Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Diskrete Impulsverlängerung am schlauestens aufbauen?


von Qnkel  . (Firma: Privat) (qnkel)


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Moin,

 ich brauche eine kleine Impulsverlängerung, die sehr schnell schaltet - 
daher fällt ein einfaches Multifunktion-Zeitrelais raus.

 Ich kriege einen Impuls (Handtaster) und dieser soll also einen 
Transistor, der die Last schaltet, für einstellbare 100-1000ms schalten.

 Ich dachte auf die schnelle an ein RS-Flipflop, welches am S-Eingang 
noch einen UND davor hat.
 Auf den UND geht der Eingang sowie negiert der Q des RS (um den Eingang 
bei gesetzten RS zu verriegeln um den unbestimmten Zustand, das R & S 
auf 1 sind, zu vermeiden falls der Eingangstaster sehr lang gedrückt 
wird).
 Mit dem Ausgang Q lade ich ein R-C-Glied auf, welches am R des RS 
anliegt und somit nach bestimmter Zeit das Flipflop wieder zurück setzt.
 Wenn man für R ein Poti nimmt, wäre das einstellbar.

 Ist das so klug oder zu umständlich/dumm?
 Gibt es ne Faustformel wie ich das RC-Glied auslegen müsste um in etwa 
an die Zeiten zu kommen?

 Nebenfrage: Die Last ist ein Gleichstrommotor 12VDC, der im Normalfall 
für ca. 500ms laufen soll und kurzzeitig bis zu 6A aufnimmt - welcher 
Transistor (bis ca. 8A/10A) wäre da zu empfehlen?

von Amateur (Gast)


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??555

von Peter D. (peda)


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Qnkel  . schrieb:
> die sehr schnell schaltet -
> daher fällt ein einfaches Multifunktion-Zeitrelais raus.

Qnkel  . schrieb:
> Ich kriege einen Impuls (Handtaster)

Handbetätigung ist schnarchlangsam, das schafft jedes Relais spielend.

Ansonsten Monoflop (CD4538, 74HC123). Die Formeln für die Zeit stehen im 
Datenblatt.

: Bearbeitet durch User
von Qnkel  . (Firma: Privat) (qnkel)


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Ab Auslösung des Handtasters muss es so schnell wie möglich gehen - 
jeglicher Zeitfaktor dahinter durch Relais etc. soll eliminiert werden.

Werde mir die Monoflops ansehen - vielen Dank.

von Oleg A. (oga)


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Peter D. schrieb:
> Ansonsten Monoflop (CD4538, 74HC123). Die Formeln für die Zeit stehen im
> Datenblatt.

74xx123 ist retriggerable, 74xx121 ist für diesen Zweck wohl eher 
geeignet.

von Qnkel  . (Firma: Privat) (qnkel)


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Der CD4538 passt - er kann bis 18V betrieben werden.

Jetzt fehlt mir nur ein passender Transistor dahinter um die Last von 
ca. 6A (Gleichstrommotor) zu schalten.

Dachte an ein MOSFET oder IGBT?

Ein MOSFET müsste ich doch direkt ansteuern können - also Gate an den 
CD4538 und fertig, oder?

: Bearbeitet durch User
von Verzweifelter (Gast)


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Qnkel  . schrieb:
> Ein MOSFET müsste ich doch direkt ansteuern können - also Gate an den
> CD4538 und fertig, oder?

Aber nur wenn die Schaltung auch ne µs oder zwei verzögern darf. Wenn du

Qnkel  . schrieb:
> jeglicher Zeitfaktor dahinter durch Relais etc. soll eliminiert werden.

dann solltest du noch einen Treiber vorsehen.

inwiefern sich das mit einer Reaktionszeit des Menschen von mehreren 
100ms bis über 1s verträgt liegt an dir
:-)

von Joe F. (easylife)


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Qnkel  . schrieb:
> Ein MOSFET müsste ich doch direkt ansteuern können - also Gate an den
> CD4538 und fertig, oder?

Bei 6A Last würde ich lieber einen Gate-Treiber dazwischenlegen.
Der CD4538 treibt nur wenige mA. Die Umladezeit des Gates wird dadurch 
relativ lang -> MosFET kann heiss werden.

Qnkel  . schrieb:
> welcher
> Transistor (bis ca. 8A/10A) wäre da zu empfehlen?

So einige. Kommt auch darauf an, welches Package du bevorzugst.
Die üblichen Verdächtigen sind bei Vishay Siliconix, Fairchild, IRF usw. 
in der parametrischen Suche zu finden.

: Bearbeitet durch User
von Peter D. (peda)


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Joe F. schrieb:
> Die Umladezeit des Gates wird dadurch
> relativ lang -> MosFET kann heiss werden.

Aber nur, wenn Du mit 100kHz auf der Taste rumhämmerst.
Das hier ist statischer Betrieb, da wirken nur die ohmschen Verluste.

: Bearbeitet durch User
von Qnkel  . (Firma: Privat) (qnkel)


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Okay, vielen Dank schonmal für die Infos.

Da mein Lieferant sich auf Conrad beschränkt, habe ich dort gesucht.

Ich nehm ein IGBT IRG4BC30U, der schaltet bis zu 12A. Laut Datenblatt 
macht der wohl spätestens bei 8V weit genug auf. Ich habe ca. 12-14V.

Und um sicher zu gehen packe ich davor ein BC547(B/C) um ihn 
anzusteuern.

Bei 12-15V sollte ein Basis-Widerstand im Bereich von 4,7k ja völlig 
reichen, oder?

: Bearbeitet durch User
von Dietrich L. (dietrichl)


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Qnkel  . schrieb:
> Ich nehm ein IGBT IRG4BC30U

Aber Du weißt ja, dass ein IGBT eine hohe Sättigungsspannung hat (ca. 
2V)? Diese Spannung fehlt Dir am Motor und produziert Verlustleistung. 
Für niedrige Spannungen nimmt man daher eher MOSFETs.

Gruß Dietrich

von Peter D. (peda)


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BUZ11:
0.04R * 6A² = 1.5W
Ein kleiner KK sollte reichen.

von m.n. (Gast)


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Peter D. schrieb:
> BUZ11:
> 0.04R * 6A² = 1.5W
> Ein kleiner KK sollte reichen.

Da er treuer Conrad-Kunde ist, kann er zu ähnlichen Kosten auch einen 
IRF3205 mit 8 mOhm nehmen. Dann spart er sich die Kühlung.

Qnkel  . schrieb:
> Und um sicher zu gehen packe ich davor ein BC547(B/C) um ihn
> anzusteuern.
>
> Bei 12-15V sollte ein Basis-Widerstand im Bereich von 4,7k ja völlig
> reichen, oder?

Entweder steuerst Du ohne zusätzlichen Treiber an, was bei wenigen 
Schaltvorgängen pro Minute ausreichen würde, oder Du nimmst einen PNP 
und einen NPN Transistor als Gegentakt-Emitterfolger.

von Joe F. (easylife)


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Oder IRLB8743

0.0036 Ohm * 6A^2 = 0,13W

von Qnkel  . (Firma: Privat) (qnkel)


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Also wir reden im Maximum von 20x schalten pro Minute!

Dann greif ich auch den IRF3205 zurück.

von Qnkel  . (Firma: Privat) (qnkel)


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So hab die Schaltung mal aufgebaut.

Den FET direkt an den CD4538.

Einmal hat es funktioniert - das wars. Der 4538 wird ziemlich heiß und 
jetzt passiert nichts mehr :( :(

von Joe F. (easylife)


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Foto vom Aufbau bitte.

von Qnkel  . (Firma: Privat) (qnkel)


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Fotos gehen leider nicht.

Die Schaltung ist etwas quick&dirty aufgebaut.

Folgendes hatte ich bis jetzt:
Die Schaltung funktioniert, wenn ich sie mit nem PC-Lüfter kühle. Die 
Schaltung nimmt bereits im Leerlauf 140mA auf, was mir deutlich zuviel 
erscheint. Der CD14538B wird heiß, der Rest nicht.

Am TR+ ist das Gate sowie ein 10k Pull-Down-Widerstand.
Am Reset habe ich ein 10k Pull-Up-Widerstand (der Reset soll später mit 
einem Transistor auf Masse gezogen werden können)
Der Rx-Widerstand (CxRx-Glied) hat die nach Datenblatt (Power-Down-Mode) 
empfohlene Diode zu Vdd hin. Der Kondensator ist direkt an die Masse und 
nicht an Pin1 des IC angeschlossen.

Cx sind 2,2µF.
Rx sind 47k Vorwiderstand und 470k Poti.
Vdd sind 12V.

TR- hat ein 10k Pull-Down und ist mit Q1_ (der negierte) verbunden damit 
es nicht retriggerbar ist.

Der Motor hat ne Freilauf-Diode auf der Platine (10A).

Die nicht genutzten Anschlüsse des 2. Monoflop hab ich nach dem 
Datenblatt des CD4538B beschaltet (Reset auf Vdd, TR+ auf Vss, TR- auf 
Vdd, Cx auf Vss).

Das macht die Schaltung:
Mal schaltet sie den Motor in der etwa eingestellten Zeit - so wie es 
sein soll.
Manchmal wird der Motor nur kurzzeitig geschaltet. Aktuell halte ich zum 
schalten ein Draht von TR+ auf Vdd. Das prellt natürlich ziemlich.
Manchmal wird der Motor beim lösen des Drahtes nochmal durchgeschaltet.
Teilweise wird der Motor dauerhaft durchgeschaltet, es wird also nicht 
mehr abgeschaltet, bis ich die ganze Schaltung spannungslos mache.

Beim normalen durchschalten liegen 11,5V am Gate an (Vdd=12V).
Wenn der Motor dauerhaft angesteuert wird liegen nur 7,7V am Gate an.

Habe die Vermutung mein Cx mit 2,2µF ist zu groß. Das erklärt aber noch 
nicht den hohen Standby-Strom von 140mA.

von Joe F. (easylife)


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Qnkel  . schrieb:
> Fotos gehen leider nicht.
"geht nicht", oder "ich traue mich nicht" ;-)


> Die Schaltung ist etwas quick&dirty aufgebaut.
ja, und genau daran wird es liegen.
Hat denn der CD4538B wenigstens eine saubere Versorgungsspannung + 
Abblockkondensator(!!!)?


> Folgendes hatte ich bis jetzt:
> Die Schaltung funktioniert, wenn ich sie mit nem PC-Lüfter kühle. Die
> Schaltung nimmt bereits im Leerlauf 140mA auf, was mir deutlich zuviel
> erscheint. Der CD14538B wird heiß, der Rest nicht.

Bei 140mA kannst du die Schaltung sofort wieder ausschalten, anstatt mit 
einem Lüfter zu kühlen.
Da ist der Wurm drin, und je länger man sie laufen lässt, desto mehr 
Schaden nimmt der CD4538B.

Ein Schaltplan wäre schön, es wird mühsam sein, die Schaltung nach der 
obigen Beschreibung nachzuvollziehen.

von Peter D. (peda)


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Qnkel  . schrieb:
> Der CD14538B wird heiß

Dann hast Du ihn gekillt. Zeig mal den Schaltplan.

von Operator S. (smkr)


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Qnkel  . schrieb:
> Fotos gehen leider nicht.
>
> Die Schaltung ist etwas quick&dirty aufgebaut.

Genau das ist aber der Zweck des Fotos. Keine Angst, q&d machen wir alle 
und sind uns schlimmes gewohnt.
Den Rest hättest du dir in Prosa sparen können und stattdessen ein 
Schema zeichnen.

von Matthias S. (Firma: matzetronics) (mschoeldgen)


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Wo ist denn der angedachte BC547 geblieben? Als Emitterfolger hinter dem 
4538 und vor dem IRF(B)3205 mit einem 470 Ohm Arbeitswiderstand im 
Emitter sollte das problemlos klappen und keinerlei Rückwirkungen auf 
den 4538 haben.
1
+12 O-------+
2
            |
3
            |
4
  100     |/  C
5
o-|==|----|
6
Sig     B |\  E
7
            |
8
            +--|==|--> Gate
9
            |   22-47R
10
            -
11
           | |
12
 330-560R  | |
13
            -
14
            |
15
GND o-------+--------> Source

: Bearbeitet durch User
von Qnkel  . (Firma: Privat) (qnkel)


Angehängte Dateien:

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Fotos gehen leider nicht, da das auf Arbeit streng verboten ist.

Anbei der schnell gezeichnete Schaltplan.

@Matthias Den hatte ich weg gelassen, da es ja auch so gehen sollte - 
das wäre auch meine erste Idee, die Schaltung nochmal neu mit dem BC547 
aufzubauen. Aber das kann doch den hohen Standby-Strom nicht auslösen...

von Joe F. (easylife)


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Ich denke die Verbindung von pin 15 zu GND ist nicht gut.

Baue mal das Monoflop auf, ohne den FET anzuschließen, und gucke ob das 
ordentlich funktioniert.

Dann schließt du erst den FET an. Zur Sicherheit würde ich einen 
Serienwiderstand von 100 Ohm vor das Gate schalten.

Wenn du den Transistortreiber benutzt, muss der natürlich an den 
invertierten Ausgang.

von Route_66 H. (route_66)


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Qnkel  . schrieb:
> Fotos gehen leider nicht, da das auf Arbeit streng verboten ist.

???
Es ist also nicht für Dein Hobby, sondern die Leute hier machen 
unbezahlt Deinen Job?
Schäme Dich!

von TestX (Gast)


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da fehlt der pulldown vom mosfet gate <> gnd (ca 100k)

von Peter D. (peda)


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TestX schrieb:
> da fehlt der pulldown vom mosfet gate <> gnd (ca 100k)

Nicht nötig, da kein tristate-Ausgang.

von Joe F. (easylife)


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Sorry, der Emitterfolger invertiert nicht, du benutzt natürlich den 
gleichen Ausgang.

von TestX (Gast)


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Peter D. schrieb:
> TestX schrieb:
>> da fehlt der pulldown vom mosfet gate <> gnd (ca 100k)
>
> Nicht nötig, da kein tristate-Ausgang.

im stationären betrieb geht es natürlich ohne, aber in dem moment in dem 
die spannungsversorgung eingeschaltet wird ist der mosfet sonst in einem 
undefinierten zustand ..

von Qnkel  . (Firma: Privat) (qnkel)


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Hab die Schaltung nochmal neu aufgebaut - jetzt funzt sie schonmal ohne 
Wärme.

Aber oft wird der Motor nur kurzzeitig angesteuert, nicht über die 
eingestellte Zeit. Manchmal funzt es ein paar mal hintereinander - dann 
wieder nicht.

Und nach ein dutzend Mal probieren wird er dauerhaft angesteuert und der 
CD14538 wird heiß - lasse ich alles abkühlen funzt es wieder "normal" 
(also so unnormal wie vorher).

Hab jetzt vor dem FET den BC547 als Treiber. Ich vermute ein Problem 
ist, dass der Mikroschalter, der triggert, etwas prellt.

Hab in einem anderen Schaltungsbeispiel gesehen, dass am Reset nochmal 
ein 10nF gegen GND lag und am Trigger-Eingang ein 47nF parallel zum 
Widerstand.

Ob das Besserung bringt?
Irgendwo läuft in der Schaltung was verkehrt bzw. im 4538...

von Peter D. (peda)


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Mach mal in Reihe zum Digitalgedöns nen 100R und nen 100nF || 12V 
Z-Diode gegen GND.
Vermutlich bringt der Motor Deine 12V durcheinander und es enstehen hohe 
Pulse, die den 4538 durchzünden lassen.
Im Normalfall sollte an dem 100R kaum was abfallen, CMOS braucht ja nix.

von Joe F. (easylife)


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Qnkel  . schrieb:
> Und nach ein dutzend Mal probieren wird er dauerhaft angesteuert und der
> CD14538 wird heiß

Der CD14538 darf nicht die Spur von warm werden.
Irgendwas ist da falsch.

Was ist denn mit den Abblockkondensatoren? Hast du welche verbaut?
Was ist mit dem Serienwiderstand zum FET Gate?
Hat das Gate vom FET einen pulldown (100K)?

Wie sieht die Versorgungsspannung am Oszilloskop aus?
Wie sieht das Ausgangssignal am Oszilloskop aus? (FET nicht 
angeschlossen, FET mit 100R Serienwiderstand angeschlossen...)

: Bearbeitet durch User
von Joe F. (easylife)


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Und: du hast nicht zufällig einen 74HC4538 o.Ä. verbaut, der nur mit 
max. 7V klarkommt?

von Joe F. (easylife)


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Qnkel  . schrieb:
> Am TR+ ist das Gate sowie ein 10k Pull-Down-Widerstand.

Das war hoffentlich ein Schreibfehler, und du meintest statt "das Gate" 
"der Taster".
Das Gate gehört natürlich an Ausgang Q (so wie in deiner Zeichnung).

von Joe F. (easylife)


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Ah, und jetzt sehe ich es erst.
Lege mal Cx1 (Pin 1) auf GND.

Evtl. hast du einen MC14538B erwischt, und da steht im Datenblatt:

"NOTE: Pins 1, 8 and 15 must be externally grounded"

: Bearbeitet durch User
von Bernd K. (prof7bit)


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@Onkel: Der Ausgang Q1 an Pin15 darf nicht auf GND, das ist ein 
Kurzschluss.

Please acknowledge!

von Joe F. (easylife)


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Bernd K. schrieb:
> @Onkel: Der Ausgang Q1 an Pin15 darf nicht auf GND, das ist ein
> Kurzschluss.

Pin 15 ist nicht Ausgang Q1, sondern Cx2, und muss auf GND (s.o.).

von Qnkel  . (Firma: Privat) (qnkel)


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Joe F. schrieb:
> Qnkel  . schrieb:
>> Am TR+ ist das Gate sowie ein 10k Pull-Down-Widerstand.
>
> Das war hoffentlich ein Schreibfehler, und du meintest statt "das Gate"
> "der Taster".
> Das Gate gehört natürlich an Ausgang Q (so wie in deiner Zeichnung).


Ja, sorry. War natürlich ein Schreibfehler.

Joe F. schrieb:
> Ah, und jetzt sehe ich es erst.
> Lege mal Cx1 (Pin 1) auf GND.
>
> Evtl. hast du einen MC14538B erwischt, und da steht im Datenblatt:
>
> "NOTE: Pins 1, 8 and 15 must be externally grounded"

Ich habe ein CD14538BE, dort steht, das 1, 8 & 15 intern verbunden sind.

Außerdem steht dort unter "Power Down-Mode", das man ab 0,5µF den 
Kondensator direkt an Masse und nicht an Pin 1 anschließen soll.

Daher diese Schaltung und Pin 1 bleibt frei.

Habe nochmal Kondensatoren geordert und werde entsprechend einen 
Abblockkondensator und die anderen Widerstände einsetzen.

Werde gleich mal die Spannungen oszilloskopieren.

von Matthias S. (Firma: matzetronics) (mschoeldgen)


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Da du zwei Monoflops in dem Kerlchen hast, benutze doch das eine noch, 
um den Taster zu entprellen. Wie immer bei CMOS vergiss den 
Abblockkondensator zwischen Vcc und Gnd nicht.

Dem BC547 macht es übrigens so gut wie nichts aus, wenn er ein komplett 
entladenens Gate mal volladen soll, bau ihn ruhig ein. Beachte, das ich 
in der o.a. Stufe trotzdem einen kleinen Gatevorwiderstand benutze, 
schaden tut das sicher nicht.
Noch ein Tipp: Zu grosse Kondensatoren mögen die Monos meistens nicht so 
gerne, vor allem, wenn sie dann anfangen, Leckströme zu haben, wie 
Niedervolt Elkos. Also besser den R um Faktor 10 grösser wählen und 
dafür C um den Faktor 10 kleiner.

von Qnkel  . (Firma: Privat) (qnkel)


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Serienwiderstand zum Gate habe ich 47Ohm drin.

Abblockkondensator kommt noch rein, sobald alles da ist.

BC547 als Treiber ist bereits drin.

Der 2,2µF ist ein 63V-Folienkondensator von WIMA. Hab schon gerechnet um 
in Bereich von 220nF zu kommen, allerdings werden dann die Widerstände 
riesig (4,7MOhm).

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