Hallo zusammen
Vor einigen Wochen habe ich begonnen, ein wenig mit einfachen
Schaltungen herum zu basteln, um mich ein wenig auf andere Gedanken zu
bringen. Meine Vorkenntnisse sind leider nicht sehr umfangreich, da ich
weder etwas in diese Richtung studiert habe, noch beruflich mit
irgendwas elektrischem zu tun habe. Ich stolpere also immer wieder über
fehlerhafte Konzepte und muss vermeintliche Erkenntnisse immer wieder
revidieren – was die ganze Sache aber überhaupt erst spannend macht :)
Was ich damit sagen will: Meine Schaltungen und Sprache wirken auf euch
vielleicht etwas "gewurschtelt" und unprofessionell, was hauptsächlich
daran liegt, dass es genau so ist :) vielleicht könnt ihr mir trotzdem
helfen.
Ausserdem ist das Relais, das ich in der folgenden Schaltung verwenden
möchte, noch nicht lieferbar, weshalb ich es nicht einfach ausprobieren
kann. Ausserdem hätte ich da noch einige andere grundlegenden Fragen,
die ich gerne beantwortet hätte, bevor ich das ganze fest
zusammenbastle.
Zuerst aber – was soll die Schaltung überhaupt tun:
- bei Abenddämmerung ein Relais betätigen, um eine Lichterkette ein zu
schalten.
- Kurze Lichtblitzer (Autoscheinwerfer) ignorieren
- bei Tagesanbruch die Lichterkette wieder vom Strom trennen
- durch einen Taster soll die Lichterkette bei Dunkelheit ausgeschaltet
werden können, trotzdem sollte sie sich bei der nächsten Abenddämmerung
wieder von selbst einschalten.
Realisierung:
- Dämmerungsschaltung mit Hilfe eines Operationsverstärkers und eines
Fotowiderstands
- zweiter Op um die Kapazität des Kondensators besser ausnutzen zu
können
- um nur einen weiteren Ic zu benötigen, wurde 1 und-Gatter aus 3
Invertern und ein Flipflop aus 2 Invertern realisiert
- durch die Morgendämmerung oder ein Tastendruck wird das Flipflop auf
grün geschaltet, durch die andere Taste auf rot
- das und-Gatter sorgt dafür, dass die Lichterkette nur bei Flipflop
grün und Abenddämmerung eingeschaltet wird
Das ganze habe ich ohne Relais und mit einer Diode an Stelle der
Lichterkette auf einer Steckplatine aufgebaut. Die Schaltung
funktioniert wie gewünscht.
Dennoch gibt es einige offene Fragen:
- Die Testschaltung zeigte, dass die Logikschaltungen nur mit Dioden vor
den Invertern funktionieren. Wieso ist das so? Für mich ist eine Diode
einfach eine Einwegstrasse für den Strom, womöglich ist dieses Konzept
unzureichend.
- Sind die Pull-down Widerstände wirklich nötig? Ein kleiner Versuch
zeigte, dass es auch ohne funktioniert, jedoch lässt sich so nicht sagen
ob das immer so sein wird. Erfüllen möglicherweise die Dioden den selben
Zweck wie die Pulldown Widerstände?
- Meistens wird bei ähnlichen Schaltungen das Relais über einen
Transistor geschaltet. Es heisst, um die Schaltung zu entlasten. Ist das
hier auch nötig oder erfüllt der Op b die selbe Funktion?
- Bei ähnlichen Schaltungen werden meistens 12V Relais verwendet.
Manchmal werden sogar extra zwei verschiedene Spannungen angelegt, 5V
für die Schaltung und 12V für das Relais. Wieso das? Kann ich nicht
einfach dieses Relais
(http://www.conrad.ch/ce/de/product/503810/Wuerfel-Relais-G5LE-1-VD-Omron-G5LE-1-VD-5-VDC-5-VDC-1-Wechsler-Max-DC-8-AAC-10-A-Max-125-VDC250-VAC-30-VDC)
verwenden, um es mit 5V zu schalten oder übersehe ich da etwas?
Vielen Dank im Voraus für eure Antworten!
Gleich zu Beginn, das Relais kannst du ohne Transistor nicht verwenden,
es braucht etwa 90mA, der LM358 kann max. 15mA.
Ob du D1 und D2 brauchst, bin ich mit nicht sicher, eher nein. Die
restlichen sind schon notwendig. Speziell D3, D4, D5. Stell dir vor, du
drückst auf die Taste und der Ausgang des Gatter ist low.
Auch D7 und D8 sind notwendig, D9 verhindert das Entladen des C1 ins
Gatter.
Im übrigen kannst du die gesamte Schaltung mit 12V betreiben. Es sind
nur eventuell die Widerstände anzupassen.
Vielen Dank für den Hinweis bezüglich den Transistor. Das klingt
einleuchtend. Kann ich irgendwo in den Datenblättern sehen, wie hoch die
Stromstärke für das Relais mindestens sein muss und wie viel der OP
maximal liefern kann? Da gibt es nämlich noch einige Zahlen die ich
nicht ganz verstehe und die von dir genannten konnte ich auch nicht
finden.
Das wirft natürlich wieder neue Fragen auf (Dimensionierung
Vorwiderstand an der Basis / Transistortyp...) aber da werde ich mich
zuerst mal selber schlau machen :)
Dioden:
Wenn es nur darum geht, dass sich die verschiedenen Dinger in die
Ausgänge der Gatter entladen können, müssten D1, 2 und 6 eigentlich
entfernt werden können. Muss ich bei Gelegenheit mal ausprobieren. D4,
5, 9 und 10 waren von Anfang an geplant. D9 allerdings noch aus Zeiten,
wo ich zwei Batterien in Serie geschaltet hatte und der Elko ohne sie
plötzlich verkehrt herum hätte aufgeladen werden können.
12V:
Bringt das Betreiben der Schaltung mit 12V denn irgendwelche Vorteile?
Oder was ändert sich dann genau? Ich plane zur Zeit, sie mit 5V zu
betreiben, weil ich noch das eine oder andere alte Natelladegerät
herumliegen habe, das 5V liefert und einfach über die übrig gebliebenen
IKEA - Steckverbinder angeschlossen werden kann :)
Im Datenblatt des OP auf den Output Current achten, für Source und Sink
unterschiedlich.
Bei den Relais ist der Spulenwiderstand und die Spannung gegeben.
Ein BC548 und ein Basiswiderstand mit 1k passt bei 5V sicher.
Ein Relais bei 5V braucht mehr Strom als eines mit 12V.
Vielen Dank für die Hinweise und Links.
Das Ladegerät für meinen alten Rasierer hat 12V, der wird also gleich
verarbeitet ;)
Über die Hysterese habe ich schonmal was gelesen. Wenn ich das recht
verstehe, hängt der Widerstand der Hysterese je nach Output entweder an
GND oder der Versorgungsspannung, was den Spannungsteiler verändert, der
die Referenzspannung festlegt.
Ein ständiges Ein-Aus habe ich bei der Testschaltung zwar nicht
beobachten können, wenn ich aber die Widerstände so setzen kann, dass
der Ein- und Ausschaltpunkt nicht zu weit voneinander sind, ist es wohl
schlauer, trotzdem eine einzubauen. Wäre nicht so toll, wenn die ganze
Lichterkette plötzlich blinkt :(
Die Berechnung des Basiswiderstandes für den Transistor gibt mir
allerdings noch einige Rätsel auf. "...Diesen Wert [...] durch 2 bis 10
teilen..." -> scheint mir irgendwie ein riesiger Unterschied zu sein, ob
ich durch 2 oder 10 teile :/ aber werde da wohl mal ein paar
Messexperimente durchführen :)
So. Hab nun einige Sachen von euren Tipps ausprobiert und entsprechend
angepasst.
Änderungen:
- D1, D2 und D6 konnten tatsächlich problemlos entfernt werden
- Die ganze Schaltung wurde auf 12V angepasst
- Hysterese eingebaut
- Ein zweiter Kondensator wurde eingebaut, damit auch das Flipflop ein
vorbeifahrendes Auto ignoriert. (Irgendwie müsste das zwar mit einem
Kondensator gehen, aber bin ganz zufrieden so wie es jetzt ist :) )
- Das Relais wird jetzt über einen Transistor geschaltet
- Widerstandswerte hab ich mit einer dimmbaren Lampe ausprobiert und so
festgesetzt
Somit wurden alle meine Fragen beantwortet bis auf eine:
- sind die Pulldowns überall nötig oder erzeugt die Diode irgendwie an
der Kathode einen Spannungsabfall oder so, sodass am IC eine klare
logische 0 ist?
Kann man das so fest verbauen oder sollte noch was geändert werden?
Gruss
R5,8,10, solltest du entfernen können, die anderen sind notwendig da
durch die Dioden die Eingänge der OP nicht auf low geschaltet werden.
1M für die Widerstände ist aber nicht dein ernst?
R5 und R10: Sorgt in dem Fall der OP dafür, dass 0 ist?
R8: wegen R15?
Werd's morgen mal ausprobieren.
Wieso nicht 1M? Dachte einfach lieber gross als klein :) wenn Strom
fliesst, dann möglichst wenig. Oder ist das ne blöde Überlegung? Wie
viel empfiehlst du und warum?
Der OP sorgt dafür das 0 ist.
Zumindest als Vorwiderstände für die LEDs sind 1M nicht geeignet.
Die 4069 können nur etwa 2,5mA, da werden die LEDs nicht sehr hell
leuchten.
Die ganze Schaltung bis auf das Relais lässt sich mit einem einzigen
NE555 aufbauen, ded hat einen RESET Eingang für den Taster bis morgen,
speichert ob jemals die Dunkelheit überschritten oder die Helligkeit
erreicht wurde, und wenn man dem Lichtsensor LDR einen dichen Elko
parallelschaltet lässt sich die Schaltung nicht von kurzen Störlicht
beeinflussen. Es muß lediglich ein Trick her die Eingangsspannung um ca
1/3 zu verschieben wenn der NE555 umschaltet. Weil die Beschaltung für
eine korrekte Funktion vom Ausg:ang auf die Sensorspannung rückkoppelt
mit 2 Widerständen als Spannungsteiler ist das eine schöne Übung left as
an exercise to the reader.
Gesamtschaltung: NE555 LDR 4 Widerstände Elko Taster Relais
Freilaufdiode und falls man will noch 2 LEDs mit ihren Vorwiderständen.
200mA schafft der NE555 nämlich ohne Transistor.
@Hubert. Hoppla! Die sind natürlich falsch beschriftet. Hab mir da für
die 15V, die das Netzteil ausgibt 650 Ohm ausgerechnet und jeweils
einfach 1k eingesetzt, weil ich nicht meinen halben Baukasten in Serie
schalten wollte :) mit 1M würde man wohl tatsächlich nichts leuchten
sehen ;)
@MaWin: Klingt interessant. Muss ich mir aber zuerst noch ein paar mal
durch den Kopf gehen lassen, bis ich das begreife. Wenn du Zeit hast,
könntest du ja eine kleine Skizze anfertigen.
Kann ich nicht weit ich mit Smartphone poste.
Ist ganz simpel, LDR bildet mit einem Widsrstand(Poti) Spannungteiler,
ein weiterer Widerstand von dort zum Elko der nach Masse geht, der Elko
hängt auch an THRES und TRIG und über einen weiteren Widerstand an OUT.
Dort auch 2 LEDs mit ihren Vorwiderständen und dss Relais mit
Freilaufdiode.
MaWin schrieb:> LDR bildet mit einem Widsrstand(Poti) Spannungteiler,> ein weiterer Widerstand von dort zum Elko der nach Masse geht, der Elko> hängt auch an THRES und TRIG
Bis hierhin versteh ichs, glaube ich. Dies bewirkt, dass bei
Sonnenuntergang (je nach Potieinstellung) die Spannung am Trigger unter
den Schaltpunkt von 1/3 fällt und das Licht einschaltet. Bei
Sonnenaufgang erreicht die Spannung am Treshold die 2/3 und schaltet das
Licht wieder aus. Der Elko verzögert das ganze, damit kurze Änderungen
ignoriert werden.
Der Rest hört sich an, als würden dazu einfach noch zwei Leds angehen,
allerdings verstehe ich nicht, wie das ganze in der Dunkelheit
unterbrochen werden kann und sich selbst beim nächsten Eindunkeln wieder
in Gang setzt?
Bin leider noch immer nicht dazu gekommen, die Variante von MaWin
auszuprobieren.
Allerdings hab ich meine Variante noch ein Stück weiter vorangetrieben,
woran ich recht Freude habe :)
Erste Schaltung,
erstes mal ätzen
Freude herrscht :)
(ja, ich gestehe, ich hab den Autorouter benützt. Musste aber ordentlich
nachfeilen :/ )
edam.png
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