Hallo, ich möchte in einer Schaltung den Spannungsabfall an einem Widerstand - einem Sensor - als Frequenz wiedergeben. Passend dafür erschien mir ein CMOS 555er als VCO. Folgende Schaltung habe ich also an meinem Widerstand angeschlossen: http://www.talkingelectronics.com/projects/50%20-%20555%20Circuits/images/VCO.gif Die Versorgung ist 3V und der Spannungsabfall am Widerstand ist zwischen 0,1 - 2,2 V. Diesen Spannungsabfall möchte ich auf eine Frequenz zwischen 1kHz - 15kHz umlegen. Grundsätzlich funktioniert die Schaltung, nur kommt irgend eine Frequenz zwischen 5kHz und 40kHz (mit einer beliebigen Pulsweite) heraus. Wie könnte ich die Schaltung optimieren damit das ganze etwas kontrollierter abläuft? Ziel wäre ein Rechtecksignal das sich im hörbaren Frequenzbereich in Abhängigkeit der Spannung ändert. Ist ein 555er grundsätzlich als stabiler VCO geeignet? Lg, Wauschi
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Da W. schrieb: > Grundsätzlich funktioniert die Schaltung, nur kommt irgend eine Frequenz > zwischen 5kHz und 40kHz (mit einer beliebigen Pulsweite) heraus. Anarchie. Oder folgt das doch dem Prinzip von Ursache und Wirkung?
:-) ja Anarchie... Nein, habe schon erste Verbesserung gefunden wo ich auch mit einer Formel beschieben den Arbeitsbereich einstellen kann: http://cornerstonerobotics.org/circuits/555_tone_generator.pdf Das werde ich als nächstes probieren. Der Grund warum ich diese Grundschaltung nicht gleich genommen habe ist weil die Relation auf die Spannung auf Pin 5 nicht beschrieben ist.
Laut der Formel F = R1+2*R2 müsste ich mit einem Gesamtwiderstand von 50k - 1k auf eine Frequenz zwischen ca. 500Hz - 12kHz kommen, optimal. (Noch leichter und ganz genau geht es mit http://freespace.virgin.net/matt.waite/resource/handy/pinouts/555/ ) Die Frage ist jedoch wie wirkt sich dann die Spannungsänderung an Pin5 auf die Frequenz aus?
Ich würde einen ATTiny13 und ein bischen Programm nehmen. Man kann sich überlegen, ob es zeitlinear oder frequenzlinear sein soll. Oder einen U-F Wandler, z.B. AD7740. Peter
Danke Peda, guter Hinweis! Genau so ein Teil möchte ich mit dem 555er bauen. Werde gleich einmal nach einer passenden Referenzschaltung suchen. Danke
Da W. schrieb: > ich möchte in einer Schaltung den Spannungsabfall an einem Widerstand - > einem Sensor - als Frequenz wiedergeben. Der Sensor ist also ein veränderlicher Widerstand, bspw. ein Fotowider- stand oder etwas in der Art? Warum nimmst du dann den Umweg über den Spannungsabfall und nutzt nicht den veränderlichen Sensorwiderstand direkt? Du schaltest den Sensor in deiner ersten Schaltung einfach anstelle des 33kΩ-Widerstands und lässt Pin 5 offen.
Da W. schrieb: > Die Versorgung ist 3V und der Spannungsabfall am Widerstand ist zwischen > 0,1 - 2,2 V. Diesen Spannungsabfall möchte ich auf eine Frequenz > zwischen 1kHz - 15kHz umlegen. Der NE555 geht aber erst ab 4.5V, da sind deine 3V eindeutig zu niederig.
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So könnte das Aussehen. Für niedrigere Vdd gibts es noch z.B. ICM7555 für Vdd 2-18V und auch so schöne Sache wie ein 74HC5555.... mfG Ottmar
Da fällt mir noch was ein: Vor Jahren habe ich mal den RC4151 [http://www.reichelt.de/ICs-NE-STV-/RC-4151-DIP/3/index.html?;ACTION=3;LA=2;ARTICLE=15162;GROUPID=2915;artnr=RC+4151+DIP;SID=13UH42c38AAAIAADzpUmQ8b41b10f90b7d1b6137f5d974449c570] als AD-Wandler für ein Akku-Kapazitätsmessgerät verwendet. Die Linearität war sehr gut. Im Datenblatt werden sogar 0,05% versprochen. Allerdings liegt der Betriebsspannungsbereich bei 8-32V (single supply). mfg Ottmar
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MQ303_circuit.jpg
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@Yalu, ja, aber ich möchte den (3V CMOS) 555er an eine bestehende Schaltung hinzuhängen. Der Sensor ist in der Schaltung im Anhang (303) eingezeichnet und wenn ich messe kann ich einen Spannungsabfall von 0,1-2,2V messen. Wenn ich den Widerstand/Sensor direkt an den 555er hänge könnte ich die bestehende Schaltung beeinflussen, das muss aber nicht sein. Ich werde es ausprobieren. Danke für den Hinweis. Den XR4151 werde ich mir auch ansehen, danke Ottmar.
Da W. schrieb: > Wenn ich den Widerstand/Sensor direkt an den 555er > hänge könnte ich die bestehende Schaltung beeinflussen, das muss aber > nicht sein. Ja, in diesem Fall funktioniert der Vorschlag nicht. Ich dachte, der Sensor wäre ein gewöhnlicher variabler Widerstand mit nur zwei Anschlüssen. Aber dieser Alkoholsensor hat ja drei Anschlüsse. Um die bestehende Schaltung nicht zu beeinflussen, sollte der Eingang deines VCO auf jeden Fall hochohmig sein, das wirst du nur mit einem NE555 kaum zufriedenstellend hinbekommen.
..... ok, ich sehe schon ich muss mir den AD7740 besorgen. Leider ist der nicht um die Ecke zu kaufen... Danke auf jeden Fall.
>Die Versorgung ist 3V und der Spannungsabfall am Widerstand ist zwischen >0,1 - 2,2 V. Diesen Spannungsabfall möchte ich auf eine Frequenz >zwischen 1kHz - 15kHz umlegen. Vorsicht, der 555 arbeitet bei 0,1V noch nicht richtig: http://www.umnicom.de/Elektronik/Schaltungssammlung/Vco/Vco.html Ich würde vielleicht einen LM331 nehmen. Allerdings braucht der mindestens 4V Versorgungsspannung.
Hast du dir schon mal den VCO-Teil vom 4046 angesehen? http://www.ti.com/lit/an/scha003b/scha003b.pdf
Der LM331 wäre extrem einfach zu handhaben, 4 Volt ist leider durch Batteriebetrieb nicht möglich. Eine 3V Version habe ich nicht gefungen, aber der 4046 ist interessant. Großes Gehäuse (16Pin) aber sogar bei Conrad verfügbar. (Für den AD7740 habe ich noch keine Quelle gefunden.)
>Hast du dir schon mal den VCO-Teil vom 4046 angesehen?
Hat der nicht einen kräftigen Temperaturgang?
Kai Klaas schrieb: > Hat der nicht einen kräftigen Temperaturgang? Man kann halt nicht alles haben. Ansonsten bliebe noch der Weg das mit diskreten Bauteilen aufzubauen. Also Analogschalter/OPs etc.
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So in etwa könnte ein VCO mit einem Quad-Opamp-IC aussehen. Die Frequenz errechnet sich zu
(U_B = Betriebsspannung, U_E = Eingangsspannung) Mit einer Eingangsspannung von 0,1V bis 2,2V wird damit ein Frequenz- bereich von 757Hz bis 16,7kHz abgedeckt. Tatsächlich liegt die Frequenz bei 2,2V nur bei etwa 15,1kHz, weil der LTC6088 als Komparator (U3) zu langsam ist. Falls hohe Genauigkeit gefordert ist, kannst du einen schnelleren Opamp nehmen oder (besser) U3 durch einen echten Komparator ersetzen. Wenn die Genauigkeit nicht so wichtig ist, kannst du evtl. auch einen langsame- ren, dafür aber billigeren TS914 oder MCP6004 nehmen. Der eigentlich VCO besteht nur aus zwei Opamps (U2 und U3). U1 dient lediglich dazu, den Eingang hochohmig zu machen, was aber nach deiner obigen Beschreibung wichtig ist.
>So in etwa könnte ein VCO mit einem Quad-Opamp-IC aussehen. Hhm, recht niederomige Schaltung für einen MCP6004. "Gefühlsmäßig" würde ich die Widerstände rund zehn mal größer wählen...
Kai Klaas schrieb: > Hhm, recht niederomige Schaltung für einen MCP6004. "Gefühlsmäßig" würde > ich die Widerstände rund zehn mal größer wählen... Ich habe erst auch überlegt, die Widerstände (insbesondere R1 und R4) deutlich größer zu machen. Dann wäre aber C1 entsprechend geschrumpft. C1 wollte ich aber auch nicht allzu klein machen, um Ungenauigkeiten durch parasitäre Kapazitäten auch bei ungeschicktem Aufbau sicher ausschließen zu können. Ich habe mich dann für C1=10nF entschieden und die Widerstände passend dazu dimensioniert. Der maximale Ausgangsstrom von U1 liegt damit noch unter 500µA, bei U2 und U3 sind die Ströme noch geringer. Damit ist die Schaltung zwar nicht Low-Power, aber die Opamps pfeifen auch nicht aus dem letzten Loch. Aber du hast recht, Faktor 10 wäre auch noch problemlos möglich.
Yalu, könnte ein LM324 auch funktionieren? Diesen hätte ich verfügbar (und deine Spice Simulation zeigt gute Ergebnisse). Wauschi
Wauschi schrieb: > Yalu, > > könnte ein LM324 auch funktionieren? Der LM324 ist recht langsam, was in diesem Fall die Genauigkeit deutlich verschlechtert. Wenn ein Komparator gebraucht wird, sollte man auch einen Komparator einsetzen und keinen OPV! Gruss Harald
Wauschi schrieb: > könnte ein LM324 auch funktionieren? Beim LM324 mit VCC=3,3V ist bei 2,2V Eingagsspannung wahrscheinlich der Common-Mode-Range (laut Datenblatt VCC-1,7V=1,6V) überschritten. Man könnte das zwar mit einem Spannungsteiler am Eingang beheben, dann ist aber die Hochohmigkeit wieder dahin. > Diesen hätte ich verfügbar (und deine Spice Simulation zeigt gute > Ergebnisse). Welches Modell des LM324 hast du verwendet? Mit dem von TI funktioniert der Impedanzwandler U1 (begrenzt durch die maximale Ausgangsspannung) nur bis 1,7V, das von National (huch, das ist jetzt ja auch TI) bis fast 2,2V, was mir aber etwas optimistisch erscheint. Zudem hängt die Frequenz von der High-Ausgangsspannung von U3 ab. Die dürfte beim LM324 stärker schwanken als bei einem Rail-to-Rail-Typ. Wenn es bei der Schaltung aber primär darum geht, je greller der Ton, umso mehr besoffen, kannst du es mit dem LM324 ja mal versuchen :)
Yalu, du hast die Anwendung ganz gut und richtig erkannt, die Sensorwertänderung wird direkt in einen Ton umgesetzt. Den Ton benötige ich um über die Mikrofonbuchse meines Handys den Messwert auszulesen. Ich habe bereits eine Software die mit dem Ton eine FFT macht und damit den Alkoholgehalt auf dem Display anzeigt. Statt der sehr ungenauen Rot/Grün Anzeige des Geräts (auf dem Schaltplan weiter oben) kann man dann konkrete Werte auf 2 Kommastellen genau anzeigen, vorausgesetzt die V-F Umsetzung ist genau :-) 555er mit Pin5 geht also nicht, LM324 ist vermutlich zu ungenau, andere Lösungen fallen wegen der 3V Versorgung weg. Bei den von dir vorgeschlagenen Teilen bin ich auch nicht ganz sicher, der 6055 wird von dir als zu langsam beschrieben und die TS914/MCP6004 nennst du ungenau. Für den LM331 habe ich keine 3V Ersatztype gefunden. Bleibt noch der AD7740. Bei AD gibt es keine Samples, bei Digikey habe ich den Teil gefunden. Mal sehen ob die an mich als privater auch schicken. Vielen, vielen Dank. Das Forum hat mich im Projekt wirklich weitergebracht.
Dein Problem ist das der LM324 als Komparator zu langsam ist. Du kannst diesen Komparator jedoch durch einen richtigen Komparator ersetzen. Hast du einen LM339 oder LM393 da?
Da W. schrieb: > Den Ton benötige > ich um über die Mikrofonbuchse meines Handys den Messwert auszulesen. Was spricht dagegen, einen kleinen MC (ATtiny24) und LCD direkt ranzupappen und ein kleines Programm zu schreiben? Peter
Peter, du hast recht. Das Projekt ist "gewachsen", es sollte ursprünglich eine einfache V-F Lösung mit einem 555er sein. Da die einfache Schaltung nicht funktioniert muss ich jetzt die anderen Optionen abwägen. Das hat sich alles erst Gestern durch die Hilfe des Forums ergeben. Einen Tiny24 müsste ich sogar noch haben.... Morgen kann ich schon mehr sagen... Danke.
Da W. schrieb: > 555er mit Pin5 geht also nicht, LM324 ist vermutlich zu ungenau, andere > Lösungen fallen wegen der 3V Versorgung weg. Bei den von dir > vorgeschlagenen Teilen bin ich auch nicht ganz sicher, der 6055 wird von > dir als zu langsam beschrieben und die TS914/MCP6004 nennst du ungenau. Wobei "ungenau" immer relativ ist. Wie genau misst denn der Sensor? Selbst wenn du den Alkoholgehalt in der Atemluft auf die gewünschten zwei Kommastellen bestimmen kannst: Kann diese Zahl auch jemand interpretieren? Ich schätze, die meisten Leute können nur mit dem Blutalkoholgehalt (in Promille angegeben) etwas anfangen. Dieser Wert lässt sich aber nur sehr ungenau aus dem Alkoholgehalt der Atemluft bestimmen. > Für den LM331 habe ich keine 3V Ersatztype gefunden. Bleibt noch der > AD7740. Bei AD gibt es keine Samples, bei Digikey habe ich den Teil > gefunden. Mal sehen ob die an mich als privater auch schicken. Bei Digikey kannst du auch als Privatmensch bestellen. Allerdings sind die Versandkosten recht happig. Da W. schrieb: > Einen Tiny24 müsste ich sogar noch haben.... Wenn du den auch programmieren kannst, spricht wenig bis gar nichts dagegen, ihn zu verwenden. Für deine Anwendung kommst du dadurch mit einer minimalen Anzahl von Bauteilen aus.
>Bei den von dir vorgeschlagenen Teilen bin ich auch nicht ganz sicher, >der 6055 wird von dir als zu langsam beschrieben und die TS914/MCP6004 >nennst du ungenau. Du kannst die Schaltung durch Wahl geeigneterer OPamps fast beliebig verbessern. Davon abgesehen sollte Yalus Schaltung, die übrigens auch in meinem obigen Link aufgeführt wird, für deine Zwecke vollkommen ausreichen, auch wenn du Billig-Opamps nimmst. Warum arbeitest du überhaupt in einem Frequenzbereich von 1kHz bis 15kHz?? Sollte das nicht auch mit viel niedrigeren Frequenzen gehen? Dann vereinfachen sich auch die Anforderungen an die Schaltung.
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