Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Schalter(kein Wechsler) entprellen.


von Alex (Gast)


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Moin,
ich bin ein Maschinenbaustudent und da ich die Mechanik am liebsten hab 
stehe ich mit Elektrotechnik auf Kriegsfuß. Trotz dass ich bereits den 
elektrischen Teil des Studiums hinter mir habe und alles beim ersten Mal 
bestanden habe, weiß ich dennoch sehr wenig im Bereich der 
Elektrotechnik. Zum Beispiel hab erst von kurzem erfahren, dass die 
Kondensatoren unter sich unterscheiden was ihre Arbeitsfrequenz 
betrifft. Deswegen schmeißt mich bitte nicht mit Fachbegriffen zu und 
schimpft nicht zu sehr wenn ich nicht sofort kapiere wo der Punkt ist.

Jetzt zu der Problemstellung(wird Einbissen schwammig sein da es ein 
Betriebsgeheimnis ist), ich hab einen Schalter der mit Hilfe 2 
Stahlkörper ausgeführt ist. Und der ist wirklich dann nur als ein 
Schließer zu betrachten. Die erwartete Frequenz von dem Schließer ist 
nicht konstant und wird variieren zwischen 50 und 300Hz. Wenn die sich 
berühren soll ein Zähler(Trumeter7000) einen hochzählen. Der, von mir 
aufgebauter, Versuchskörper funktioniert soweit aber er prellt sehr 
stark. Bei einer Berührung kommt der Zähler locker auf 7 oder 10. Ich 
wollte ihm eigentlich mit einem Flip Flop entprellen da der 
Schmitt-trigger, soweit ich kapiert habe, Zeitabhängig ist. Damit meine 
ich dass wenn der Schließer zu schnell auf und zu gehen würde wird er 
kein Unterschied mehr sehen können. Deswegen wollte ich ein Flip-Flop 
einbauen. Nur jetzt weiß ich nicht wie der realisiert werden soll, wenn 
ich keinen Wechsler habe. Deswegen wollte ich fragen ob einer von euch 
irgendeine Erfahrung damit hat.

Gegebene Teile:
Schließer, kein Wechsler
Dual D-Type Flip-Flop       CD 4013 BE
Quadruple 2-Input NAND gate    HEF 4011 BP
Quad 2-Input NAND Schmitt-Trigger  MC 14093 BCP

Mit freundlichen Grüße

Alex

von Max D. (max_d)


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Also wenn die Prellfrequenz weit genug von deiner Arbeitsfrequenz weg 
ist, dann kannst du einfach einen Schmitt-Trigger nehmen und am Eingagn 
ein RC-Glied postieren.

von Alex (Gast)


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Max D. schrieb:
> Also wenn die Prellfrequenz weit genug von deiner Arbeitsfrequenz
> weg
> ist, dann kannst du einfach einen Schmitt-Trigger nehmen und am Eingagn
> ein RC-Glied postieren.

Ist es leider nicht, der Schalter ist leicht zum Schwingen erregbar ist. 
Die genauer Zeiten hab ich nicht, aber ich weiß dass der Unterschied ist 
sehr knapp. Der Schaltplan wurde auch bereits ausprobiert. Anstatt den 
ist Wert von 88 hat er bei 10k Ohm, 1nF 1 mal hochgezählt und bei 
0,108nF(Selber wiederstand) kam er auf 184.

von Peter II (Gast)


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kannst du nicht eventuell auf Reed kontakt und Magnet ausweichen? Damit 
dürfte das prellen schon fast weg sein.

von Lothar M. (Firma: Titel) (lkmiller) (Moderator) Benutzerseite


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Alex schrieb:
> Die erwartete Frequenz von dem Schließer ist nicht konstant und wird
> variieren zwischen 50 und 300Hz. Wenn die sich berühren soll ein
> Zähler(Trumeter7000) einen hochzählen. Der, von mir aufgebauter,
> Versuchskörper funktioniert soweit aber er prellt sehr stark. Bei einer
> Berührung kommt der Zähler locker auf 7 oder 10.
Hast du ein Oszilloskop? Wie sieht das Zählersignal aus?
Wenn man das nicht weiß, kann man statt zu raten nur Raten...

Alex schrieb:
> Die genauer Zeiten hab ich nicht, aber ich weiß dass der Unterschied ist
> sehr knapp.
Woher weißt du das?

> Der Schaltplan
Welcher?

Ich würde dir mal zu einem Monoflop raten. Aber wenn das Prellen quasi 
nahtlos in den nächsten reglären Schließvorgang übergeht (wenn er also 
mehr oder weniger dauernd "durchprellt"), dann wirds recht heikel.

> Anstatt den ist Wert von 88 hat er bei 10k Ohm, 1nF 1 mal hochgezählt
> und bei 0,108nF(Selber wiederstand) kam er auf 184.
Dann liegt die Wahrheit offenbar in der Mitte. Aber wie gesagt: ohne 
passendes Messgerät ist das wie "Autofahren mit verbundenen Augen nach 
Gehör und auf Zuruf". Du weißt nie genau, wo du bist und wie stabil die 
aktuelle Situation ist...

Also: messen und Screenshot vom Signalverlauf posten.

von Alex (Gast)


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Peter II schrieb:
> kannst du nicht eventuell auf Reed kontakt und Magnet ausweichen? Damit
> dürfte das prellen schon fast weg sein.

Nein, leider ist das nicht möglich.

Lothar Miller schrieb:
> Hast du ein Oszilloskop? Wie sieht das Zählersignal aus?
> Wenn man das nicht weiß, kann man statt zu raten nur Raten...

Auch nicht, der unternehmen ist eher Thermisch orientiert deswegen hab 
ich solche Prüfgeräte nicht zur Hand. Sonst wäre das Bild bereits 
gepostet worden.

Lothar Miller schrieb:
> Alex schrieb:
>> Die genauer Zeiten hab ich nicht, aber ich weiß dass der Unterschied ist
>> sehr knapp.
> Woher weißt du das?
Weil bei 1nF er nur 1 Signal gesehen hat und bei 0,1nF ein ganzen 
Haufen.

Lothar Miller schrieb:
>> Der Schaltplan
> Welcher?
Den hab ich auch aus mikrocontroller.net entnommen, mit dem einzigen 
Unterschied, dass der Schmitt-Trigger durch MC 14093 BCP realisiert war.

von Marc V. (Firma: Vescomp) (logarithmus)


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Alex schrieb:
> Jetzt zu der Problemstellung(wird Einbissen schwammig sein da es ein
> Betriebsgeheimnis ist), ich hab einen Schalter der mit Hilfe 2
> Stahlkörper ausgeführt ist. Und der ist wirklich dann nur als ein

 Solche Schalter prellen normallerweise zwischen 3-20ms.
 Wie willst du da bei 300Hz zuverlässig schalten ?
 Die Prellzeiten sind ja viel länger als das durch deine Schaltfrequenz
 erlaubt wäre.

 So etwas schaltet man nicht mit 300Hz, das steht schon mal fest.

 Und wenn doch, dann kaufe dir genügend neue zum Austauschen, dürften
 so um die 2 Wochen aushalten...
 Bei täglich 45min Einsatz...

: Bearbeitet durch User
von Harald W. (wilhelms)


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Alex schrieb:

> Die erwartete Frequenz von dem Schließer ist
> nicht konstant und wird variieren zwischen 50 und 300Hz.

Bei einer derart hohen Frequenz würde ich eher eine Lichtschranke
oder einen Näherungsschalter montieren. Da hat man normalerweise
auch keine Prellprobleme.
Gruss
Harald

von Blinky (Gast)


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Hallo Alex,

wie ist das mit den Stahlkörpern als Schalter zu verstehen?
Sind die Stahlteile selbst der Kontakt oder wird durch die Stahlteile 
ein Schalter/Taster betätigt? Wenn die Stahlteile selbst der Kontakt 
sind, ist eine andere Art der Abtastung möglich (Optisch, Magnetisch, 
Hall Sensor), eventuell auch an der Mechanik die die Stahlteile bewegt 
wenn es direkt an den Teilen nicht möglich ist?

von Alex (Gast)


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Blinky schrieb:
> wie ist das mit den Stahlkörpern als Schalter zu verstehen?
> Sind die Stahlteile selbst der Kontakt oder wird durch die Stahlteile
> ein Schalter/Taster betätigt?
Die Stahlteile sind der Schalter an sich selbst. Die betätigen nichts 
weiter.

Marc Vesely schrieb:
> Und wenn doch, dann kaufe dir genügend neue zum Austauschen, dürften
>  so um die 2 Wochen aushalten...
>  Bei täglich 45min Einsatz...
Zum Schalter kann ich nur so viel sagen dass das Bauteil mit Minus wird 
nur 1 mal betätigt werden(wenn es hoch kommt 5 mal) und das andere 
Bauteil hat 5mm Durchmesser, das hält.

Harald Wilhelms schrieb:
> Bei einer derart hohen Frequenz würde ich eher eine Lichtschranke
> oder einen Näherungsschalter montieren. Da hat man normalerweise
> auch keine Prellprobleme.

Nicht möglich. Der Näherungsschalter fällt sofort aus da die halbe 
Schalter kontinuierlich ersetzt wird. Und die Lichtschranke kommt auch 
nicht in Frage, da das System Tragbar ist.

von oszi40 (Gast)


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Alex schrieb:
> Und die Lichtschranke kommt auch
> nicht in Frage, da das System Tragbar ist.

Bilder sagen mehr als Wörter: Hallsensor hat fast jedes Auto
http://de.wikipedia.org/wiki/Hall-Sensor

von Stefan F. (Gast)


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Wenn die Prell-Dauer länger ist, als die gewünschte Schaltzeit hast du 
ein unlösbares Problem.

Versuch erstmal das Prellen zu reduzieren (mechnische Dämpfung?)

von Marc V. (Firma: Vescomp) (logarithmus)


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Alex schrieb:
> Zum Schalter kann ich nur so viel sagen dass das Bauteil mit Minus wird
> nur 1 mal betätigt werden(wenn es hoch kommt 5 mal) und das andere
> Bauteil hat 5mm Durchmesser, das hält.

 Wie passen da deine 300Hz hinein ?

von Harald W. (wilhelms)


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oszi40 schrieb:

>> Und die Lichtschranke kommt auch
>> nicht in Frage, da das System Tragbar ist.
>
> Bilder sagen mehr als Wörter: Hallsensor hat fast jedes Auto
> http://de.wikipedia.org/wiki/Hall-Sensor

Naja, ein Auto ist ja schliesslich auch nicht "tragbar". :-)
Grundsätzlich erscheint mir die Beschreibung des TOs auch
recht unklar. Wenn er nur die Berührung irgendwelcher Eisen-
teile als "Schalter" benutzen will, würde ich sagen das man
sowas auf Dauer kaum zuverlässig hinbekommt. Irgendwelche
Lichtschranken oder Näherungsschalter funktionieren gerade
im rauhen Industiebetrieb aber über viele Jahre, wenn nicht
Jahrzehnte.
Gruss
Harald

von John (Gast)


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Mein Vorschlag:
Betreibe deinen Schalter mit einem Rechtecksignal. Und hinter den 
Schalter machst Du ein retriggerbares Monoflop. Die Zeitkonstante des 
Monoflops muss etwas kleiner sein als die kürzeste, im Betrieb 
auftretende, AUS-Zeit des Schalters.

Gruß
John

von Thomas E. (tmomas)


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Alex schrieb:
> Schalter der mit Hilfe 2 Stahlkörper ausgeführt ist.
> Die erwartete Frequenz von dem Schließer ist
> nicht konstant und wird variieren zwischen 50 und 300Hz.

Alex schrieb:
> Zum Schalter kann ich nur so viel sagen dass das Bauteil mit Minus wird
> nur 1 mal betätigt werden(wenn es hoch kommt 5 mal) und das andere
> Bauteil hat 5mm Durchmesser, das hält.

Ein Schalter (Schließer) aus zwei Stahlteilen, Betätigungsfrequenz bis 
300Hz, wobei aber nur einer (!) der Kontakte (der wo Minus dran ist) 1x 
betätigt wird. Der andere hat 5mm Durchmesser und hält. Ahja!

Alex schrieb:
> Der Näherungsschalter fällt sofort aus da die halbe
> Schalter kontinuierlich ersetzt wird. Und die Lichtschranke kommt auch
> nicht in Frage, da das System Tragbar ist.

Keine Lichtschranke weil tragbar. Ahja!

Seid ihr euch sicher, daß ihr hier nicht verarscht werdet?

"Nachts ist es kälter als draußen, besonders wenn ich Hunger habe."

von Lothar M. (Firma: Titel) (lkmiller) (Moderator) Benutzerseite


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Thomas E. schrieb:
> Seid ihr euch sicher, daß ihr hier nicht verarscht werdet?
Ich bin mir da relativ sicher, denn ein Troll kann sich so eine 
realitätsnahe Aufgabe gar nicht ausdenken.

John schrieb:
> Betreibe deinen Schalter mit einem Rechtecksignal. Und hinter den
> Schalter machst Du ein retriggerbares Monoflop. Die Zeitkonstante des
> Monoflops muss etwas kleiner sein als die kürzeste, im Betrieb
> auftretende, AUS-Zeit des Schalters.
Wozu braucht es hier das Rechtecksignal? Der "Schalter" prellt doch eh 
wie wild...

Ich denke nach wie vor, ohne einen Screenshot vom Oszi kommen wir hier 
nicht weiter.

: Bearbeitet durch Moderator
von Marc V. (Firma: Vescomp) (logarithmus)


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Lothar Miller schrieb:
> Wozu braucht es hier das Rechtecksignal? Der "Schalter" prellt doch eh
> wie wild...

 Wahrscheinlich prellt der mit den oben erwähnten 300Hz...

von John (Gast)


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Lothar Miller schrieb:
> Wozu braucht es hier das Rechtecksignal? Der "Schalter" prellt doch eh
> wie wild...

Durch das Rechtecksignal wird sicher gestellt, dass das Monoflop während 
der ganzen Zeit, in der die Kontakte geschlossen sind, gesetzt bleibt. 
Auch wenn der Taster für einen kurzen Moment mal nicht prellen sollte.

von c-hater (Gast)


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Stefan us schrieb:

> Wenn die Prell-Dauer länger ist, als die gewünschte Schaltzeit hast du
> ein unlösbares Problem.

Das ist nicht unbedingt korrekt, denn es gilt nur für einfache Tiefpässe 
zur Entprellung. Es gibt auch noch andere Filter...

Aber da der TO unfähig oder unwillig ist, irgendwelche Maßnahmen zu 
ergreifen, um die Charakteristik des Prellsignals zu ermitteln, ist 
dieser Ansatz hier leider wohl nicht realisierbar. Es ist also zumindest 
für den TO dann wirklich unlösbar.

von Alex (Gast)


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oszi40 schrieb:
> Alex schrieb:
>> Und die Lichtschranke kommt auch
>> nicht in Frage, da das System Tragbar ist.
>
> Bilder sagen mehr als Wörter: Hallsensor hat fast jedes Auto
> http://de.wikipedia.org/wiki/Hall-Sensor
Gezählt werden die Teile wo der Minus dran ist, deswegen hat er keinen 
Magnetfeld.

Stefan us schrieb:
> Versuch erstmal das Prellen zu reduzieren (mechnische Dämpfung?)
Da ist nichts zu machen, wenn ich die Möglichkeit hätte würde ich 
einfach einen Quecksilberschalter benutzen.

Marc Vesely schrieb:
> Wie passen da deine 300Hz hinein ?
Es liegen 150 Teile  mit Minus dran vor, und der Plus fährt die in 0,5 
Sekunden ab.

John schrieb:
> Betreibe deinen Schalter mit einem Rechtecksignal. Und hinter den
> Schalter machst Du ein retriggerbares Monoflop. Die Zeitkonstante des
> Monoflops muss etwas kleiner sein als die kürzeste, im Betrieb
> auftretende, AUS-Zeit des Schalters.
Abstände zwischen den Minusteilen sind immer etwas unterschiedlich, 
deswegen kann ich die Zeit nicht einstellen.

Lothar Miller schrieb:
> Ich denke nach wie vor, ohne einen Screenshot vom Oszi kommen wir hier
> nicht weiter.

c-hater schrieb:
> Aber da der TO unfähig oder unwillig ist, irgendwelche Maßnahmen zu
> ergreifen, um die Charakteristik des Prellsignals zu ermitteln, ist
> dieser Ansatz hier leider wohl nicht realisierbar

Hab mit dem Prof geredet, er lässt mich an den Oszilloskope dran. Also 
das Bild kann ich in 2 oder 3 Tagen Liefern.

von Lothar M. (Firma: Titel) (lkmiller) (Moderator) Benutzerseite


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John schrieb:
> Durch das Rechtecksignal wird sicher gestellt, dass das Monoflop während
> der ganzen Zeit, in der die Kontakte geschlossen sind, gesetzt bleibt.
> Auch wenn der Taster für einen kurzen Moment mal nicht prellen sollte.
Ein nachtriggerbares pegelsensitives Monoflop kann das auch ohne neue 
"Auffrischungspulse". Das wäre z.B. im einfachsten Fall sowas:
1
   +12V o
2
        |
3
        -  
4
       | | 33k                   14039
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       | |                      .----.
6
        -                   .---|    |
7
        |                   |   | &  |------
8
        o--------------o----o---|    |
9
        |              |        '----'
10
      | o              |
11
      |   "Preller"   ===
12
      | o              | 100n
13
        |              |
14
        |              |
15
       ---            ---
Die Werte sind nur grobe Orientierungspunkte. Ich würde einen 100n 
Kondensator, einen 4k7 Widerstand und ein 100k Poti nehmen. Dann habe 
ich einen Spielraum von 1:20 bei der Zeitkonstante...

Aber es bleibt dabei: ohne das Prellverhalten zu kennen ist das Ganze 
hier ein hoffnungsloses Stochern im Nebel...

EDIT:
Alex schrieb:
> Hab mit dem Prof geredet, er lässt mich an den Oszilloskope dran. Also
> das Bild kann ich in 2 oder 3 Tagen Liefern.
Bitte ihn, einen Helfer beizustellen, der das Ding bedient...

: Bearbeitet durch Moderator
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