Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Verlustfrei 2 Signale abwechselnd auf einen Ausgang schalten


von Rene S. (gigastulle)


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Hallo zusammen

Ich stehe mal wieder vor einem problem das mir Kopfzerbrechen bereitet. 
Ich möchte einen Schaltung aufbauen die 2 Temperatursignale im wechsel 
auf einen Ausgang legt, da der Empfänger immer nur ein Signal auswerten 
kann.

Die einfachste lösung hierbei wäre natürlich ein Wechselrelais. Doch 
genau sowas will ich hier nicht verwenden zwecks prellen und verschleiß. 
Die zu schaltenden Signale können zwischen 0V und 12V betragen.

Bin für jeden Vorschlag dankbar hatte schon an einen Transitor gedacht 
doch da hab ich doch immer schaltverluste drin und das ist natürlich 
ganz schlecht da ja die Information über die Temperatur in der 
Spannungshöhe des Signals liegt.

Vielen Dank schon mal im vorraus an alle.

von Werner (Gast)


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IC CD4066, Analog Schalter?

von Michael (Gast)


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Je nachdem, welche Spannung deine Signale haben, könnte ein 
Analogmultiplexer (z.B. 74HC 4051) das Richtige für Dich sein.

Viele Grüße
Michael

von Werner (Gast)


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Vorsicht beim emfpohlenen 74HC4051 (der Vorschlag war daneben :-):
Wide analog input voltage range from −5 V to +5 V

von Michael (Gast)


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@Werner: was meinst du damit? Weshalb soll der nicht funktionieren?

von Werner (Gast)


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Lies mal das Datenblatt von NXP, genau darin findest du o.a. Satz (in 
Englisch). Der TO wollte einen Schalter, der Signale zwischen 0V und 12V 
schalten kann. Bei der IC Bezeichnung 74... sollten bie dir immer die 
Glocken läuten, wenn Spannungen > 5V im Spiel sind.

von Michael (Gast)


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Rene Schir schrieb:
> Die zu schaltenden Signale können zwischen 0V und 12V betragen.

Ah - das hatte ich überlesen. Je nach Weiterverarbeitung und 
Belastbarkeit der Signale könnte hier ein einfacher Spannungsteiler 
helfen.

von Michael (Gast)


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jaja :-)
Lesen hilft weiter, ich weiß

von Harald Wilhelms (Gast)


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Werner schrieb:
> Lies mal das Datenblatt von NXP, genau darin findest du o.a. Satz (in
> Englisch). Der TO wollte einen Schalter, der Signale zwischen 0V und 12V
> schalten kann. Bei der IC Bezeichnung 74... sollten bie dir immer die
> Glocken läuten, wenn Spannungen > 5V im Spiel sind.

Dann nimmt man eben einen 4051.
Gruss
Harald
PS: Das Problem ist eher, das ein solcher Analogschalter, im Gegen-
satz zu einem hier eher angesagten Relais, die Signale eben nicht
"Verlustfrei" umschaltet. Das kann, je nach Art der Temperatur-
Fühler, Messfehler verursachen. Bei einem Relais wäre man da ohne
grosse Untersuchungen auf der sicheren Seite.

von Rene S. (gigastulle)


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Hallo danke für die vielen schnellen antworten.

Wie gesagt ich denke auch das ein Relais am sichersten ist, doch das 
kann und will ich nicht verwenden. Das Teil in dem die Schaltung verbaut 
wird ist mit unter starken erschütterungen ausgesetzt und der Verschleiß 
ist auch ein grund der dagegen spricht.

Was ist den wenn man das signal mit einer MOSFET endstufe mit einem sehr 
niedrigen eigenwiederstand verwendet.

Das signal ist ja praktisch nicht unterlast da es ja nur an den beiden 
Spannungsteilern abgeriffen wird. Habe ich das richtig gelesen das sich 
der Widerstand des Analogschalters abhängig vom Lastwiederstand ist ?

Beispiel: IC CD4066

http://focus.ti.com/lit/ds/symlink/cd4066b.pdf

von Harald Wilhelms (Gast)


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Rene Schir schrieb:
> Hallo danke für die vielen schnellen antworten.
>
> Wie gesagt ich denke auch das ein Relais am sichersten ist, doch das
> kann und will ich nicht verwenden. Das Teil in dem die Schaltung verbaut
> wird ist mit unter starken erschütterungen ausgesetzt und der Verschleiß
> ist auch ein grund der dagegen spricht.

Welcher Verschleiss? Geeignete Relais halten mindestens 100.000
Schaltungen aus und das sie auch mit Erschütterungen zurechtkommen,
sieht man in jedem KFZ.

> Was ist den wenn man das signal mit einer MOSFET endstufe mit einem sehr
> niedrigen eigenwiederstand verwendet.

Sag Doch erst einmal, was für einen Temperaturfühler Du überhaupt
verwendest. Bei Vierdahtanschluss spielt der Widerstand der
Übertragungskette z.B. überhaupt keine Rolle.

In professionellen (PT100)-Temperaturmessgeräten findet man je nach 
Hersteller beides. CMOS-Analogschalter und Relais. Wenn Du Analog-
schalter nehmen willst, musst Du Dich schon etwas mit der Schaltung
Deines Temperaturmessgerätes befassen. Bei Relais brauchst Du das
normalerweise nicht, da es denen ziemlich egal ist, was sie so
umschalten. :-)
Gruss
Harald

von Rene S. (gigastulle)


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Der Fühler hat nur 2 Anschlüsse und beide Fühler sind identisch. wie 
hoch ist den der Verlust über einen Analoganschalter so pi mal daumen ? 
Das Relias wie gesagt is für mich keine option. Die Temperaturen werden 
auch nur in ganzen Grad Celsius angezeigt und ein kleiner fehler von 1 
bis 2° ist auch vertretbar

von Rene S. (gigastulle)


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Was haltet ihr den von meinem Vorschlag 2 MOSFET endstufen mit niedrigen 
RDS ON zu nehmen und die Signale dann eben so hin und her zu schalten 
oder bin ich damit total auf dem Holzweg ?

von Harald Wilhelms (Gast)


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Rene Schir schrieb:
> Der Fühler hat nur 2 Anschlüsse und beide Fühler sind identisch. wie
> hoch ist den der Verlust über einen Analoganschalter so pi mal daumen ?
> Das Relias wie gesagt is für mich keine option. Die Temperaturen werden
> auch nur in ganzen Grad Celsius angezeigt und ein kleiner fehler von 1
> bis 2° ist auch vertretbar

Probiers doch einfach aus. Du musst allerdings darauf achten, das
Dein Signal vom Temperatursensor innerhalb des Aussteuerungsbereichs
des Analogschalters liegt. Solange wir nicht wissen, welche Sensoren
Du hast, ist natürlich eine Aussage über den eventuellen Zusatz-
fehler nicht möglich. Nur mal ne Hausnummer: Bei PT100-Fühlern
entspricht 1 Ohm Änderung etwa 2,5 Grad.
Gruss
Harald

von Rene S. (gigastulle)


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Ich hab es gerade mal mit einer MOSFET endstufe (RDS ON 128mOhm) und 
einem Spannungsteiler mit Poti versucht. Das ergebnis war ernüchternt. 
von 2mV bis 0,4V Spannungsdifferenz zum eigentlichen Signal war alles 
dabei :(

Ich habe leider weder die fühler hier noch ein Datenblatt dazu. Das ist 
doch aber eigentlich unerheblich oder ? Ich will doch nur die 2 
signalspannug im Wechsel schaltbar auf einen Kanal machen. Bin irgend 
wie echt ratlos. 3 - 5mV verlust wären ok. Meint ihr das wenn ich eine 
andere endsufe mit zb 500µOhm nehme das das Ergebnis besser wird hab 
leider keine hier um es einfach auzuprobieren.

von Floh (Gast)


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Rene Schir schrieb:
> Meint ihr das wenn ich eine
> andere endsufe mit zb 500µOhm nehme das das Ergebnis besser wird hab
> leider keine hier um es einfach auzuprobieren.

Zeig doch erst mal deinen bisherigen Versuch als Schaltplan. Dann muss 
man hier nicht raten. :-)

von H.Joachim S. (crazyhorse)


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Tja, deine Infos sind dünne...
Von welchen Sensoren redest du? Wieviel Strom fliesst? Wie hoch ist der 
Innenwiderstand der folgenden Schaltung?
Viele Fragen, deren Antworten vielleicht für dich sonnenklar sind, die 
Rater hier aber völlig im Dunklen lassen.
Hier solltest du fündig werden.
http://www.panasonic-electric-works.com/peweu/de/html/photomos.php

von Harald Wilhelms (Gast)


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Rene Schir schrieb:

> Ich habe leider weder die fühler hier noch ein Datenblatt dazu. Das ist
> doch aber eigentlich unerheblich oder ?

Bei Verwendung von Relais wäre es wirklich ziemlich unerheblich.
Da Du uns aber zuwenig über Deine Schaltung sagen kannst, ist
der Einsatz von elektronischen Schaltern ein Risiko. Vielleicht
beruht Deine Aversion gegen Relais ja auch nur darauf, das Du
deren Eigenschaften nicht kennst?
Gruss
Harald

von Rene S. (gigastulle)


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Tut mir echt leid das ich nicht mehr infos habe, doch ich habe sie ja 
selbst nicht. ich weis nur das das steuergerät 6V pro sensor raus gibt. 
intern wird woll wie immer ein 1KOhm Vorwiderstand verbaut sein. und der 
Fühler wird woll wie immer aus dem bereich 250Ohm bis 3KOhm haben.

Mein Testaufbau war ein Spannungsteiler mit 1Kohm Vorwiderstand und 
einem Poti 540Ohm bis 500Khom. Das signal habe ich in der Mitte 
abgeriffen und an den Drain der MOSFET endsufe angeschlossen ( 
http://www.nxp.com/documents/data_sheet/BUK98150-55A.pdf )Dann die 
Endstufe mit 5V angesteuert und zwischen Soruce und dem Signal die 
Differenz gemessen.

von Manni (Gast)


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Hallo,

eine andere Möglichkeit wäre der Einsatz eines Halbleiterrelais und für 
die vorliegende Applikation speziell ein PhotoMOS-Relais.

Ein bisschen Hintergrundinfo (ist nicht wirklich wichtig; einfach 
drüberlesen, wenn's nicht interessiert):
Wie der Name schon sagt, handelt es sich um eine Relaistechnologie, die 
nicht mechanisch (also mit Spule etc.) arbeitet, sondern mit 
verschiedenen Halbleitern. Fällt unter die große Familie der SSR (Solid 
State Relay).

Allen Varianten ist gemein, dass der Steuerkreis aus einer LED besteht, 
die über ein elektrisch isolierendes Dielektrikum ein photoempfindliches 
Element im Arbeitskreis ansteuert.
Es handelt sich also im Prinzip um Optokoppler; allerdings versteht man 
darunter meistens die typischen, nur für geringe Leistungen geeignete 
Übertrager wie z. B. der CNY17.

Die Relaisversionen sind deutlich leistungsfähiger.
Es gibt hier verschiedene Auführungen des Arbeitelements.
Klassisch sind Transistoren, Thyristoren oder auch Triacs, die 
allerdings für die vorliegende Applkation ungeeignet sind.

Aber, wie gesagt, brauchbar müsste die Sparte der PhotoMOS-Relais sein.
Der Arbeitskreis besteht aus zwei gegeneinander geschalteten N- bzw. 
P-MOSFETs, d. h., (normalerweise) kann der Arbeitstrom in beide Richtung 
fließen (die Anschlusspolarität ist hier also egal).

Es gibt hier viele Typen, sowohl, was die Schaltfunktion angeht 
(Schließer, Öffner, Umschalter, mehrfache Schalter) als auch die 
technischen Daten.
Der wichtigste Punkt dürfte neben der zulässigen Schaltspannung auch der 
zulässige Schaltstrom bzw. der Schaltwiderstand sein. Und da gibt es 
auch so ziemlich alles.

Ab hier wird's wieder interessanter:

Es gibt z. B. das AQY212EH von Panasonic bei Conrad:
http://www.conrad.de/ce/de/product/504846/PHOTOMOS-RELAIS-1A-400MA-60V-AQY/SHOP_AREA_84267&promotionareaSearchDetail=005

Besitzt einen schließenden Kontakt mit max.60V Schaltspannung (Polarität 
egal), 550mA Schaltstrom bei ca. 3 Ohm Schaltwiderstand für 2€.

Sollte eigentlich für Deine Applikation passen.
Es müssten da auch noch andere Vertreter der AQ-Familie geben; 
vielleicht auch eines mit zwei Relais ...

Hinweise:
Für den Betrieb der Ansteuer-LED genügen 3 ... 5mA bei einer 
Betriebsspannung von ca. 1,15V (in der richtigen Polarität!); also 
einfach einen passenden Vorwiderstand in Reihe schalten. Wenn die LED 
bestromt wird, schließt der Schalter.
Die Einschaltzeiten liegen im Bereich von 0,5 ... 5ms (je mehr 
LED-Strom, desto schneller schaltet es ein); die Ausschaltzeit ist 
deutlich schneller.

Vielleicht hilft Dir das weiter ...


Viel Erfolg

von Anja (Gast)


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Rene Schir schrieb:
> Habe ich das richtig gelesen das sich
> der Widerstand des Analogschalters abhängig vom Lastwiederstand ist ?

Nein ist Abhängig von der Eingangsspannung (und der 
Versorgungsspannung).
Bei Analogschaltern mußt Du also nur darauf achten daß kein Strom durch 
den Schalter fließt.

Rene Schir schrieb:
> Was haltet ihr den von meinem Vorschlag 2 MOSFET endstufen mit niedrigen
> RDS ON zu nehmen und die Signale dann eben so hin und her zu schalten
> oder bin ich damit total auf dem Holzweg ?

Kann man machen ich würde mit den 2 FETs die Masseleitung der 2 Sensoren 
schalten. Falls die herausgeführt ist.

Gruß Anja

von Anja (Gast)


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Rene Schir schrieb:
> Das ergebnis war ernüchternt.
> von 2mV bis 0,4V Spannungsdifferenz zum eigentlichen Signal war alles
> dabei :(

da hast du was falsch gemacht 6V / 1K Pullup ergeben bei mir max 6mA.
6mA * 0,1 Ohm sind 0,6mV!!!!

Gruß Anja

von Rene S. (gigastulle)


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Hab jetzt mal die Endstufe wie Anja gesagt hat hinter den 
Spannungsteiler geklemmt und siehe da max. 2mV abfall das wäre in 
Ordnung ABER leider kann ich die Enstufen so nicht an die Fühler 
anschleißen da sie sich ihre masse über die karosserie hohlen :( Also 
hab ich sie mal an den einzigen ort getann wo man sie überhaubt im 
Fahrzeug hinbauen hinbauen könnte nähmlich zwischen den 1K 
vorwiederstand und das Poti was den Fühler simulieren soll. und schon 
hatte ich 1,2V spannungsabfall über die Endstufe. warum ist das so ??? 
und was kann ich dagegen tun ???

Versorungsspannung 13V


Endstufe ist eine N-Channel BUK98150-55A

von Anja (Gast)


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Rene Schir schrieb:
> und was kann ich dagegen tun ???

Schaltplan?
Gate-Source Spannung?

Gruß Anja

von Rene S. (gigastulle)


Angehängte Dateien:

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Anja schrieb:
> Rene Schir schrieb:
>> und was kann ich dagegen tun ???
>
> Schaltplan?
> Gate-Source Spannung?
>
> Gruß Anja

Hier nur einen strang der Taster simuliert die spätere ansteuerung und 
entspricht meinem derzeitigem testaufbau

von Anja (Gast)


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Rene Schir schrieb:
> entspricht meinem derzeitigem testaufbau

Glaub ich nicht (der FET ist falsch herum).
Da dürftest du nur konstante 0,6V Spannungsabfall haben.

Ansonsten muß die Gate-Spannung bei 3K Sensorwiderstand
mindestens 3-5V über der 12V-Versorgung liegen.
(gleichzeitig maximal 15V GS-Spannung).
-> du wirst einen FET mit 20V GS-Spannung brauchen.

Gruß Anja

von Rene S. (gigastulle)


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Ups stimmt is aber nur falsch gezeichnet habe es aber r feichtig 
angeklemmt. danke anja das mit mit dem gs potential habe ich total aus 
den augen verloren :-) hab gs  mal auf 12V gesetzt und sensor strecke 
auf 6V und siehe da 0,1mV über MOSFET. die sensorstrecke hat in 
wirklichkeit auch nur 6V. dann mach ich das eben einfach so und kann 
endlich beruhigt schlafen gehen :-)

Danke noch mal

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