Grüß euch!
Ich versuche eine Platine zu verstehen, dazu haben ich sie in Eagle
nachgebildet. Der Großteil ist relativ klar, ausser hier:
Das Signal von "DREHZAHL" (Rechtecksignal, oben links) geht durch einen
Tiefpassfilter, macht Sinn. Es steuert dann den Set-Eingang eines R/S-FF
an. R liegt auf GND, das FF lässt sich nur einmal einschalten aber nicht
mehr zurücksetzen, macht auch Sinn in der Anwendung.
Frage:
* Wozu der Kondensator im FlipFlop?
* Wozu die zwei Widerstände nach dem FlipFlop? Diese sind hochgenaue
* Metallschichtwiderstände.
* Ist es nicht problematisch dass hinten das IC1D und das FF einfach so
zusammenlaufen in dem Gatter IC1C?
Es könnte gut sein dass das nicht alles ganz logisch angeordnet ist eben
weil mir das Verständnis fehlt.
LG, Flo
Ich habe gerade bemerkt dass ich nicht bedacht habe dass ja der Ausgang
des Gates sozusagen zu GND wird wenn es nicht schaltet, richtig? Dann
muss ich nochmal nachdenken, denke so ergibt es vllt Sinn.
FloDo schrieb:> Wie sicher seid ihr euch dass der Schaltplan fehlerhaft ist?^^
Na ja, ein FlipFlop mit Kondenstaor ist kein FlipFlop mehr.
Aber viel schlimmer sind die dutzenden anderen fachlich falschen Dinge
im Schaltplan:
Drehzahl über 100k/220pF vom schaltenden Digitalsignal in ein
tiefpassgefiltertes Analogsignal gewandelt um Störungen zu entfernen,
und dann in einem Digitaleingang am CD4001 gestopft, der aber keine
Analogpegel mag sondern eine bestimmte schnelle Flankensteilheit
erfordert, ist schon mal Pfusch.
Wenn, dann muss hier ein Schmitt-Trigger-Eingang hin bzw. davor.
Dann geht der Ausgang von IC1A über 330k irgendwohin. Das soll wohl ein
Eingang sein, denn es geht weiter zum Eingang von IC1D. Aber die 330k
koppeln den Ausgang niht an den Eingang, dazu sind die Ströme über 330k
viel zu schach.
Dann hängt IC1A Pin1 über R9 und R10 an IC1D. Nur IC1D gibt also vor,
was am Ausgang BUZZER_ON erscheint. Die FlipFlop+Kondenstaor-Kombination
hat darauf keine Wirkung, weil 81.2k dafür viel zu trennend wirken.
Die Schaltung mit IC1A und IC1B ist also wirklungslos, wenn an der
unteren Leitung etwas als Eingangssignal hängt, und sie ist zumindest
bedenklich wenn dort nichts angeschlossen ist, weil 330k zwischen
Digitalausgang und Digitaleingang keine saubere Logikpegelübertragung
mehr erlaubt.
Zweifelhaft ist auch das Schaltzeichen von IC1, ein CD4001 ist ein
NOR-Gatter aber in der Mitte ist ein Plus-zeichen wie beim EXOR, das
soll aber wohl bloss der Symbolursprung sein, sehr unglücklich.
Wenn DREHAHL also auf HIGH wechselt, geht IC1A auf LOW, das überträgt
sich über den 0.1uF auf IC1B der damit sicher den Ausgang auf HIGH
schaltet, was IC1A so lange auf LOW hält und über 330k und IC1D die 81k2
auf LOW bringt, so an den 82k1 LOW anliegt, wie auch aus dem IC1A am
anderen Ende des Kondenstaors, so dass sich nichts tut.
Die Schaltung, die vielleicht als MonoFlop funktionieren sollte, tut es
nicht, daher ist sie sicher falsch.
Danke für die ausführliche Antwort.
Ich vermute dass das mit dem Ausschnitt vielleicht keine so tolle Idee
war, dann hier mal der fehlende Teil von dem Signal unten.
Es sei anzumerken dass das Signal 1,8BAR entweder GND ist oder
unterbricht.
Außerdem habe ich die Dioden noch nicht genau angesehen, bitte die Werte
ignorieren.
Den Eingang vom IC1A würde ich auch noch mit
einer Diodenklemmschaltung gegen Überspannung
und negativer Spannung schützen, die durch
den 0,1µF Kondensator entstehen, sonst geht
er kaputt.
FloDo schrieb:> Ich vermute dass das mit dem Ausschnitt vielleicht keine so tolle Idee> war, dann hier mal der fehlende Teil von dem Signal unten.
So sieht das schon besser aus, aber man müßte es erstmal umzeichen, um
den Signalfluß zu verstehen.
Nö, wird durch Umzeichnen auch nicht besser.
Erzähl dochmal, was die Schaltung machen soll.
Peter D. schrieb:> Erzähl dochmal, was die Schaltung machen soll.
Ohne die Nummer jetzt genau verfolgt zu haben, wird das wohl entweder
eine Stillstandserkennung oder eine Warnung bei Überdrehzahl sein. Wenn
da 'Buzzer' am Ausgang steht, wirds wohl irgendeinen Alarm auslösen.
Allerdings sind da viele Ungereimtheiten. Warum sollte z.B. man 2
Widerstände R9 und R10 mit so eng tolerierten Werten in Reihe schalten,
nur um einen Logikeingang ohne Schmitt-Trigger Eigenschaften
anzusteuern?
Ich denke, wenn die Schaltung wirklch so stimmt, wollte da einer zeigen,
wie man ohne richtigen Monoflop Chip auskommt und hat deswegen so einen
Unsinn gebaut, der abhängig ist von den Unwägbarkeiten der CMOS
Eingänge.
Danke euch beiden für euren Aufwand.
Wenn 1,8BAR auf GND liegt passiert nichts, wenn 1,8BAR getrennt ist
("floatet") und das Drehzahlsignal über einer gewissen Frequenz liegt,
dann soll der Summer losgehen.
Die beiden Widerstände sollen wohl irgendwie der Anpassung der
"Auslösefrequenz" dienen.
Eine mögliche Fehlerquelle die mir noch einfällt:
Ist jeder CD4001BCN gleich beschalten?
Meine Frage wäre eher nach dem Ziel deiner Untersuchungen. Möchtest du
die Schaltung nachbauen oder ist sie defekt?
Als Hilfe kannst du deine beiden Fotos übrigens in einem Grafikprogramm
mit Transparenz übereinander legen und so deine Skizze überprüfen und
die Transistorstufen ergänzen.
M.W. gibt es für den CD4001 keine abweichende Belegung.
Das Ziel meiner Untersuchung ist natürlich dass ich die Schaltung am
Ende verstehe :D
Es wurmt mich wirklich sehr dass ich so einen einfachen Aufbau auch nach
tagelanger Fehlersuche und etlichen Stunden sonstiger aufgewendeter Zeit
nicht verstehe, ich habe Bücher gewälzt, neu designed in Eagle, mehrfach
geprüft und Stunden mit nachdenken verbracht - ich verstehe einfach
nicht wo der Fehler ist, wenn es einen gibt. Und wenn es keinen gibt
dann verstehe ich die Schaltung nicht - beides Mist. :)
Flo D. schrieb:> Das Ziel meiner Untersuchung ist natürlich dass ich die Schaltung am> Ende verstehe
Wie gesagt, es könnte helfen, wenn man wüßte, was sie machen soll.
Also von der Funktion zur Schaltung und nicht umgekehrt.
Peter D. schrieb:> Flo D. schrieb:>> Das Ziel meiner Untersuchung ist natürlich dass ich die Schaltung am>> Ende verstehe>> Wie gesagt, es könnte helfen, wenn man wüßte, was sie machen soll.> Also von der Funktion zur Schaltung und nicht umgekehrt.
Hey Peter,
habe ein bisschen weiter oben schon versucht das ein wenig zu erklären,
hast du das übersehen oder war das nicht ausführlich genug?
"Danke euch beiden für euren Aufwand.
Wenn 1,8BAR auf GND liegt passiert nichts, wenn 1,8BAR getrennt ist
("floatet") und das Drehzahlsignal über einer gewissen Frequenz liegt,
dann soll der Summer losgehen.
Die beiden Widerstände sollen wohl irgendwie der Anpassung der
"Auslösefrequenz" dienen.
Eine mögliche Fehlerquelle die mir noch einfällt:
Ist jeder CD4001BCN gleich beschalten?"
Flo D. schrieb:> ich verstehe einfach> nicht wo der Fehler ist, wenn es einen gibt. Und wenn es keinen gibt> dann verstehe ich die Schaltung nicht
Das ist etwas rätselhaft. Ist die Schaltung defekt?
Wenn also zu schnelle Impulse von der Drehzahl kommen und der 1,8bar
Eingang keinen Druck meldet, soll der Alarm als eine Art
'Trockenlaufwarnung' ertönen?
Ich löse sowas mit zwei Monoflops, bei denen das erste retriggerbar ist
und als Zeitkonstante den Abstand zwischen zwei Pulsen genau bei der
max. erlaubten Drehzahl hat. Das Mono liefert also Ausgangspulse, bis
der Eingang zu schnell nachgetriggert wird.
Mit diesen Pulsen wird das zweite Mono getriggert. Kommen keine mehr,
weil das erste Mono keine mehr liefert, springt das Mono auf den anderen
Zustand. Das 1,8 Bar Signal würde ich an einen Reset Eingang des zweiten
Monos führen.
Du solltest also in deine Schaltung mal Pulse aus einem
Funktionsgenerator einspeisen und die Ausgänge des CD4001
oszillografieren.
Hey Matthias,
ganz genau so soll das ganze funktionieren :)
Deine Lösung ist interessant, ich werde jetzt versuchen deinen Ansatz
nachzuvollziehen und dann mit der Schaltung vor mir vergleichen.
Einen Funktionsgenerator habe ich bedauerlicherweise nicht, allerdings
habe die Schaltung schon in LTSpice nachgeahmt und sie scheint nicht zu
funktionieren, wie von euch prohezeit (oder ich bin zu unerfahren in
Spice).
LG, Flo
Michael B. schrieb:> ein CD4001 ist ein> NOR-Gatter aber in der Mitte ist ein Plus-zeichen wie beim EXOR,
Naja, das ist doch nur der Anfasser bei Eagle. Schau dir auch die
Widerstände genau an, da ist auch so ein Pluszeichen drin.
Die Schaltung arbeitet in etwa wie folgt:
Mit R1 und D4 wird die Spannung VDD=3,3V zur Versorgung des 4001
erzeugt.
Wird 1.8BAR auf GND gelegt, wird C2 über D5 und R4 entladen, womit Pin
12 des 4001 low, Pins 11, 8 und 9 high und Pin 10 low ist. Damit ist der
Buzzer unabhängig vom Rest der Schaltung inaktiv.
IC1A, IC1B, der 0,1µF-Kondensator, R9 und R10 bilden ein Monoflop, das
die Impulse von DREHZAHL auf eine durch den Kondensator und die beiden
Widerstände definierte Zeitdauer verkürzt. Der Ausgang des Monoflops ist
Pin 3.
Ist 1.8BAR offen, sperrt D5, und C2 wird über R7 und R8 auf eine
Spannung von etwa 3,3V * R8 / (R7 + R8) = 1,08V geladen. Dieser Wert
liegt unterhalb der Schaltschwelle (etwa 1,65V) des Eingangs an Pin 12,
so dass der Buzzer zunächst inaktiv bleibt.
Kommen nun Impulse am DREHZAHL-Eingang an, geht der Ausgang des
Monoflops jedesmal für eine bestimmte Zeitdauer auf high, was dazu
führt, dass C2 über R8 ein zusätzliche Ladung bekommt, womit seine
Spannung ansteigt. Je schneller die DREHZAHL-Impulse aufeinanderfolgen
(d.h. je höher die Drehzahl wird), umso mehr wird C2 geladen. Bei einer
gewissen Drehzahlgrenze erreicht die Spannung von C2 die Schaltschwelle
des Eingangs an Pin 12, so dass der Buzzer aktiviert wird.
Da nun Pin 11 low ist, wird (spätestens, nachdem der 0,1µF-Kondensator
entladen ist) Pin 1 ebenfalls low und Pin 6 high. IC1B reagiert deswegen
nicht mehr auf die Impulse von DREHZAHL, so dass die Schaltung im
gegenwärtigen Zustand verharrt. Der Buzzer bleibt damit selbst dann
aktiv, wenn die Drehzahl wieder auf einen niedrigen Wert abfällt.
Der Buzzer wird erst dann wieder inaktiv, wenn 1.8BAR auf GND gezogen
wird, da damit C2 entladen wird.
Evtl. beeinflussen die nicht eingezeichneten Bauteile das Verhalten der
Schaltung zusätzlich, aber am oben beschriebenen Funktionsprinzip wird
sich vermutlich nicht viel ändern.
Hey Yalu,
das wäre ja wunderbar wenn es also doch Sinn ergibt. Ich habe den
Schaltplan nämlich gerade zum vierten Mal geprüft und konnte wieder
keinen Fehler finden.
Ich gehe deine Erklärung gleich mal Schritt für Schritt durch und melde
mich dann nochmal zurück, vielen Dank für deine ausführliche Erklärung!
N'Abend Yalu,
seit gestern versuche ich deine Erklärungen nachzuvollziehen und auch in
Multisim habe ich die Schaltung nochmal nachmodelliert, leider kann ich
deine Erklärungen hier nicht darstellen - kannst du mir da vllt nochmal
unter die Arme greifen?
Sieht nach dynamischer Öldrucküberwachung von VW aus. So 80er Jahre. Wie
war das noch, bei hoher Drehzahl müssen 1,8bar Öldruck da sein sonst
piepits oder so....
Also macht das schon sinn. Solange der Öldruck OK ist wird der nie
piepen.
Schau auch Mal in das exakte Datenblatt von ggenau dem
hersteller+oderkey vondem gatter, ggf ist der Ausgang irgendwie OC oder
sonstwas und daher die Kopplung OK.
Ein Hinweis auf die verwendet Versorgungsspannung hätte auchsicher
geholfen zu erkennen wie hochohmig die kopplung sein kann.
Zu genau dem IC hab ich leider noch kein DB gefunden da ich den
Hersteller nicht kenne (Welle über Welle?!). Würde aber nicht vermuten
dass es da so große Unterschiede gibt bei dem CD4001BCN.
edit: Habe es gefunden, das ist einfach nur das alte Zeichen von
National Semiconductor. Ändert aber leider auch nichts, ist ein ganz
normaler 4001 :)
Spannungsversorgung ist, KFZ-typisch, 12V - aber ja, das hätte ich
erwähnen sollen du hast Recht.
@Yalu, um das Problem bei der Simulierung ein bisschen genauer zu
beschreiben:
Es ist so, dass der Kondensator bei jeder Frequenz (selbst bei 10Hz)
irgendwann geladen genug ist - bei 10 Hz etwa nach 4s, bei 100Hz etwa
nach 2,5s. Erst bei absolut unrealistischen 1 Hz bleibt er unter der
Schaltschwelle.
edit: Korrigiere, es hatte sich doch noch ein kleiner Fehler
eingeschlichen, es ist ein 0,01uF Kondensator, kein 0,1uF. Anbei die
aktualisiere Simulation. Leider bringt das auch nicht soooo viel, jetzt
bleibt der Summer bis 10Hz inaktiv, das ist leider auch noch viel zu
wenig
edit2: könnte es daran liegen dass die simulation als schaltschwelle
2,5V nutzt, es in Wirklichkeit laut DB aber 3,3V sind (ist das
tatsächlich so)?
Ich habe kein Multisim, habe die Schaltung aber mal in LTspice
eingegeben (s. Anhang).
Da ich in der Bibliothek keine 1N4728 und auch keine andere 3,3V-Z-Diode
gefunden habe, habe ich D4, C5 und R1 einfach durch eine Spannungsquelle
mit 3,3V ersetzt.
Flo D. schrieb:> könnte es daran liegen dass die simulation als schaltschwelle> 2,5V nutzt, es in Wirklichkeit laut DB aber 3,3V sind (ist das> tatsächlich so)?
Die Schaltschwelle von CMOS-Schaltungen liegt üblicherweise bei der
halben Versorgungsspannung, so auch bei der 40xx-Serie. In diesem Fall
wären das also 1,65V.
Die generischen OR-Gatter von LTspice habe ich mit Vlow=0 und Vhigh=3,3V
parametriert, die Schaltschwelle liegt – wenn nicht explizit angegeben –
bei (Vlow+Vhigh) / 2 = 1,65V.
D5 habe ich durch eine 1N4148 ersetzt, da ich für die !N4004 kein Modell
habe. Da diese Diode nicht schnell sein muss und auch kein hoher Strom
fließt, ändert das nichts am Verhalten der Schaltung.
Das 1.8BAR-Signal habe ich mit einem Schalter nach GND realisiert, der
durch V2 gesteuert wird..
Das DREHZAHL-Signal wird durch B1 erzeugt und ist ein Rechtecksignal mit
einem Tastverhältnis von 0,2. Die Frequenz wird durch die Quelle V4
bestimmt, wobei ein Volt einem Hertz entspricht.
Die Frequenz des DREHZAHL-Signals wird als blaue Kurve dargestellt, die
Frequenzskala befindet sich an der rechten Seite des Diagramms. Die
Simulation beginnt bei 0Hz, bei t=2s steigt die Frequenz auf 300Hz, bei
t=8s auf 600Hz, bei t=15s fällt sie wieder auf 300Hz ab.
Die grüne Kurve zeigt die Spannung an C2, die ein Maß für die Frequenz
ist. Im Ruhezustand liegt diese Spannung bei 1,08V. Für f=300Hz steigt
sie auf 1,43V an, bleibt damit aber immer noch unter der Schaltschwelle
des OR-Gatters. Diese wird erreicht, wenn die Frequenz weiter erhöht
wird. Dann geht der Buzzer an (rote Kurve). Gleichzeitig wird das rechte
Ende von R9 auf GND gezogen, wodurch das Monoflop-Ausgang dauerhaft high
wird. Die Spannung an C2 steigt dadurch weiter, wodurch sich dieser
Zustand stabilisiert. Das DREHZAHL-Signal hat nun überhaupt keinen
Einfluss mehr, so dass der Buzzer selbst dann weiterbuzzt, wenn die
Frequenz wieder auf 300Hz abfällt.
Erst wenn das 1.8BAR-Signal aktiv wird (türkisfarbene Kurve), wird der
Buzzer ausgeschaltet und das Monoflop wieder in seinen normalen
Betriebszustand versetzt.
Die Ausgangsimpulse des Monoflops sind unabhängig von der Frequenz immer
etwa 0,5ms lang (im Bereich, wo der Buzzer einschaltet, sind es 0,49ms).
Damit liegt die Kondensatorspannung bei konstanter Frequenz bei etwa
Der Buzzer geht also bei etwa f=526Hz an (evtl. mit ein paar Sekunden
Verzögerung, da das Laden von C2 auf grund der großen Widerstände etwas
dauert).
Wird das DREHZAHL-Signal aus der Zündung des Motors gewonnen, ergibt
sich aus den 526Hz bei einem Vierzylindermotor eine Drehzahl von 7890
U/min, was für einen PKW-Motor etwas hoch erscheint, aber immerhin liegt
der Wert in einer noch halbwegs plausiblen Größenordnung. Bei einem
Sechszylindermotor wären es 5260 U/min, was ganz gut hinkommen könnte.
Deine Antworten sind wirklich unglaublich aufwändig, und durchdacht. Ich
danke dir vielmals für die aufgewendete Zeit. Ich werde später nochmal
antworten wenn ich mit deiner Simulation ein wenig vertrauter bin.
Danke!!!
Hey Yalu,
ich habe mir deine Simulation jetzt nochmal ganz genau angesehen und ein
paar Dinge korrigiert, wie etwa die Burchbruchspannung der Zenerdiode,
diese ist nicht 3.3V sondern 5.6 - my bad. Jedenfalls klappt nun alles
wunderbar, es kommt auch genau die richtige Drehzahl raus, einfach super
- endlich habe ich das Teil verstanden.
Danke für die tatkräftige, geduldige und sehr verständliche Hilfe!
Beste Grüße, Flo
rs_kA.PNG
(4 KB)
