Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Zwischen 2 Quartzen umschalten


von Robert K. (scadastudent)


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Hallo liebe Forengemeinde
ich stehe zur Zeit an einer kleinen Herausforderung:
Eine Schaltung zur Ansteuerung von Schrittmotoren wurde von mir 
modifiziert, wodurch ich zwischen 2 Quartz-Takten hin und her schalten 
kann. Damit laufen die Motoren bei bedarf deutlich schneller!
Gelöst über einen 6-poligen Schalter und 2 verschiedene Quartze.

Nun möchte ich eine kabelgebundene Fernbedienung bauen, die möglichst 
klein ist und die eigentliche Schaltung anderswo untergebracht ist.
Das Problem: Ich befürchte, dass ich die Umschaltmöglichkeit der 2 
Quarze nicht beliebig weit vom eigentlichen µC entfernen sollte. Die 
Quartze sollten wohl nicht 100cm vim µC über Kabel getrennt sein, oder?

Die Möglichkeit zwischen den Quartzen umzuschalten brauche ich aber in 
der Kabelfernbedienung.


 - Den µC kann ich nicht umprogrammieren (Stammt aus einem fertig 
gekauften System)
 - Eine Transistorlogik (Basisspannung über mech. Schalter) als Schalter 
zu konzipieren wäre jetzt nicht das Problem, aber ich kann doch nicht 
einfach einen Quartz damit schalten, oder??
 - Transistorlogik + Frequenzteiler ist etwas kompliziert, weil ich 
nicht weiss, wie ich die Tellerstufe an XTAL1 bzw. XTAL2 vom µC 
verknubbeln muss

µC: P87C51X2BN
Aktuelle Frequenzen, zwischen denen ich umschalte sind 3,57MHz und 
14,28MHz
Kann ich vielleicht doch die Quartze über 100cm Leitungslänge mit dem µC 
verknubbeln? Habt ihr vielleicht bessere Ideen?

Freue mich auf Antwort!

Gruß
Robert

von Goooooooopgle (Gast)


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Kleinsignalrelais für HF verwenden. Aber "vorgesehen" ist Sowas 
natürlich nicht.

von Max M. (jens2001)


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Robert K. schrieb:
> wodurch ich zwischen 2 Quartz-Takten hin und her schalten
> kann

Und womit schaltest du jetzt?

von Jim M. (turboj)


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Robert K. schrieb:
> Eine Schaltung zur Ansteuerung von Schrittmotoren wurde von mir
> modifiziert, wodurch ich zwischen 2 Quartz-Takten hin und her schalten
> kann. Damit laufen die Motoren bei bedarf deutlich schneller!
> Gelöst über einen 6-poligen Schalter und 2 verschiedene Quartze.

Das gibt aber fiese Glitches beim Umschalten, daher nicht 
empfehlenswert.
Ich würde das eher mit einem (runtergeteilten) Quarzoszillator und etwas 
Logik versuchen.

von Rudolph R. (rudolph)


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Erstmal heisst es Quarz, dann könnten Relais dabei helfen das Problem zu 
lösen.
Oder ein billiges Schrittmotor-Treiber-Modul, etwa eines mit einem 
DRV8825, alles andere raus werfen und den Takt über den "eigentlichen 
µC" selber einstellen?
Die Dinger kosten so um 2,50 Euro.

von Daniel h. C. (harrycane)


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Für HF-Oszillatoren nimmt man gerne PIN-Dioden zum Umschalten.

Oder einen Schiebeschalter direkt am Oszillator, der über eine Stange 
von außen geschoben/gezogen wird.

Relais wurde ja schon vorgeschlagen.

von MaWin (Gast)


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Robert K. schrieb:
> Kann ich vielleicht doch die Quartze über 100cm Leitungslänge mit dem µC
> verknubbeln?

Nein. Nicht mal 10cm.

Wenn das umschalten nur bei ausgeschalteten uC erfolgen muss, kann man 
ohne Beachten der Phasenlage umschalten.

ICH würde 2 fertige komplette Quarztoszillatoren verwenden und per 
Logiksteuersignal mit einem digitalem Multiplexer umschalten
1
  VCC
2
   |          |
3
+-----+       |Sel
4
| 3.57|--+  +---+     uC
5
+-----+  +--|A  |   |
6
            |  Y|---|OSCin
7
+-----+  +--|B  |   |
8
|14.28|--+  +---+
9
+-----+    74HC157
10
   |
11
  GND
Die +5V/0V an Sel können dann über ein 1m langes Kabeel geführt werden.

von Olaf (Gast)


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>  Damit laufen die Motoren bei bedarf deutlich schneller!
> Gelöst über einen 6-poligen Schalter und 2 verschiedene Quartze.

Du hast das nicht geloest. Du hast hirntote Scheisse gebaut und bist dir 
dessen nicht bewusst.

> Ich befürchte, dass ich die Umschaltmöglichkeit der 2
> Quarze nicht beliebig weit vom eigentlichen µC entfernen sollte.

Richtig. Alles was weiter wie 10mm vom Port entfernt ist, ist Bullshit.

> Habt ihr vielleicht bessere Ideen?

Nimm einen Frequenzteiler und schalte die Frequenzen ueber Logicgatter. 
Sowas wie 74HC4060 koennte dir helfen.
Oh..und selbst das geht NUR wenn der Controller beim umschalten der 
Frequenz im Reset ist. Willst du im Betrieb umschalten wird es noch 
etwas aufwendiger weil du dich beim umschalten syncronisieren must damit 
nicht zwei Taktflanken zu dicht hintereinander folgen.

Olaf

von Michael U. (amiga)


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Hallo,

14,28MHz, 4:1 Teiler und MUX dahinter. Dann kannst Du prinzipiell auch 
auf 7,14MHz umschalten.
Die üblichen µC lassen sich über XTAL1 oder XTAL 2 auch extern takten. 
Kontrollieren, ob der µC mit 5V oder mit 3,,3V betrieben ist. Passenden 
Quarzoszillator suchen, 74HC390 o.ä. als Teiler dahinter, dann die 
Ausgänge des Zähler an einen 74HC151.

Ob XTAL1 oder 2 richtig ist sagt das Datenblatt des µC oder ein 
Versuch...

Gruß aus Berlin
Michael

: Bearbeitet durch User
von Falk B. (falk)


Angehängte Dateien:

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@Robert Kna (scadastudent)

>Eine Schaltung zur Ansteuerung von Schrittmotoren wurde von mir
>modifiziert, wodurch ich zwischen 2 Quartz-Takten hin und her schalten
>kann. Damit laufen die Motoren bei bedarf deutlich schneller!

Eine sehr ungewöhnliche Lösung. Normalerweise macht man das in der 
Software.

>Gelöst über einen 6-poligen Schalter und 2 verschiedene Quartze.

>Nun möchte ich eine kabelgebundene Fernbedienung bauen, die möglichst
>klein ist und die eigentliche Schaltung anderswo untergebracht ist.
>Das Problem: Ich befürchte, dass ich die Umschaltmöglichkeit der 2
>Quarze nicht beliebig weit vom eigentlichen µC entfernen sollte. Die
>Quartze sollten wohl nicht 100cm vim µC über Kabel getrennt sein, oder?

Nein.

>Die Möglichkeit zwischen den Quartzen umzuschalten brauche ich aber in
>der Kabelfernbedienung.

Nimm ein Miniaturrelais. Das kann man mit beliebig langen Leitungen 
ansteuern.

> - Eine Transistorlogik (Basisspannung über mech. Schalter) als Schalter
>zu konzipieren wäre jetzt nicht das Problem, aber ich kann doch nicht
>einfach einen Quartz damit schalten, oder??

Nein.

> - Transistorlogik + Frequenzteiler ist etwas kompliziert, weil ich
>nicht weiss, wie ich die Tellerstufe an XTAL1 bzw. XTAL2 vom µC
>verknubbeln muss

Das ist einfach. Nimm einen QuarzOSZILLATOR, welcher ein TTL/CMOS Signal 
ausspuckt. Den kann man mittels 74HC4040 oder anderen ICs durch 4 
teilen, Mittels Multiplexer ala 74HC153 kann man zwischen dem 
ungeteilten Takt und dem /4 Takt umschalten. Die Steuerleitung für den 
Mux kann man nahezu beliebig lang machen. Siehe Anhang.

>µC: P87C51X2BN
>Aktuelle Frequenzen, zwischen denen ich umschalte sind 3,57MHz und
>14,28MHz

OK.

>Kann ich vielleicht doch die Quartze über 100cm Leitungslänge mit dem µC
>verknubbeln?

Nein. Viel mehr als 5cm sind da nicht drin.

> Habt ihr vielleicht bessere Ideen?

Siehe oben.

MFG
Falk

von Hp M. (nachtmix)


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Oder überhaupt keinen Quarz verwenden, sondern einen einfachen 
RC-Oszillator.
Den kann man problemlos über einen Frequenzbereich von mindestens 1:10 
kontinuierlich variieren..

von Michael U. (amiga)


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Hallo,

@Falk Brunner: Danke für das Schaltbild zeichen.
Teiler und MUX gibt es ja ausreichend Auswahl, mal schauen, was der TO 
draus macht.

Gruß aus Berlin
Michael

von Daniel h. C. (harrycane)


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Oder du nimmst den SI5351A.

Das ist ein Any-Frequency CMOS Clock Generator.

Der kann 8 kHz bis 133 MHz.

Die jeweils grade gewünsche Ausgabefrequenz wird über I2C mittgeteilt.

Kostet ca. 1€.

von BWL-Manager (Gast)


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Für Quartze nimm mann einen Wiederstand in der Maschiene.

von Daniel h. C. (harrycane)


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Taktgenerator Si5351A-B-GT, 10-pin

http://de.rs-online.com/web/p/taktgeneratoren/8231987/

von Robert K. (scadastudent)


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Hallo zusammen,
da ist man mal 3h vom PC wech und hat hunderte Antworten!
RESPEKT und vielen Dank für den Input!

Zur Klarstellung: Die Schrittmotorsteuerung ist für eine astronomische 
Montierung und verfügt über eine "Korrekturmöglichkeit" per 
Steuertasten. Maximale Korrekturgeschwindigkeit liegt bei 8x 
(Erdrotation x8). Das ist mir etwas zu wenig, daher kann ich es über 
einen 2. Quarz auf 32 erhöhen. Nach der Korrektur muss ich wieder auf 
den alten Quarz umschalten. Das Umschalten (Schalter 2x3-polig) habe ich 
probiert, weil es spontan die einfachste Möglichkeit war.
Es funktioniert für meine Zwecke perfekt. Wenn der µC sich kurz 
verheddert, dann bekomm ich das nicht mit, bzw. die Auswirkungen sind so 
kurzlebig, dass es in diesem Anwendungsfall egal ist.

Werde mich mal mit den Antworten etwas tiefgebender beschäftigen.
Die Variante mit den Releais klingt nach der geringsten "Raumforderung".

Gruß
Robert

von Michael U. (amiga)


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Hallo,

wenn Relais dann such mal nach DIL Reed Relais.
Davon 2 Stück mit je 2 Schließern. Mit 2 Wechslern habe ich die noch 
nicht gesehen, da würde eins reichen.

Wenn es mit Deinem Schalter ging, geht sicher auch ein Miniaturrelais 
mit 2 Wechslern, die Quarze direkt ans Relais gelötet und die 
Mittenkontakte kurz mit den alten Quatrzanschlüssen verbunden. Kannst Du 
nur ausprobieren.

Gruß aus Berlin
Michael

: Bearbeitet durch User
von Matthias K. (kannichauch)


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Hallo

Es gibt die Möglichkeit, ohne Relais oder Logik zwischen 2 Quarzen 
umzuschalten.

In der Hochfrequenztechnik nimmt man gerne Schaltdioden für kleinere 
Spannungen.
Fließt ein Strom hindurch, wird die Diode für kleine Wechselströme 
leitfähig.
In Datenblättern von Schaltdioden sind Strom und zugehöriger 
Innenwiderstand angegeben.
Außer, falls Deine Quarze mit hoher Spannung an Röhrenoszillatoren 
angeschlossen sind, sollte das funktionieren.
Jetzt kannst Du mal googlen(hier Synonym für Suchmaschine), wie sowas 
geschaltet ist. Die Schaltung ist klein und einfach.

MfG
Matthias

von Robert K. (scadastudent)


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Hallo nochmal,
ich habe mich eigentlich für die Variante von MaWin entschieden (7. 
Post), also beide Quarze mittels Multiplexer an den µC hängen.
Leider funktioniert es gar nicht und ich habe keine Ahnung warum.

Folgender Aufbau steht nun:
 - Quarz 1 hängt an A1 und A2
 - Quarz 2 hängt an B1 und B2
 - STROBE hängt auf GROUND, wie es im Datenblatt steht
 - Y1 und Y2 hängen am µC (auf XTAL1 und XTAL2 wie auch der 
Original-Quarz)
 - SELECT kann ich per Taster entweder auf 0V (GROUND) oder 5V setzten

Erste Idee: Ich lege von beiden Quarzen je ein Kontakt auf XTAL1 und vom 
74HC157 kommt dann jeweils der aktuelle Input für XTAL2 ==> Eigentlich 
war mir klar, dass das nicht funktionieren kann, aber immerhin arbeitet 
es IRGENDWIE (irgendwo zwischen 3 und 32MHz schwingt der µC ganz 
unkontrolliert)

Könnt ihr mir vielleicht nochmal weiterhelfen mit diesem Ansatz??
Würde ungern nochmal bestellen und warten etc...


Danke schonmal im Voraus.
Gruß
Robert

von Michael U. (amiga)


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Hallo,

MaWin hat nicht ohne Grund 2 Quarzoszillatoren angegeben.
Ein zusätliches Gatter wird wegen Laufzeit, Kapazitäten usw. 
wahrscheinlich zuverlässig verhindern, daß der interne Oszillator den 
Quarz zum Schwingen anregt. Entweder Quarzoszillatoren beschaffen oder 
eben Reed-Relais wenn Du die Quarze eben schon hats. Diese Lösung hat ja 
mit Deinem Schalter schonmal funktioniert, auch wenn sie alles andere 
als optimal ist.

Gruß aus Berlin
Michael

von Gerhard O. (gerhard_)


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Es gibt Analog Umschalter im SOT-23-6 Gehäuse. Ich kann mich jetzt 
gerade nicht an den Typ erinnern, verwende ihn aber ab und zu. Damit 
könntest Du auf kleinsten Raum mit einem Fensteuer Logik Signal bequem 
zwischen zwei Quarze umschalten. Die haben nur ein paar Ohm 
Schaltwiderstand im jeweiligen Verbindungszustand. Die zwei Quarze 
schließt Du am besten am Ausgang des Oszillator Inverters und den 
Eingang des Oszillator verbindest mit dem "Mittelkontakt". Die beiden 
Schalteingänge verbindest Du mit den übrig gebliebenen Quarzanschlüssen.

Durch die Kleinheit des Schalters kommst Du auch mit sehr kurzen 
Leitungen aus. Das Sot-23 Gehäuse montierst Du am besten im "Dead 
Beetle" Stil mit den Beinen nach oben und einen Tropfen Acrylacetat 
Kleber.

Mfg,
Gerhard

: Bearbeitet durch User
von Robert K. (scadastudent)


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Hallo Gerhard,
Meinst du vielleicht den
MAX4648 bzw. MAX4647

https://datasheets.maximintegrated.com/en/ds/MAX4647-MAX4648.pdf

Preislich macht es keinen großen Unterschied, ob Reed-Relais oder 
Analog-Switch.
Mal schauen, was ich beim C in Mannheim so kriege.

Gruß
Robert

von Robert K. (scadastudent)


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Noch eine kurze Frage zu den Reed-Relais:
Machen in meinem Fall nicht 2 Wechsler mehr Sinn?
Jeder Quarz hängt mit je einem Kontakt an einem Relais, der Quarz, der 
am häufigsten benutzt wird kann doch somit beim stromlosen Zustand der 
Relais geschaltet sein.
Warum dann die 2 Schließer?

Gruß
Robert

von Joe F. (easylife)


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Robert K. schrieb:
> Transistorlogik + Frequenzteiler ist etwas kompliziert, weil ich
> nicht weiss, wie ich die Tellerstufe an XTAL1 bzw. XTAL2 vom µC
> verknubbeln muss

Um welchen uC handelt es sich denn?

von Olaf (Gast)


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> ich habe mich eigentlich für die Variante von MaWin entschieden (7.
> Post), also beide Quarze mittels Multiplexer an den µC hängen.

Martin hat zuviel Ahnung um dir so einen Unsinn zu erzaehlen...

> Leider funktioniert es gar nicht und ich habe keine Ahnung warum.

...weil du lernresistent bist.

Man kann Quarze nicht umschalten! Man kann lediglich Quarzoszillatoren 
umschalten und das auch auf keinen Fall im laufenden Betrieb.

Und nein, man kann Quarze auch nicht mit Relais umschalten.

Olaf

von Gerhard O. (gerhard_)


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Robert K. schrieb:
> Hallo Gerhard,
> Meinst du vielleicht den
> MAX4648 bzw. MAX4647
>
> https://datasheets.maximintegrated.com/en/ds/MAX4647-MAX4648.pdf
>
> Preislich macht es keinen großen Unterschied, ob Reed-Relais oder
> Analog-Switch.
> Mal schauen, was ich beim C in Mannheim so kriege.
>
> Gruß
> Robert

Hallo Robert,

Ich dachte da an den:

http://www.ti.com/lit/ds/symlink/sn74lvc1g3157.pdf

http://www.digikey.ca/product-detail/en/SN74LVC1G3157DBVR/296-14908-1-ND/562548

Das is ein Doppelumschalter mit 6 Ohm und bis 300MHz geeignet.

Der Vorteil gegenüber dem Reed Relais ist der wesentlich niedrigere 
Stromverbrauch im aktiven Zustand. Abgesen davon ist Umschalter hier 
bequemer.

Gruß,
Gerhard

: Bearbeitet durch User
von Robert K. (scadastudent)


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Liebe Forengemeinde,
habe vorhin beim C vor Ort und habe 2 Miniaturrelais gekauft, (M4-05H, 
Doppelwechsler, 3,5V Schaltspannung, 125 Ω Innenwiderstand der Spule, 
Bauform: GROSS^^)
Und siehe da: es klappt. Aufbau klein, SEHR übersichtlich und günstig. 
Gebraucht wird natürlich nur eins der Relais, aber man weiß ja nie ^^

Der Quarz, welcher am meisten genutzt wird (3,57MHz), liegt auf den 
stromlosen Relaiskontakten (Pin 6 und 11), der μC hängt mit XTAL1 und 
XTAL2 an den Ausgängen vom Relais (Pin 4 und 13) und der "Zusatzquarz" 
an den Pins 8 und 9.
5V Spannung liegen an einem Spulenkontakt an und werden über einen 
Taster auf der Gegenseite auf Ground gezogen.

Leitungslänge zwischen μC und Quarz liegt bei etwa 12mm - getestet und 
funktioniert in meinem Fall.

Danke für eure Hilfe
Gruß
Robert

von Joe F. (easylife)


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Robert K. schrieb:
> und
> funktioniert in meinem Fall.

Ja, aber bitte nicht nachmachen.
Das ist wirklich eine sehr gruselige, und die schlechteste aller 
Lösungen.

Tip: NJU6311

: Bearbeitet durch User
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