Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik 3-fach Videoquellen Umschalter (FBAS) mit Signalerkennung


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von Olli Z. (z80freak)


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Ich möchte 3 Videosignale (Farb-CMOS-Kameras mit relativ geringer 
Auflösung, FBAS) uController-gesteuert (Atmega oder STM32) auf einen 
Ausgang schalten an dem ein Monitor hängt.

Dabei möchte ich per uC erkennen können ob an einem der Eingänge ein 
Signal anliegt um dann intern entscheiden zu können ob und welcher 
Eingang durchgeschaltet wird, bzw. wann kein Eingang mehr was liefert.

Der Aufbau sollte dabei einfach und günstig gestaltet werden können. Ich 
dachte dabei zunächst an einfache Analog-Schalter/Multiplexer wie einen 
4052 (8-zu-1 Multiplexer). Wär sowas möglich? Oder muss/sollte ich auf 
Spezial-ICs zurückgreifen (Maxim)? Welche Designkriterien spielen hier 
eine Rolle?

Wenn ich einen einfachen 405x nehme, dann sollte ich wohl die nicht 
durchgeschalteten Signale vor dem Multiplexer abschalten um Übersprechen 
im Chip zu vermeiden?! Also nochmal einen zusätzlichen Analogschalter in 
den Signalweg einbauen? Oder kann man ein solches Videosignal gefahrlos 
nach Masse schalten, nach einem Vorwiderstand im Signalweg?

Was wäre hier ein einfaches, praxiserprobtes Szenario?

Und wie könnte ich eine Signalerkennung realisieren? Ich dachte zunächst 
an einen entsprechend dimensionierten Schmitt-Trigger pro Kanal um 
daraus ein verwertbares Digitalsignal zu machen. Wenn ich die Signale 
direkt an A/D Ports vom uC leite habe ich womöglich wieder Probleme mit 
Übersprechen?!

Oder kennt jemand ein geläufiges Video-IC was das alles schon von Haus 
aus kann?

Danke schonmal für die Hilfe!

von Soul E. (Gast)


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Olli Z. schrieb:

> Wenn ich einen einfachen 405x nehme, dann sollte ich wohl die nicht
> durchgeschalteten Signale vor dem Multiplexer abschalten um Übersprechen
> im Chip zu vermeiden?! Also nochmal einen zusätzlichen Analogschalter in
> den Signalweg einbauen? Oder kann man ein solches Videosignal gefahrlos
> nach Masse schalten, nach einem Vorwiderstand im Signalweg?

Üblicherweise macht man das so. Ein Signal durchschalten, die anderen in 
75 Ohm parken. Der 405x ist dafür durchaus gebräuchlich.

> Und wie könnte ich eine Signalerkennung realisieren?

Die Syncsignale abtrennen. Mit je einem LM1881 pro Kanal, oder mit der 
Elm Chan-Schaltung aus seinem TV Line Trigger. Die gibtst Du auf einen 
Timer, und wenn da plausible Frequenzen anliegen wird ein gültiges 
Videosignal vorhanden sein.

von c-hater (Gast)


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soul e. schrieb:

> Üblicherweise macht man das so. Ein Signal durchschalten, die anderen in
> 75 Ohm parken. Der 405x ist dafür durchaus gebräuchlich.

Ja, die erfordern aber einen nachgeschalteteten Videobuffer, während die 
Spezial-ICs eben diesen Buffer bereits beinhalten. Außerdem muß man die 
Eingänge der 405x bei kapazitiv ausgekoppelten Videoquellen (üblich!) 
auch noch auf einen passenden DC-Pegel heben oder alternativ eine 
negative Hilfsspannung an VEE der 405x anlegen. Auch das entfällt bei 
den Spezial-ICs, weil schon eingebaut.

Naja, dafür sind sie halt deutlich teuerer, das ist ihr Nachteil.

>> Und wie könnte ich eine Signalerkennung realisieren?
>
> Die Syncsignale abtrennen. Mit je einem LM1881 pro Kanal

Das ist die Komfort-Variante.

> oder mit der
> Elm Chan-Schaltung aus seinem TV Line Trigger.

Hmm, kenn' ich nicht. Vermutlich Diode+Kondensator als 
Spitzenwert-Referenz und dann Komparator. Nicht wirklich empfehlenswert, 
auch wenn es bei geeigneter Schaltungsauslegung und brauchbarer Software 
natürlich durchaus gut funktionieren kann. Ein LM1881 ist aber auf jeden 
Fall deutlich einfacher handhabbar.

von Olli Z. (z80freak)


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Danke sehr!! Das klingt alles sehr vielversprechend und plausibel. Was 
käme denn z.B. für ein Spezial Ic in Frage?

von Olli Z. (z80freak)


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Ich versuche mich etwas ins Thema einzuarbeiten um besser zu verstehen 
was ich brauch und was gut und was schlecht ist. Aber bin da sicher noch 
auf laienhaftem Niveau unterwegs, also bitte korrigiert wenn ich was 
falsch verstanden habe!

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Das Problem beim einfachen Analogschalter (405x) ist der relative hohe 
Durchgangswiederstand (RON) von 50 Ohm und mehr. Dadurch muss man einen 
Signalverstärker am Ausgang anbinden weil das Signal sonst zu stark 
gedämpft wird.

Ein weiteres Problem ist wohl das Signal selbst, denn es kann durchaus 
unter den GND (0V) Level fallen. Siehe 
https://www.elv.de/module/community_expertenwissen/bilder_popup.aspx?id=31&bild_id=undefined
0V ist wohl schwarz und eines der Sync Signale wird negativ. Das kann 
der CMOS Chip nur durchleiten wenn er selbst mit einer negativen 
Spannung am Vss betrieben wird. Ansonsten geht am Ausgang der 
Unterschied von "schwarz" und Sync verloren und das Signal wird 
verfälscht. Da gab es sogar einen Fachbegriff für, der fällt mir aber 
nicht mehr ein ;-)

Zusätzlich zu dem Muxer braucht man dann auch noch Analogschalter um die 
nicht durchgeleiteten Signale über einen 75 Ohm Widerstand gegen Masse 
zu schalten. Ansonsten hat man eine Signalüberlagerung im Chip.

----

Alternativ wären die Chips von Maxim, die wirklich eine riesige 
Bandbreite bieten. Leider sind manche doch recht teuer und schwer zu 
bekommen.
Ich suche einen Chip der mind. 3 Videoquellen umschalten kann, am besten 
mit integrierter Signalerkennung damit ich per uC erkennen kann ob und 
wo ein Videosignal anliegt. Die Maxim-Chips haben einen sehr geringen 
Innenwiderstand wodurch man sich den Ausgangsbuffer ersparen kann, bzw. 
ist dieser schon im Chip vorhanden.
Auch sollte der Chip selbst in der Lage sein, nicht durchgeleitete 
Signale nach GND zu ziehen um Übersprechen zu verhindern.

von Dergute W. (derguteweka)


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Moin,

Olli Z. schrieb:
> Das Problem beim einfachen Analogschalter (405x) ist der relative hohe
> Durchgangswiederstand (RON) von 50 Ohm und mehr. Dadurch muss man einen
> Signalverstärker am Ausgang anbinden weil das Signal sonst zu stark
> gedämpft wird.

Ja, aber das ist keine Raketenwissenschaft. Die Kombi aus CD405x und 
bisschen Huenerfutter aussenrum war Standard in den analogen 
SAT-Receivern, die gerne mal 3 SCART Buchsen (TV, VCR, Decoder) hatten, 
um da die AV-Signale zu routen.
Da gibts so ne ganz simple Schaltung aus einem NPN und PNP Transistor, 
deren Name mir grad nicht einfaellt, mit der man das Videosignal leicht 
um 6dB verstaerken kann und mit 75 Ohm Ausgangsimpedanz dann wieder auf 
den richtigen Pegel bei 75 Ohm Abschluss kommt.

Gruss
WK

von Olli Z. (z80freak)


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Das MAX4311 (4zu1) wäre evtl. schon brauchbar?!

von Olli Z. (z80freak)


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Dergute W. schrieb:
> Ja, aber das ist keine Raketenwissenschaft. Die Kombi aus CD405x und
Mit Sicherheit nicht. Ich hab vor HF nur Respekt :-)
Gern würd ich sowas mal ausprobieren.

von Soul E. (Gast)


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Video hat 5,5 MHz. Das ist keine HF sondern flackerndes Klolicht.

Du willst ja kein SDI routen, oder HDMI.

von Olli Z. (z80freak)


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:-))) Stimmt wohl. Ich denke hier wird praktisch alles nutzbar sein. Vor 
allem weil die Kameras nur eine Auflösung von 640x480 haben. Da tuns 
vermutlich sogar Transistoren. Ich habe so eine Schaltung nur noch nie 
aufgebaut und möchte nicht vom Start weg einen Fehler machen. Die 
Prinzipien habe ich, glaube ich, soweit verstanden. Toll wär natürlich 
jetzt ein Chip der das alles kann/macht was ich brauch... das wird doch 
sicher vor mir schon hundertausendmal gebaut worden sein.

von Olli Z. (z80freak)


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Habe mir nun u.a. einen MAX4311 besorgt und laut Datenblatt verbaut. Die 
Beschaltung scheint ja trivial, pro Eingang ein 75 Ohm Widerstand gen 
Masse und am Ausgang ein Spannungsteiler für die Verstärkung und einen 
Reihenwiderstand 75 Ohm zur Signalbuchse, fertig. Ich betreibe den mit 
einfacher 5V Versorgungsspannung.

Nur leider tut sich da garnix, egal was ich an den Adressleitungen A0 
oder A1 anlege, am Ausgang stehen konstant 5V DC ohne erkennbares 
Videosignal (Oszi) von einer der Eingänge.

Von DC-Entkoppelkondensatoren in Reihe, wie man es häufiger mal sieht 
ist im Datenblatt keine Rede, aber selbst mit einem drin tut sich nix, 
kein Umschalten. Hab ich einfach nen defekten Montags-Chip bekommen?

von Michael U. (amiga)


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Hallo,

TDA 8440 habe ich vor Jahren mal benutzt, pflegeleicht, kaskadierbar, 
Umschaltung per I2C oder statisch.

Gibt es zu meiner Verwunderung bei Reichelt immernoch...
https://www.reichelt.de/ICs-TDA-7000-TDA-8722/TDA-8440/3/index.html?ACTION=3&GROUPID=5477&ARTICLE=21064

Gruß aus Berlin
Michael

von Dergute W. (derguteweka)


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Moin,

An was haengt der /SHDN Pin? Wieviel Strom nimmt das Ding auf?

Gruss
WK

von Olli Z. (z80freak)


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Dergute W. schrieb:
> An was haengt der /SHDN Pin? Wieviel Strom nimmt das Ding auf?

Danke für die Frage, hab grad selbst bemerkt das ich etwas wenig Info 
eingestellt habe! Also der Chip nimmt ca. 6 mA auf. Shutdown habe ich 
wiemim Datenblatt angegeben direkt mit Vcc also 5 V verbunden. Lege ich 
den auf Masse geht der Strom auf einen unmessbaren Wert zurück. Soweit 
alles ok, wie ich finde.

Für die Ausgangsverstärkung habe ich div. Konstellationen probiert, 2x 
500 Ohm, 500+120 Ohm, 0 Ohm nach FB. Alles ohne Änderung. Es scheint als 
läuft der Ausgang einfach in die Vcc Sättigung, so als wäre der 
integrierte OpAmp Buffer falsch beschaltet.

von Olli Z. (z80freak)


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Michael U. schrieb:
> TDA 8440 habe ich vor Jahren mal benutzt, pflegeleicht, kaskadierbar,
> Gibt es zu meiner Verwunderung bei Reichelt immernoch...
> https://www.reichelt.de/ICs-TDA-7000-TDA-8722/TDA-...

Danke für den Tipp. Es ist halt nur so, das ich mich für den MAX 
aufgrund seiner Betriebsspannung entschieden hatte. Die kann 5V betragen 
und ist somit kompatibel zu meiner geplanten uC Ansteuerung. Der TDA 
braucht wieder irgendwas um 12V...

von Dergute W. (derguteweka)


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Moin,

Hm, dann waer' ich erstmal am End' mit meinem Latein. Eigentlich isses 
seeehr unwahrscheinlich dass du nen "kaputten" Chip geliefert bekommen 
hast. Es ist viel wahrscheinlicher, dass irgendwas den Chip bei dir 
getoetet hat oder irgendwas mit der Beschaltung schiefgelaufen ist. 
Wobei die mir ja schon ueberschaubar vorkommt. Ich schaetz' mal, du 
brauchst die +6dB also 2x500 Ohm.
Du kannst dir nochmal Pin fuer Pin angucken, den Chip gibts ja in 2 
Gehaeusen mit leicht unterschiedlicher Pinbelegung.

Gruss
WK

von Olli Z. (z80freak)


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Ich danke Dir für Deinen Einsatz Weka! Ferndiagnosen sind ungeheuer 
schwer.
Also ich habe den MAX4311 im SO14 Gehäuse (siehe Foto).

Den /SHDN habe ich über einen 10 kOhm verbunden wie angegeben (habs auch 
mal ohne probiert, aber keine Änderung). Normalerweise müsste der OUT am 
Chip dann ja in den HighZ-Zustand gehen, aber es liegen immernoch die 
+5V an.

Einzig das habe ich bei meinem Feldaufbau wissentlich missachtet:
"Do not use wire-wrapped boards (they are too inductive) or breadboards 
(they are too capacitive)."
denn ja, der Chip ist auf einem SMD-Adaptersockel aufgelötet und auf 
einem Steckbrett verdrahtet. Aber da erwarte ich mir höchstens ein 
schlechtes Bild und keine gänzlich ausbleibende Funktion...

Die Schaltung ist wie im Foto aufgebaut (Pin-Nummern habe ich 
entsprechend korrigiert). Dazu noch Abblockkondensatoren (100nf direkt 
am Chip zwischen Vcc und Vee, sowie 10uF an der Betriebsspannung).

Ich schau heut Abend nochmal alles nach und mach nur mal eine Messung 
mit INx auf GND, Betriebsspannung, SHDN auf Vcc und dem 
Widerstandsnetzwerk am Ausgang.

von Soul E. (Gast)


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Das ist doch alles DC-gekoppelt. Du müsstest also statische 0 V, 0,5 V 
oder 1 V am Eingang anlegen können und ebendiese am Ausgang 
wiederfinden.


Was verstehst Du unter "besorgt"? Stammt der Chip von Maxim oder von 
einem durch Maxim freigegebenen Distributor? Von einem Profi-Versand 
oder wenigstens einem in DE ansässigen Bastler-Versand? Oder etwa direkt 
aus China?

Falls letzteres könnte es durchaus sein, dass in dem Plastikgehäuse vier 
mühsam neu beschriftete NAND-Gatter stecken.

von Olli Z. (z80freak)


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Der Chip ist von Farnell (element14), hier aus München. Also 
einigermaßen vertrauenswürdig, würd och sagen :-)

von Olli Z. (z80freak)


Angehängte Dateien:

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Also scheinbar hatte ich Tomaten auf den Augen, oder Gülle an den 
Händen. Ich hab den ganzen Aufbau nochmal zerrupft und zusammengesteckt 
und siehe es, es klappt auf Anhieb! :-)

Schaut gruselig aus, der Versuchsaufbau, dennoch ist die Videoqualität 
selbst bei 0 db schon Top (sofern man das bei FBAS sagen darf ;-). Ein 
umschalten auf 2 oder mehr db brachte jetzt keine erkennbare 
Verbesserung, was aber vielleicht an den kurzen Leitungswegen liegt?!

Jedenfalls VIELEN VIELEN DANK für die Unterstützung bis hier hin! Es war 
die richtige Entscheidung einen Spezialchip zu nehmen anstelle einem 
4066 oder 4051.

Als nächstes muss ich das in ein Platinenlayout "gießen".

von Dergute W. (derguteweka)


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Moin,

Mass'l g'habt :-)
Die Verstaerkung von 6dB brauchts, damit am Ausgang der gleiche Pegel 
rauskommt, wie am Eingang rein. Bei weniger hat halt das Videosignal 
dann keine 1Vss mehr. Viele Videoeingaenge koennen das ausregeln (man 
"merkt's" ja am Sync, der dann keine 0.3Vss mehr hat), aber 's ist halt 
nicht normkonform.

Gruss
WK

von Olli Z. (z80freak)


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Danke. Das einzige was dem Chip fehlt ist ein integrierter 
Sync-Separator. Der wär schön gewesen weil ich damit 
Mikrocontrollerseitig erkennen könnte wo ein Videosignal anliegt um z.B. 
eine automatische- oder Vorrangschaltung zu realisieren. Weiterhin 
möchte ich erkennen wenn das Signal "abreißt".
Ich würde aber nur ungern 4x einen LM1881 an den Eingängen platzieren... 
hat dazu einer ne Idee?

von Dergute W. (derguteweka)


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Moin,

Olli Z. schrieb:
> Ich würde aber nur ungern 4x einen LM1881 an den Eingängen platzieren...
> hat dazu einer ne Idee?

Keine Schoene. Mittels Transistor und vielen RC-Kruemeln aussenrum ein 
Bandfilter fuer 15.6 kHz aufbauen, danach eine 
Spannungsverdopplerschaltung als Gleichrichter und hoffen, dass der 
Pegel dann schon gross genug ist, um das Vorhandensein eines 
Videosignals zu erkennen...

<Opa erzaehlt vom Krieg>
Hab' noch ne alte Platine gefunden. Da hab' ich vor >20 Jahren mal eine 
2x2 Videokreuzschiene mit 4066 als Umschalter gebaut. Die 4066 sind 
irgendwie verdunstet.
Der Videoteil ist ungefaehr das obere, rechte Viertel. Linke Haelfte ist 
Audio, rechtes unteres Viertel ein Hex-Inverter, der 2 RS-Flipflops 
gebildet hat, um die Einstellung zu speichern. Ganz rechts oben sind die 
beiden +6dB Videobuffer, mit je 68 Ohm Ausgangsserienwiderstaenden.
</Opa erzaehlt vom Krieg>
Tja, geht mit dem Maximgeraffel schon mit deutlich weniger Bauteilen...

Gruss
WK

von Olli Z. (z80freak)


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Vielleicht ne ganz doofe Idee: Am Videoausgang des Multiplexers zweige 
ich VOR dem Ausgangswiderstand (75 Ohm) auf einen Sync-Separator ab. 
HINTER dem Widerstand einen Transistor gen Masse.

Bin ich im Betriebsmodus in dem ich kein Ausgangssignal anzeige, dann 
schalte ich den Transistor durch. Um die Eingange zu "scannen", schalte 
ich diese zyklisch und abwechselnd auf den Sync-Separator. Erkenne ich 
ein Signal, wähle ich die entsprechende Quelle und schalte den 
Transistor (Video-Mute) ab, das Signal erscheint beim Ausgang.

Während des Betriebs erhalte ich über den Sync-Separator die Position 
der Austastlücke im Bild. In dieser Zeit könnte man doch wieder auf 
Video-Mute gehen und die anderen Eingangsquellen wie oben durchprüfen. 
Man muss nur schnell genug fertig sein um das Ausgangssignal wieder 
durchzuleiten damit der Empfänger nicht die Synchronisation verliert.

Vielleicht aber auch einfach zuviel Firlefanz. Ein LM1881 kostet ca. 2,- 
€ und dann müssten halt 4 Stück drauf wenn es nichts nutzt...

von Dergute W. (derguteweka)


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Olli Z. schrieb:
> Vielleicht ne ganz doofe Idee: Am Videoa...

Yepp: Doofe Idee ;-)

Olli Z. schrieb:
> Vielleicht aber auch einfach zuviel Firlefanz. Ein LM1881 kostet ca. 2,-
> € und dann müssten halt 4 Stück drauf wenn es nichts nutzt...

Einfacher, und nachdems nicht in Millionenstueckzahlen laeuft, auch 
finanziell verkraftbar.

Gruss
WK

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