpfung der Anzeige.

Im übrigen stimme ich mit Michael U. überein:
>Immer wieder völlig verwirrt auf solche praxisfremden Simualtionsbilder
>schauend...

Autor: Helmut S. (helmuts)
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@INIX

Schau dir mal das Schaltbild an. Im nachhinein würde ich die Schaltung 
3mal hochohmiger machen( 3*100k in Reihe) um die Verlustleistung noch 
weiter zu reduzieren. Da musst du dann alle Werte um Faktor 3 erhöhen. 
Außerdem muss man das Ganze auf 0,1% Widerstände um-designen um auf 1% 
Genauigkeit zu kommen. Da gibt es aber bevorzugt andere Werte(1k, 2k, 
4k, 5k, 7.5k, 10k) und entsprechend die Zehnfachen(10k, 20k, 40k, 50k, 
100k).

Potis habe ich mal gar keine verwendet, da sowas in einer Fertigung sehr 
teuer ist. Da ist es billiger genaue Bauteile einzusetzen. Als 
Alternative kommen in der Industrie noch programmierbare elektronische 
Potis(das sind ICs mit umschaltbarem Spannungsteiler) in Frage. Sowas 
ist aber auch wieder nur wirtschaftlich wenn da ein Prozessor mit 
Interface nach außen verbaut ist über den man das programmieren kann.

Autor: MaWin (Gast)
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Das ist jetz aber schon ein bischen zu aufwändig, oder ?
Bei 100V braucht man noch nicht 3 Widerstände in Reihe, das empfiehlt 
sich erst bei 400V (Spitzenspannung der 230V).
Und die beiden Referenzspannngen sind auch recht heftig, VCC kann man 
wohl auf 3.3% genau voraussetzen, oder zumindest mit einer Referenz 
auskommen.
Macht, neben den LM393, 6 Widerstände, inklusive dem Ausgangs-PullUp, 
und bleibt auch ohne Schutzdiode im Eingangsspannugsbereich des LM393.

Autor: Helmut S. (helmuts)
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@MaWin,

da ist nur eine Referenz nämlich 1,25V und die gibt es billig in jedem 
Laden. Wenn das mal nicht SMD wird. Da will man keine 100V an einem 0603 
Widerstand haben. An ein paar Stellen sind zwei Widerstände in Reihe um 
zu zeigen, dass man auf die Art ohne Poti an 1% Genauigkeit kommt. 
Natürlich nur mit 0,1% Widerständen. Bei dem ganzen Design mit nur +5V 
Versorgung muss man Sorge tragen, dass die Eingangsspannung im 
Common-Mode Bereich bleibt um "Phase-Reversal" zu vermeiden. Auch das 
erfüllt die Schaltung. Lasst schon mal die Bestückungsmaschine warm 
laufen ... :-)

Autor: Kai Klaas (Gast)
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Hallo Inix,

>Ich werde R1 mit einem Poti erseten damit ich noch eine grobe 
>Abstimmungsmöglichkeit habe.

muß die Schaltschwelle mit einem Poti einstellbar sein?

Kai

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