Probleme mit 74HC 4017 - benötige Hilfe

[Frank S. (hobbyist)]

Hallo,

ich habe eine Schaltung aufgebaut, die als Sensor den CNY70 nutzt. Um 
das Signal sauber zu bekommen, geht es in einen LM393. Dieser leitet es 
in eine Monoflop und dort bekomme ich ein sauberes, zeitlich 
definierbares 5V Signal heraus. Die Schaltung funktioniert genau so wie 
sie soll.

Nun habe ich aber eine Impulsfolge am Sensor anliegen, die so schnell 
ist, dass die Auswertung des Monoflop Ausganges so nicht möglich ist. 
Daher soll es auf 1/10 reduziert werden. Hierzu habe ich zwischen den 
LM393 und das Monoflop einen 74HC 4017 gebaut. Diesen hier: 
http://www.reichelt.de/74HC-4017/3/index.html?&ACTION=3&LA=446&ARTICLE=3220&artnr=74HC+4017&SEARCH=74hc+4017

Das Probelem ist, dass das Ausgangssignal sehr willkürlich kommt. 
Eigentlich sollte es nur bei jedem 10. Impuls kommen, aber wie aus dem 
Anhang zu sehen ist, kommt es noch nicht einmal in einem 
nachvollziehbarem Muster.

Die Beschaltung des 4017 habe ich mir hier im Forum zusammen gesucht, 
aber ich fürchte, dass da irgendwo ein Fehler drin ist. Sie sieht 
folgendermaßen aus:

08: GND
11: Ausgang auf Monoflop
14: Eingang vom LM393
16: Vcc 5V

100nF zwischen Vcc und GND
13 und 15 sind an GND angeschlossen

Könnte mir jemand sagen, wo der Fehler liegt? Ich tippe auf 15, weiß 
aber nicht, ob es stimmt und wie man es richtig macht, falls es falsch 
ist.

Frank

[Achim S. (Gast)]

Auf den ersten Blick scheint mir die Beschaltung ganz vernünftig. Aber 
gib den ICs bitte noch je einen Pufferkondensator (typ. 100nF) an die 
Versorgungsspannung.

Ansonsten könnte der Grund für deine Beobachtung sein, dass das Signal 
vom LM393 zum 4017 beim Umschalten oszilliert: wo du mit dem Auge im 
Oszibild nur eine Flanke siehst, können sich in Wirklichkeit viele 
Flanken verstecken, so dass der 4017 etwas anderes zählt als erwartet.

Nimm bei deinem Oszi doch mal die Bandbreitenbegrenzung raus und stelle 
die Zeitalenkung so ein, dass du die Ausgangspulse des LM393 und deren 
Flanken auflösen kannst.

Eine geeignete Gegenmaßnahme gegen solche Mehrfachtriggerungen wäre dem 
LM393 etwas Hysterese zu geben.

[Frank S. (hobbyist)]

Hallo Achim,

der LM393 hat bereits einen 100nF zwischen Versorgungspannung und GND. 
Der 4017 wie oben beschrieben, ebenfalls. Lediglich das Monoflop nicht. 
Aber die Messung, die zu sehen ist, ist an Pin 11 und 14 des 4017 
durchgeführt, daher kann das Monoflop damit eigentlich nichts zu tun 
haben. Wäre es sinnvoll, durch Parallelschaltung eines weiteren 
Kondensators auf 200nF zu erhöhen?

Die Auflösung hatte ich absichtlich so gewählt, damit zu sehen ist, wie 
zufällig das Signal kommt. Wenn man die Zeitbasis kleiner wählt, ist zu 
sehen, dass der Ausgang des LM393 sauber zwischen 0 und 5 Volt schaltet, 
wenn man mal von dem "Gekrissel" an der Spannungsspitze absieht. Oder 
könnte genau dieses "Gekrissel" der Grund sein? Wobei ich bei der 
Preisklasse meines Oskars nicht sicher sagen kann, ob das wirklich das 
Signal ist oder einfach der Qualität des Messgerätes geschuldet ist.

Wie genau stelle ich das mit der Hysterese am LM393 an?

Frank

[Achim S. (Gast)]

Frank Saner schrieb:
> Wäre es sinnvoll, durch Parallelschaltung eines weiteren
> Kondensators auf 200nF zu erhöhen?

Nein, das ist nicht nötig: wenn LM393 und 4017 je einen 100nF sauber 
angebunden haben, reicht das.

Frank Saner schrieb:
> Oder
> könnte genau dieses "Gekrissel" der Grund sein? Wobei ich bei der
> Preisklasse meines Oskars nicht sicher sagen kann, ob das wirklich das
> Signal ist oder einfach der Qualität des Messgerätes geschuldet ist.

Stell doch mal ein Bild von der Flanke und dem "Gekrissel" hier ein. Es 
ist nicht wichtig, dass das Oszi die Kurve "perfekt" wiedergibt. Aber 
z.B. die Abtastrate muss hoch genug sein: der 4017 reagiert schon auf 
Pulse von 20ns, um die sicher zu sehen muss das Oszi möglichst 100MS/s 
oder mehr aufnehmen.

Welchen Pullup-Widerstand hast du eigentlich am Ausgang des LM393? Wenn 
der extrem groß ist (und die steigende Flanke dadurch extrem langsam) 
kann der 4017 evtl. auch schon mehrfach triggern. Und auch wenn der 
zweite Komparator im LM393 offen sein sollte (und damit undefiniert hin 
und her schalten kann), könnte das deine Signale stören.


Frank Saner schrieb:
> Wie genau stelle ich das mit der Hysterese am LM393 an?

wie in Bild 25 und 26 des TI-Datenblatts gezeigt:

Hier sollte eigentlich der Link zum Datenblatt stehen. Aber wenn ich den 
einfüge erscheint die Meldung, dass mein Beitrag Spam enthalte, und ich 
kann ihn nicht absenden. Hatte ich noch nie, aber das Datenblatt lässt 
sich ja auch leicht googeln.

[Thomas R. (tinman)]

Frank Saner schrieb:
>
> Die Auflösung hatte ich absichtlich so gewählt, damit zu sehen ist, wie
> zufällig das Signal kommt.

ist es aber wirklich so zufällig?

Beim 2s/DIV tastet dein DSO zwischen 100 und 10000 mal pro Sekunde,
je nach dem welche Speichertiefe du gewählt hast. Welche ist es,
4k, 40k odr 512k ? Ich würde auch bei so einer Messung Peak Detection 
statt Normal Mode (Acquire) wählen. Erst reinzoomen, sauberen Trigger 
setzen, dann erst in 2s/DIV und 512k + Peak zuschalten.

Übrigens, hast Du wirklich deine Tastköpfe auf x1?

>
> Wobei ich bei der Preisklasse meines Oskars nicht sicher sagen kann,
> ob das wirklich das Signal ist oder einfach der Qualität des
> Messgerätes geschuldet ist.
>

und wenn es 10x so viel gekostet hätte, würde es dich das beruhigen? Die 
meisten "fehler" sind durch Messfehler verursacht, nicht durch Qualität 
des Messgerätes.

[Achim S. (Gast)]

Achim S. schrieb:
> wie in Bild 25 und 26 des TI-Datenblatts gezeigt:

Mist: das erste Datenblatt zum LM393 von der TI.com Homepage zeigt diese 
Schaltungsbeispiele nicht mehr (dafür aber auf der Hälfte der Seite die 
Verpackungsgrößen).

Das "ausführliche" Datenblatt kam von einem TI-Server in China und lässt 
sich wohl deswegen nicht verlinken (Spamwarnung). Aber hier ein Link, 
der hoffentlich funktioniert und zu der Version des Datenblatts führt, 
die ich meinte:

http://www.ti.com/lit/ds/symlink/lm393-n.pdf

[Frank S. (hobbyist)]

@Achim: Anbei erst einmal die Schaltung, die vor dem 4017 sitzt. (Die 
Beschaltung des CNY70 bitte ignorieren)

Leider bin ich nicht daheim. Den Screenshot mit kürzerer Zeitdarstellung 
werde ich später nachreichen.

Könnte R7 mit 1MOhm das Problem sein? Ich habe die Beschaltung des LM393 
aus einer Schaltung, die ich über goolge gefunden habe, übernommen. Den 
Link finde ich aber nicht mehr. Daher kann ich zur Intention des 
Urhebers nichts sagen.

@Thomas: Ich bin kein Elektroniker und habe, wenn ich ehrlich bin, auch 
(noch) nicht alle Funktionen des Oskars verstanden. Wundere mich aber 
immer wieder, was mit dem Dingen alles möglich ist ;) Ich werde das mal 
so versuchen, wie Du geschrieben hast. Den Hinweis auf die Preisklasse 
habe ich gemacht, um diesbezügliche Diskussionen zu vermeiden. Sollte 
man die Tastköpfe nicht auf 1x einstellen, wenn man sich im Bereich 0-5V 
bewegt?

[Achim S. (Gast)]

Frank Saner schrieb:
> @Achim: Anbei erst einmal die Schaltung, die vor dem 4017 sitzt. (Die
> Beschaltung des CNY70 bitte ignorieren)

Danke, das beantwortet gleich diverse Fragen.

Der 1MOhm ist in Ordnung (der gibt gerade die gewünschte Hysterese). 
Vielleicht muss man die Hystere noch stärker machen (d.h. R7 
niederohmiger oder R4 höherohmiger), da der CNY70 ein offener 
Reflexkoppler ist und dort diverse Störungen einkoppeln können. Aber das 
sollte man den hochaufgelösten Messungen ansehen, die du später noch 
machen willst.

Die offene Eingangsstufe des zweiten Komparators könnte man 
sicherheitshalber noch auf definierte Werte bringen (Pin 5 an VCC, Pin 6 
an GND).

Frank Saner schrieb:
> Sollte
> man die Tastköpfe nicht auf 1x einstellen, wenn man sich im Bereich 0-5V
> bewegt?

in den meisten Fällen ist die 10x Einstellung am Tastkopf günstiger, 
weil sie die kapazitive Belastung des Messsignals deutlich verringert.

[Frank S. (hobbyist)]

Ich habe folgende Änderungen vorgenommen: Pin5 auf VCC, Pin 6 auf GND, 
Tastköpfe auf 10x und die Oskar Einstellungen gemäß Screenshot.

Das Signal am CNY70 erzeuge ich durch raschen darüber streichen mit dem 
Finger. Daher ist es etwas unregelmäßig. Ich habe versucht halbwegs 
aussagekräftige Bilder zu machen.

Reicht das so, oder soll ich noch mehr Messungen durchführen?

[Marcus H. (Firma: www.harerod.de) (lungfish)]

Hi Frank!
Darf man fragen, was Deine Anwendung ist?
Was wird in die Sendediode eingespeist?
Was soll am Ende rauskommen?
Was ist die spätere Taktrate?
Grüße,
 marcus

[Frank S. (hobbyist)]

@marcus

Ich möchte damit ein Rädchen am Wasserzähler auslesen. Es ist das 
Einzige bei dem dies überhaupt möglich ist. Dieses dreht sich 1x pro 100 
ml. Das Problem ist, dass sich darauf drei Markierungen befinden. Bei 
1000 ml pro Sekunde sind das dann 10 x 3 = 30 Signale pro Sekunde. Das 
ist mir zuviel. Daher die Idee, die Anzahl der Signale mit dem 4017 auf 
1/10 zu reduzieren.

Frank

[Marcus H. (Firma: www.harerod.de) (lungfish)]

Ah, danke für die Klärung.
Ist oben schonmal angesprochen worden - als nächstes könnte man sich mal 
die Flanken am Zählereingang anschauen. Vielleicht erzeugen die Rillen 
in Deinen Fingern ein Signalprellen. ;) Der Zähler ist bei 5V Versorgung 
für 30MHz++ Takt definiert.

Stell Deinen Trigger zunächst auf steigende Flanke und dreh die 
Horizontalablenkung schneller, bis die Flanke nicht mehr senkrecht ist, 
sondern sichtbar über z.B. eine Division ansteigt. Wir wollen sehen, wie 
glatt diese Flanke ist, bzw. ob vielleicht mehrere schnell nacheinander 
kommen.

Dann wiederhole das Ganze für die fallende Flanke.

Mal schauen, ob wir dann schlauer sind.

[Achim S. (Gast)]

Frank Saner schrieb:
> Reicht das so, oder soll ich noch mehr Messungen durchführen?

bitte noch viel höher auflösen: In diesen Aufnahmen kann ich nur 
Strukturen auf einer ms Zeitskala erkennen. Ich möchte aber z.B. sehen, 
ob die Flanke zum Anstieg 100ns oder 10µs braucht. Also bitte das Oszi 
so einstellen, dass der Anstieg der Flanke wirklich aufgelöst wird (also 
kein senkrechter Strich sondern mehrere Messpunkte auf der Flanke).

Dazu musst du auf die Flanken triggern. Triggere bitte nicht nur ein mal 
sondern mehrfach (falls nur ein Teil der Flanken das Problem zeigt). Und 
schaue nicht nur auf die steigenden Flanken sondern auch auf die 
fallenden Flanken.

[Frank S. (hobbyist)]

Ich werde das am späteren Nachmittag noch mal probieren. Den Trigger 
habe ich bisher immer im Automatikbetrieb genutzt. Muss ich für die 
Triggerung auf steigende Flanken noch irgend etwas beachten?

Soll ich die Auflösung der Spannung auch noch auf 1V erhöhen oder reicht 
es, diese bei 2V/Div zu belassen?

Frank

P.S. Spasseshalber werde ich auch noch testen, ob es an den Rillen des 
Fingers liegt, indem ich einen Einmalhandschuh drüber ziehe.

[Achim S. (Gast)]

Frank Saner schrieb:
> Den Trigger
> habe ich bisher immer im Automatikbetrieb genutzt. Muss ich für die
> Triggerung auf steigende Flanken noch irgend etwas beachten?
>
> Soll ich die Auflösung der Spannung auch noch auf 1V erhöhen oder reicht
> es, diese bei 2V/Div zu belassen?

- Triggermode von Auto auf Norm umstellen (oder auf Single. Dann musst 
du zwar jeden einzelnen Trigger per Tastendruck freigeben, dafür 
verschwinden interessante Messungen nicht vom Bildschirm wenn zufällig 
noch ein anderer Trigger hinterherkommt. )

- Triggerschwelle auf z.B. 2V hochfahren (war in der letzten Messung auf 
0V)

- die richtige Triggerquelle wählen (im ersten Beitrag war Kanal 2 am 
LM393, bei den späteren Messungen hast du die Kanäle gewechselt)

- mehrere male auf die steigende und auf die fallende Flanke triggern. 
Wenn in einer der Messungen etwas aus dem Rahmen fällt: diese hier 
zeigen

- 1V/Div wäre schöner als 2V/Div, ist aber nicht so wichtig wie die 
passende Zeitauflösung. Bei 1V/Div die beiden Kanäle so verschieben, 
dass man beide erkennen kann (d.h. dass nicht der eine Kanal den anderen 
verdeckt).

- wenn bei der Flankenmessung nicht schon alles klar wird evtl noch 
Messungen mit "Zwischenauflösung" machen. Wenn z.B. die Flankenmessung 
bei 100ns/Div läuft, dann auch noch eine Messung mit 1µs/Div und 
10µs/Div.

Frank Saner schrieb:
> Bei
> 1000 ml pro Sekunde sind das dann 10 x 3 = 30 Signale pro Sekunde. Das
> ist mir zuviel.

30 Pulse pro Sekunde klingt nicht nach so wahnsinnig viel. Womit wertest 
du denn die Pulse aus dem Monoflop aus?

[Frank S. (hobbyist)]

So, nun habe ich mal etliche Bilder mit den verschiedensten 
Einstellungen geschossen. Ich habe es wohl übertrieben, denn irgendwann 
ist der Oskar abgestürzt. Ich hoffe Ihr werdet daraus schlau.

Weitere Messungen kann ich gerne vornehmen, müsste dann nur wissen, mit 
welchen Einstellungen.

[Achim S. (Gast)]

Das sind in der Tat reichlich Messungen.

Dein Komparator oszilliert bei praktisch jedem Umschalten und der 4017 
zählt nicht das Umschalten sondern diese Oszillationen. (schön zu sehen 
z.B. in VOLTCRAFT75_3).  Die Oszillationen werden nicht durch deinen 
Fingerabdruck hervorgerufen (dazu sind es zu viele und die Oszillationen 
zu schnell ;-) sondern sind elektrisch durch deinen Schaltungsaufbau 
bedingt. Gegenmaßnahmen wurden größtenteils schon aufgelistet, sind aber 
wohl noch nicht ausreichend.

a) Pufferung der Versorgung: der 100nF Kondensator am LM339 muss mit 
kurzen Leitungen niederohmig angeschlossen sein. Wenn du es auf einer 
Platine (nicht auf einem Steckbrett) aufgebaut hast: löte den 
Kondensator auf der Rückseite der Platine direkt zwischen die 
Versorgungspins des LM339. Wenn du es auf dem Steckbrett aufgebaut hast: 
löte den Kondesator auf den Rücken des LM339 direkt zwischen die 
Versorgungspins.

Vielleicht ist auch deine Masseverbindung zwischen den Bausteinen zu 
hochohmig. Wie ist die ausgeführt? Und mit was für einem Netzteil 
versorgst du die Schaltung? Sind die 3,5MHz vielleicht schon auf der 
Versorgungsspannung zu finden?

b) Hysterese: rechnerisch solltest schom ~50mV Hysterese eingebaut 
haben, was nicht wenig ist. Bist du sicher, dass du R3, R4, R7 und den 
Optokoppler so angeschlossen hast, wie in deinem Schaltplan gezeigt? 
Fallst ja: mach aus R4 mal ~30kOhm und aus R7 ~500kOhm um die Hysterese 
noch zu verstärken.


Frank Saner schrieb:
> Weitere Messungen kann ich gerne vornehmen, müsste dann nur wissen, mit
> welchen Einstellungen.

Da kommen wir zur letzten Gegenmaßnahme, die bisher nicht besprochen 
wurde: wenn das Signal des Optokopplers lange an der Schaltschwelle 
herumgammelt, steigt die Wahrscheinlichkeit für die Oszillationen 
ungemein. Miss bitte mal auf Kanal 1 weiter den Ausgang des LM339 (und 
triggere darauf) und auf Kanal 2 das Ausgangssignal des Optokopplers. Es 
wäre auch interessant, welche Schaltschwelle du mit dem Poti eingestellt 
hast (also Spannung am Schleifer des Potis).

Das Ausgangssignal des Optokopplers hängt natürlich stark von den 
Reflektionsbedingungen ab: mit dem Finger wirst du andere Ergebnisse 
erhalten als mit dem Rädchen am Wasserzähler -> bitte möglichst am 
Wasserzähler messen.

[Marcus H. (Firma: www.harerod.de) (lungfish)]

Ooops - das mit den Fingerrillen hat jetzt hoffentlich keiner ernst 
genommen? Ich hatte doch extra einen Zwinkersmiley gesetzt.

Die Messungen sind nun eine gute Grundlage für eine saubere 
Schaltungsauslegung. Wie wäre es denn, wenn wir die DC-Kopplung aufheben 
würden und dem Komparator einen Bandpass verpassten?
Obere und untere Eckfrequenz passend zum Messsignal.

Damit würde die Empfindlichkeit bezüglich Umgebungslicht, 
Reflektionsfaktor und EMI deutlich entschärft.

[Achim S. (Gast)]

Marcus H. schrieb:
> Ich hatte doch extra einen Zwinkersmiley gesetzt.

hatte ich aus so verstanden

Marcus H. schrieb:
> Wie wäre es denn, wenn wir die DC-Kopplung aufheben
> würden und dem Komparator einen Bandpass verpassten?

ich schätze, der Wasserzähler wird sich zwischendurch auch sehr langsam 
drehen, so dass die DC-Kopplung sinnvoll wäre.

Außerdem ist der LM393 eigentlich nicht so ein heikler Baustein: mit 
sauberer Versorgung und halbwegs passablem Eingangssignal muss der sich 
stabil betreiben lassen. Deshalb würde ich eher nach der Ursache für die 
Instabilität suchen als einen Workaround zu nutzen.

Vielleicht kann Frank ja auch mal ein Foto seiner Schaltung zeigen, 
damit man die Leiterführung und die Masseverbindung beurteilen kann. 
Dass der zweite Kanal so stark mitwackelt wenn der LM393 oszilliert 
deutet nicht auf eine stabile Masseanbindung hin. (Oder der GND-Clip des 
Tastkopfs war nicht an die stabile Masse angeschlossen.)

[Frank S. (hobbyist)]

Eine Menge Stoff für jemanden, der das eher nicht so regelmäßig macht. 
Für die Schaltung habe ich eine Platine erstellt. Die Bauteile sind so 
darauf verteilt, dass die Platine nicht doppelseitig erstellt werden 
musste. Also keinerlei Optimierungen bezüglich Leiterbahnwegen. Eine 
Änderung der Spannungsversorgung von einem 5V Eigenbau auf den Gossen 
Konstanter brachte keinerlei Veränderung. Daher kamen die Störungen 
schon mal nicht. (nehme ich an)

Ich bin jetzt folgendermaßen vorgegangen:

1) Bild 8_1: 100nF Folienkondensator abgelötet und direkt oben (unten 
passt nicht wegen Gehäuse) auf den LM393 gelötet. Das brachte keine 
Änderung im Vergleich zum genannten Bild 75_3.

2) Bild 8_3, 8_6, 8_7, 8_8: R4 gegen 30 KOhm und R7 gegen 500 KOhm 
getauscht. Das hat wohl Wunder bewirkt. Allerdings sieht man in Bild 8_8 
auch sehr schön, wie der 4017 den Anstieg der abfallenden Spannung (oder 
wie soll man das nennen? ) als Impuls erkennt und auf high geht.

3) Nachdem ich den Wink mit dem Zaunpfahl wegen der Masse verstanden 
hatte, habe ich die Masse der Tastköpfe nicht mehr am ca. 10 meter 
langen Kabelende angeschlossen, sondern direkt an der Masse der Platine. 
Das brachte weitere "Wunder" zutage. Die Grafiken 8_9 und 8_10 zeigen es 
recht gut.

Bild 8_11: Nun schaltet der 4017 aber immer noch nicht sauber nach jedem 
10. Signal. Was könnte man jetzt noch tun?

Frank

edit: Ich habe noch mal den obigen Post gelesen. Die Messung am 
Optokoppler mache ich jetzt und liefere die Grafik gleich nach. Aber das 
alles im Bastelraum abzubauen und an den Zähler zu montieren, sprengt 
den aktuellen Zeitrahmen. Ich könnte Reflexfolie nehmen. Die dürfte in 
etwa dem Rädchen des Zählers entsprechen. Die Spannung am Poti wird sich 
bestimmt noch verändern, da ich daran (bisher) so lange drehe, bis ich 
ein akzeptables Signal erhalte.

edit 2: Fertig gemessen. Es sieht so aus, dass der Ausgang des 
Optokopplers ohne Reflektionsfläche bei rund 5V liegt. Je näher die 
Refelktionsfläche dem Optokoppler kommt, desto weiter fällt die 
Spannung. Bei etwa 3,45V springt der Ausgang des LM393 auf high. Bei 
etwa 3,64V springt er wieder auf low. Ich weiss nicht, wie ich das als 
Screenshot einfangen soll, da mein Oskar das nur mitmacht, wenn der 
Trigger auf "Auto" steht. Steht er auf "Normal", dann sieht es aus, als 
liefe der Prozessor bei 100% und das Bild ist sehr träge und "hängt" 
zeitweilig.

[Achim S. (Gast)]

ma das ist doch schon ein gehöriger Fortschritt, selbst wenn das 
Endergebnis immer noch nicht passt.

Frank Saner schrieb:
> Was könnte man jetzt noch tun?

Zur Not können wir noch weiter an der Hysterese schrauben - der Faktor 6 
hat ja schon ordentlich was gebracht, und ein weiterer Faktor 3 sollte 
noch gehen.

Aber ich persönlich würde mir lieber zuerst den Ausgang vom Optokoppler 
anschauen: vielleicht ist da noch etwas völlig daneben, was wir über die 
Hysterese nur kaschieren.

Außerdem fände ich die Stabilität der Masseverbindung immer noch 
interessant - nicht mehr die Anbindung des Oszis, sondern die 
Masseverbindung auf der Platine selbst.

Zu guter letzt bin ich jetzt noch über den
> 100nF Folienkondensator
gestolpert. Hast du vielleicht einen 100nF Keramikkondensator in der 
Bastelkiste, gegen den du ihn austauschen kannst? Mach wahrscheinlich 
keinen großen Unterschied, aber probieren würde ich es trotzdem.

Frank Saner schrieb:
> edit 2: Fertig gemessen
Nach deiner Beschreibung liegt der Referenzeingang an der Obergrenze 
dessen, was der LM393 noch mag (Versorgungsspannung -1,5V). Stelle das 
Poti so an, dass am Schleifer nur maximal 3V anliegen. Dazu muss 
natürlich sicher sein, dass der Ausgang des Optokopplers bei 
realistischer Lichtreflektion deutlich unter 3V geht (am besten nahe an 
0V ran).

[Frank S. (hobbyist)]

Wie soll ich den Ausgang des Optokopplers darstellen? Was ich sehen 
konnte, war lediglich eine horizontale Linie, die sich parallel zur 
x-Achse bewegt hat.

Morgen könnte ich ein Foto von der Platine einstellen. Aber sehr 
spektakulär ist das nicht, da inzwischen diverse Änderungen vorgenommen 
wurden, um den 4017 zwischen den LM393 und das Monoflop zu "basteln".

Den Kondensator kann ich tauschen. Das ist kein Problem. Davon habe ich 
mehr als genug.

Die Einstellung des Poti werde ich auch morgen vornehmen, da ich mich 
nun in die Horizontale begeben werde ;)

Frank

[Frank S. (hobbyist)]

Guten Morgen zusammen,

anbei das gewünschte Foto der Platinenrückseite, so wie noch einig 
Screenshots. Auch bei abgeschalteter Raumbeleuchtung ist das Signal noch 
nicht richtig sauber.

Ich habe den Folienkondensator gegen den keramischen ausgetauscht. 
Ebenfalls habe ich das beim 4017 gemacht.Das Poti ist jetzt so 
eingestellt, dass am Schleifer ziemlich genau 3V anliegen.

Der LM 393 geht jetzt bei etwa 2,9V auf high und fällt bei etwa 3,1V 
wieder auf low.

Wäre ein weiteres Verändern der Hysterese noch möglich, bzw. sinnvoll?

[Frank S. (hobbyist)]

Leider kann ich meinen eigenen Beitrag nicht mehr editieren. Wie wäre es 
denn, wenn man den zweiten OP im LM393 aktiviert und so einstellt, dass 
er erst ab 4,5 Volt auf high geht? Dort sollte doch dann ein sauberes 
Signal rauskommen, oder nicht?

Gibt es für die Dimensionierung der Widerstände ein Programm, in dem man 
eingeben kann, in welchem Bereich der OP schalten soll? Wenn ich die 
Werte wüsste, würde ich das mal ausprobieren.

Frank

[Achim S. (Gast)]

zur Platine: deine Leiterbahnen sind ok für die Signale, aber zu lange 
und zu spindeldürr für die Versogungsnetze (GND, VCC). Das macht die 
Versorgung hochohmig (nicht für Gleichstrom, aber bei den hohen 
Frequenzen, bei denen der Komparator oszilliert) und erleichtert die 
unerwünschte Rückkopplung von Signalen, die die Oszillaiton verursacht.

Hier würde ich zumindest versuchen, durch kurze Verbindungen mit Litze 
das Massenetz etwas zu verbessern. Als wichtigstes würde ich die 
Masseverbinden vom Ausgang des OK, Pin 4 des LM393, dem GND-Anschluss 
des Potis und dem GND-Anschluss von C2 sehen.

Frank Saner schrieb:
> Wie soll ich den Ausgang des Optokopplers darstellen? Was ich sehen
> konnte, war lediglich eine horizontale Linie, die sich parallel zur
> x-Achse bewegt hat.

Es wäre wichtig zu sehen, welche Pegel der OK-Ausgang bei realistischen 
Lichtverhältnissen erreicht. Dann könnte man evtl. noch die OK-Schaltung 
und den optischen Aufbau optimieren. Aber es ist sinnlos sie auf die 
unrealistische Reflektionsverhältnis mit der Reflektionsfolie zu 
optimieren.

Wenn man die OK-Schaltung auf realisitsche Reflektionsverhältnisse 
optimiert hat, würde man dann gerade beim Umschaltpunkt nachschauen, wie 
stark der Einfluss von Störlicht ist und ob etwas am optischen Aufbau 
verbessert werden muss.

Frank Saner schrieb:
> Wäre ein weiteres Verändern der Hysterese noch möglich, bzw. sinnvoll?

ja klar: R7 nochmal halbieren, R4 verdoppeln

Frank Saner schrieb:
> wenn man den zweiten OP im LM393 aktiviert und so einstellt, dass
> er erst ab 4,5 Volt auf high geht? Dort sollte doch dann ein sauberes
> Signal rauskommen, oder nicht?

Geht nicht bei Versorgung mit 5V (Input Common Mode Range Max = 
Vcc-1,5V)
Außerdem muss dein Ziel sein, das unerwünschte Oszillieren loszuwerden 
(nicht damit zu leben). Sonst hast du bei einer leichten Verschiebung 
der Betriebsparameter wieder neue Probleme.

[Irgendwer (Gast)]

Achim S. schrieb:
> Und auch wenn der
> zweite Komparator im LM393 offen sein sollte (und damit undefiniert hin
> und her schalten kann), könnte das deine Signale stören.

Hast du die Eingänge von dem mittlerweile auf GND gelegt?

[Frank S. (hobbyist)]

Ich habe im ersten Schritt alle genannten Masseverbindungen mit Litzen 
an einem Punkt in der Mitte der Platine (wo auch die Masse von OP2 hin 
geht) zusammen geführt.

Eine erste Messung ergab keine Veränderungen im Vergleich zu den 
Grafiken 80_1 oder 80_3.

Im nächsten Schritt werde ich dann, wie empfohlen, R7 auf 250KOhm 
halbieren und im Gegenzug R4 auf 60KOhm verdoppeln. Die Änderung dieser 
Widerstände brachte bisher den größten Nutzen, daher hoffe ich nun auf 
Behebung des Problems.

Sollte das wirklich nicht funktionieren, dann zieht der halbe Gerätepark 
zur Wasseruhr :( und es gibt Screenshots aus dem Live-Einsatz.

Frank

edit: Der Vorpost kam, während ich hier tippte. Der zweite OP ist an VCC 
und GND angeschlossen. Das sind die beiden Leitungen (schwarz und rot), 
die auf dem Foto zu sehen sind.

[Marcus H. (Firma: www.harerod.de) (lungfish)]

@Frank:
Der LM393 ist ein Komparator, kein Operationsverstärker.
Verzeih mir, dass ich kniebohre, aber grob gesprochen: ein 
Operationsverstärker ist für Linearbetrieb optimiert, während der 
Komparator üblicherweise als Schalter eingesetzt wird.

Ich hatte gestern den Bandpass etwas zögerlich vorgeschlagen, weil ich 
Dir nicht sofort vorschlagen wollte, Deine schon gemachte Arbeit 
wegzuwerfen.
Angenommen ich dürfte das Teil neu entwickeln, dann würde ich 
wahrscheinlich einen Doppel-OP verwenden - die erste Stufe zur 
Signalaufbereitung und die zweite als Schmitt-Trigger.

Zu Deiner jetzigen Schaltung und den gewonnenen Messergebnissen:
Man könnte die Eingangsschaltung noch etwas ausbremsen, z.B. an dem 
Knoten zwischen R2-R5 einen kleinen Kondensator nach GND einbauen. Die 
Zeitkonstante würde man so wählen, dass das Gezitter weggefilter wird, 
aber Deine Wunschfrequenz durchgereicht wird.

[Frank S. (hobbyist)]

Markus, so viel, wie ich durch Achim in den vergangenen (noch nicht 
einmal) zwei Tagen habe ich selten über Elektronik gelernt. Insofern 
empfinde ich das nicht als Klugscheißerei, sondern nehme es als 
lehrreiche Information gerne an.

Dass ich nicht alles in die Tonne werfen muss, stimmt mich froh ;) Die 
Schaltung funktioniert bei Impulsen, die nur alle paar Sekunden kommen, 
sehr gut. Das liegt sicherlich daran, dass das Monoflop mit einer 
Ausgangs-Schaltzeit von z. B. 1 Sekunde das ganze Gezitter gar nicht 
weiter interessiert, da es schon längst wieder weg ist, wenn die Zeit 
abgelaufen ist. Die Probleme sind erst jetzt aufgetaucht, als die 
Signalfolge schneller wurde.

Welchen Wert müsste der von Dir empfohlene Kondensator haben und sollte 
es ein Elko, Folien- oder Keramikkondensator sein?

Frank

[Thomas R. (tinman)]

Marcus H. schrieb:
> @Frank:
> Der LM393 ist ein Komparator, kein Operationsverstärker.

eigentlich stimmt es, aber wenn man genau hinguckt (siehe anhang)

[Marcus H. (Firma: www.harerod.de) (lungfish)]

Wenn man noch etwas genauer hinguckt, dann findet man zwei Komparatoren 
mit OpenCollector Ausgang... :P

[Achim S. (Gast)]

Frank Saner schrieb:
> Markus, so viel, wie ich durch Achim in den vergangenen (noch nicht
> einmal) zwei Tagen habe ich selten über Elektronik gelernt.

Na das freut mich doch. Ich darf dir zurückgeben, dass es sehr angenehm 
ist, wie engagiert du Verbesserungsvorschläge umsetzt.

Frank Saner schrieb:
> Welchen Wert müsste der von Dir empfohlene Kondensator haben und sollte
> es ein Elko, Folien- oder Keramikkondensator sein?

Der Vorschlag von Markus ist gut. Mit ~50nF liegst du wahrscheinlich 
nicht so verkehrt. Wollte man einen genauen Wert bestimmen müsste man 
die Frequenzen der Störungen kennen (aus einer Oszimessung auf 
OK-Ausgang unter realen Einsatzbedingungen ;-) Aber so ganz genau kommt 
es hier nicht drauf an.

Die Technologie des Kondensators ist in dem Fall egal: im 100Hz-Bereich 
ist jeder dieser Kondensatoren noch annähernd ideal, und der parasitäre 
Innenwiderstand spielt im Vergleich zu den 10kOhm keine Rolle.

Thomas R. schrieb:
>> Der LM393 ist ein Komparator, kein Operationsverstärker.
>
> eigentlich stimmt es, aber wenn man genau hinguckt (siehe anhang)

ja, die Jungs von ST haben sich bei den möglichen Anwendungen echt 
kreativ ausgetobt.

[Frank S. (hobbyist)]

So, inzwischen habe ich wie empfohlen, R7 auf 250KOhm halbieren und im 
Gegenzug R4 auf 60KOhm verdoppeln. Gleichzeitig habe ich einen 47nF 
Folienkondensator von Masse auf die Verbindung R2/R5 gelötet.

So ganz weg ist der Effekt noch nicht, da beim Test mit dem 
reflektierenden Blech manchmal auch schon beim 7. oder 8. Durchgang der 
Ausgang des 4017 schaltet.

Da ich beim Wechsel von low auf high keine großen Spikes mehr gesehen 
habe, habe ich den Trigger auf die steigende Flanke etwas tiefer gesetzt 
und beim Wechsel von high auf low einen Ausreißer entdeckt, der 
regelmäßig auftaucht. Ob das aber die Ursache ist? Bild 84_4 lässt das 
eigentlich schon vermuten.

Vorab schon mal die Bildchen. Wenn ich es zeitlich schaffe, werde ich im 
Laufe des Tages den Messgerätefuhrpark zur Wasseruhr schleppen und dort 
alles aufbauen, um Messungen im Realbetrieb vornehmen zu können.

Frank

[Achim S. (Gast)]

Frank Saner schrieb:
> Da ich beim Wechsel von low auf high keine großen Spikes mehr gesehen
> habe, habe ich den Trigger auf die steigende Flanke etwas tiefer gesetzt
> und beim Wechsel von high auf low einen Ausreißer entdeckt, der
> regelmäßig auftaucht. Ob das aber die Ursache ist?

kann sein. Durch den Open Kollektor Treiber ist die fallende Flanke 
(getrieben vom Transistor) viel schneller als die steigende Flanke 
(getrieben vom 10kOhm Pullup). Vielleicht nützt es etwas, dieses größere 
du/dt auszubremsen. Dazu könntest du das Ausgangssignal direkt an Pin 1 
des LM393 aufzutrennen und die Unterbrechung mit einem ~700Ohm 
Widerstand zu überbrücken.

Wenn das Problem dadurch schlimmer wird, dann ist die Pufferung der 
Versorgung doch noch zu schlecht. Wenn das Problem dadurch besser wird, 
dann funktioniert die Schaltung vielleicht endlich wie gewünscht.

[Frank S. (hobbyist)]

Wegen des Spiels, an das ich nicht gedacht habe, ist der Test an der 
Wasseruhr erst mal verschoben.

Deinen Vorschlag habe ich nicht ganz verstanden. Du meinst also, ich 
soll den Ausgang des OK, der bisher lediglich über 10KOhm auf Pin2 des 
LM393 geht zusätzlich über 700Ohm auf Pin1 des LM393 legen?

Frank

[Achim S. (Gast)]

Frank Saner schrieb:
> Du meinst also, ich
> soll den Ausgang des OK, der bisher lediglich über 10KOhm auf Pin2 des
> LM393 geht zusätzlich über 700Ohm auf Pin1 des LM393 legen?

Nein: es ging mir um das Ausganssignal des LM393, nicht das 
Ausgangssignal des OK.

Du sollst den Ausgangswiderstand des Komparators künstlich um 700Ohm 
erhöhen. Dazu unterbrichst du zunächst die Verbindung des 
Komparatorausgangs nach außen (Leitung aufkratzen) und überbrückst dann 
die Lücke in der Leitung mit 700Ohm.

[Frank S. (hobbyist)]

Da der Ausgang des LM393 auf den Eingang des 4017 geht, habe ich den 
698Ohm Widerstand direkt am Eingang (Pin 14) des 4017 angelötet.

Der Ausgang des 4017 schaltet nun zwischen dem 7. und 10. Durchgang am 
OK einmal auf high. Ich habe versucht, das Problem nochmal einzufangen. 
Zwei Screenshots anbei. Sollte man den Wert des Widerstandes vielleicht 
erhöhen oder absenken?

Frank

[Achim S. (Gast)]

Kannst du mal ein Foto des Pufferkondensators am LM393 machen?
(d.h. wie er am Komparator angeschlossen ist...)

[Frank S. (hobbyist)]

Kein Problem, aber gar nicht so einfach, das alles an die Seite zu 
biegen, was da inzwischen zusätzlich draufgepackt wurde.

Ich denke so müsste man es ganz gut erkennen können.