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Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Signal bricht ein wenn Komparator schaltet?


Autor: danny (Gast)
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Guten Abend Zusammen,

ich kämpfe immer noch mit meiner Kompatator-Schaltung...eigentlich 
gaaaanz einfach, aber irgendwie fuchst es doch ganz schön.

Schaltung wie in "schematic.png" im Anhang nur mit 3K Eingangswiderstand 
an IN-.

Immer wenn der Komparator durchschaltet, bricht mein Signal ein wie in 
dem Oszi-Screenshot im Anhang.

Kennst wer ne Lösung für das Problem?

Ciao

Autor: danny (Gast)
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Verdammt! Falsche Schaltung angehängt.... hier die richtige...

Autor: Kai Klaas (Gast)
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Geht das Eingangssignal unter die negative Versorgungsspannung vom 
LM339?

Komparatoren dar man nicht zu hochohmig an den Eingängen beschalten, 
weil sonst das Ausgangsssignal auf den Eingang kapazitiv zurückkoppeln 
kann, mit der Konsequenz von Instabilität oder sogar Schwingen.

Desweiteren vermisse ich in deiner Schaltung eine Hysterese.

Schreib doch mal ganz genau, was du mit der Schaltung machen willst, was 
für ein Signal am Eingang anliegt, woher es kommt und wer es treibt. Wie 
ist die Versorgungsspannung, etc, etc.

Kai Klaas

Autor: Kai Klaas (Gast)
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Aha, neue Schaltung neues Glück...

R5 ist wahrscheinlich überflüssig. Schalte mal einen Kondensator 
parallel zu D1.

Kai Klaas

Autor: danny (Gast)
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Hallo Kai,

das Eingangssignal geht von ~ -1V - +1,5V, sehr schwach, kommt aus einem 
Pickup einer Zündung, ist also der Zündtrigger.

Um den negativen Part des Eingangssignals kümmert sich D1; wenn das 
Signal unter -0,3 geht, schaltet die Diode auf Masse.

Ich hatte schon einen 100nF parallel zu D1; das Problem ist nur, dass 
der mein Signal verzögert :(

ciao

Autor: Guido (Gast)
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Mit dergleichen hatte ich auch schon zu kämpfen.

Ganz wichtig:
- Ordentliche Leitungsführung mit geringem Nebensprechen zwischen 
Eingangs- und Ausgangsleitung.
- Gute Masseführungen und Masseflächen.

Mit freundlichen Grüßen
Guido

Autor: Kai Klaas (Gast)
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Hallo Danny,

>Ich hatte schon einen 100nF parallel zu D1; das Problem ist nur, dass
>der mein Signal verzögert.

100n ist wahrscheinlich zu groß. Schau mal wie dies das machen:

http://www.datasheetarchive.com/pdf-datasheets/Dat...

(Dieser Link ist von Silvio aus einem Nachbarthread hier.)

Kai Klaas

Autor: Lothar Miller (lkmiller) (Moderator) Benutzerseite
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>>> Geht das Eingangssignal unter die negative Versorgungsspannung vom
>>> LM339?
> Um den negativen Part des Eingangssignals kümmert sich D1; wenn das
> Signal unter -0,3 geht, schaltet die Diode auf Masse.
Das Datenblatt sagt:
Input Common Mode Voltage Range (V+)=30V (Note6)  0V ...  (V+)−1.5V 
Also bist du auch mit -0,3V ausserhalb des Gleichtaktbereichs...
Wenn du den Gleichtaktbereich verlässt, kann alles mögliche passieren.
BTW: das sind laut dem Screenshot eher -0,5V   :-o

Was ist das für ein Sensor? Ist der niederohmig oder hochohmig?
Wie hast du die Schaltung aufgebaut? Lochraster oder Steckbrett?

Autor: danny (Gast)
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Also aufgebaut ist das Ganze auf einer Steifenraster-Platine...da kann 
man sicher noch einiges optimieren.

Der Sensor ist eine Spule mit ~110 Ohm

In der Analge sieht man die Zündung; "P" ist der Sensor der aus 2 Dioden 
+ 2 Spulen besteht. Über Magnete die außen an den Spulen vorbei rotieren 
wird dann eine Spannung induziert.

@Kai: Danke für den Link... werde ich mir gleich mal anschauen!

Autor: faustian (Gast)
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Miss mal differentiell zwischen dem GND-Pin des ICs und dem Punkt den Du 
als Masse definierst ....

Autor: Seppel (Gast)
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Hallo,

sieht nach einer kapazitiven Rückkopplung aus.

Schau mal ob da impulsmäßig die Spannung zusammenbricht, bzw. das
Eingangssignal nahe am Ausgangssignal verlegt ist.

Mach mal einen 50Ohm Widerstand an den Ausgang, bremst ein bisschen den 
Strom bzw. die Flankensteilheit.

Grüße

Seppel

Autor: danny (Gast)
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Guten Abend zusammen!

Ich hab jetzt meine Schaltung etwas umgestellt (siehe Anhang). Im 
Simulator funktionierts...

Zur Funktion:
- D1 schneidet die neg. Eingangsspannungen weg
- die Hyterese ist ~ [100; 150] mV
- C1 zum stabilisieren des Eingangssignales
- R5 bringt IN- auf Masse
- R2 Begrenzung I

Soweit so gut... bin mir nur bzgl. der Dimensionierung nicht sicher:

- Ist hier R2 überhaupt nötig ? Das Signal an sich ist sehr schwach..
- R5 mit 1K ?


Kann mir jemand weiter helfen?

ciao
danny

Autor: Kai Klaas (Gast)
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Hallo Danny,

warum hast du denn die Schaltung von Figure 9 aus dem Link, den ich dir 
gegeben habe, nicht übernommen? Die zwei Dioden dort und die beiden 
Kondensatoren machen doch Sinn. Die zusätzliche Diode zum Abfangen der 
negativen Spannungen und der zusätzliche Kondensator zur dringend 
erforderlichen Tiefpaßfilterung.

Also, ich würde die Schaltung aus dem Link bis ins Detail nachbauen und 
erst dann verändern, wenn es unbedingt sein muß. Da ist wohl eine Menge 
Erfahrung in die Schaltung dort eingeflossen. Das würde ich nicht 
unterschätzen...

Kai Klaas

Autor: danny (Gast)
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Hallo Kay,

ich hab mir die Schaltung angeschaut, bin aber nicht so schlau daraus 
geworden: wofür die Diode D8 und C15 gut sein sollen, ist mir 
schleierhaft.

Ich habe das Problem, dass meine Amplitude nur auf 1,5V geht... deshalb 
habe ich die Schottky genommen.

Autor: Kai Klaas (Gast)
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Hallo Danny,

>ich hab mir die Schaltung angeschaut, bin aber nicht so schlau daraus
>geworden: wofür die Diode D8 und C15 gut sein sollen, ist mir
>schleierhaft.

D8 bietet den negativen Halbwellen einen Strompfad nach Masse und 
begrenzt die Spannung am Eingang dann auf -0,7V. D7 und R15 verhindern, 
daß eine negative Spannung den Eingang von U4B erreicht. C15 wirkt 
intergrierend und tiefpaßfilternd und verhindert, daß kurze Störspikes 
vom Sensor und von der Sensorleitung U4B triggern. Dies macht C15 so, in 
dem seine Spannung nur dann nenneswert steigt, wenn die ganze positive 
Halbwelle vom Sensor in diesen Kondensator "fließt". R15 ist ebenfalls 
an diesem "Shaping" beteiligt und sorgt für eine definierte Entladung 
von C15 zwischen den Impulsen. R18 und C14 sieben noch einmal 
hochfrequente Störungen heraus, wobei C14 kapazitives Rückkoppeln vom 
Ausgang des Komparators auf seinen invertierenden Eingang unterdrückt 
und damit Instabilität und Schwingneigung vorbeugt. R17 und R24 stellen 
zusätzlich eine ungewöhnlich große Hysterse ein, um die Stabilität der 
Schaltung weiter zu erhöhen und Falschtriggerungen (Fehlzündungen!) zu 
vermeiden.

Du siehst, die Schaltung ist genau an den Sensor angepaßt, indem es die 
ganze positive Halbwelle für die Erzeugung des Triggerimpulses ausnutzt. 
Kurze Störspikes haben dadurch kaum eine Chance U4B zu triggern.


Zwei Dinge fallen mir zusätzlich ein:

1. Ein Sensor, der ein derart kleines Signal liefert, wie deiner, ist 
eher ungewöhnlich. Hast du mal geschaut, ob er vielleicht defekt ist? 
Oder ist er vielleicht falsch montiert, sodaß er von der sich drehenden 
Nocke zu weit entfernt ist und eine zu kleine Spannung induziert wird?

2. Ist dir bewußt, daß die Signalhöhe des induktiven Sensors kräftig mit 
der Drehzahl ansteigt? Vielleicht hast du also gar kein zu kleines 
Signal?


Kai Klaas

Autor: danny (Gast)
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Hallo Kay,

erst mal Danke für die SEHR umfangreiche Erklärung!

Habs "fast" kapiert ;)

>D8 bietet den negativen Halbwellen einen Strompfad nach Masse und
>begrenzt die Spannung am Eingang dann auf -0,7V.
Blöde Frage: tut das Not? Die neg. Halbwelle interessiert mich bei 
meiner Funktion nicht wirklich... ich muß auf die pos. triggern.

>D7 und R15 verhindern, daß eine negative Spannung den Eingang von U4B >erreicht.
Klar.

>C15 wirkt intergrierend und tiefpaßfilternd und verhindert, daß kurze >Störspikes 
vom Sensor und von der Sensorleitung U4B triggern. Dies macht >C15 so, in dem 
seine Spannung nur dann nenneswert steigt, wenn die ganze >positive Halbwelle vom 
Sensor in diesen Kondensator "fließt".
>R15 ist ebenfalls an diesem "Shaping" beteiligt und sorgt für eine >definierte 
Entladung von C15 zwischen den Impulsen.
Da C15 über R15 entladen wird, bestimmt R15 letztendlich das "Delay" bis 
IN- wieder unter die Schaltgrenze sinkt.
Wie errechnet sich denn eigentlich die Grenzfrequenz von dem Tiefpass?
Setzt man da in die Formel für R=1 ein ?
f = 1/(2*pi*R*C)

>R18 und C14 sieben noch einmal hochfrequente Störungen heraus, wobei C14 > 
kapazitives Rückkoppeln vom Ausgang des Komparators auf seinen >invertierenden 
Eingang unterdrückt und damit Instabilität und
> Schwingneigung vorbeugt. R17 und R24 stellen zusätzlich eine >ungewöhnlich große 
Hysterse ein, um die Stabilität der
>Schaltung weiter zu erhöhen und Falschtriggerungen (Fehlzündungen!) zu
>vermeiden.
C14 wird über R18 geladen, und über R18+R15 entladen.

Um möglichst wenig Verzögerung rein zu kriegen , habe ich jetzt R15=1K 
und R18=5K dimensioniert.


>Zwei Dinge fallen mir zusätzlich ein:

>1. Ein Sensor, der ein derart kleines Signal liefert, wie deiner, ist
>eher ungewöhnlich. Hast du mal geschaut, ob er vielleicht defekt ist?
>Oder ist er vielleicht falsch montiert, sodaß er von der sich drehenden
>Nocke zu weit entfernt ist und eine zu kleine Spannung induziert wird?
Der Sensor ist OK...hab schon einen neuen vermessen.

>2. Ist dir bewußt, daß die Signalhöhe des induktiven Sensors kräftig mit
>der Drehzahl ansteigt? Vielleicht hast du also gar kein zu kleines
>Signal?
Ist klar! Bei ~700RPM sinds ~0,7V, das steigt dann bis ~1,5V bei 
6000RPM.

Danke nochmal!
danny

Autor: Kai Klaas (Gast)
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Hallo Danny,

>Blöde Frage: tut das Not? Die neg. Halbwelle interessiert mich bei
>meiner Funktion nicht wirklich... ich muß auf die pos. triggern.

Ja klar, aber du mußt sie irgendwohin "wegpacken", besonders wichtig bei 
einem induktiven Sensor...

>Da C15 über R15 entladen wird, bestimmt R15 letztendlich das "Delay" bis
>IN- wieder unter die Schaltgrenze sinkt.
>Wie errechnet sich denn eigentlich die Grenzfrequenz von dem Tiefpass?
>Setzt man da in die Formel für R=1 ein ?
>f = 1/(2*pi*R*C)

Da hat es ja zwei, die sich auch noch gegenseitig beeinflussen. Der 
erste hat als Quellimpedanz die Wicklungs-Induktivität und den 
Wicklungs-Widerstand des Sensors, die du beim Hersteller erfragen 
kannst. Aber ich würde das nicht berechnen, sondern eher ausprobieren. 
Du kannst davon ausgehen, daß die Schaltung richtig funktioniert, wenn 
das Signal bei allen Betriebsbedingungen ausreichend groß ist, um die 
Schaltschwelle von U4B sauber zu durchlaufen. Also, die Amplitude am 
Eingang von U4B sollte im Normalbetrieb bei mittleren Drehzahlen rund 
doppelt so groß sein, wie die Schaltschwelle. Wenn die Eingangsspannung 
nur kanpp über die Schaltschwelle kommt, oder umgekehrt so groß ist, daß 
der Eingang von U4B dauernd überfahren wird, dann ist was faul.

>Um möglichst wenig Verzögerung rein zu kriegen , habe ich jetzt R15=1K
>und R18=5K dimensioniert.

Dann belastest du aber eventuell den Sensor zu stark, was wieder dein 
Signal verkleinert.

Ich denke ohnehin, daß da genügend Luft sein sollte, um gewisse 
Verzögerungen durch ein unbedingt erforderliches Tiefpaßfilter 
aufzufangen. Du kannst die zusätzliche Verzögerung ja mit dem 
Mikrocontroller berücksichtigen und kompensieren. Die Nocke für den 
Sensor sollte sowieso genügend weit vor dem Zündzeitpunkt "stehen", um 
der Signalverarbeitung, inklusive Tiefpaßfilterung, genügend Zeit für 
die Berechnungen zu geben.

>Ist klar! Bei ~700RPM sinds ~0,7V, das steigt dann bis ~1,5V bei
>6000RPM.

Sind das normalerweise nicht viel mehr? Was sagt denn der Hersteller zu 
den kleinen Signalen? Wie hast du die Signale überhaupt gemessen?

Kai Klaas

Autor: danny (Gast)
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Hallo Kai,

ich hab jetzt mal die Schaltung aus deiner Anlage in abgeänderter From 
angehängt (V1 wäre dann quasi der SignalEingang).

Ich hab jetzt noch D2 reingehägt...

Ich werde das jetzt mal aufbauen und nen "Feldversuch" machen :)

Vielen, vielen Dank!!

danny

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