Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Einschaltverzögerung für Relais-Treiberstufe


von Angelo M. (flipflopfreak)


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Hallo Leute.

Ich bastel gerade mit TTL Bausteinen und bräuchte ein paar 
Ideen/Lösungen zu folgender Problemstellung:

Ich habe eine kleine Logik aus NOR-Gattern aufgebaut, die am Ende die 
Treiberstufe ULN2003AN für die Relais betätigt. Zwischen der Logik und 
der Treiberstufe möchte ich eine Einschaltverzögerung wenigen Sekunden 
realisieren.
Habe mich schon umgeschaut und den Baustein SN74LS31N als Delay-Element 
gefunden, jedoch verzögert der nur im ns-Bereich.
Eine Schaltung aus Widerstand und Kondensator ist eine Möglichkeit, 
jedoch brauche ich den Aufbau mehrmals und auf meiner Leiterkarte habe 
ich nicht mehr viel Platz. Eine integrierte Lösung wäre optimal.


SN74LS02N NOR-Gate
Datenblatt: 
http://www.produktinfo.conrad.com/datenblaetter/150000-174999/172030-da-01-en-74LS02.pdf

ULN2003AN
Datenblatt: 
http://www.produktinfo.conrad.com/datenblaetter/550000-574999/564807-da-01-en-TRANS_7_NPN_DARL_50_ULN2003AN_DIP_16_TID.pdf

Beste Grüße

von Harald W. (wilhelms)


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Angelo M. schrieb:

> Habe mich schon umgeschaut und den Baustein SN74LS31N als Delay-Element
> gefunden, jedoch verzögert der nur im ns-Bereich.

Dann nimm den 74121 oder74122.

Ich würde für Neuentwicklungen aber eher die 4000er Ics nehmen.

von Michael H. (overthere)


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Wie genau brauchst du's denn?

Ein einfacher Lösungsvorschlag ist, den LM393 als Relaistreiber zu 
misbrauchen (wenn du kleine Relais hast), und über ein RC Glied die Zeit 
einzustellen. Wenn du 1% NPOs verbaust ist das hinreichend genau.

Falls Du nur ein Delay wünschst, fällt mir spontan der 74HC123 ein. Aber 
ob das viel kleiner wird?

von Angelo M. (flipflopfreak)


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Mal angenommen ich verwende den SN74121
Datenblatt:http://www.produktinfo.conrad.com/datenblaetter/150000-174999/170771-da-01-en-IC_SN_74121_N__DIP14__TID.pdf

Seite 6 des Datenblatts zeigt die Kennlinien der Dimensionierung des C 
und des R für ein bestimmtes T.
Habe mich für R_T=40kΩ entschieden, also müsste ich für eine Verzögerung 
von 5 Sekunden auf C = ~500µF kommen. Hab ich das so richtig verstanden?

Beim Einbau müsste ich ja dann die "logische 1" aus meinem Logik-Gatter
an Pin B(5) anschließen. Das NAND im Inneren des IC macht daraus 
"logisch 0" und die Invertierung am Pin Q "gestrichen" (1) macht daraus 
wieder eine "logisch 1" und das Ganze passiert nur wenn meine Logik für 
5 Sekunden den Eingangspegel hält.

Habe ich das so richtig verstanden?



@Michael: Genau muss das Ganze nicht sein, ich peile so 5 Sekunden an.
Würde schon gerne die Darlingtonstufe als Treiber verwenden, brauche ja 
nur den Delay und möchte ich möglichst ohne CMOS arbeiten.

von Harald W. (wilhelms)


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Angelo M. schrieb:

> Ich möchte möglichst ohne CMOS arbeiten.

...und Du kennst Dich auch mit den speziellen Problemen
von Schaltungen mit TTL-Bausteinen aus?

von Angelo M. (flipflopfreak)


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Wahrscheinlich nicht genug, leider habe ich die Vorgabe nur 
TTL-Bausteine zu verwenden.

Aber unabhängig davon gibt es ein Missverständnis, es ging mir nicht um 
einen einfachen Delay. Der logische Pegel aus den Gattern soll rund 5 
Sekunden anliegen, bevor die Treiberstufe anfängt zu schalten. Damit 
soll vermieden werden das "kurze" Pulse (unter 5s) einen Schaltvorgang 
auslösen.

In Anbetracht dessen lohnt sich vielleicht doch ehr ein RC-Glied?

von Peter2 (Gast)


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Dein Problem lässt sich mit dem '121 Monoglop lösen.
Du musst mehr nachdenken und deine denkbaren "Schaltfolgen" auf 
Rastenpapier aufmalen, dann kommst schon selbst drauf...

von tlc555 (Gast)


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Wie wäre es mit einem TLC 555 oder so?

von Michael B. (laberkopp)


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Angelo M. schrieb:
> Habe mich für R_T=40kΩ entschieden, also müsste ich für eine Verzögerung
> von 5 Sekunden auf C = ~500µF kommen. Hab ich das so richtig verstanden?

Ja, da 74121 als der allererste MonoFlop-Baustein der Standard-TTL Serie 
leider nicht mehr als 40k laut Datenblatt zulässt.

Der 74LS121 lässt 160k zu, damit könnte man den Elko auf 120uF 
verringern.

Leider gibt es diese 'modernen' LS Exemplare vom allerersten MonoFlop 
der 74er Serie selten. Weiter verbreitet ist der 74LS123, und die 74221 
gibt es dann gar als HC_MOS, die problemlos bis 1MOhm und amit viel 
kleineren Kondensator erlaubt

https://www.fairchildsemi.com/datasheets/74/74VHC221A.pdf

Kleinere Kondensatoren sind besser weil zeitstabiler.

von Angelo M. (flipflopfreak)


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@Michael Bertrandt: Das ist ein guter Hinweis, denn die Größe des Elko 
war schon etwas nachteilig.

Aber wenn ich mir die Truth Table nochmal anschaue verstehe ich nicht so 
ganz wie der IC mein Problem lösen soll. Der '121 wird doch genutzt um 
aus "kurzen" Eingangspulsen, Pulse einer definierten Länge zu 
generieren.
Im Grunde will ich doch fast das Gegenteil erreichen.

Am Eingang liegt ein Puls einer unbekannten Gesamtlänge an. Wird eine 
bestimmte Länge erreicht, gibt es einen Schaltvorgang der bis zum Ende 
des unbekannten Pulses gehalten wird.
Oder mit anderen Worten:
Das Ganze funktioniert wie ein Schalter den ich eine Weile (5s) gedrückt 
halten muss bevor etwas passiert. Sobald ich den Schalter dann aber los 
lasse wird auch der Gesamte Vorgang beendet.

von Axel S. (a-za-z0-9)


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Angelo M. schrieb:
> Aber wenn ich mir die Truth Table nochmal anschaue verstehe ich nicht so
> ganz wie der IC mein Problem lösen soll. Der '121 wird doch genutzt um
> aus "kurzen" Eingangspulsen, Pulse einer definierten Länge zu
> generieren. Im Grunde will ich doch fast das Gegenteil erreichen.

Die Lösung ist einfach: mitdenken

Nehmen wir an, dein Signal wäre H-aktiv (das Relais schaltet bei H-Pegel 
ein). Jetzt schaltest du das Monoflop so, daß es beim Wechsel von L nach 
H einen L-Impuls erzeugt. Wenn du jetzt noch das Eingangssignal mit dem 
Ausgangssignal des Monoflop UND-verknüpfst, was kriegst du dann am 
Ausgang des UND-Gatters?

von Angelo M. (flipflopfreak)


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Hab das mal gezeichnet.
An B liegt das H Signal an und laut Function Table ergibt das L am 
Ausgang Q.
Jetzt verknüpfe ich Ausgang (Q) und Eingang (B) mit UND.
L&H ergibt L.

Jedoch nur bis meine definierte Zeitspanne abgelaufen ist, dann müsste Q 
wieder auf H springen und ich erhalte H am Ausgang des UND-Gatters.

So richtig?

von Harald W. (wilhelms)


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Michael B. schrieb:

> Ja, da 74121 als der allererste MonoFlop-Baustein der Standard-TTL Serie
> leider nicht mehr als 40k laut Datenblatt zulässt.

> HC_MOS, die problemlos bis 1MOhm

Die arbeiten aber nicht unbedingt mit Standard-TTL-Bausteinen
zusammen.

> und amit viel kleineren Kondensator erlaubt

Da heisst dann vorallen, das man Wickelkondensatoren nehmen kann,
mit denen auch Zeiten bis zu mehreren Minuten möglich sind.

von Harald W. (wilhelms)


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Angelo M. schrieb:

> Aber wenn ich mir die Truth Table nochmal anschaue verstehe ich nicht so
> ganz wie der IC mein Problem lösen soll.

Das ist ein Problem der Kombinatorik, welches man mit zusätzlichen
Gatterbausteinen löst, mit denen dann Ein-und Ausgangssignale des
Monoflops passend verknüpft werden. Ich denke, das wäre eine gute
Übung für Dich, da die passende Schaltung aus der Wahrheitstabelle
zu entwickeln.

von Peter D. (peda)


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Angelo M. schrieb:
> leider habe ich die Vorgabe nur
> TTL-Bausteine zu verwenden.

Nun der 74LS123 erlaubt bis 260k und dürfte noch beschaffbar sein.
Ist denn wirklich TTL gemeint oder die Logikfamilie 74xxx?
Wenn es nur auf die 74xxx ankommt, nimm den 74HC123.

von spack (Gast)


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Harald W. schrieb:
> Angelo M. schrieb:
>

> Das ist ein Problem der Kombinatorik, welches man mit zusätzlichen
> Gatterbausteinen löst, mit denen dann Ein-und Ausgangssignale des
> Monoflops passend verknüpft werden. Ich denke, das wäre eine gute
> Übung für Dich, da die passende Schaltung aus der Wahrheitstabelle
> zu entwickeln.

Ganz genau so sehe ich das auch. Da findet man leicht Lösungen,
und das nur mit bloßem Nachdenken, auch ohne fremde Hilfe.
Wo ist das Problem? Ob TTl oder C-Mos - wenn die Spannungen stimmen,
was soll da schief gehen? Ob 74xx oder LS74xx, ist doch völlig egal!

von Angelo M. (flipflopfreak)


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Hab den Baustein wie gewollt zum laufen gebracht! Danke für eure Geduld 
und Hilfe!

von Harald W. (wilhelms)


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Angelo M. schrieb im Beitrag #4489672

> Hab den Baustein wie gewollt zum laufen gebracht! Danke für eure Geduld
> und Hilfe!

Ich denke, für viele, die diesen Thread mal später lesen werden,
wäre es interessant, wenn Du deine endgültige Schaltung hier
veröffentlichen würdest. Falls Du die Lösung mit Hilfe einer
Wahrheitstabelle ermittelt hast, wäre es gut, auch diese hier
zu veröffentlichen.

von Angelo M. (flipflopfreak)


Angehängte Dateien:

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Hab den betreffenden Teil mal ausgeschnitten.
Im Grunde kann man die Wahrheitstabelle aus dem Datenblatt dazu 
verwenden. Ich hab jedoch ein wenig durch probieren gelöst.

- Am Input liegt unser Signal (logisch 1) an.
- Das Signal bewirkt am invertierten Ausgang (Q gestrichen) eine 
logische 0  und das für rund 15 Sekunden (Messwert).
- Nach 15 Sekunden wechselt der invertierte Ausgang von 0 auf 1.
- Wenn zu diesem Zeitpunkt an B immernoch eine 1 anliegt, dann liegen am 
UND-Gatter zweimal logisch 1 an und es wird eine logische 1 am Ausgang 
des Gatters erzeugt.

Wird der Eingang (B) in dieser Zeit 0, so wird der gesamte Vorgang 
abgebrochen.

Damit sollen kurze Pulse quasi "gefiltert" werden und nur dann eine 
Ausgabe erzeugt werden, wenn unser Eingang dauerhaft 1 beträgt.

Die Werte von Kapazität und Widerstand sollten laut Datenblatt rund 5 
Sekunden Verzögerung bewirken, jedoch habe ich 15 Sekunden gemessen. hat 
jemand eine Erklärung dafür?


Beste Grüße

von Stefan F. (Gast)


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> Ich würde für Neuentwicklungen aber eher die 4000er Ics nehmen.

Du hast aber schon bemerkt, dass die Elektronik-Versandhändler ihr 
Angebot an 4000 er in den vergangenen 20 Jahren kontinuierlich reduziert 
haben, während das Angebot von 74HC Chips gestiegen ist?

von Harald W. (wilhelms)


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Stefan U. schrieb:

>> Ich würde für Neuentwicklungen aber eher die 4000er Ics nehmen.
>
> Du hast aber schon bemerkt, dass die Elektronik-Versandhändler ihr
> Angebot an 4000 er in den vergangenen 20 Jahren kontinuierlich reduziert
> haben, während das Angebot von 74HC Chips gestiegen ist?

Ich schlage die 4000er deshalb vor, weil sie auf Grund ihrer
Langsamkeit und Betriebsspannungunabhängigkeit für Anfänger
recht pflegeleicht sind. Das trifft für die 74H... Bausteine
nicht zu. Natürlich ist mir klar, das man für Neuentwicklungen
für grössere Stückzahlen nur mit den 74H... Bausteinen arbei-
ten sollte. Dann muss man sich aber auch mit Problemen wie
Störempfindlichkeit und unterschiedlich benötigten Pegeln
herumschlagen, wie man sie aus alten 74xx-Zeiten kennt.
Das führt bei Anfängern ohne fundierte Elektronikgrundaus-
bildung oft zu Verwirrungen.

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