Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Taster invertieren, Ruhestrom klein


von asterix bei den elektronen (Gast)


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Guten Abend,

ein Taster (bereits verklebt) soll eine Reihe LEDs anschalten, wenn er 
nicht gedrückt ist.
Sonst hat der Taster keine weitere Aufgabe.

Dazu soll der Bauteilaufwand möglichst klein gehalten werden und 
platzmäßig maximal 40x50x15 in Anspruch genommen werden.

Der Taster wird, wenn es hoch kommt, alle Stunde eine Viertelstunde 
gedrückt.

Das ganze ist batteriebetrieben, also spielt der Ruhestrom eine sehr 
große Rolle (12V 10 Ah)

Ich dachte an die angehängte Schaltung. Der Ruhestrom ist maximal im 
Mikroamperebereich, eher im Nanoamperebereich. Der Mosfet sollte dabei 
in 0,1s voll durchschalten und kann danach so lang abkühlen wie er 
lustig ist.

Kann man das so lassen?
Der IRF840 ist völliger Overkill für 4 5mm-LEDs, aber der liegt hier 
grad rum.

Ach und daß die LED noch Vorwiderstände brauchen ist mir bewusst. Die 
Einzeichnung soll nur symbolisch sein.

Vielen Dank!

von asterix bei den elektronen (Gast)


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von Hp M. (nachtmix)


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asterix bei den elektronen schrieb:
> Kann man das so lassen?

Keine so gute Idee. Die LEDs -oder was immer die Last ist- bekommen auf 
diese Weise nur etwa 8V.

Wenn du einen N-Kanal-MOSFET verwendest, legst du die Last besser 
zwischen Drain und +, Source an GND.
Die Eingangsschaltung kann so bleiben, aber es reicht auch ein einzelner 
1M Widerstand.



Allerdings frage ich mich weshalb der Ruhestrombedarf dir so wichtig 
ist, denn in der Ruhestellung bei unbetätigtem Taster fliesst ja der 
Laststrom.

von Peter D. (peda)


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Hp M. schrieb:
> denn in der Ruhestellung bei unbetätigtem Taster fliesst ja der
> Laststrom.

Vielleicht ne Art Kühlschranklicht.

Die LED braucht nen Vorwiderstand, vorzugsweise im Drain des FET.

von Stefan F. (Gast)


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1
             LED's           R1
2
+12V o--+--|>|--|>|--|>|---[===]-----+
3
        |                            |
4
        |                            |
5
        |   1M                  ||---+
6
        +---[===]---+----+------||<        N-Kanal MOSFET
7
                    |    |      ||---+
8
            100nF  ===   /           |
9
                    |    |           |
10
GND o---------------+----+-----------+
11
                        Taster

Der 100nF Kondensator ist wichtig, um den Empfang von Radiowellen zu 
verhindern. Bei so hohen Vorwiderständen passiert das sonst sehr 
warscheinlich.

Da die Schaltung relativ träge einschaltet, muss der MOSFET in diesen 
Momenten relativ viel Wärme ableiten. Ich weiß nicht, wie viel Strom du 
fließen lassen willst. Ich schätze mal, dass ein MOSFET im TO220 Gehäuse 
(ohne Kühlkörper) für ein paar hunder mA ausreichen wird. Bei mehr Strom 
musst du warscheinlich ein Stück Metall dran schrauben.

Berechne R1 so, dass der gewünschte Strom durch die LED's fließst. Du 
kannst maximal 3 weiße oder 5 rote in Reihe schalten. Für mehr LED's 
schalte mehrere Stränge parallel - aber jeder Strang braucht seinen 
eigenen Vorwiderstand:
1
      +---[===]---|>|--|>|--|>|--+
2
      |                          |
3
+ o---+---[===]---|>|--|>|--|>|--+----o -
4
      |                          |
5
      +---[===]---|>|--|>|--|>|--+

von JensM (Gast)


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Nochmal eine kleine Anallyse:

Wenn 3/4 der Zeit die LEDs Strom verbrauchen und der Strom 1/4 der Zeit 
sehr viel kleiner ist als der Strom durch die LEDs so ist der Aufgabe 
genüge getan.

Angenommen die LEDs benötigen 10mA.
Der Gatewiderstand ist 100kOhm, so sind das 120uA.
Das kann man vernachlässigen (damit betreibt man den gedrückten Taster 
mit dem Akku 10 Jahre)


Also lieber den Widerstand etwas kleiner wählen und den Kondesator weg 
lassen. Der bringt nichts.

Gruß JensM

von m.n. (Gast)


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Stefan U. schrieb:
> Der 100nF Kondensator ist wichtig, um den Empfang von Radiowellen zu
> verhindern. Bei so hohen Vorwiderständen passiert das sonst sehr
> warscheinlich.

Der Aprilscherz kommt ja reichlich spät ;-)

von Georg (Gast)


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asterix bei den elektronen schrieb:
> Der Taster wird, wenn es hoch kommt, alle Stunde eine Viertelstunde
> gedrückt.

Also eine 3/4 Stunde leuchten die LEDs? Dann ist doch der Stromverbrauch 
der Schaltung selbst vollkommen egal.

Georg

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


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Stefan U. schrieb:
> Der 100nF Kondensator ist wichtig, um den Empfang von Radiowellen zu
> verhindern. Bei so hohen Vorwiderständen passiert das sonst sehr
> warscheinlich.

So ein Blödsinn. Und dann auch noch 100nF. Warum nicht gleich 1000µF? 
Der MOSFET selber hat schon genug Gate-Kapazität, um HF-Einstreuungen 
abzuleiten.

Ansonsten gehören die LED natürlich in der Tat in den Drain-Zweig und 
nicht wie vom TE geplant, in den Source-Zweig.

von Stefan F. (Gast)


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>> Der 100nF Kondensator ist wichtig, um den Empfang von Radiowellen zu
>> verhindern. Bei so hohen Vorwiderständen passiert das sonst sehr
>> warscheinlich.

> Der Aprilscherz kommt ja reichlich spät ;-)

Das ist kein Scherz. Aber Dir werde ich den Sachverhalt nicht 
detaillierter erklären.

> So ein Blödsinn.

Dir erkläre ich das auch nicht. Ihr habt nämlich beide nur unzureichende 
Ahnung von der Praxis, meint hier aber, andere beleidigen zu müssen, die 
ihr für dummer haltet. Habt Ihr kein Benehmen gelernt?

> Der MOSFET selber hat schon genug Gate-Kapazität,
> um HF-Einstreuungen abzuleiten.

Könnte gut sein. Das hängt sehr stark von der Betriebsumgebung ab.

In der Nähe zu einem Lichtschalter oder eine Leuchtstöffröhre oder was 
auch immer für einem Strahler könnte Fehlfunktionen bis hin zur 
Zerstörung des Transistors auslösen. Solange ich nicht weiß, welchem 
Zweck die Schaltung dient, empfehle ich lieber eine zuverlässig 
funktionierende.

> Warum nicht gleich 1000µF?

Weil die LED dann zu träge aufleuchten wird (siehe formulierte 
Anforderung) und weil ein Elko mögliucherweise eine zu hohe Induktion 
hat, um hier seine geplante Wirkung zu entfalten.

von m.n. (Gast)


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Stefan U. schrieb:
> weil ein Elko mögliucherweise eine zu hohe Induktion
> hat, um hier seine geplante Wirkung zu entfalten.

Du redest Dich noch um Kopf und Kragen.

Stefan U. schrieb:
> Solange ich nicht weiß,

.. solltest Du besser schweigen.

von Stefan F. (Gast)


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> Du redest Dich noch um Kopf und Kragen.

Nein. Ein kleiner Denkanstoß: Miteelwellen-Empfänger haben eine 
Eingangs-Kapazität von einigen hundert pF. Mosfets dieser Größe haben 
ebenfalls einige hunder pF.

Wie warscheinlich ist es, dass die Gate-Kapazität Radiowellen wirksam 
kurzschließt, wo doch Radioempfänger genau das Gegenteil tun?

Abgesehen davon geht es nicht nur um buchstäbliche Radio-Kanäle. Mit 
Radiowellen meine ich "Elektromagenetische Felder", ich habe mich nur 
bemüht, komplizierte Fachausdrücke zu vermeiden, da der TO sie 
vermutlich nicht kennt. Es geht auch um die volkstümlich genannten 
Funk-Störungen, die von Schaltern, Motoren, Leuchtstofflampen und 
allerlei Elektronischen Geräten ausgehen.

Was denkst du, warum bei AVR Mikrocontroller gebetsmühlenartig empfohlen 
wird, einen Kondensator an den Reset-Pin zu schalten - selbst wenn der 
Widerstand "nur" 10k Ohm hat. Es geht eben um diese elektromagnetischen 
Felder.

Neulich hatte jemand Probleme mit Tastern in einer Licht-Steuerung, eben 
weil er keine Kondensatoren verwendet hat.

@Edit: Misst, jetzt habe ich es doch erklärt. Wollte ich doch gar nicht. 
Ihr macht mich echt bekloppt.

> Du redest Dich noch um Kopf und Kragen.

Nein, ich spreche Empfehlungen aus, die auf Erfahrung und Ausbildung 
basieren. Ich bin auch kein allwissender Gott, aber meine Schaltungen 
arbeiten zuverlässig und sind lange haltbar. Ich entwickle Elektronik 
seit 25 Jahren und seit dem wurde ungelogen keine einzige Platine 
reklamiert.

Mag sein, dass ich manchmal ein unnötiges Bauteil zu viel verwende. Aber 
das hat bisher niemandem geschadet.

Und diesen albernen 1000µF Elko, den hat Axel in die Runde geworfen, 
nicht ich.

von m.n. (Gast)


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Stefan U. schrieb:
> Nein. Ein kleiner Denkanstoß: Miteelwellen-Empfänger haben eine
> Eingangs-Kapazität von einigen hundert pF.

Meinst Du jetzt zur Einkoppelung in Reihe zur Antenne oder als Drehko 
parallel zum Eingangskreis? Ich gehe davon aus, daß bei einem MOSFET als 
Schalter weder ein Schwinkreis, eine Ferrit- noch eine Wurfantenne 
vorhanden sind.

Stefan U. schrieb:
> Was denkst du, warum bei AVR Mikrocontroller gebetsmühlenartig empfohlen
> wird, einen Kondensator an den Reset-Pin zu schalten - selbst wenn der
> Widerstand "nur" 10k Ohm hat. Es geht eben um diese elektromagnetischen
> Felder.

Meinst Du die Schaltungen von Elekeigentor mit 47 pF? Darüber habe ich 
nie nachgedacht aber umso lauter aufgelacht.

Sieh Dir Deine Schaltung doch noch einmal näher an.
Ist der Taster geschlossen, dürfte der 100 nF Kondensator bezüglich 
externer Störungen überflüssig sein. Seine alleinige Funktion wäre, dem 
Taster auf Dauer die Kontakte wegzubrennen.
Bei offenem Taster liegt am Gate rund 12 V an. Damit der FET sperrt 
müßte der eingekoppelte Impuls sehr niederohmig sein und eine Amplitude 
von rund 7-9 V haben. Neben einem völlig schlampigen Aufbau müßte man 
wohl noch ein paar Meter "Antenne" anlöten, vor die Tür gehen, auf ein 
Gewitter warten und ein Speicheroszilloskop an die LED anschließen, um 
das Flackern der LED nachzuweisen. Denn sehen wird man das Flackern 
genausowenig, wie das Prellen eines Schalters einer Taschenlampe ;-)

Stefan U. schrieb:
> Ich entwickle Elektronik
> seit 25 Jahren und seit dem wurde ungelogen keine einzige Platine
> reklamiert.

Ich hatte mir schon gedacht, daß Du noch jung bist.

von asterix bei den elektronen (Gast)


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Bitte nicht streiten,

ich habe mich nochmal hingesetzt und einen echten Invertierer in 
CMOS-Technik davorgesetzt. Damit sollte sowohl das Radioproblem als auch 
der Ruhestrom so ziemlich vom Tisch sein.

Kurze Erklärung:
Der Taster schließt 1 und 3 kurz. Ich denke mal, dass ich die 
Funktionsweise eines CMOS-Inverters hier niemandem erklären muss.

von Achim S. (Gast)


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asterix bei den elektronen schrieb:
> Ich denke mal, dass ich die
> Funktionsweise eines CMOS-Inverters hier niemandem erklären muss.

Ne, musst du nicht. Aber den pFET musst du noch umdrehen, wenn er 
funktionieren soll :-)

Außerdem hast du bei der Schaltung eine fette Überschneidung (beim 
Umschalten fließt kurz richtig viel Strom). Mach in den Inverter 
zwischen die Drains wenigstens ein paar Ohm, um diesen Strompuls auf 
halbwegs vernünftige Werte zu begrenzen.

von Hp M. (nachtmix)


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asterix bei den elektronen schrieb:
> Damit sollte sowohl das Radioproblem als auch
> der Ruhestrom so ziemlich vom Tisch sein

Ganz im Geigentiel.
Jetzt hast du dir ein Problem geschaffen, dass für einen Moment beide 
komplementären Treiber gleichzeitig ziemlich viel Strom (geschätzt 
15..20A nicht mA) leiten.
Ausserdem halten diese Winzlinge eine Ansteuerung mit 12V nur mit Ach 
und Krach aus. Wie lange das gut geht steht in den Sternen.

Die m.E. ziemlich an den Haaren herbeigezogene EMV-Problematik deiner 
ursprünglichen Schaltung bekommst du einfacher vom Tisch, wenn du direkt 
am Transistor einen 100kOhm Widerstand in Reihe mit dem Gateanschluss 
legst.

: Bearbeitet durch User
von Stefan F. (Gast)


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> Ich gehe davon aus, daß bei einem MOSFET als Schalter weder ein
> Schwinkreis, eine Ferrit- noch eine Wurfantenne vorhanden sind.

Schwingkreise und Antennen entstehen unbeabsichtigt schneller, als es 
Dir lieb ist. Ein Stück Draht kann dazu schon genügen.

> 100nF ... Seine alleinige Funktion wäre, dem Taster auf Dauer die Kontakte 
wegzubrennen.

So kleine Kondensatoren fügen den Kontakten von selbst kleinsten Tastern 
keinen Schaden zu. Mehr als 100nF sollten es allerdings nicht sein. Eher 
weniger.

> Neben einem völlig schlampigen Aufbau müßte man wohl noch ein paar
> Meter "Antenne" anlöten, vor die Tür gehen, auf ein Gewitter warten
> .... an die LED anschließen, um das Flackern der LED nachzuweisen.

Du übertreibst maßlos. Einige Zentimeter Draht und ein Handy auf dem 
selben Tisch können schon genügen. Oder eine Modelleisenbahn nebenan.

> einen echten Invertierer in CMOS-Technik davorgesetzt. Damit sollte
> sowohl das Radioproblem ... vom Tisch sein.

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