Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Mit Latein am Ende, Fensterkomperator macht was er will!


von Niklas B. (der_niklas)


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Hallo allerseits. Bin neu in dem Forum und grüße erst einmal alle ganz 
herzlich. Ich hoffe ich habe mein Anliegen hier in den richtigen 
Unterpunkt gepackt.
Also ich bin E-technik Student und habe für eine Kollegin (keine Ahnung 
von ET) eine Hausarbeit übernommen, da sie mit dieser nicht klar kam. 
Ihre Aufgabe war eine Schaltung einer Lärmampel statt mit LEDs mit 
12V/20W Halogenlampen zu betreiben. Offensichtlich war sich der 
Aufgabensteller nicht so recht im Klaren, dass die auftretenden Ströme 
etwas zu groß sein werden.
Um die Funktion dennoch zu erfüllen, hatte ich mir nun überlegt mit 
Fensterkomperatoren zu Arbeiten die dann jeweils im Falle des 
Wertebereichs durchschalten und so am LeistungsMOSFET das Gate 
durchpusten. Also kurz zur Schaltung die ich mitgeschickt habe (Bis auf 
den Komperatorteil habe ich alles soweit den Vorgaben entnommen)

Das Elektretmikro geht durch zwei OP Stufen, jeweils durch Poti 
regelbare Verstärkung (min.4 max. 121). Dann durch den Gleichrichter und 
dann nochmal durch den Pufferverstärker, dies liefert unser 
gleichgerichtetes Spannungssignal.

Im oberen Teil gehen wir nach der Spannungsstabilisierung und dem OP in 
die Spannungsteiler um die Referenzspannungen zu definieren. Durch die 
conträrpolare Verschaltung der OPs gibt es immer eine bestimmte 
"Spannungsstrecke" in der nun keine Potentialunterschiede an den 
Ausgängen liegen und die OPs 12V ans Gate geben. Für die eine Lampe 
3V-6V die nächste 6V-9V die letzte 9V-12V. Also je nach Lautstärke 
werden die Ref.Spannungswertebereiche erreicht und eine Lampe leuchtet. 
Grün nich so laut, gelb laut, rot sehr laut. Soweit die Theorie. In der 
Praxis sieht das alles anders aus. Von grundauf leuchten alle Lampen und 
je nach Lautstärke geht mit ordentlich Delay mal die eine mal die andere 
aus. Im normal Zustand liegen also immer 12V am Gate.

Das habe ich schon alles probiert:

- gefühlte hundertmal die Schaltung überprüft
- alles durchgemessen
- nochmal alles überprüft
- nochmal
- und nochmal

ich finde keinen gottverdammten Fehler. Ich habe die Schaltung mit 
PSpice simmuliert und alles klappt wunderbar. Ich zweifel langsam an 
meinem Verstand :)


Zudem ist der Out des oberen OPs (vor den Spannungsteilern) nur 3,4V 
statt simmulierten knappen 12V (wäre noch zu verzeihen, regel ich halt 
die Verstärkung runter)

Zu den Teilen:

OPs sind im Fensterkomperator TL062cp (TexasInst.)
MOSFETs sind IRF1010N (55V, 85A, Rdson=11mOhm oder so)


Betriebsspannung: 12V


Bitte bitte schaut mal rüber und guckt ob ihr nen Fehler endeckt oder ob 
euch auffällt was ich vllt falsch gemacht habe, falsch machen könnte.

Beste Dank
Niklas

von Niklas B. (der_niklas)


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oh sorry, Schaltplan zweimal geladen

von Johann (Gast)


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Ohne mir jetzt den Schaltplan genauer anzuschauen, mann ich doch 
zumindest sagen, daß man OP's nicht parallel schaltet. Außerdem nimmt 
man OPs eher nicht, wenn ein Komparator benötigt wird.

Und Fensterkomparatoren sind das auch nicht.

von Lateini (Gast)


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R6 hängt an der falschen Stelle! Der muß an R5 hängen, nicht an R4.

von nicht "Gast" (Gast)


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1) Der Verstärker um IC1A kann nicht funktionieren. 5*2,5V=12,5V bei 
VCC=12V?

2) Deine als Komparatoren missbrauchten OPV haben keine OC-Ausgänge! Du 
darfst sie nicht einfach parallel schalten. Abhilfe: Komparatoren mit 
OC-Ausgang einsetzen, die Ausgänge verbinden und einen gemeinsame 
Pull-Up-Widerstand verwenden. Oder du bleibst bei deinen OPV und 
verbindest die Ausgänge über CMOS-Logikgatter oder 
Widerstands-Dioden-Kombinationen.

3) Sorge für eine gute Entkopplung der Versorgungsspannungen. Die paar A 
Einschaltstrom der Glühlampen können zu Rückkopplungen auf andere 
Schaltungsteile führen.

von Lateini (Gast)


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Und C5 und R11 ergibt keinen Sinn! Was soll diese Schaltung dort machen?

von Lateini (Gast)


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Und der Fensterkomparator ist Murks, wie schon geschrieben wurde. Du 
schließt die Ausgänge der TL062 gegeneinander kurz, weil die 
Push-Pull-Stufen haben.

Was soll denn der Fensterkomparator genau machen?

von Niklas B. (der_niklas)



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Ok, Danke erstmal für die schnellen Antworten. Ich weiss das ein 
Fensterkomperator eigentlich noch ein Logikgatter dahinter hat, doch ich 
dachte ich kann das auch mit Potential unterschieden machen. Wie folgt:

Am invertierten Eingang 1- ist liegt eine Ref.Spannung von 3V an. An 2+ 
eine von 6V an 1+ und 2- das Signal. Solange Signal <3V ist 1out -12V 
wenn Signal >3V ist 1out 12V. Wenn Signal <6V ist 2out +12V, wenn >6V 
ist 2out -12V. Also gibt es Potentialunterschiede (und die ziehen sich 
gegenseitig auf Masse, zumindest war das mein -offensichtlich falscher - 
Gedankengang)

zwischen 0-3V wäre also 1out = -12v, 2out =+12V sum=0V, zwischen 3-6V 
beide +12V --> gate gleich 12V. und bei 6-..V dann wieder so wie bei 
0-3V.

bin nich sooo geübt in den anwendung (wie man vllt merkt :) ) bin bis 
jetzt n bisschen in der theoretischen ecke hängen geblieben :).


zu den Widerständen die keinen Sinn mache... Das war halt der gegebene 
Teil der Schaltung den ich so lassen sollte. Aber vllt änder ich das 
dann lieber

von Michael R. (mexman) Benutzerseite


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Wie Lateini schrieb:

> R6 hängt an der falschen Stelle! Der muß an R5 hängen, nicht an R4.

das ist der erste grosse Fehler!
Dann koppel die OP des Fensterkomparators ueber Dioden....
Dazu gibts genug im Netz zu finden.


Gruss

Michael

von Michael R. (mexman) Benutzerseite


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Da sieht man mal wieder was so ein blindes Vetrauen in eine SImulation 
macht ;-)


> zu den Widerständen die keinen Sinn mache... Das war halt der gegebene
> Teil der Schaltung den ich so lassen sollte. Aber vllt änder ich das
> dann lieber


Es geht nicht um "lieber".....anders funktioniert Dein Verstaerker 
ueberhaupt nicht!


Gruss

Michael

von Christian L. (cyan)


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Falls du anstatt der OPV open-collector-Komparatoren verwenden willst 
vergiss die Pull-ups an den Ausgängen nicht.

LG Christian

von Matthias (Gast)


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Warum ersetzt du die ganze Handvoll Widerstände R18..R30 nicht durch 
einen gemeinsamen Spannungsteiler, bei dem für jede Schwelle die 
Abgriffe vorhanden sind.
Hast du dir in deiner LTSpice-Simulation mal die Querströme zwischen den 
Ausgängen von z.B. IC4A und IC4B angeguckt, wenn die OPs entgegengesetzt 
Potentiale liefern?

Nur so interessehalber: In welchem E-Technik Semester bist du?

von HildeK (Gast)


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Abgesehen von den bereits genannten Problemen:
- OPAs kommen mit dem Ausgang nicht auf 0V. Es kann daher sein, dass du 
die FETs nicht komplett abschalten kannst.
- FETs haben z.T. recht hohe Eingangskapazitäten. Das mögen OPAs am 
Ausgang gar nicht.

von Niklas B. (der_niklas)


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Sooo, danke schonmal für die vielen Antworten. Habe probiert mir alles 
zu veranschaulichen, zwei drei Fragen hab ich leider trotzdem noch.

Zu den Querströmen. Wenn ich das richtig verstanden habe entstehen ja 
Querströme, weil auch wenn beide Outs auf +VCC liegen nicht immer exakt 
gleich sind, also arbeiten die OPs gegeneinander und Querströme 
entstehen. Allerdings sind die Querströme doch auch von der Last 
abhängig oder? Deswegen dachte ich (da ich ja Spannungsgesteuert 
schalte, also quasi keine oder nur eine geringe Last dran habe), dass 
ich die Querströme vernachlässigen kann.

Spannungsteiler: Ja kann man einen draus machen, aber sie muss das 
vortragen und fand das so verständlicher. Is halt n bisschen 
Materialschlacht, aber ändert ja soweit erstma nix.

Ich werde noch nich so richtig schlau warum ich die nun nich parallel 
schalten kann. Ich dachte immer primär macht man das nich wegen den 
Querströmen und die wären ja ziemlich gering oder.

Prinzipiell würde ich gerne bei den tl062 bleiben, finde leider nichts 
genaueres zum entkoppeln mit den Dioden und welche rolle die übernehmen 
und wie dadurch das gewünschte Ergebnis realisiert wird.

Wie gesagt reale Anwendung is für mich n bisschen Neuland bin aber 
lernwillig.

Und um die letzte Frage zu beantworten bin im 2. FS :). Danke für die 
Hilfe

von Niklas B. (der_niklas)


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achso ja C5 u. R11 ist ein hochpass

von Niklas B. (der_niklas)


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ugsth liegt zwischen 2-4v, so hoch bleiben die ops doch aber auch nicht

von ... (Gast)


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HildeK schrieb:
> Das mögen OPAs am Ausgang gar nicht.

Ob die das ohne Gegenkopplung interessiert?

von Eddy C. (chrisi)


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Wenn ich das richtig verstehe, gibt es in der Schaltung

- So geringe Lärmpegel, dass sogar "grün" der Ampel ausgeht ("grüner 
geht's nicht")?
- So hohe Lärmpegel, dass sogar rot wieder ausgeht ("super-rot")?

Nicht dass die Schaltung konkret funktionieren würde, aber die hohe Zahl 
von Spannungsteilern legt dies nahe.

Es reichen genau zwei Spannungswerte um eine Ampel in deinem Sinne zu 
realisieren. Zur Erzeugung von zwei Spanungswerten benötigt man drei 
Widerstände. Nicht 12.

Damit jeweils nur eine Lampe leuchtet, nimmt man nicht mehrere 
Komparatoren, sondern verknüpft logisch/digital die Ausgangspegel der 
vorhergehenden und nachfolgenden Komparatoren, von denen insgesamt zwei 
benötigt werden. Nicht 6.

Nennen wir sie Lo-Komparator und Hi-Komparator

Es leuchtet

Grün, wenn Lo-Komparator = 0
Gelb, wenn Lo-Komparator = 1 und Hi-Komparator = 0
Rot, wenn Hi-Komparator = 1

Damit erübrigt sich dann auch das Verbinden mehrerer Ausgänge von 
Opamps, was selbstverständlich ein absolutes No-Go ist.

von Urlauber (Gast)


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Niklas B. schrieb:
> Ich werde noch nich so richtig schlau warum ich die nun nich parallel
> schalten kann. Ich dachte immer primär macht man das nich wegen den
> Querströmen und die wären ja ziemlich gering oder.

Was denkst du machen die OPV, wenn der eine "Komparator" den Ausgang auf 
+ ziehen will und der andere auf Gnd?

Die TL062 sind zwar Kurzschlussfest, aber ob da was sinnvolles rauskommt 
...

DAS sind dann Querströme ;-)

von Matthias (Gast)


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Niklas B. schrieb:
> Zu den Querströmen. Wenn ich das richtig verstanden habe entstehen ja
> Querströme, weil auch wenn beide Outs auf +VCC liegen nicht immer exakt
> gleich sind, also arbeiten die OPs gegeneinander und Querströme
> entstehen.

Nein, Hauptproblem sind die Querströme, wenn ein Output Richtung Gnd 
zieht und der andere Richtung +VCC. Wenn du Glück hast, stecken die OPs 
das weg und die resultierende Ausgangsspannung liegt irgendwo 
dazwischen. Wenn du Pech hast, werden die Maximum Ratings überschritten 
und mindestens einer der OPs ist irgendwann beleidigt.

> ... Allerdings sind die Querströme doch auch von der Last
> abhängig oder?

Nein, die heißen Querströme, weil sie nicht durch die Last fließen, 
sondern den direkten Weg nehmen.

von Krachi (Gast)


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Ich habe mal schnell hingekritzelt, wie ich das machen würde.

von Bastler (Gast)


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Und wenn man das dann alles verstanden und eigentlich gar keine Lust auf 
das Zusammenbasteln von Logik und Komparatoren hat, gibt es schließlich 
als Fensterkomparator noch fertige Bausteine wie den TCA965, die über 
Schmitt-Trigger gleich noch ein blödes Flackern an den Schaltschwellen 
verhindern.

von Niklas B. (der_niklas)


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hey, danke krachi, hab jetzt aber gerade mal das mit dem logik-gattern 
gemacht.
Bin ziemlich ungeübt in der anwendung von solchen gattern, also mal nen 
paar fragen:

Sieht die Schaltung erstmal so ok aus?
Hab zwei Spannungswerte ca. 4V (oberer ICA) und 6V (unterer ICB). (kann 
ja noch optimiert werden)
Meine Logiküberlegung:

Grün: (ICA low, ICB low) --> NOR Gatter --> Ausgang high
Gelb: (ICA high, ICB low) --> XOR Gatter --> Ausgang high
Rot: (ICA high, ICB high) --> AND Gatter --> Ausgang high

hab das mit den Logiktabellen von wiki gemacht.

Hab ja ne supplyspannung von 12 V, gibts da Probleme brauchen 
Logikgatter spezielle Spannungen zum schalten?

In einem Datenblatt zum nem NOR-Gatter sagt er das er bei H H (also fall 
von rot) auch High rausgibt, das wiederspricht aber den Logiktabellen. 
Oder gibt es da was spezielles in der Anwendung zu beachten?

Kann ich die TL062 noch verwenden?

Danke

von Krachi (Gast)


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>Sieht die Schaltung erstmal so ok aus?
>Hab zwei Spannungswerte ca. 4V (oberer ICA) und 6V (unterer ICB). (kann
>ja noch optimiert werden)

Anfänglich hast du noch vier Bereiche unterschieden. Sollen es jetzt 
weniger sein?

>Hab ja ne supplyspannung von 12 V, gibts da Probleme brauchen
>Logikgatter spezielle Spannungen zum schalten?

Wenn du die CMOS4000-Serie nimmst, kannst du alles mit 12V versorgen.

>Kann ich die TL062 noch verwenden?

Schau dir doch erst mal den Rest meiner Schaltung an und versuche die 
Unterschiede zu deinem Entwurf herauszuarbeiten.

von Niklas B. (der_niklas)


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was genau machen bei dir die 100k widerstände (vllt dumme frage).

vllt kannst du mir ja folgendes noch beantworten:

hab gerade beim umbauen festgestellt, dass an allen(!) outs der ICs 
immer +12V liegen, die dann erst beim erreichen von Uref auf 0V gehen 
(siehe anhang). Dachte mir daraufhin (weil ich noch n and-gatter hatte) 
muss ich ja nur die inv mit den n-inv eingängen vertauschen und dann 
müsste es ja gehen, dann müsste es ja immer nur einen spannungsbereich 
geben in denen beide ausgänge auf 12v liegen und mein and 
durchschaltet.... das komische is, dass auch nach vertauschen der 
eingänge an allen outs immer +12V liegen und wieder auf 0V gehen wenn 
Uref erreicht ist. Vielleicht steh ich auf dem Schlauch, aber irgendwas 
is doch da komisch...

von Oh mein Gott (Gast)


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Niklas B. schrieb:
> [...]

Die ausgänge der OP-Amps solltest du aber über Schottkydioden 
zusammenschlaten!

von Niklas B. (der_niklas)


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naja nach dem ich die ausgänge nun getrennt habe um sie ins and-gatter 
zu schicken, schließe ich da ja nix zusammen und trotzdem verhält sich 
das komisch. die ausgänge sind im moemnt nichma angeschlossen und 
trotzdem liegt da permanent vcc an

von Eddy C. (chrisi)


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Vergiß "Oh mein Gott", der redet aus dem Delirium.

Hast Du mal die Spannungen auch an den Eingängen der OpAmps 
nachgemessen? Wie hoch sind die Spannungen an den '-'-Eingängen?

von Niklas B. (der_niklas)


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na im moment sind sie nich so hoch wie ichs gerne hätte, trotz änderung 
des widerstands bei ica1 von 39k auf 30k (V=1+30k/10k = 4 --> 
4*2.5V=10V) kommen da nur 3,4V raus. habe jetzt so drei 
spannungsbereiche, ungefähr 0,8-1,6V; 1,6-2,4V; 2,4-3,2V. An den 
invertierenden eingängen liegen dementsprechend 0,8; 1,6; 2,4 Volt an. 
das ist zwar nicht viel, sollte doch aber reichen. selbst wenn ich die 
eingangsspannung wegnehme (signal vom mikro unterbreche) ändert sich 
nichts am problem

von W.S. (Gast)


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Niklas B. schrieb:

> Also ich bin E-technik Student...

und

> ich finde keinen gottverdammten Fehler. Ich habe die Schaltung mit
> PSpice simmuliert und alles klappt wunderbar. Ich zweifel langsam an
> meinem Verstand

Ja, da pflichte ich dir bei. Grrrr...

In welchem Semester muß man eigentlich sein, um bei SO_ _einer 
Schaltung nicht auf die Barrikaden zu springen?

Merke: ein Fensterdiskriminator ist immer eine logische Verknüpfung 
zwischen "Ist A < B" und "Ist A > C". Das sind ZWEI Konditionen, die 
logisch verknüpft sein wollen. Sowas kann man eben nur mit einem 
logischen Gatter bewerkstelligen - aber nicht durch brutales 
Kurzschließen zweier (totem pole) Ausgänge!!!!

Nun kann man sich so ein logisches Gatter aus relativ beliebigen Zutaten 
herstellen, vom Kundenwunsch-IC abwärts bis zu einer simplen Kombination 
aus nem Widestand und zwei Dioden. Als "ich bin E-technik Student" 
sollte man eigentlich schon im 1. Semester wenigstens eine leise Ahnung 
von diesem Gefilde haben - meine ich.

Also: schmeiß die gesamte Schaltung weg, nimm einen Bleistift zur Hand 
und ein Blatt Papier und entwirf das Ganze nochmal aus eigener Kraft und 
mit eigenem Nachdenken. Sowas übt und wird schlußendlich auch dir 
zugute kommen. Die Ratschläge, die hier weiter oben ja schon reichlich 
gekommen sind, sind gut gemeint - jaja - aber du wirst mehr lernen, wenn 
du dich selber durchbeißt. Und du mußt aus meiner Sicht noch viel 
lernen...

W.S.

von Eddy C. (chrisi)


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Ohne einen aktuellen Schaltplan einschließlich(!) Widerstandswerten(!!!) 
kommen wir jetzt sowieso nicht mehr weiter.

von Niklas B. (der_niklas)


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an w.s., mit verlaub, aber ich glaube nicht das ein großteil der 1. 
semester damit klar kommt, ich bin ja auch nicht sofort an das forum 
hernagetreten. prinzipiell probieren ich immer erstmal ein problem 
selber gebacken zu bekommen. und ich hab auch freunde und kommilitonen 
um rat gebeten, weitergekommen sind wir alle nicht... leider.

ich gebe dir vollkommen recht, dass ich, würde ich die komplette 
schaltung noch einmal von vorne aufbauen, ich mit sicherheit viel lernen 
würde. leider fehlt mir die zeit, am montag muss das fertig sein und ich 
sitze jetzt schon sehr lange dran. seit montag, gestern hab ich hier 
gefragt.
für mich ist das jetzt das erste mal, dass ich so ein projekt probiere 
alleine zu machen. auch in der uni hatten wir keine praxis dazu, leider. 
aber naja kommt noch.

morgen früh mache ich nen aktuellen plan und lade den hier hoch. 
trotzdem nochmal danke für die  bisherige hilfe und ich bin dankbar für 
jede weitere.

schönen samstag abend allen
niklas

von Niklas B. (der_niklas)


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Sooo, hab jetzt mal die Schaltung hochgeladen und Spannungswerte an 
manchen Stellen eingetragen.

Was ist komisch:

IC1A müsste nun eigentlich 10V liefern, liefert 3,4V.
Dementsprechend stellen sich die Spannungen an den Komparatoren ein, wie 
eingezeichnet.

Nachwie vor liegen bei Uein (vom Mikro, bewegt sich zwischen 0-12V) null 
an allen Ausgängen 12V an (Ausgänge sind nicht verbunden!!! Wie im 
Schaltplan ist die Verbindung zum Gate momentan unterbrochen). Auch wenn 
die Eingänge zwischen Uein und Uref vertauscht werden ändert sich nichts 
am Verhalten, auch wenn ja eigentlich das Signalbild invertiert sein 
müsste. (Am IC4A sind momentan die Eingänge vertauscht - siehe Schaltung 
- ändert aber nichts am Verhalten)

Z.B. müsste ja bei IC6A Uout negativ Vcc sein, da bei Uein=0V und 
Uref=1.71V, Uref größer ist und am invertierten Eingang.... Naja vllt 
bin ich auch einfach zu blöd

von Eddy C. (chrisi)


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Wenn die Referenz schon nicht stimmt, dann musst Du Deine Untersuchungen 
halt dorthin konzentrieren. Das Problem muss immer bei der Wurzel 
gesucht werden.

Also:
- Jegliche Last von IC1A abklemmen und nochmal messen
- Stimmt überhaupt die Referenzspannung von 2.5V?
- Passen die Widerstandwerte in der Gegenkopplung?

Zusammmenfassung:

Nicht ohnmächtig vor der Schaltung sitzen, sondern messen, messen, 
messen!

von ich (Gast)


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Von der Widerstandsammlung R18..R29 ist immer noch mindestens die Hälfte 
überflüssig und die Widerstände können ruhig einen Faktor 10..100 größer 
sein.

Schließe einfach an deine Sammelleitung (z.B. IC4 Pin 2) eine variable 
Spannung zwischen 0..12V an und guck dir am Ausgang mit einem Multimeter 
an, was passiert wenn du die Spannung in der Nähe der von der Referenz 
kommenden Spannung änderst.

von Krachi (Gast)


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Also, ich erläutere jetzt mal meine Schaltung:

Da die Halogenlampen und die restlich Elektronik an einer 
Versorgungsspannung hängen, sind in die Zuleitung zum Elektret-Mikrofon 
und zum ersten TS914 RC-Sieb-Glieder eingefügt worden. Außerdem befinden 
sich parallel zu den IRF540 Widerstände, die durch die Lampen einen 
Grundstrom fließen lassen sollen, der gerade so klein ist, daß die 
Lampen nicht sichtbar glimmen, aber schon so groß, daß der 
Heizwendelwiderstand etwas vergrößert ist. Dadurch vermeidet man beim 
Einschalten der Lampen den großen Einschaltstrom und seine damit 
verbundenen Störungen. Zusätzlich liegt an den Lampen noch mal ein 
Entkoppelcap. Sein Massepin muß auf direktem Wege mit den Sourcen der 
IRF540 verbunden sein.

Die beiden 51k Widerstände spannen den ersten OPamp auf die Hälfte der 
Versorgungsspannung vor, als 6V. Diese Widerstände können ruhig noch 
etwas vergrößert werden und der Cap davor muß nicht unbedingt ein ELko 
sein.

Danach folgt eine zweistufige Verstärkerkette. Sie wurde um zwei 33pF 
Caps und einen 1k Widerstand beim Trimmer ergänzt.

Darauf folgt ein Einweggleichrichter, bei dem sich die Diode mit in der 
Gegenkopplung befindet. Dadurch werden Spannungsabfälle über dieser 
Diode ausgeregelt und treten nicht in Erscheinung. Dieser 
Einweggleichrichter hat die Aufgabe, den nachfolgenden 10µF Siebcap mit 
der positiven Halbwelle des Signals aufzuladen. Die Siebschaltung ist 
hochohimger ausgelegt als in deinem Entwurf, um den OPamp-Ausgang nicht 
zu überfordern.

Die Schaltung bis hierhin macht folgendes: Ist kein Signal vorhanden, 
liegen die Ein- und Ausgänge der ersten beiden OPamps auf 6V. Der 
Eingweggleichrichter folgt diesem Pegel und lädt den 10µF Siebcap 
ebenfalls auf 6V auf.
Kommt jetzt ein Signal vom Elektretmikrofon, wird der Siebcap auf die 
Spitze der positiven Halbwelle aufgeladen, als auf Spannungen größer als 
6V. Bei einem Signal mit einer Amplitude von 1V vor dem Gleichrichter 
wird der Siebcap also auf 7V aufgeladen. Da der OPamp ein 
Rail-to-Rail-Typ ist, schafft er das bis fast auf 12V, wenn das Signal 
groß genug ist.

Der nachfolgende Fensterkomparator ist jetzt so ausgelegt, daß bei einem 
Pegel am Siebcap zwischen 6V und 7,5V keine Lampe aufleuchtet, bei 7,5V 
bis 9V nur die untere (grüne) Lampe, bei 9V bis 10,5V nur die mittlere 
(gelbe) Lampe und bei 10,5V bis 12V nur die obere (rote) Lampe.
Dazu wird das Spannung vom Siebcap direkt auf die "+" Eingänge des 
zweiten TS914 gegeben. Damit die 100k Widerstände zur 
Hysterese-Einstellung aber den Siebcap nicht unzulässig auf- bzw. 
entladen, ist dazwischen noch ein Spannungsfolger (4. OPamp von links) 
geschaltet.
Die Pegel 7,5V, 9V und 10,5V mußt du natürlich mit einem geeigneten 
Spannungsteiler mit Hilfe deiner Referenzspannungsquelle erzeugen.

Entscheidend für die Funktion, daß also immer nur maximal eine Lampe 
eingeschaltet ist, sind die logischen Gatter hinter den Komparatoren. 
Hierbei handelt es sich um zwei Inverter und zwei UND-Gatter mit jeweils 
zwei Eingängen.
Da der obere IRF540 ebenfalls zuverlässig ausgeschaltet werden soll, muß 
der treibende OPamp ein Rail-to-Tail-Typ sein und am Ausgang bis 0V 
herunter gehen können. Mit dieser Schaltung ginge ein TL062 also gerade 
nicht. Man könnte aber an diesem Ausgang noch ein freies UND-Gatter als 
Treiber schalten, dann würde wohl auch ein TL062 funktionieren.

Die 100k-Hysteresewiderstände haben folgende Funktion: Wenn das Signal 
am Siebcap längere Zeit gerade am Umschaltpunkt zwischen zwei Lampen 
liegt, kann es zu einem schnellen Hin- und Herschalten der Lampen 
kommen. Die 100k Widerstände bewirken dann eine zusätzliche 
Schalthysterese wie bei einem Schmitt-Trigger, indem sie beim Umschalten 
das Signal an den "+" Eingängen rasch aus dem jeweiligen Umschaltbereich 
herausbefördert. Wie stark diese Hysterse ist, wird bestimmt durch den 
einzelnen 220R-Widerstand. Die genaue Größe legt man am besten durch 
Versuche fest. Man macht ihn gerade so groß, daß es bei langsamen 
Änderungen des Signals nicht zum Hin- und Herschalten der Lampen kommt.

von Niklas B. (der_niklas)


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habs gerade mal gemacht last ab und siehe da fast 10V, last wieder ran 
wieder 3,4. schaltung nochmal überprüft immer noch kein fehler hmmmmm 
leider immer noch ratlos

von Niklas B. (der_niklas)


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achso ja auch wenn Uref abgeklemmt war und Uein=0, waren die outs immer 
noch bei 12V

von Niklas B. (der_niklas)


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@krachi, geil, danke, super erklärt. natürlich frage ich trotzdem was 
nun bei mir schief läuft.

zu dem rail-to-rail typ. müssten es denn zwangsläufig null sein, sowohl 
logik gatter als auch mosfets brauchen ja nen min. wert damit sie 
schalten oder ein signal als high betrachten..

von ich (Gast)


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Konzentriere dich erstmal auf einen OP. Schließe statt deines 
Vorverstärkers eine einstellbare Spannung an (z.B: IC4 Pin 2). Dann 
prüfst du mit mit einem Multimeter (oder besser Oszilloskop) die 
Versorgungsspannung nach und mißt die Signale an "+"-Eingang, 
"-"-Eingang und Ausgang. Wenn der OP sich dann bei Variation der 
Spannung nicht so verhält, wie er's gelernt hat, ist es kein OP mehr, 
sondern kaputt.

von Niklas B. (der_niklas)


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hab schon die OPs ausgetauscht um dem vorzubeugen. selbes ergebnis

von Krachi (Gast)


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>zu dem rail-to-rail typ. müssten es denn zwangsläufig null sein, sowohl
>logik gatter als auch mosfets brauchen ja nen min. wert damit sie
>schalten oder ein signal als high betrachten..

MOSFETs haben zwar eine Schaltschwelle, man ist aber gut beraten, wenn 
man ihnen 0V zum Abschalten gibt.

Bei dem TL062 gibt es einen erlaubten "common mode input voltage range", 
der alle Spannungen an den Eingängen <4V und >8V bei 12V Speisung 
verbietet!! Ein TS914 erlabut dagegen alle Spannungen zwischen 0V und 
12V an den Eingängen!

Also vergiß den TL062 in einer solchen Schaltung!

von Krachi (Gast)


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Statt des TL062, der in deiner Schaltung überhaupt nicht geht, könntest 
du mal einen LM358 oder LM324 ausprobieren. Der funktioniert am Eingang 
wenigstens bis 0V herunter.

von Niklas B. (der_niklas)


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das würde ja das problem des verhaltens der ICs erklären, da die ref 
spannungen ja unterhalb von 4V liegen. Allerdings steht im Datenblatt 
-11 bis +15V...

von Krachi (Gast)


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>das würde ja das problem des verhaltens der ICs erklären, da die ref
>spannungen ja unterhalb von 4V liegen.

Das die Ausgänge dann wie festgenagelt bei 12V hängen, nennt man "phase 
reversal".

>Allerdings steht im Datenblatt -11 bis +15V...

Bei +/-15V Speisung!

von Urlauber (Gast)


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Niklas B. schrieb:
> IC1A müsste nun eigentlich 10V liefern, liefert 3,4V.
> Dementsprechend stellen sich die Spannungen an den Komparatoren ein, wie
> eingezeichnet.

Welche Last hängt denn am IC1A, der kann ja höchstens 15mA?
Bei 10V und 1k sind das ja schon 10mA und da sind ja mehrere 1k 
parallel.

Die kann man ruhig 10* so hoch machen ...

von Eddy C. (chrisi)


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Bringe doch erst mal Deine Schaltung auf einen Stand, der Deiner 
Vermutung entspricht. Wenn Du nicht in der Lage bist, durch Messung oder 
bloses Hinschauen Deinen Schaltungsfehler zu erkennen, können wir Dir 
auch nicht helfen. Jetzt bist einfach mal Du an der Reihe! Du kannst der 
Kommunity auch was zurückgeben, indem Du ein Bild von Deinem Aufbau hier 
reinstellst :-)

von Niklas B. (der_niklas)


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ok, hatte noch einen lm358, der scheint so zu reagieren wie er sollte. 
morgen dann mal nen paar weitere besorgen, vllt war ja das, das problem. 
vielen dank nochmal

von Niklas B. (der_niklas)


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So hier mal meine Platine :). die Kondensatoren, hatte ich jetzt erstma 
so auf die schnell zwischen Vcc und Gnd der Ics gemacht um nen Schwingen 
auszuschließen. durch die Fehlersuche haben auch nen paar Lötpunkte und 
die Kabel gelitten.
Danke nochmal für den Hinweis mit dem Strom am IC1a und auch für den 
Spannungsbereich an den Eingängen der Komparatoren... wieder was 
gelernt... danke

von Krachi (Gast)


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Niklas, dafür, daß du ganz am Anfang der Elektronik stehst, machst du 
das schon ganz gut. Aber du siehst ja selbst, wieviel es da zu lernen 
gibt...

Ganz allgemein frage ich mich allerdings, welchen Sinn es macht, blutige 
Anfänger ganze Schaltungen entwickeln zu lassen. So manche Projektarbeit 
ist in dieser Hinsicht völlig überzogen und damit sinnlos.

von Niklas B. (der_niklas)


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Hallo ich nochmal. Schaltung funktioniert jetzt soweit, lag wohl 
wirklich an den ICs... Danke nochmal für die freundliche Hilfe.
Wenn jemand möchte Lade ich die Ausgangsschaltung hoch (mit LEDs), die 
an Schulen gebaut wird. Die dürfte ja eigentlich auch nich 
funktionieren...

Beste Grüße
Niklas

von Krachi (Gast)


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>Wenn jemand möchte Lade ich die Ausgangsschaltung hoch (mit LEDs), die
>an Schulen gebaut wird. Die dürfte ja eigentlich auch nich
>funktionieren...

Ja, gerne, zeig mal her...

von Niklas B. (der_niklas)


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habs nicht früher geschafft sorry

von Michael R. (mexman) Benutzerseite


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Und immernoch ist das Mikrofon falsch angeschlossen bzw. der erste OP 
falsch vorgespannt....


Gruss

Michael

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