Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Elektronischer Schalter gesucht


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von Daniel D. (__daniel__)


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Hey Leute!

Ich bräuchte dringend einen Rat bzw auch eine Empfehlung:
Mit einem 4-Leiter-Miliohmmeter möchte ich bis zu 40 Widerstände, 
tatsächlich sind es elektrische Kontakte, nacheinander messen. Das 
mOhm-Meter hat hierfür einen Scan-Mode bei dem ich die Anzahl der Scans 
vorgeben kann, ebenso einen Delay zwischen den Scans. Ob der Wert zu 
hoch, zu klein oder in Ordnung ist wird über 8 Ausgänge digital 
ausgegeben, ebenso ein Highpegel nachdem eine einzelne Messung 
abgeschlossen ist und auch wenn alle Messungen durchgeführt wurden.

Das Signal das ich nach einer einzeln abgeschlossenen Messung bekomme 
möchte ich nutzen um einen (kaskadierten, eben so, dass ich maximal 40 
einzelne Ausgänge bekomme) Dezimalzähler (74HC 4017) zu takten, welcher 
dann mit dem einzelnen High-Pin einen Schalter schließt der eben genau 
zu dem dafür vorgesehenen zu messenden Widerstand gehört. Eigentlich 
brauche ich mehr als einen Schalter, weil ich ja auch noch die 
Messleitungen schalten muss. Unten stehend habe ich das mal skizziert.

1. Widerstand
      + Sense+ Sense- -
       |  |        |  |
  S1_1 \. \. S1_2  |  |
       |  |   __   |  |
       o--o--|__|--o--o
              R


2. Widerstand
      + Sense+ Sense- -
       |  |        |  |
  S2_1 \. \. S2_2  |  |
       |  |   __   |  |
       o--o--|__|--o--o
              R
              .
              .
              .

40. Widerstand
      + Sense+ Sense- -
       |  |        |  |
 S40_1 \. \. S40_2 |  |
       |  |   __   |  |
       o--o--|__|--o--o
              R

S1_1 und S1_2 usw sind Schalter. Der Messstrom liegt bei maximal 1A. 
Jetzt zu meiner Frage:  Welche Art von Schalter nehme ich denn da am 
Besten? Ich könnte natürlich MOSFETs nutzen aber die erscheinen mir 
ziemlich überdimensioniert. Am liebsten hätte ich ein IC-Array mit 
jeweils 4 elektronischen Schaltern aber sowas habe ich irgendwie noch 
nicht gefunden. Zumindest nicht für einen Strom von 1A. Habt ihr da 
irgendwelche Ideen? Sind ja bis zu 80 Schalter...das wird dann auch 
teuer, wenn es keine Cent-Artikel mehr sind.
Würde ich MOSFETs nutzen, müsste ich ja auch P-FETS nutzen weil ich die 
zumindest so wie ich es skizziert habe highside betreibe. Hat nich 
irgendwer eine einfache günstige Lösung? :)

Noch etwas anderes: Möchte ich das ganze zukünftig mit einem µC lösen 
und nicht nur so durchtakten sondern den zu messenden Widerstand selbst 
wählen, gibt es da so eine Art Dekoder dem ich seriell oder irgendwie 
anders den Pin vorgeben kann der high sein soll? 4 zu 16 Dekoder hab ich 
schon gefunden, also binär zu dezimal. Aber vielleicht gibt es ja auch 
etwas ähnliches mit nur einem Eingangspin und 10-16 AUsgangspins?

Danke für eure Hilfe!

Viele Grüße,

Daniel

von Achim H. (anymouse)


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Daniel D. schrieb:
> Am liebsten hätte ich ein IC-Array mit
> jeweils 4 elektronischen Schaltern aber sowas habe ich irgendwie noch
> nicht gefunden. Zumindest nicht für einen Strom von 1A.

Aber für einige mA sollte sich etwas finden lassen; danit hast Du 
schonmal Deine Sx_2.

Die Schalter für die Ströme dürfte es vermutlich nicht als switch-ICs 
bekommen; vermutlich wirst Du dort auf Transistoren zurückgreifen 
müssen. wie z.B. TC4467CPD.

von Daniel D. (__daniel__)


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Hallo Achim,

danke für die flotte Antwort!

Achim Hensel schrieb:
> wie z.B. TC4467CPD.

Dieses Bauteil...laut Google und diversen Elektronikdistributoren ist 
das ein Mosfettreiber...meintest du tatsächlich dieses Bauteil?

Für die Messleitungen - ich weiß nicht Welcher Strom darüber tatsächlich 
fließt aber er sollte sehr gering sein, denn sonst würde die 
4-Leiter-Messung ja keinen Sinn machen.
Könnte ich hierfür theoretisch dieses IC nutzen? 
http://www.reichelt.de/Optokoppler/KB-847/3/index.html?&ACTION=3&LA=2&ARTICLE=76165&GROUPID=3046&artnr=KB+847&SEARCH=Optokoppler 
Schön günstig und mit 4 Kanälen in einem IC.

Für die Stromführenden Leitungen, könnte ich doch theoretisch jedes 
Logic-Level-Fet oder aber auch so ein Photo-Mos 
http://www.conrad.de/ce/de/product/504873/PhotoMOS-Relais-AQY_EH-Serie-Panasonic-AQY212GH-Pole-4-Pin-1-Schliesser-60-V-DCAC-1100-mA?ref=searchDetail 
nutzen, oder? Speziell dieses ist aber ziemlich teuer...zumindest bei 
Conrad, bei Reichelt habe ich es nicht gefunden bisher - die 
Suchfunktion dort ist meiner Meinung nach katastrophal. Irgendein 
Bauteil für maximal 1A und idealerweise unter 1€ wär eben super...

von Daniel D. (__daniel__)


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Ok, ich beantworte mir das mal selber:

Durch die Mosfetsammlung auf µC.net bin ich auf dieses Mosfet gestoßen: 
IRLD 024 
http://www.reichelt.de/IRLD-024/3/index.html?&ACTION=3&LA=446&ARTICLE=41764&artnr=IRLD+024&SEARCH=IRLD024 
kostet also nur 64 Cent bei Reichelt. Das müsste gehen, oder?

Die Messsignalleitungen mit dem Oktokoppler IC sollte auch klappen, 
oder?

Hat hierfür noch jemand eine Idee:
"Noch etwas anderes: Möchte ich das ganze zukünftig mit einem µC lösen
und nicht nur so durchtakten sondern den zu messenden Widerstand selbst
wählen, gibt es da so eine Art Dekoder dem ich seriell oder irgendwie
anders den Pin vorgeben kann der high sein soll? 4 zu 16 Dekoder hab ich
schon gefunden, also binär zu dezimal. Aber vielleicht gibt es ja auch
etwas ähnliches mit nur einem Eingangspin und 10-16 AUsgangspins?"

Grüße,

Daniel

von Daniel D. (__daniel__)


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Kann mir das niemand bestätigen, dass das mit den Oktokopplern so 
klappen sollte oder eine mögliche bessere Alternative nennen?
Ich bin schon auf Darlington-Arrays gestoßen 
http://www.reichelt.de/ULN-2803A/3/index.html?&ACTION=3&LA=446&ARTICLE=22085&artnr=ULN+2803A&SEARCH=ULN2803 
Davon habe ich jetzt zum ersten mal gehört bzw gelesen, weiß aber gerade 
noch nicht wie man die genau anwendet oder überhaupt passen würden..
Auf die Mosfets habe ich mich jetzt festgelegt...eben nur für die 
1A-Leitung...die Frage is jetz noch wie vorgehen mit den 
Sense-Leitungen...

Wär toll wenn sich jemand findet der das mehr Ahnung als ich hat...

von Daniel D. (__daniel__)


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Liebe Kollegen,

ich beschäftige mich einfach noch ein wenig mit mir selbst bis ich mir 
hoffentlich all meine Fragen selbst beantwortet habe oder aber mir 
jemand dabei hilft.
Mein letzter Gedanke war, dass, setze ich Transistoren ein, und in 
Optokopplern ebenso in den Darlington-ICs wird ja mittels Transistoren 
geschaltet streue ich irgendwie noch einen Basisstrom mit ein der mir 
mein Messergebnis verfälschen könnte. Richtiger Gedanke? Die 
Powerleitung mit 1A Strom schalte ich ja mit dem MOSFET, da gibt es 
dieses Problem nicht.

Nun ist der Sense-Eingang des mOhm-Meters ja hochohmig, der Strom der 
fließt sehr gering. Der ADC wandelt ja nur die Analogspannung die 
zwischen den beiden Sense-Kontakten abfällt. Für soetwas gibt es doch 
Analogschalter, wie ich gerade herausgefunden habe: Typ 4066 
(http://www.reichelt.de/74HC-4066/3/index.html?&ACTION=3&LA=446&ARTICLE=3234&artnr=74HC+4066&SEARCH=74HC4066) 
oder 4016

Wäre das meine Lösung?!

von MaWin (Gast)


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Daniel D. schrieb:
> Der Messstrom liegt bei maximal 1A.

Wie wäre es, alle 40 Kontakte in Reihe vom Messtrom durchfliessen zu 
kassen und nur deine beiden Sense Anschlüsse auf jeweils einen vin den 
Kontakten umzuschalten?
schon bist du das Problem mit 1A los und es tun simple CD4051, wenn dein 
Milliohmmeter das mitmacht.

von Daniel D. (__daniel__)


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Hey MaWin,

danke fürs Antworten! Yeah :) ziemlich gute Idee! Garnicht übel...sollte 
ja theoretisch funktionieren. Während ich schreibe fällt mir aber schon 
ein weshalb es nicht funktionieren wird. Zumindest im schlechtesten 
Fall: Die Kontakte deren Kontaktwiderstand nacheinander getestet werden 
soll können auch mal garnicht leiten. Dies wäre dann Ausschuss. Und in 
diesem Fall wären alle darauf folgenden Kontakte davon betroffen weil 
kein Strom mehr fließen kann...also nich gut.

Daher wohl doch mit den Mosfets und zusätzlichen Analogschaltern für die 
Spannungssignale. Hier gibt es allerdings so viele: CD4051, CD4066, 
HC4066, ADG409, 4016, HC4053, HC4052 usw. Irgeneinen wählen mit 
möglichst geringem R_on-Widerstand?

von Klaus R. (klaus2)


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...mit dir selbst beschäftigen? Ehm? Nun, vll aber gesamtheitlich die 
beste Option.

GN8.

von Daniel D. (__daniel__)


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Klaus R. schrieb:
> ...mit dir selbst beschäftigen? Ehm? Nun, vll aber gesamtheitlich die
> beste Option.
>
> GN8.

Danke auch für diesen Beitrag. War wohl nur eine Frage der Zeit bis auf 
diese Formulierung von mir so etwas folgt. Dachte ich mir tatsächlich 
unmittelbar nachdem ich es gepostet habe...
Lieber habe ich aber konstruktive Kommentare zum Thema...alle diese sind 
natürlich weiterhin willkommen.

Gute Nacht auch!

von Daniel D. (__daniel__)


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Hey!

Ich werde jetzt einen 4017 Dezimazähler kaskadieren, so dass er bis 20 
zählt und darüber dann direkt die LogicLevel-Mosfets ansteuern und über 
einen HC4066 die Sense-leitungen. WIe das funktioniert wird sich dann im 
Versuchsaufbau zeigen.

Ich habe mir auch noch überlegt dies über einen 3 oder 4-Bit-Binärzähler 
machen, speziell wenn ich es über einen µC steuern möchte. Hier würde 
dann als Analog-Multiplexer ein 74HC(T)4051 (ca. 30 Cent) zum Einsatz 
kommen oder der um einiges teurere ADG408 (ca.5€) bzw für 16 Eingänge 
evtl. der ADG406 (ca. 10€). Weshalb sind denn die ADGs 15x teurer? Lohnt 
es sich diesen Preisunterschied in Kauf zu nehmen?
Die Mosfets würden dann durch einen 1/8 oder 1/16-Decoder angesteuert 
werden, der genauso an dem Zähler hängt wie die Analog-Multiplexer.

Jetzt zu meinen Fragen: Welche Zähler könnte ich einsetzen um wie bei 
dem Dezimalzähler taktgesteuert hochzuzählen? Also je Takt einen Schritt 
weiter.

Wenn ich z.b. 32 Leitungen nacheinander schalten möchte mit dem 
Analog-Multiplexer, dann würde ich gerne 4 mal diese 74HC(T)4051 so 
kaskadieren schalten, dass wirklich immer nur ein Kanal durchgeschaltet 
wird. Welchen Zähler bzw. wie kaskadiere ich die denn dann, dass die 3 
oder 4 bit-zähler nacheinander von 0-7 zählen?
Also:
000 000 000 000
001 000 000 000
.... 6 Takte weiter
111 000 000 000
000 001 000 000
.... 6 Takte weiter
000 111 000 000
000 000 001 000
.... 6 Takte weiter
000 000 111 000
000 000 000 001
.... 6 Takte weiter
000 000 000 111
000 000 000 000 <--- Reset

Danke schonmal!

Viele Grüße,

Daniel

von Daniel D. (__daniel__)


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Hey Ihr,

ich schalte mich mal wieder selbst ein hier.
Das Problem mit dem 4-Bit Zähler werde ich jetzt folgendermaßen lösen:
ein einziger 4-bit-Zähler dessen Carry Output ich auf einen 
Dezimalzähler leite, mit dessen einzelnen Ausgängen ich den die Analog 
Multiplexer bzw. für die Mosfets die 1/16-Decoder "Enable" schalte. So 
kann der 4-Bit-Zähler einfach immer weiter durchzählen und nach 16 
Takten wird der nächste MUX bzw Decoder aktiviert.

Zu der Ansteuerung der Mosfets habe ich ne Frage und ich würde mich 
freuen wenn ihr mir dabei helfen könnt:
Oben schrieb ich ja schon, dass ich mit dem IRLZ34N Logic-Level-Mosfet 
die (bis zu 1A) Leitungen des mOhm-Meters schalten möchte. Die 
Sense-Leitungen übernehmen die Analog-Multiplexer-ICs. In der fertigen 
Schaltung wird ein 1/16-Decoder die Mosfets schalten, wie oben schon 
erwähnt.

Jetzt habe ich mal einen Testaufbau gemacht um zu testen wie das 
funktioniert, nur ein Mosfet, dessen Gate ich einfach mal mit einem 
5V-Steckernetzteil auf den entsprechenden Pegel hebe.

                          Sense-     Sense-
                             |          |
                     D       |          |
                    |--------o-|R_Test|-o--- (+) (mOhm-Meter)
                  G |
+5V ---|220Ohm|---;-| IRLZ32N
(Steckernetzteil) | |
                  | |-------------;--------- (-) (mOhm-Meter nicht GND!)
                  |  S            |
                  |               |
                  |-----|100kOhm|-|


GND --o----------------------------------o-- GND (mOhm-Meter)
(Steckernetzteil)

So wie dargestellt funktioniert die Schaltung. Die Klemmspannung des 
mOhm-Meters liegt bei maximal 1,7V, es ist ja eigentlich eine 
Konstantstromquelle. Ich habe hier ja einen komplett unterschiedlichen 
Stromkreislauf den ich schalten will, also den des mOhm-Meters. 
Normalerweise hängt der 100k-Widerstand ja zwischen den 5V und GND aber 
hier muss ich das so schalten damit das Mosfet weiß auf welche Spannung 
sich die Gatespannung bezieht? Irgendwie steige ich da nicht ganz durch. 
Wie schon beschrieben, der R_Test liegt im mOhm-Bereich. Könnt ihr mir 
kurz sagen ob ihr das auch so machen würdet? Und wieso genau? Oder wie 
es eigentlich gemacht werden müsste?

Danke und viele Grüße,

Daniel

von gnd3 (Gast)


Angehängte Dateien:

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und wenn du Minus vom Steckernetzteil mit S vom FET verbindest? Dann ist 
die ganze Umschalterei ein übersichtliches, eigenständiges Gerät, das 
genau an einem Punkt mit dem Ohmmeter verbunden ist. Ich glaube, dass es 
so gehen sollte. Dann kommt es auch auf ein paar Volt zwischen 
Ohmmeter-GND und Ohmmeter-Minus nicht an.

Wichtig ist trotzdem, dass die Leerlaufspannung zwischen + und - niedrig 
genug bleibt. Wenn das wirklich nur 1.7V (oder max. 5V) sind, sollten 
die billigen 74HC4051 ausreichen. Zusammen mit den FET-Dekodern würde 
ich es ungefähr so wie im pdf-Anhang aufbauen.

Fehlt nur noch die Ablaufsteuerung. Wenn es ein uC wird, könnte der 
direkt die 6 SELECT-Signale erzeugen. Das wäre auch eine günstige Stelle 
für Optokoppler zwecks Potentialtrennung (z.B. wegen einer Verbindung zu 
einem PC).

von Daniel D. (__daniel__)


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Hey!
Danke für die Antwort! Hast du jetzt zufällig so eine ähnliche Anwendung 
wie ich oder hast du dir tatsächlich die Mühe gemacht das zu "zeichnen"? 
:)

Ich werde mich dem mal annehmen und kann dann auch gerne mal den 
relevanten Teil des Schaltplans posten. Das mOhm-Meter hat einen eigenen 
Taktausgang (nach jeder Messung) mit dem ich den Zähler takten kann. 
Aber um flexibel zu bleiben und es mehr kontrollieren zu können wann was 
passiert, möchte ich das auch noch mit einem µC verbinden. Erstmal soll 
es aber noch das Messgerät selbst machen...

Potentialtrennung ist wichtig, wenn ich mit einem µC durchtakte (oder 
aber direkt die select-leitungen nutze) und Daten über den UART mit 
einem PC austauschen möchte?

von gnd3 (Gast)


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Daniel D. schrieb:
> Hey!
> Danke für die Antwort! Hast du jetzt zufällig so eine ähnliche Anwendung
> wie ich oder hast du dir tatsächlich die Mühe gemacht das zu "zeichnen"?
> :)
>
> Das mOhm-Meter hat einen eigenen Taktausgang (nach jeder Messung)
> mit dem ich den Zähler takten kann.

Ach daher die Idee mit dem Zähler... Der sollte dann ja wirklich bis 39 
zählen und dann wieder bei 0 anfangen. So komplizierte Sachen macht man 
heute natürlich mit uC ;)

> Potentialtrennung ist wichtig, wenn ich mit einem µC durchtakte (oder
> aber direkt die select-leitungen nutze) und Daten über den UART mit
> einem PC austauschen möchte?

Ganz einfach: man braucht sie genau dann, wenn die Schaltung mit 
irgendetwas anderem als dem Ohmmeter verbunden wird. Ob ein uC oder 
(nur) 74HC-Bausteine verbaut sind, hat damit nichts zu tun. Man darf 
keine Masseschleifen einbauen. Evt. ist es mit Optokoppler sogar 
einfacher, den Taktausgang vom Ohmmeter anzuzapfen.

> Hast du jetzt zufällig so eine ähnliche Anwendung wie ich oder
> hast du dir tatsächlich die Mühe gemacht das zu "zeichnen"? :)

Naja, 74HC4051 brauche ich oft, aber hauptsächlich wollte ich sehen, ob 
man so eine Schaltung auf ein Blatt bringt und das noch halbwegs 
übersichtlich wird ;)

von Daniel D. (__daniel__)


Angehängte Dateien:

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So.
Im Anhang habe ich mal meinen Schaltplan gepostet. Er wirkt riesig und 
eher unübersichtlich im Gegensatz zu deinem Beispiel. Ingsesamt möchte 
ich eben bis zu 48 verschiedene Prüflinge messen. Die Prüflinge werden 
an die 4-poligen Wagoklemmen angeschlossen. Ich möchte die Platine so 
flexibel halten, dass ich sie erweitern kann, also eine baugleiche 
Platine dazu anschließen, dafür sind die Pfostenstecker gedacht. 
Außerdem möchte ich die Signale eben entweder direkt über das mOhm-Meter 
oder aber alternativ mit einem µC steuern.
Der Unterschied zu deinem Schaltplan ist, dass ich keinen 
Analog-Multiplexer nutze um die Mosfets anzusteuern sondern einen 
1/16-Decoder und die Freischaltung über den Dezimalzähler mache. Für 16 
Prüflinge brauche ich je ein Freischaltsignal (in der Schaltung über 
Inverter, da die MUX bzw. Decoder active-low Enable-Eingänge haben.

An deinem Schaltplan fällt mir auf: spendierst du jedem IC einen 
Kondensator an VCC, also z.B. 100nF?
Du hast den "-Eingang" des Messgerätes in deinem Schaltplan mit GND 
verbunden. Ich denke dass das in meinem Fall nicht korrekt ist, da der 
-Eingang ungleich GND des Messgerätes ist. Das mOhm-Meter verfügt noch 
über einen gesonderten GND-Ausgang (dieses Gerät ist es übrigens: 
http://www.gwinstek.com/en/product/productdetail.aspx?pid=39&mid=80&id=210) 
den ich eben mit dem GND des Steckernetzteils verbinden würde, so wie in 
dem Post oben dargestellt.
Du verzichtest komplett auf Pulldown bzw. Entladewiderstände der Mosfets 
bzw. Gatewiederstände? Wieso? Die Pull-Downs am Gate habe ich im 
Schaltplan aktuell noch mit dem -Eingang des mOhm-Meters verbunden. Das 
werde ich noch abändern und sie mit GND verbinden - was wohl korrekter 
ist, auch wenn beides funktioniert.
Ich habe übrigens schon im Test 4 Mosfets zerstört weil ich die Massen 
nicht zusammengeschlossen habe (ich vermute jedenfalls dass es daran 
liegt). Jedenfalls bleibt die Spannung am Gate danach nur bei wenigen 
100mV, egal welche Spannung ich anlege.

Wo würdest du denn da jetzt genau Optokoppler einbauen? Im Endeffekt 
habe ich doch so alles direkt miteinander verbunden. Den 
Wikipedia-Artikel zu Masseschleifen habe ich gerade mal gelesen :) aber 
so richtig steck ich in der Theorie ehrlich gesagt nich drin. Die 
Schaltung soll eben irgendwann noch mit einem µC verbunden werden, der 
wiederum über den UART mit einem PC verbunden ist, ebenso wird das 
mOhm-Meter per serielle Schnittstelle mit dem PC verbunden....

Danke übrigens dass du dich meines Problems annimmst ;)


Viele Grüße,

Daniel


Achja: Das Layouten ist echt eine Katastrophe bei so vielen Leitungen, 
ICs und Anschlüssen. Die Platine wird wohl so 220x220mm groß werden... : 
/

von gnd3 (Gast)


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Daniel D. schrieb:
> Im Anhang habe ich mal meinen Schaltplan gepostet. Er wirkt riesig
er ist riesig, druck den mal aus :)

> An deinem Schaltplan fällt mir auf: spendierst du jedem IC einen
> Kondensator an VCC, also z.B. 100nF?
jein, aber so hab' ich erstmal genug Vorrat, wenn ich ein Layout 
anfange; dann entscheidet sich ja erst, wie viele es genau werden, je 
nachdem wie die Chips räumlich verteilt sind.

> Du hast den "-Eingang" des Messgerätes in deinem Schaltplan mit GND
> verbunden. Ich denke dass das in meinem Fall nicht korrekt ist, da der
> -Eingang ungleich GND des Messgerätes ist.

Hmm, aber: Source der FETs muss mit - verbunden sein, weil da der Strom 
fließt. Also muss GND der FET-Treiber mit - verbunden sein. Also auch 
die restliche Logik davor und damit auch die 4051. Den Teufelskreis kann 
man IMHO nur mit Optokopplern durchbrechen und ich finde, es ist relativ 
egal, an welcher Stelle man das macht. Direkt vor den FETs würde man 48 
Stück brauchen, "am anderen Ende" braucht man nur 1 bis 2 für den Impuls 
oder die serielle Verbindung.

> Das mOhm-Meter verfügt noch über einen gesonderten GND-Ausgang
> (dieses Gerät ist es übrigens:
> http://www.gwinstek.com/en/product/productdetail.aspx?pid=39&mid=80&id=210)
das muss ich mir noch näher anschauen...

> Du verzichtest komplett auf Pulldown bzw. Entladewiderstände der Mosfets
> bzw. Gatewiederstände? Wieso?

Die Pulldown sind überflüssig, weil die Dekoder/Treiber ja normale 
CMOS-Ausgänge haben und nach 5V und 0V aktiv treiben. Die 
Gate-Widerstände lasse ich nur mit schlechtem Gewissen bei relativ 
kleinen FETs weg, aber hier wären das sooo viele... Also lass' deine 220 
Ohm ruhig drin.

> Die Pull-Downs am Gate habe ich im Schaltplan aktuell noch mit
> dem -Eingang des mOhm-Meters verbunden.
keine Pulldown -> keine Entscheidung nötig :)

> Ich habe übrigens schon im Test 4 Mosfets zerstört weil ich die Massen
> nicht zusammengeschlossen habe (ich vermute jedenfalls dass es daran
> liegt).
evt. 230V-Leckströme aus dem Steckernetzteil? unterbrochene 
Masseleitungen sind immer übelst...

> Wo würdest du denn da jetzt genau Optokoppler einbauen? Im Endeffekt
> habe ich doch so alles direkt miteinander verbunden.

In deiner Schaltung würde ich je einen in die CLK und CLEAR Leitungen am 
SV3 einbauen. Also so, dass SV3 und SV4 auf der einen Seite sind und der 
4-Bit-Zähler usw. auf der anderen Seite. GND ist dann natürlich nicht 
mehr mit SV3 verbunden, also muss man auch das Signal am Pin 1 irgendwie 
trennen.

Wenn dann ein uC dazu kommt sehe ich zwei Möglichkeiten:
* er erzeugt auch nur(!) CLK und CLEAR und ist direkt mit SV3/SV4 
verbunden. Er braucht dann eine eigene Versorgung, aber dafür ändert 
sich am Rest der Schaltung nichts.
* er ersetzt (mindestens) den 4-Bit-Zähler. Dann braucht man Optokoppler 
zwischen uC und SV3,4 und zwei weitere zwischen uC und PC.

> Achja: Das Layouten ist echt eine Katastrophe bei so vielen
> Leitungen, ICs und Anschlüssen. Die Platine wird wohl so 220x220mm
> groß werden... :>/
normal versuche ich ja, Vias zu sparen wo es geht, aber in dem Fall: 
kein Mitleid mit der Bohrmaschine ;)

Ich fürchte, die LED-Widerstände (z.B. R103) "unter" den ULN2803 
funktionieren nicht. Die 2803 haben eine Schutzdiode zwischen Eingang 
und Pin 9. Der aktive Transistor zieht den Pin 9 auf ca. 2V (5V - Vled - 
Vce) hoch. Die 7 inaktiven Eingänge werden vom Dekoder runter gezogen 
und deren Dioden werden leitend. Ich schätze, ein Darlington gewinnt 
gegen 7 CMOS-Ausgänge. Zwischen 5V und LEDs ist der Widerstand besser 
aufgehoben, da kommst du sogar mit einem für 16 LEDs aus.

von Daniel D. (__daniel__)



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gnd3 schrieb:
>> An deinem Schaltplan fällt mir auf: spendierst du jedem IC einen
>> Kondensator an VCC, also z.B. 100nF?
> jein, aber so hab' ich erstmal genug Vorrat, wenn ich ein Layout
> anfange; dann entscheidet sich ja erst, wie viele es genau werden, je
> nachdem wie die Chips räumlich verteilt sind.
Ok..ich denke,ich werde dann mal nicht sparsam mit den 
100nF-Kondensatoren umgehen. Bisher habe ich nur einen drin, direkt nach 
dem Steckernetzteil.

>> Du hast den "-Eingang" des Messgerätes in deinem Schaltplan mit GND
>> verbunden. Ich denke dass das in meinem Fall nicht korrekt ist, da der
>> -Eingang ungleich GND des Messgerätes ist.
>
> Hmm, aber: Source der FETs muss mit - verbunden sein, weil da der Strom
> fließt. Also muss GND der FET-Treiber mit - verbunden sein. Also auch
> die restliche Logik davor und damit auch die 4051. Den Teufelskreis kann
> man IMHO nur mit Optokopplern durchbrechen und ich finde, es ist relativ
> egal, an welcher Stelle man das macht. Direkt vor den FETs würde man 48
> Stück brauchen, "am anderen Ende" braucht man nur 1 bis 2 für den Impuls
> oder die serielle Verbindung.
Im Anhang findest du mal ein paar relevante Sreenshots zu dem Messgerät. 
Das User-Manual habe ich auch mal angehängt. Offensichtlich ist der 
-Sense intern mit GND des Geräts verbunden, nicht jedoch die "-Leitung". 
Im User-Manual ist das korrekt dargestellt, auf der isometrischen 
farbigen Abbildung falsch (hier ist fälschlicherweise GND auch mit der 
-Leitung verbunden durch einen Strich dargestellt). Messungen mit einem 
Multimeter haben das bestätigt.
Ich habe ja mal nen Test gemacht, das Lowside-FET einfach direkt über 
das Steckernetzteil geschaltet, die Massen verbunden und die Messung war 
korrekt. Mit der -Leitung bzw. -Eingang habe ich nur Source des FETs 
verbunden.
Mein Ziel ist es ja, entweder über die SCAN-INTERFACE direkt, also ohne 
µC, die Logik zu steuern und die Daten dann per RS232 an einen PC zu 
übertragen, oder alternativ mit dem HANDLER-Interface einen µC 
dazwischen zu schalten. Gesteuert wird dann alles über ein 
Terminalprogramm. D.h. der PC hat zwei serielle Schnittstellen, einmal 
vom µC und einmal vom mOhm-Meter und das Terminalprogramm greift auf 
beide zu, liest Messdaten aus bzw. gibt Anzahl der Messungen vor usw...
Mit den Optokopplern komme ich noch nicht ganz klar. Die 74HC** sind ja 
alle irgendwie doch über die verbundenen Massen mit dem mOhm-Meter 
verbunden (ohne diese Verbindung funktioniert es anscheinend nicht). Es 
würde aber reichen die Steuer-Signalleitungen zu entkoppeln? D.h. wenn 
ich alles über das Gerät selbst takte die Reset-Leitung und den Takt und 
wenn ich einen µC anschließe eben die Steuerleitungen die auf die 
binären Eingänge der 74er gehen, in deinem Schaltplan mit SELECT1-6 
bezeichnet? Nur diese reicht es zu entkoppeln? Was könnte denn passieren 
würde ich das nicht tun? Stichwort Masseschleifen? Offset auf der Masse 
durch Störsignale und dadurch ein Offset des Bezugpotentials oder ist es 
etwas anderes?
Bei Reichelt gibt es diverse Optokoppler mit Transitorausgang. Der 
CTR-Wert kann mir ja eigentlich egal sein, weil ich wirklich nur ein 
Signal schalten möchte, oder? Kann ich mir dann irgendeinen aussuchen 
oder muss man bei digitalen Signalen auf etwas spezielles achten? hohe 
Geschwindigkeitsanforderungen habe ich ja nicht.
z.B. 
http://www.reichelt.de/LTV-847/3/index.html?&ACTION=3&LA=446&ARTICLE=76176&artnr=LTV+847&SEARCH=Optokoppler
oder 
http://www.reichelt.de/LTV-846/3/index.html?&ACTION=3&LA=446&ARTICLE=96810&artnr=LTV+846&SEARCH=Optokoppler

>> Die Pull-Downs am Gate habe ich im Schaltplan aktuell noch mit
>> dem -Eingang des mOhm-Meters verbunden.
> keine Pulldown -> keine Entscheidung nötig :)
alles klar, erledigt. Ist mir auch recht ;)


>> Wo würdest du denn da jetzt genau Optokoppler einbauen? Im Endeffekt
>> habe ich doch so alles direkt miteinander verbunden.
> In deiner Schaltung würde ich je einen in die CLK und CLEAR Leitungen am
> SV3 einbauen. Also so, dass SV3 und SV4 auf der einen Seite sind und der
> 4-Bit-Zähler usw. auf der anderen Seite. GND ist dann natürlich nicht
> mehr mit SV3 verbunden, also muss man auch das Signal am Pin 1 irgendwie
> trennen.
Irgendwie verwirrt mich das. Ich werde die Optokoppler wie oben 
beschrieben einfach mal einbauen.

> Wenn dann ein uC dazu kommt sehe ich zwei Möglichkeiten:
> * er erzeugt auch nur(!) CLK und CLEAR und ist direkt mit SV3/SV4
> verbunden. Er braucht dann eine eigene Versorgung, aber dafür ändert
> sich am Rest der Schaltung nichts.
Der µC braucht also auf alle Fälle eine eigene Versorgung, da ich die 
Signale per Optokoppler entkopple - verstanden.
> * er ersetzt (mindestens) den 4-Bit-Zähler. Dann braucht man Optokoppler
> zwischen uC und SV3,4 und zwei weitere zwischen uC und PC.
Wie meinst du das: zwischen µC und PC? die TXD und RXD Leitungen über 
einen Optokoppler? Weshalb? Der µC würde dann auch den Dezimalzähler 
ersetzen der den MUX und 1/16-Decodern das Enable-Signal gibt.

>> Achja: Das Layouten ist echt eine Katastrophe bei so vielen
>> Leitungen, ICs und Anschlüssen. Die Platine wird wohl so 220x220mm
>> groß werden... :>/
> normal versuche ich ja, Vias zu sparen wo es geht, aber in dem Fall:
> kein Mitleid mit der Bohrmaschine ;)
Anfangs habe ich echt auch versucht zu sparen. Aber die Leitungen wurden 
dann so lang und verzwickt :) Mit Vias ist es wesentlich angenehmer

> Ich fürchte, die LED-Widerstände (z.B. R103) "unter" den ULN2803
> funktionieren nicht. Die 2803 haben eine Schutzdiode zwischen Eingang
> und Pin 9. Der aktive Transistor zieht den Pin 9 auf ca. 2V (5V - Vled -
> Vce) hoch. Die 7 inaktiven Eingänge werden vom Dekoder runter gezogen
> und deren Dioden werden leitend. Ich schätze, ein Darlington gewinnt
> gegen 7 CMOS-Ausgänge. Zwischen 5V und LEDs ist der Widerstand besser
> aufgehoben, da kommst du sogar mit einem für 16 LEDs aus.
Ich habe schon einige Schaltpläne gesehen die den Widerstand direkt vor 
GND hatten. Ich werde es mal testen aber im Endeffekt ist es mir auch 
egal wo der sitzt.

Puh...das wird immer mehr hier, vor allem mit Zitaten. Vielleicht sollte 
ich mich mal bemühen mich kürzer zu fassen. Danke jedenfalls nochmals 
für deine ausführliche Hilfe!! :)

von Daniel D. (__daniel__)


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Hello!

Noch bevor die anderen Fragen geklärt werden können ist mir schon das 
nächste Problem aufgefallen: Ich habe hier ein mysteriöses Verhalten an 
dem 4-Bit-Zähler (74HC161), siehe angehängte Oszi-Screenshots.

Gelb: niederwertigstes Bit des Zählers
Blau: Takt

Generell sieht der Takt doch eigentlich ganz gut aus. Die Flanke wird 
auch erkannt aber zwischendrin "zuckelt" diese Taktflanke scheinbar und 
der Zähler erkennt dadurch eine weitere Taktflanke innerhalb des Taktes. 
Dies ist auch mit einem RC-Tiefpass (z.B. 100Ohm, 4,7nF, fg=330kHz) 
nicht wegzubekommen. Das Gezuckel wird zwar weniger aber es werden fast 
bei jedem Takt trotzdem noch zwei Takte detektiert. Bei höherem 
Widerstand, z.B. 10000k und entsprechendem Kondensator hat mir das Oszi, 
vermutlich durch den Eingangswiderstand/Kapazizät das Ergebnis wieder 
verschlechtert.

Habt ihr ne Ahnung woran dieses Gezappel liegen kann? Ist es normal, 
dass ein Zähler so sensibel reagiert? Die Ripple sind ja kaum erkennbar 
im Takt. Brauch ich evtl. einen Schmitt-Trigger am CLK-Eingang?

Viele Grüße,

Daniel

von Dietrich L. (dietrichl)


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Daniel D. schrieb:
> Generell sieht der Takt doch eigentlich ganz gut aus. Die Flanke wird
> auch erkannt aber zwischendrin "zuckelt" diese Taktflanke scheinbar und
> der Zähler erkennt dadurch eine weitere Taktflanke innerhalb des Taktes.
> Dies ist auch mit einem RC-Tiefpass (z.B. 100Ohm, 4,7nF, fg=330kHz)
> nicht wegzubekommen.

Die Flanke ist zu langsam! Sie mit einem RC-Glied noch langsamer zu 
machen, ist dann noch schlechter.
Grundsätzlich gilt: Die Flankensteilheit muss im Bereich der 
Geschwindigkeit der Schaltkreisfamilie sein, sonst kann es zu diesem 
Effekt kommen.
Dabei ist es egal, ob das Eingangssignal sauber ist - es reicht auch, 
wenn beim Umschalten die Versorgungsspannung einbricht. Denn dann 
verschiebt sich die Eingangsschwelle auf einen niedrigeren Wert und der 
Eingang schaltet (intern) zurück.
Dieser kritische Bereich des Umschalten muss daher schnell durchlaufen 
werden!

Beim Umschalten des Zählers gibt es bei der Versorgung kurze 
Stromspitzen und die erzeugen einen Spannungseinbruch. Daher muss 
mindestens die Versorgung auch mit einem Kondensator abgeblockt werden - 
obwohl das dein Problem nicht zuverlässig löst.

Daher ist die einzige richtige Lösung: eine schnelle Flanke muss her, 
z.B. mit einem Schmitt-Trigger Gatter erzeugt.

> Brauch ich evtl. einen Schmitt-Trigger am CLK-Eingang?

also Ja!

Gruß Dietrich

: Bearbeitet durch User
von Daniel D. (__daniel__)


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Hallo Dietrich!

Danke dir für die schnelle Antwort. Abblockkondensator von 100nF ist 
schon am IC. Hat keine Auswirkungen. Ich werde es mal mit einem 
Schmitt-Trigger aufbauen.

Viele Grüße,

Daniel

von Lothar M. (lkmiller) (Moderator) Benutzerseite


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Daniel D. schrieb:
> Blau: Takt
> Generell sieht der Takt doch eigentlich ganz gut aus.
Aber hallo! Das ist kein Takt, das ist eine e-Funktion.

> Bei höherem Widerstand, z.B. 10000k
Vor einen Takteingang gehört niemals ein 10 Megaohm Widerstand. In 
keinem Fall!

Wie sieht denn dein Schaltungsaufbau aus (ein Foto mit 300kB sollte 
reichen)? Ich vermute sehr, dass du eine schlechte Masse und deshalb 
Ground-Bouncing hast...

von Daniel D. (__daniel__)


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Achja. In der Regel werden ja die invertierenden Schmitt-Trigger 
verwendet und davon dann zwei hintereinander geschaltet. Wieso nicht 
sofort einen nicht-invertierenden? Laut Wiki hat der Nicht-invertierende 
einen wesentlich kleineren Eingangswiderstand als der Invertierende 
wodurch eine Rückwirkung auf den Eingang vorliegt. Ist das der 
Hauptgrund dafür?

Wäre der 74HC14 dann die richtige Wahl? Muss ich bei der Auswahl noch 
auf weiteres achten?

von Dietrich L. (dietrichl)


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Daniel D. schrieb:
> Achja. In der Regel werden ja die invertierenden Schmitt-Trigger
> verwendet und davon dann zwei hintereinander geschaltet. Wieso nicht
> sofort einen nicht-invertierenden? Laut Wiki hat der Nicht-invertierende
> einen wesentlich kleineren Eingangswiderstand als der Invertierende
> wodurch eine Rückwirkung auf den Eingang vorliegt. Ist das der
> Hauptgrund dafür?

Das stimmt so nicht ganz bzw. nur, wenn Du den Schmitt-Trigger z.B. mit 
einem beschalteten Operationverstärker aufbaust.
Bei dem 74HC14 ist der Eingangswiderstand groß, denn die Mitkopplung für 
den Schmitt-Trigger-Effekt erfolgt erst hinter dem Eingangs-MOSFET.

> Wäre der 74HC14 dann die richtige Wahl?

Ja. Es dürfte auch der 74HC132 sein.

Gruß Dietrich

von Daniel D. (__daniel__)


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Lothar Miller schrieb:
> Daniel D. schrieb:
>> Blau: Takt
>> Generell sieht der Takt doch eigentlich ganz gut aus.
> Aber hallo! Das ist kein Takt, das ist eine e-Funktion.
Im ms-Sekunden-Bereich sieht die Taktflanke ganz vernünftig aus ;)

>> Bei höherem Widerstand, z.B. 10000k
> Vor einen Takteingang gehört niemals ein 10 Megaohm Widerstand. In
> keinem Fall!
Hab mich verschrieben. Ich meinte 10k.

> Wie sieht denn dein Schaltungsaufbau aus (ein Foto mit 300kB sollte
> reichen)? Ich vermute sehr, dass du eine schlechte Masse und deshalb
> Ground-Bouncing hast...
Die Schaltung ist auf nem Steckbrett aufgebaut, siehe Anhang. Wie kannst 
du daran erkennen ob ich eine schlechte Masse habe? Und wie kann ich 
herausfinden ob das das Problem ist und evtl beheben?
Der Taktgeber ist das mOhm-Meter zu dem ich weiter oben Bilder und 
User-Manual gepostet habe. Ich nutze den 9-poligen-Scan-Ausgang. Hier 
stehen auch 5V und GND zur Verfügung. Da aber laut Manual nur 60mA 
geliefert werden können (und ich je eine 20mA LED an den Ausgängen des 
Zählers habe, habe ich ein Steckernetzteil angeschlossen, auf die 5V des 
mOhm-Meters verzichtet und nur die Massen verbunden. Ohne Last, also 
ohne die LEDs an den Ausgängen und mit der 5V-Versorgung des Messgerätes 
statt Steckernetzteil sieht es genau gleich aus. Im Anhang das Foto.
GND des Messgeräts an der 9-poligen Buchse auf der Hinterseite ist 
übrigens ungleich zum GND an der Vorderseite des Gerätes.
Edit: Das war falsch. Die Massen sind doch intern verbunden .

Dietrich L. schrieb:
> Das stimmt so nicht ganz bzw. nur, wenn Du den Schmitt-Trigger z.B. mit
> einem beschalteten Operationverstärker aufbaust.
> Bei dem 74HC14 ist der Eingangswiderstand groß, denn die Mitkopplung für
> den Schmitt-Trigger-Effekt erfolgt erst hinter dem Eingangs-MOSFET.
>
>> Wäre der 74HC14 dann die richtige Wahl?
>
> Ja. Es dürfte auch der 74HC132 sein.
Mh ok. Wo liegt der Unterschied zwischen den beiden? Sind ja beide 
invertierende Schmitt-Trigger. Weshalb nun zwingend bzw. besser 
invertierend, um das Signal dann mit einem weiteren nochmal zu 
invertieren ist mir noch nicht klar.


Ist es erwähnenswert, dass Fräsmaschinen in der Halle nebenan, sozusagen 
zwei Räume weiter, stehen die daselbe Netz nutzen wie ich hier?

Danke und Grüße!

: Bearbeitet durch User
von Dietrich L. (dietrichl)


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Daniel D. schrieb:
> Wo liegt der Unterschied zwischen den beiden? Sind ja beide
> invertierende Schmitt-Trigger. Weshalb nun zwingend bzw. besser
> invertierend, um das Signal dann mit einem weiteren nochmal zu
> invertieren ist mir noch nicht klar.

Der '14 ist ein 6-fach Inverter, der '132 ein 4-fach NAND-Gatter.
"Zwingend" ist da gar nichts.
Das Invertieren beim '132 macht aus einem AND-Gatter ein NAND. Vorteil: 
Innenschaltung einfacher, daher ist die Gatterlaufzeit kleiner. Und 
durch Zusammenschalten von NANDs kannst Du alle Logikfunktionen 
"erzeugen". Ein NAND ist Quasi das "Ur"-Gatter.
Und beim '14: da er invertiert, kannst Du mit zweien einen 
"Nicht-Inverter" bauen. Aus einem "Nicht-Inverter" kannst Du aber keinen 
Inverter bauen...

> Ist es erwähnenswert, dass Fräsmaschinen in der Halle nebenan, sozusagen
> zwei Räume weiter, stehen die daselbe Netz nutzen wie ich hier?

Das kann ja zusätzlich eine Fehlerquelle sein, ebenso wie Masseprobleme 
etc.
Aber so eine schlappe Flanke ist in jedem Fall unseriös und gehört 
unbedingt unterbunden. Wenn es dann immer noch nicht geht musst Du nach 
anderen Quellen suchen.

Gruß Dietrich

von Daniel D. (__daniel__)


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Ciao ragazzi!

74HC14 eingebaut und es läuft. Vergleicht man die beiden "Flanken" sind 
das nun wirklich himmelweite Unterschiede. Ein Hoch auf Herrn Otto 
Schmitt.

Danke für eure Hilfe!

Rein aus Interesse:
Es wurde Ground-Bouncing erwähnt. Was bedeutet das genau, wie erkenne 
ich es, was kann ich dagegen tun?

@ gnd3 (Gast): Ich teste nun einfach mal bisschen auf dem Steckbrett mit 
und ohne Optokopplern usw. und schaue mal wie was funktioniert. Wenn dir 
noch was einfällt zu meinem Beitrag mit den Bildern und 
User-Manual-Auszügen des mOhm-Meters, immer gerne!

Viele Grüße,

Daniel

von Daniel D. (__daniel__)


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Hey!

Wohl keine Antwort zum GND-Bouncing.

Ich hab noch ne Frage zu den Analog-Multiplexern. Wenn ich mehrere 
dieser Multiplexer(Ausgänge) auf einen Eingang schalte, hier z.b. mein 
Messgerät, aber immer nur einen aktiviere mittels Enable-Signal, könnte 
das Probleme geben? Sind die Ausgänge dann immer hochohmig, dass da 
nichts in einen nicht aktivierten "reinfließt" oder ähnliches? Eagle 
beschwert sich jedenfalls mit der Fehler-Nachricht: "Mehr als ein 
OUTPUT-Pin an Netz N$.."

Danke schonmal!

von Frank (Gast)


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Nein das macht bei Analogmultiplexern nichts. Außerdem haben sie keinen 
Eingang oder Ausgang, bzw. was letztendlich Eingang und was Ausgang ist, 
hängt von Deiner Schaltung ab.

Darüber hinaus haben die Multiplexer normalerweise "break before make" 
daher sind narrensicher, schalten also erst alle anderen Kanäle ab und 
dann erst den ausgewählten auf.

Es fließt immer ein unerwünschter Leckstrom von allem zu allem, was 
nicht mit einer Luftstrecke gesichert ist. Der läßt sich somit nur mit 
in der Luft verdrahteten Relais verhindern. Im Datenblatt ist er 
angegeben, da kannst Du dann nachsehen ob er klein genug ist, daß er 
Dich nicht stört.

Je nach Multiplexer können die Leckströme schon mal den 
Nanoamperebereich erreichen. Aber selbst das ist selbstverständlich 
hochohmig sonst macht der Multiplexer ja keinen Sinn.

Zu der Eaglemeldung selbst kann ich nichts sagen. Sicher, daß das vom 
Multiplexer kommt?

>Rein aus Interesse:
>Es wurde Ground-Bouncing erwähnt. Was bedeutet das genau, wie erkenne
>ich es, was kann ich dagegen tun?
Das ist ein wenig komplizierter, prinzipiell geht es um Induktivitäten 
in der Ground-Versorgung. Hierdurch können Signale über die 
Versorgungsleitungen auf andere Bauteile mitgekoppelt werden.

Ich glaube nicht unbedingt, daß Du da ein Problem hast. Beseitigen kann 
man dies durch kurze und niederohmige Versorgungsleitungen. Darüber 
hinaus mit verdrillten Rückflußleitungen um das mal minimal knapp zu 
formulieren.

von H.Joachim S. (crazyhorse)


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Ich hab mal eine Petition bei der EU-Kommission eingereicht.Ich finde, 
Steckbretter gehören verboten.

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