Hilfe! Workbench Top, Real Flop CMOS Steuerung - Monoflop

[Markus B. (death_monkey)]

Hallo, ich brauche dringend mal eure Hilfe.

Ich wollte die Schaltung eigentlich dieses Wochenende ins Auto einbauen, 
aber ich komm einfach nicht auf meinen Fehler.
In der Workbench funktioniert sie tadellos, in echt leider absolut 
nicht.

Im Anhang mal ein Foto aus der Workbench.

Was die Schaltung soll:
Led am Ausgang ist nur als Beispiel für ein Relais oder sonst etwas, 
welches ich auf Masse schalten muss. Die Anzeige-LEDs und deren 
Vorwiderstände sind leider durch den Schalter und der gemeinsamen Masse 
so vorgegeben.
Die Widerstände am Collector der Transistoren sind dafür gedacht dacht 
genug Spannung an Basis Emiter vorhanden ist, damit die Last am Emitter 
nicht zu Problemen wird.

Zur Funktion:
Zündung aus: Alle LED´s ohne Funktion
Zündung ein: Ausgangs-LED leuchtet, rechter LED-Zweig als Anzeige 
ebenfalls.
Tasterdruck: Umschalten auf Ausgang aus/ein und den entsprechenden 
LED-Zweig

Bei ausschalten der Zündung und erneuten einschalten soll der Ausgang 
wieder aktiv sein.


Fehler in echt: Bei enschalten der Zündung leuchtet der linke Zweig 
anstatt der rechte, Ausgang ebenso auf aus.
Bei Abschalten der Zündung habe ich auf dem Zündungszweig Spannung 
anliegen.
Bei  Umschalten auf Relais ein, leuchtet der rechte Zweig schwach und 
glimmt ab, der linke voll.

[Axel S. (a-za-z0-9)]

Markus B. schrieb:
> Ich wollte die Schaltung eigentlich dieses Wochenende ins Auto einbauen,

Ähhm. Das kannst du vergessen. Da sind noch so viel Klopse in der 
Schaltung, das hast du bis dahin nicht fertig.

> Im Anhang mal ein Foto aus der Workbench.
>
> Was die Schaltung soll:
> Led am Ausgang ist nur als Beispiel für ein Relais oder sonst etwas,

Oh. Relais. Deswegen D1. Aber warum zum Teufel zeichnest du das Relais 
nicht in den Schaltplan?

> welches ich auf Masse schalten muss. Die Anzeige-LEDs und deren
> Vorwiderstände sind leider durch den Schalter und der gemeinsamen Masse
> so vorgegeben.

Ja, gut. Kein Problem.

> Die Widerstände am Collector der Transistoren sind dafür gedacht dacht
> genug Spannung an Basis Emiter vorhanden ist, damit die Last am Emitter
> nicht zu Problemen wird.

Das ist Blödsinn. 3 LED in Reihe mit 2K Vorwiderstand, da fließen 
vielleicht 3mA. Das kann ein CMOS-Ausgang direkt treiben.

> Zur Funktion:
> Zündung aus: Alle LED´s ohne Funktion

Dann stellt sich als erstes die Frage, warum du überhaupt etwas vor 
der Zündung anschließt.

> Zündung ein: Ausgangs-LED leuchtet, rechter LED-Zweig als Anzeige
> ebenfalls.
> Tasterdruck: Umschalten auf Ausgang aus/ein und den entsprechenden
> LED-Zweig

Also ein simpler Wechselschalter, der beim Einschalten der Zündung einen 
bevorzugten Zustand einnehmen soll.

Dazu kann man im Prinzip ein D-Flipflop wie den 4013 nehmen mit einer 
Rückkopplung von /Q nach D. Der braucht dann am Reset-Eingang ein 
CR-Glied, das beim Einschalten der Betriebsspannung das Flipflop in den 
Grundzustand bringt. Und der Umschaltimpuls geht ganz richtig an den 
Takteingang.

ABER : ein Taster prellt. Das heißt er liefert nicht nur einen Impuls, 
sondern ganz viele. Und das Flipflop ist schnell genug um mit jedem 
dieser Impulse umzuschalten. In welcher Stellung es nachher stehen 
bleibt, ist reine Glückssache. Fazit: der Taster muß entprellt werden.

Die Funktion von U2A ist nicht klar, anscheinend wolltest du damit das 
Reset für dein Flipflop realisieren. Ist nur Blödsinn. U3A erst recht. 
Der ist am Ende ein ganz simpler Inverter. Allerdings hat dein Flipflop 
ja sowieso schon einen invertierenden Ausgang. Den könntest du also 
direkt nehmen.

Was komplett fehlt in deinem Schaltplan ist die Stromversorgung der 
ganzen CMOS-Schaltkreise. Die kannst du nämlich nicht direkt an das 
12V-Bordnetz hängen. Also du kannst. Aber wahrschinlich brennen sie dann 
beim ersten Anlassen des Motors durch. Siehe 
http://www.dse-faq.elektronik-kompendium.de/dse-faq.htm#F.23

Fazit:

1. die Spannungsversorgung fehlt. Da muß eine vernünftige Siebung 
vorgesehen werden mit Überspannungsschutz. Angeschlossen wird sie an das 
Bordspannungsnetz nach der Zündung.

2. an den Reset-Eingang gehört eine RC-Kombination, die beim Einschalten 
der Betriebsspannung einen H-Impuls erzeugt um das Flipflop in einen 
definierten Zustand zu bringen.

3. der Taster zum Umschalten muß entprellt werden. Das geht in dieser 
Schaltung recht einfach: da reicht es nämlich, in die Rückkopplung von 
/Q zu D ein RC-Glied als Tiefpaß zu legen. Das Flipflop sieht dann zwar 
immer noch viele Impulse, schaltet aber nur beim ersten um.

Hier lauert noch ein Schönheitsfehler: der 4013 schaltet mit der 
steigenden Flanke. Bei einem idealen (nichtprellenden) Tatser also dann 
wenn man den Taster losläßt. Wenn der Taster zwei freie Kontakte hat, 
sollte man R2 und den Taster tauschen. Falls der Taster einseitig an 
Masse liegt, geht das natürlich nicht. Dann könnte man überlegen das 
Signal zu invertieren (z.B. mit einem Transistor).

4. die Anzeige-LED können direkt an die Flipflop-Ausgänge. Die Last wie 
gehabt über einen Transistor.

[Markus B. (Gast)]

Hi, erstmal danke bezüglich der Antwort.
Kurz paar Punkte: der Taster ist entprellt (mit dem Oszi gemessen), 
allerdings im Taster selbst, deswegen nicht eingezeichnet.

Laut Datenblatt schaffen die CMOS lediglich 2,5 mA bei 12v und da bei 
Zündung an, die batteriespannung noch keine 14.7 erreicht, dachte ich 
überfahr ihn damit.
Aber ok, dann schmeiß ich das wieder raus.

Die spannungsversorgung, dachte ich reicht so aus, da so viel 
boardelektronik daran hängt mit komdensatoren usw. und ich der Meinung 
war das nicht jedes STG ne eigene Filterung vornimmt. Aber ok. Muss ich 
schauen wie es in mein kleines Gehäuse passt, aber das sollte auch nicht 
das Problem sein.
Die einzelnes CMOS haben aber natürlich 100nf parallel

Das "Relais/Ventil/sonst was" ist vom Vorbesitzer verbaut und hängt an 
Dauerplus und wird eben nur Masse geschalten, ca 100mA.

Der Taster selbst hängt an der Masse von den LEDs in Kombination, 
deshalb muss ich den leider so lassen.

Aber danke schon mal, dann muss ich das ganze wohl nochmal überarbeiten.