Treiberschaltung für 2,5 bis 5 Volt Eingangssignal

[Dan (Gast)]

Hallo Zusammen,

ich hoffe ich darf hier um Hilfe bitten? Leider bin ich technisch 
gesehen eher etwas unbedarft. Ich bekomme Dinge nach Anleitung oder 
Zeichnung hin, aber danach hört es bei mir leider auf.

Ich bitte um Hilfe bei folgendem Problem:

Es geht darum das Analogsignal einer Lambda Breitbandanzeige zu nutzen 
um ein Relais zu schalten.

Der Kontroller der Anzeige gibt ein frei verwendbares Analogsinal von 
0-5 Volt heraus. Erst bei Lambda 1 wird eine Spannung von 2,5 Volt 
erreicht, die bis Lambda 1.5 auf 5 Volt steigt. Vor Lambda 1 ist die 
Spannung kleiner 2,5 Volt und fällt bis Lambda 0,5 auf 0 Volt herab. Die 
Spannung steigt also von 0,5 bis 1,5 Lambda linear von 0 auf 5 Volt an.

Ich habe gedacht, es wäre eine einfsche Lösung ein Relais mit einer 
Treiberschaltung anzusteuern. Aber ich finde einfach keine Schaltung für 
ein Eingangssignal 2,5 Volt. Die Treiberschaltung muss das Relais aber 
zwischen 2,5 bis 5,0 Volt anziehen lassen. Unter 2,5 Volt darf das 
Relais nicht angezogen werden.

Mit anderen Worten ... ich suche eine Treiberschsltung die erst bei 2,5 
Volt "aktiv" wird (und auch bis knapp über 5 Volt aktiv bleibt) und jede 
Eingangsspannung unter 2,5 Volt "ignoriert".

Ich hoffe hier kann mir Jemand weiterhelfen, wie ich zum Beispiel die 
hier angehängte Treiberschaltung modifizieren kann um eine Lösung zu 
erhalten?

Die genannten Bauteile der hier angehängten Treiberschaltung sind 
folgende:

R1        2,2 kOhm
R2        2,2 kOhm
D1        1N4148
T1        BC 337
Rel1      (+12V)

Quelle: http://www.elektronik-kompendium.de/sites/slt/1201131.htm

Ich würde mich über jede Hilfe sehr freuen.

Mit freundlichen Grüßen

Dan

[holger (Gast)]

Komparator

[Dan (Gast)]

Hallo Holger und alle anderen Fachwissende,

für die präzise und kurze Antwort danke ich dir Holger. Ich bitte um 
Nachsicht, das alleine der Begriff mir nicht weiterhilft.

Wie gesagt kann ich nach Anleitung etwas zusammenbekommen, aber das 
Auswerten diverser Möglichkeiten, oder gar das Konfigurieren von 
Schaltungskomponenten, übersteigt meine Fähigkeiten bei Weitem.

Wenn ich dem Begriff Komparator nachgehe erscheinen diverse 
Möglichkeiten, wie zum Beispiel Schmitt-Trigger, Fenster-Komparator, 
Komparator mit Hysterese und so weiter. Und alleine hier in diesem Board 
findet sich unter dem Begriff Komparator 2102 Threads. Und bei Google 
sind es dann schon 225.000 Möglichkeiten.

Daher habe ich einmal etwas herausgesucht, wo ich vorsichtig daran 
glaube hier in die richtige Richtung zu gehen. Bitte dazu die Zeichnung 
als Referenz nehmen.

Ich habe es wie folgt verstanden:

„V+“ ist der 12 Volt Gleichspannungs-Versorgungseingang
„V-„ ist Masse für die 12 Volt Gleichspannungs-Versorgungsausgang
„Vin“ ist der Signaleingang der zwischen 0 und 5 Volt schwankt (Ich habe 
effektiv Werte bis 5,5 Volt)
„Vout“ ist der geschalte Signalausgang (aber welche Spannung liegt hier 
an?)

Was muss ich für die folgenden Komponenten einsetzen, damit bei der 
Eingangsspannung auf „Vin“ von 2,5 Volt bis 6 Volt bei „Vout“ 12 Volt 
anliegen (oder alternativ 5 Volt, wenn 12 Volt nicht möglich sind):

T1 ist ?
T2 ist ?
RB ist ?
RE ist ?
R1 ist ?
R2 ist ?
RC1 ist ?
RC2 ist ?

Wenn „Vout“ 12 Volt hat, kann ich damit ein Relais direkt schalten? Dann 
brauche ich die Treiberschaltung gar nicht mehr?

Wenn „Vout“ keine 12 Volt hat dann brauche ich eine Verstärkung, also 
die Treiberschaltung. Gesetz den Fall ich habe an „Vout“ zum Beispiel 5 
Volt, dann schließe ich dieses Signal an die Treiberschaltung „Eingang“ 
an, korrekt?

Es würde mich freuen, wenn ein freundlicher Spezialist mir hier auf die 
Sprünge helfen kann.

Vielen Dank im Voraus.

Greets

Dan

[Spezialist (Gast)]

Erst mal musst Du sagen, wie genau die Schaltschwelle sein soll.

Z.B muss exakt bei 2,50000 Volt umgeschaltet werden oder reicht es im 
Bereich von 2,4 bis 2,6 Volt oder sollte es zwischen 2,49 und 2,51 Volt 
passieren, oder, oder, oder.

[Dan (Gast)]

Hallo Spezialist und alle anderen Fachwissende,

am liebsten wäre es mir, wenn die Grenze 2,5 Volt zum Schalten nicht 
überschritten werden würde. Also möglichst nicht erst bei 2,6 Volt 
geschaltet wird.

Aber es reicht aus, wenn zwischen 2,3 und 2,5 Volt geschaltet werden 
würde.

Eine Toleranz von +/- 0,1 Volt ist völlig ausreichend, wenn es machbar 
ist damit irgendwie sicherzustellen, das bei 2,5 Volt auf jeden Fall 
geschaltet wird?

Dann müsste die zu berechnende Schaltschwelle, bei einer Toleranz von 
+/- 0,1 Volt, also 2,4 Volt statt des Grenzwertes 2,5 Volt sein?

Greets

Dan

[BMK (Gast)]

Vielleicht mal eine Schaltung, die am ehesten zielführend ist:
http://www.mikrocontroller.net/articles/Schmitt-Trigger

Gemeint ist 'Schmitt Trigger per Operationsverstärker'

Wenn Du als OpAmp einen R2R nimmst, z.B. TS912, dann kann man
die gewünschten Schaltschwellen prima mit den Formeln einstellen.
Weiterer Vorteil des TS912 als CMOS Teil: Eingang ist very hochohmig.

Das Beispiel passt eigentlich schon fast zu deinen Anforderungen:
Vcc=5V, 'on' bei Überschreiten von 2,62V, 'off' bei Unterschreiten
von 2,38V

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

BMK schrieb:
> Weiterer Vorteil des TS912 als CMOS Teil: Eingang ist very hochohmig.
Aber Obacht im Auto: very hochohmig bedeutet auch very anfällig und 
sensibel auf Störungen...  :-o
Da wäre dann eine entsprechende Schutzbeschaltung kein unnötiger 
Luxus...

Ich habe hier mal eine Simulation mit dem LM358:
Einschalten bei 2,5V und Ausschalten bei 2,35V.
Ich würde in der Praxis den R2 als 5k Poti ausführen, denn die 2,5V 
Referenz hängen ja an der 9V-Versorgung des Opamps, und Spannungsregler 
können da schon mal um +-5% abweichen...

[Dan (Gast)]

Hallo BMK und Lothar,

danke zunächst für die ausgiebige und sehr hilfreiche Darstellung. Wenn 
ich es korrekt verstanden habe sind beide Lösungen aufeinander 
aufbauend. Die Lösung von BMK wird durch die Lösung von Lothar ergänzt.

Es bleiben bei mir aber leider trotzdem noch ein paar Fragezeichen 
offen.

@BMK

Ich bin leider nur der Bastler nach Anleitung, darum kann ich den 
Ausführungen von nur bedingt folgen. Ich wüsste an Hand der Schaltung 
nicht vollständig, wo ich was anschließen muss. Erkennen kann ich, dass 
wohl bei „IN“ das Eingangssignal von 0-6 Volt angeschlossen wird und bei 
dem Ausgang „5V“ dann die Treiberschaltung um das Relais zu schalten.

Aber was ist „OUT“ und woran schließe ich „OUT“ an?

Die Widerstände sind benannt, den TS912 finde ich auch wieder. Aber wie 
schließe ich den TS912 korrekt an?

Ich habe hier den TS912 mit Belegungsplan und den Schmitt-Trigger per 
Operationsverstärker als Zeichnung angehängt. Wenn ich korrekt 
verstanden habe wird wie folgt angeschlossen:

IN auf 2 (Invertierter Eingang 1)
R1, R2, R3 auf 3 (Nicht invertierter Eingang 1)
Out, R3 auf 1 (Ausgang 1)
Vcc+ (8) ist Eingang 12 Volt?
Vcc- (4) ist Masse 12 Volt?
5 (Nicht invertierter Eingang 2) bleibt ungenutzt.
6 (Invertierter Eingang 2) bleibt ungenutzt.
7 (Ausgang 2) bleibt ungenutzt.

Habe ich das korrekt verstanden? Oder was habe ich falsch verstanden? 
Und was passiert mit „OUT“?


@Lothar

Bei der Schaltung habe ich leider ebenfalls ein paar Fragen offen. Ich 
habe zur Vereinfachung die Zeichnung ergänzt, so wie ich sie verstanden 
habe – Wobei ich mir recht unsicher bin.

Offen sind für mich auch folgende Punkte:

Was nehme ich für Q1 NPN?
Was ist V2 an Uin1?
D1/Vcc ist ein Ausgang für was und was habe ich dort?
R3/Vcc ist richtig als 9V= Eingang?
U2/Vcc ist richtig als 9V= Eingang?

Und die 9V= nehme ich woher?

Entschuldigung dass ich mich so trottelig anstelle. Aller Anfang ist 
schwer :-)

Greets

Dan

[Dan (Gast)]

Sorry, jetzt habe ich auch noch einen Fehler eingebaut. Das GIF LM358 
sollte gar nicht hier erscheinen.

Die "LM358.gif bitte vernachlässigen, da hatte ich einen grundsätzlichen 
Fehler im Gedankengang.

Greets

Dan

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

Dan schrieb:
> Was nehme ich für Q1 NPN?
Welches Relais willst du nehmen?

> Was ist V2 an Uin1?
Das is deine Lambdasonde.

> D1/Vcc ist ein Ausgang für was und was habe ich dort?
> R3/Vcc ist richtig als 9V= Eingang?
> U2/Vcc ist richtig als 9V= Eingang?
Das ist ein Netz mit dem Namen Vcc.
Dort werden die 9V aus dem Spannungsregler angeschlossen:
> Und die 9V= nehme ich woher?
Aus einem 9V Spannungsregler 7809...

[Dan (Gast)]

Hallo Lothar,

bald haben wir es komplett :-) Es kann nicht ja mehr lange dauern :-) 
Entschuldigung das ich alles nachfragen muss. Aber wenn ich das nicht 
mache baue ich sonst Fehler ein, die sicher durch einige wenige 
Antworten von dir ausgeräumt werden könnten. Der Breitbandkontroller, 
den ich anschließen will, kostet schon einmal locker über 200 Euro. Und 
den möchte ich sicher nicht durch einen dummen Fehler von mir zerstören. 
Ich hoffe dabei auf Verständnis für meine nervigen Fragen.

Ich würde gerne dieses Relais verwenden:

Kfz-Relais 12 V/DC - Type GRL-S-112DF
Nennspannung 12 V/DC
Kontaktart 1 Wechsler
Schaltspannung 12 V/DC
Schaltstrom (NO) 40 A/(NC) 30 A
Steuer-Strom 150 mA

Aber ich verwende gar keine Lambdasonde. Da sehe ich ein kleines 
Problem?

Ich schließe über einen Breitbandkontroller ein analoges Signal an. Das 
analoge Signal schwankt, je nach Lambda, zwischen 0 und 5,1 Volt, 
theoretisch sogar bis zu 6 Volt. Also nur eine Zuleitung und keine 
Masse. Wie kann ich dann korrekt anschließen, wenn keine Masse da ist?

Vcc ist ein Netz, ok :-) … wie schließe ich dann korrekt an? Wenn ich 
einen TO-220 7809 voraussetze, habe ich drei Pins, Eingang (1), Masse 
(2) und Ausgang (3). Die Referenz ist hier als GIF dabei

U2 und R3 sind Eingänge, also schließe ich hier 9 Volt= Plusspannung an?
U2 und R3 gehen beim TO-220 7809 an PIN 3 (Ausgang), korrekt?

TO-220 7809 - Pin 2 ist Masse.
TO-220 7809 - Pin 1 ist Eingang 12 Volt=

D1 ist eine Sperrdiode, hier kann wohl nur Minus angeschlossen werden? 
Hier verstehe ich nicht, was angeschlossen werden soll. Ein Pin von 
TO-220 7809? Wenn ja, welcher? Wenn nicht, was schließe ich dann an?

Buy the way, ich habe nochmal die Belegung von dem LM358 in die 
Zeichnung eingetragen.

Wenn ich es richtig gemacht habe sollte es funktionieren, oder sind die 
Pin Nummern falsch gesetzt? Die Pins 5, 6 und 7 bleiben frei, korrekt? 
Als Referenz ist die GIF Datei vom "LM358" und eine korrigierte Datei 
von der Schaltung dabei, wo ich es eingetragen habe.

Sorry das ich hier nachfrage, aber ich möchte es gerne verstehen und 
richtig machen.

Greets

Dan

[Dan (Gast)]

Hallo Lothar,

ich habe jetzt einmal nachgeschaut was Vcc eigentlich bedeutet. Und 
entsprechend habe ich die schon mehrfach ergänzte Zeichnung von dir, 
erneut bearbeitet. Ich habe jetzt verstanden, dass D1 an 9 Volt 
angeschlossen wird. Sorry, aber ich muss mich eben da durcharbeiten und 
verstehen lernen. Und hoffe dabei nicht zu viele Fehler zu machen.

Der TO-220 wird also, wenn ich es korrekt verstanden habe, wie folgt 
angeschlossen:

D1, R3 und U2 an PIn3 (Ausgang) des TO-220 7809
Pin1 des TO-220 7809 an 12 Volt=
Pin2 des TO-220 7809 an Masse

Ich habe aber immer noch Probleme mit:

Dem Anschluss Uin1 oder V2 (Signaleingang 0-5 Volt) wegen der 
angegebenen Masseverbindung?

Der Pin-Belegung von U2 (dem LM358/NS), ob richtig oder falsch.
Und wenn falsch wie richtig?

Dem Transistor Q1. Kann ich da zum Beispiel den 
Bipolar-Standard-Leistungstransistor BC 337/16 NPN (TO 92 I(C) 1 A 
Emitter-Sperrspannung U(CEO) 45 V) nehmen? Oder welcher wäre richtig?

Ich danke schon einmal für die Antworten im Voraus.

Greets

Dan