Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Power on/off


von SNEMEIS (Gast)


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Guten Tag,

ich bin gerade dabei eine Schaltung zu entwickeln die folgendes tun 
soll:


Taster gedrückt (kurzer Impuls) VIN = VOUT Verbraucher an.

Taster noch mal gedrückt (kurzer Impuls) Vout = ca. 0V Verbraucher aus.

Da die Schaltung Akkubetrieben ist sollte bei Off so wenig wie möglich 
Strom fließen.

Soweit klappt auch alles nur einen Bug habe ich noch in der Schaltung 
wenn ich den Taster das zweite mal drücke dann geht der Verbraucher 
nicht immer aus. Ich habe festgestellt dass es nur dann zuverlässig 
ausschaltet wenn ich relativ schnell den Taster betätige und zusätlich 
nach dem Einschalten min. 2-3 sec. warte bevor ich wieder ausschalte. 
Kommme irgend wie nicht weiter ich vermute das die RC-Konstante zu kurz 
ist R*C=t (100k * 10µF = 1sec).

Hat einer ne Idee?

von Penner (Gast)


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von SNEMEIS (Gast)


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@Penner: Die Schaltung ist nicht schlecht jedoch mit Transitoren 
umgesetzt zuviel unnötiger Stromfluss.

kann einer bitte auf meine Schaltung eingehen eine Änderung der 
RC-Konstante auf ca. 2 s führte nicht zum Erfolg damit kann ich zwar die 
Schaltung wunderbar einschalten (wie vorher auch einschalten klappt 
immer super) aber jetzt klappt das ausschalten gar nicht mehr.



P.S die Eingangsspannung liegt zwischen 8.4 - 6 V.

von SNEMEIS (Gast)


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hat keiner ne Idee? Ich könnte mir noch vorstellen das eventuell der 
Spannungsteiler für den BSS123 falsch dimensioniert ist und er dadurch 
nicht richtig schaltet... Wie sollte der optimale Schaltpunkt beim Gate 
sein?

von Dietrich L. (dietrichl)


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SNEMEIS schrieb:
> Soweit klappt auch alles nur einen Bug habe ich noch in der Schaltung
> wenn ich den Taster das zweite mal drücke dann geht der Verbraucher
> nicht immer aus. Ich habe festgestellt dass es nur dann zuverlässig
> ausschaltet wenn ich relativ schnell den Taster betätige und zusätlich
> nach dem Einschalten min. 2-3 sec. warte bevor ich wieder ausschalte.
> Kommme irgend wie nicht weiter ich vermute das die RC-Konstante zu kurz
> ist R*C=t (100k * 10µF = 1sec).

Zum sicheren Ausschalten muss die Spannung an C1 fast vollständig auf 
VOUT=VIN angestiegen sein, denn der Taster muss Vgs ja auf fast 0V 
bringen. Also musst Du lange genug warten oder die Zeitkonstante R6*C1 
verkleinern.

Dann kommt aber das nächste Problem: Nach betätigen der Taste muss VOUT 
schnell genug herunter gehen, um Q1 sicher zu sperren, ohne dass C1 
wieder zu weit entladen wird (und Q2 wieder einschaltet). In dieses 
Zeitverhalten geht natürlich auch die Kapazität der Last ein.

Es ist also eine Zwickmühle.

Vielleicht hilft folgendes: Laden von C1 schnell machen, entladen 
langsam. D.h. R6 niederohmig in Reihe mit einer Diode in 
Durchlassrichtung (laden), dazu parallel ein hochohmiger R (entladen). 
Allerdings stört jetzt etwas die Diodenspannung und verhindert das 
vollständige aufladen. Also sollte das mindestens eine Schottky-Diode 
sein.

Und wenn die Lastkapazität zu groß ist, müsste R1 und R3 niederohmiger 
werden, damit VOUT schnell genug absinkt.

Also alles etwas kniffelig.

Gruß Dietrich

von Jens M. (Gast)


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SNEMEIS schrieb:
> Da die Schaltung Akkubetrieben ist sollte bei Off so wenig wie möglich
> Strom fließen.

Ein bistabiles Relais braucht in beiden lagen 0,000 mA und hat einen Off 
Widerstand von > 1G Ohm, kostet ca. 5 Euro.

Einziges Manko, 4 Quadranten Ansteuerung. Das lässt sich aber mit einem 
0,9 € uC und 2 Ports (bei off als Eingang geschaltet) nachbilden.

Wäre das nicht eine Alternative?

> die Eingangsspannung liegt zwischen 8.4 - 6 V
Passt, nimmst einen LDO der den uC mit 6V versorgt und steuer ein 
bistabiles 5V Relais über den µC.

Die Taste braucht du dann nur noch um das Ding aufzuwecken und schlafen 
zu legen. Ein paar goodies wie lang drücken aus, kurz drucken was 
anderes sind auch noch drin.

von Harald W. (wilhelms)


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SNEMEIS schrieb:

> hat keiner ne Idee?

Am besten macht man so etwas mit einem T-Flipflop, z.B. aus der
4000-Serie.
Gruss
Harald

von Jens M. (Gast)


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Harald Wilhelms schrieb:
> Am besten macht man so etwas mit einem T-Flipflop, z.B. aus der
> 4000-Serie.

Harald Wilhelms schrieb:
> Am besten macht man so etwas mit einem T-Flipflop, z.B. aus der
> 4000-Serie.

Aber wie entprellen?

von SNEMEIS (Gast)


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Jens Martin schrieb:
> SNEMEIS schrieb:
>> Da die Schaltung Akkubetrieben ist sollte bei Off so wenig wie möglich
>> Strom fließen.
>
> Ein bistabiles Relais braucht in beiden lagen 0,000 mA und hat einen Off
> Widerstand von > 1G Ohm, kostet ca. 5 Euro.
>

ein Relais kommt nicht in Frage viel zu groß von der Bauform ...



> Es ist also eine Zwickmühle.

wieso kann ich denn immer sicher Einschalten ?
>
> Vielleicht hilft folgendes: Laden von C1 schnell machen, entladen
> langsam. D.h. R6 niederohmig in Reihe mit einer Diode in
> Durchlassrichtung (laden), dazu parallel ein hochohmiger R (entladen).
> Allerdings stört jetzt etwas die Diodenspannung und verhindert das
> vollständige aufladen. Also sollte das mindestens eine Schottky-Diode
> sein.

welche Werte würdest du da vorschlagen? 220R + Schottky in Reihen und 
dazu 1 Meg parallel? Ist der Spannungsteiler für den BSS123 kritisch ? 
rechnerisch müsste die Gatespannung je nach Eingangsspannung zwischen 
1,5 - 2,1 V am Gate sein laut Datenblatt wäre es ok.

Hab gerade noch ermitteln können das wenn ich es ausschalte beim Vout 
immer noch ca. 0,7 V anliegen wie kann das sein ? Ist der Q2 nicht 
richtig am sperren?

von Dietrich L. (dietrichl)


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SNEMEIS schrieb:
> welche Werte würdest du da vorschlagen? 220R + Schottky in Reihen und
> dazu 1 Meg parallel? Ist der Spannungsteiler für den BSS123 kritisch ?
> rechnerisch müsste die Gatespannung je nach Eingangsspannung zwischen
> 1,5 - 2,1 V am Gate sein laut Datenblatt wäre es ok.

Da hängt im wesentlichen davon ab, wie lange Du nach Einschalten warten 
willst, bis Du wieder ausschalten kannst und umgekehrt. Ich würde mal 
mit 1k und 100k anfangen.

> Ist der Spannungsteiler für den BSS123 kritisch ?
Das Problem ist, dass FETs eine starke Exemplarstreuung und 
Temperaturabhängigkeit haben.  Da ist das Worst-Case-Dimensionieren 
schwierig. Auch wenn es nicht schön ist: Du könntest ein Trimmpoti 
einbauen und den optimalen Punkt einstellen.

> Hab gerade noch ermitteln können das wenn ich es ausschalte beim Vout
> immer noch ca. 0,7 V anliegen wie kann das sein ? Ist der Q2 nicht
> richtig am sperren?

Hast Du lange genug gewartet? Was ist Deine Last? In dem Schaltplan 
gehen von Q2 noch 2 Leitungen nach oben ab. Was ist da dran?
Aber wahrscheinlich ist das der Reststrom von Q2. Wenn die Last bei der 
niedrigen Spannung keinen Strom mehr aufnimmt, reichen bei R1 + R3 = 
40kOhm 17,5µA für 0,7V. Ich würde R1 und R3 kleiner machen, z.B. 1/10 
des jetzigen Wertes.

Gruß Dietrich

von M. N. (Gast)


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Die eigenen Links sind doch immer die schönsten :-)
http://www.mino-elektronik.de/power_at90s/powerat90s.htm

von Radjesch (Gast)


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Dietrich L. schrieb:
> SNEMEIS schrieb:
>> welche Werte würdest du da vorschlagen? 220R + Schottky in Reihen und
>> dazu 1 Meg parallel? Ist der Spannungsteiler für den BSS123 kritisch ?
>> rechnerisch müsste die Gatespannung je nach Eingangsspannung zwischen
>> 1,5 - 2,1 V am Gate sein laut Datenblatt wäre es ok.
>
> Da hängt im wesentlichen davon ab, wie lange Du nach Einschalten warten
> willst, bis Du wieder ausschalten kannst und umgekehrt. Ich würde mal
> mit 1k und 100k anfangen.

Habe jetzt deinen Vorschlag Umgesetz und bin bei den Werten von 1k in 
Reihe mit eine Schottky Diode und parallel dazu 150 k stehen geblieben 
rein vom gefühl und mit dem Oszi gemessen lässt sich das Gerät besser 
ausschalten ist aber immer noch recht unzuverlässig. Daher meine Frage 
wie kann ich das am besten berechnen, denn ich wollte ungerne weite 
impirisch erforschen. An / Aus sollte im Abstanf von min < 1s möglich 
sein.

>> Ist der Spannungsteiler für den BSS123 kritisch ?
> Das Problem ist, dass FETs eine starke Exemplarstreuung und
> Temperaturabhängigkeit haben.  Da ist das Worst-Case-Dimensionieren
> schwierig. Auch wenn es nicht schön ist: Du könntest ein Trimmpoti
> einbauen und den optimalen Punkt einstellen.
>
>> Hab gerade noch ermitteln können das wenn ich es ausschalte beim Vout
>> immer noch ca. 0,7 V anliegen wie kann das sein ? Ist der Q2 nicht
>> richtig am sperren?
>
> Hast Du lange genug gewartet? Was ist Deine Last? In dem Schaltplan
> gehen von Q2 noch 2 Leitungen nach oben ab. Was ist da dran?
> Aber wahrscheinlich ist das der Reststrom von Q2. Wenn die Last bei der
> niedrigen Spannung keinen Strom mehr aufnimmt, reichen bei R1 + R3 =
> 40kOhm 17,5µA für 0,7V. Ich würde R1 und R3 kleiner machen, z.B. 1/10
> des jetzigen Wertes.

ja ich habe relativ lange gewartet es ist immer bei ca. 700mv im 
Aus-Zustand. Dahinter ist ein Step-Down konverter der einen 
mikrocontroller versorgt. Wie kommt diese Schwellspannung Zustande? Noch 
ne weitere Frage ich würde gerne einen Abgriff bei der Schaltung für den 
mikrocontroller abzapfen um ihn dann sich selber abzuschaltet bzw. in 
sleep modus zu setzen.
>
> Gruß Dietrich

von Dietrich L. (dietrichl)


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Radjesch schrieb:
> Daher meine Frage
> wie kann ich das am besten berechnen, denn ich wollte ungerne weite
> impirisch erforschen. An / Aus sollte im Abstanf von min < 1s möglich
> sein.

Ich sagte ja schon mal:
Das Problem ist, dass FETs eine starke Exemplarstreuung und
Temperaturabhängigkeit haben.  Da ist das Worst-Case-Dimensionieren
schwierig.
Dazu kommen noch die Unwägbarkeiten der Last.
Ich würde mal sagen, das wird so nichts. Es wurde ja schon mal eine 
Lösung mit Flipflop genannt. Das dürfte wohl der vernünftigere Weg sein.

> Wie kommt diese Schwellspannung Zustande?

Der Step-Down Konverter nimmt wohl unterhalb dieser Spannung keinen 
Strom mehr auf, ist also hochohmig. Da hilft nur eine zusätzliche 
ohmsche Last.

Gruß Dietrich

von Harald W. (wilhelms)


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Jens Martin schrieb:

>> Am besten macht man so etwas mit einem T-Flipflop, z.B. aus der
>> 4000-Serie.
>
> Aber wie entprellen?

Einige dieser Fliflops habenam T-Eingang einen Schmitt-Trigger.
Dann braucht man zum Entprellen nur ein RC-Glied.
Gruss
Harald

von Bernd K. (bmk)


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Meine Empfehlung:

Bewährte Schaltung mit zuverlässiger Entprellung.
Zieht keinen Strom (jedenfalls nicht messbar).

von Dietrich L. (dietrichl)


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Bernd K. schrieb:
> Meine Empfehlung:

Kompliment! Schlicht, einfach und logisch sauber.

von Beginner (Gast)


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Bernd K. schrieb:
> Meine Empfehlung:
>
> Bewährte Schaltung mit zuverlässiger Entprellung.
> Zieht keinen Strom (jedenfalls nicht messbar).

würde ich gerne verwenden jedoch ist die Bauform viel viel zu groß 
soviel Platz habe ich auf PCB nicht.


gibt es keine möglichkeit meine Schaltung zu "retten" ?

von Walter T. (nicolas)


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Warum brauchst Du überhaupt eine extra Schaltung, wenn auf der 
Leiterplatte ein Mikrocontroller verbaut ist?

von Beginner (Gast)


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Nicolas S. schrieb:
> Warum brauchst Du überhaupt eine extra Schaltung, wenn auf der
> Leiterplatte ein Mikrocontroller verbaut ist?

weil der Controller auch im sleep (+ Peripherie) zuviel Strom zieht und 
den Akku somit nach spätestens 2 Wochen leersaugt. Daher muss ich die 
gesamte Schaltung ausschalten. ( und nein ein "richtiger" mechanischer 
Schalter ist keine Option)


hat einer noch ne Idee ? sollte ich eventuell  C1 verkleinern?

von Walter T. (nicolas)


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Hast Du noch Pins frei? Dann ginge z.B. die Schaltung aus dem 
AVR-Transistortester.

von Jo (Gast)


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Hi,

probiere mal sogenannte Push Button On/Off Controller.
Zum Beispiel LTC2950...

Die funzen echt gut!

Gruss

von Radjesch (Gast)


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Jo schrieb:
> Hi,
>
> probiere mal sogenannte Push Button On/Off Controller.
> Zum Beispiel LTC2950...
>
> Die funzen echt gut!
>
> Gruss

Danke für den tollen Tipp das ist wahrscheinlich eine Alternative wobei 
der Ruhestrom doch noch hoch ist mit max. 12 uA. Die Messung bei meiner 
Schaltung ergab 400nA.



Hat keine noch ne Idee wie ich den Ausschaltimpuls verbessern kann und 
die Umschaltzeit zwischen On und Off verkürzen kann.

von Jens (Gast)


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Einen kleinen extra Controller zur Auswertung des Tasters? Der 
Controller schläft dann die meiste Zeit, und wacht nur mit einem 
On-Change-Interrupt durch den Taster auf.

Ein PIC12F1840 braucht z.B. im Sleep laut Datenblatt 20nA. Das ist 
allerdings der "Frontpage"-Wert. Da müsste man sich anschauen, welchen 
Aufwand man treiben muss, um wirklich auf diesen Wert zu kommen.

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