Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik 1.5V bei Bedarf ohne grossen Spannungsabfall unterbrechen, aber geschlossen falls ungespeist


von hobbybastler (Gast)


Lesenswert?

Hallo zusammen!

Ich habe eine analoge Timer-Uhr, die ein typisches Quartz-Uhrwerk 
besitzt und mittels einer einzigen 1.5V AA Batterie gespeist wird. In 
der Versorgungsleitung ist ein Mikroschalter, mit dem die Leitung vom 
Pluspol der Batterie zum Uhrwerk unterbrochen werden kann. Das ist 
alles, man kann die Uhr eben ein- und ausschalten.

Ich wuerde gerne zwei Funktionalitaeten nachruesten:
A) Digitale Erkennung, falls Timer abgelaufen.
B) "Ausschalten" des Uhrwerks bei Ablauf (der Sekundenzeiger laeuft 
sonst unschoenerweise weiter), auch wenn der Mikroschalter noch auf 
"EIN" steht.

Ich habe nun den Zeiger mit einem kleinen Neodymmagneten versehen und 
exakt auf "Zwoelf-Uhr-Position" hinten einen kleinen Hall-Effekt Sensor 
(US5881) befestigt. Dieser Sensor bringt bereits alles noetige fuer eine 
sehr exakte und reproduzierbare "Triggerfunktion" bei Timerablauf mit: 
Spannungsregler, Chopper-OpAmp, Schmitt-Trigger mit Hysterese, und 
Open-Drain Ausgangstreiber. Haenge ich den beispielsweise an ein 
Mini-Arduino Board oder aehnliches, kann ich damit wunderbar den 
Timerablauf visualisieren oder anders weiter verarbeiten. A) ist somit 
geloest.

Gibt es jetzt irgendeinen pfiffigen Kniff fuer B), gegeben fuer den 
Fall, dass neben der 1.5V Batteriespannung noch 3.7V vom uC Board zur 
Verfuegung stehen - beispielsweise durch einen Transistor, 
Analog-Schalter IC, ...? Einzige Bedingung (und ich denke, die macht es 
kompliziert) waere, dass falls die 3.7V und der uC nicht zur Verfuegung 
stehen, der Stromkreis geschlossen ist. Es ist also eine Art 
normally-closed Situation dieses zweiten "Schalters" in Reihe zu dem 
ersten echten Schalter gesucht. Ausserdem waere es gut, wenn der 
Spannungsabfall nicht zu gross wird durch Einbau dieser 
Abschaltfunktionalitaet: Sollte die 1.5V Batterie mal nicht mehr ihre 
vollen 1.5V mehr besitzen, so sollte das Uhrwerk trotzdem zuverlaessig 
anlaufen, ein 0.7V Drop fuer einen normalen Bipolartransistor koennte da 
wahrscheinlich knapp werden.

Ich bin gespannt, ob es da den ein oder anderen Schaltungstrick gibt, 
oder eine konventionelle oder auch unkonventionelle Art, so etwas zu 
realisieren!

von Stephan (Gast)


Lesenswert?

Depletion FET?

von hobbybastler (Gast)


Lesenswert?

Stephan schrieb:
> Depletion FET?

Hm, daran habe ich tatsaechlich nicht gedacht. Vielen Dank! Eine 
Riesenauswahl scheint es da ja nicht gerade zu geben :)

Wenn ich das richtig verstehe, muesste ich beispielsweise bei einem 
N-Channel Depletion FET die +1.5V der AA Batterie und das Uhrwerk an 
Drain, und den Minuspol der Batterie an Source haben. Um beispielsweise 
per uC nun zu schaltne, wuerde ich die +3.7V zusammen mit dem Minuspol 
der Batterie an Source anschliessen, so dass ein HIGH Signal am Ausgang 
des uCs keine Gate/Source Differenz ergibt (FET leitend), aber ein LOW 
Signal eine negative Potentialdifferenz an Gate/Source, und somit den 
FET nichtleitend macht?

Kann das so hinhauen?

von U. M. (oeletronika)


Lesenswert?

Hallo
> hobbybastler schrieb:
> Es ist also eine Art
> normally-closed Situation dieses zweiten "Schalters" in Reihe zu dem
> ersten echten Schalter gesucht.
wäre nicht ein kleines Signalrelais mit Öffnerkontakt (auch Wechsler) am 
einfachsten? Das bietet im Normalbetrieb auch einen geschlossenen 
Kontakt und kann aktiv vom uC geschaltet den Stromkreis unterbrechen.
Gruß Öletronika

von hobbybastler (Gast)


Lesenswert?

U. M. schrieb:
> wäre nicht ein kleines Signalrelais mit Öffnerkontakt (auch Wechsler) am
> einfachsten?

Ein NC Subminiaturrelais war meine erste Idee, und wäre auch meinen 
Fallback Lösung, falls ich nichts anderes finde. Ein kurzer Blick auf 
den Stromverbrauch für die Zeit, ab der im Zweifelsfall geöffnet 
gehalten werden müsste, sah nicht so super attraktiv aus (ich hatte 
gehofft, mit einem 3.7V 165mAh Akku worst case etwa 30x30 Minuten offen 
halten zu können).

Ein Wechsler wäre da definitiv besser, jedoch würde der ja bei 
Statuswechsel von 'aktiv geöffnet' zu 'keine 3.7v uC Versorgung' nicht 
mehr selbständig zurück wechseln, jedenfalls nicht ohne weitere 
Beschaltung. Möglicherweise kann man sich da eine Art analoge 
Rückstellung austüfteln (Falls selbst Mikroschalter geöffnet war, nun 
geschlossen wurde, die 1.5V anliegen, keine 3.7V vorhanden sind, und das 
Relais falsch steht, einmalig zurückwechseln :) das klingt sehr 
anspruchsvoll, um es ohne Controller und für 1.5V analog/diskret zu 
entwerfen...)

von U. M. (oeletronika)


Lesenswert?

Hallo,
> hobbybastler schrieb:
> (ich hatte
> gehofft, mit einem 3.7V 165mAh Akku worst case etwa 30x30 Minuten offen
> halten zu können).
von Betrieb über Akku stand oben nix in der Aufgabenstellung.
Da ist ein normales Relais natürlich nicht vorteilhaft

> Ein Wechsler wäre da definitiv besser,
Ich denke, du verwechselst den Begriff "Wechsler-Kontakt"
mit einem "bistabilen" Relais.

> jedoch würde der ja bei Statuswechsel von 'aktiv geöffnet'
> zu 'keine 3.7v uC Versorgung' nicht  mehr selbständig zurück wechseln,
> jedenfalls nicht ohne weitere Beschaltung.
Das wäre bei einem bistabilen Relais natürlich ein Problem.
Dann ist eine Lösung mit einem passenden FET wohl doch besser.

> Möglicherweise kann man sich da eine Art analoge
> Rückstellung austüfteln (Falls selbst Mikroschalter geöffnet war,
> nun geschlossen wurde, die 1.5V anliegen, keine 3.7V vorhanden
> sind, und das Relais falsch steht, einmalig zurückwechseln :)
> das klingt sehr anspruchsvoll, um es ohne Controller
> und für 1.5V analog/diskret zu  entwerfen...)
Denke mal anders herum! Du hast ja einen uC, der das Relais auf "OFF" 
schaltet, dann kann der uC das Relais auch wieder auf "ON" zurück 
schalten.
Das muß nur passieren, bevor der uV keinen keine Spannung mehr hat.

Das geht z.B. indem man einen ausreichend großen Elko als Puffer für die 
Betriebsspannung des uC vorsieht und mit dem uC selbst den Ausfall der 
Versorgungsspannung detektiert. Dann kann man z.B. per Interrupt als 
letzte Aktion noch das Relais zurück schalten.
Noch einfacher wird es, wenn du als Puffer einen kleinen GoldCap z.B. 
0,47F/5V einsetzt. Der liefert noch eine Menge Strom für diese letzte 
Schaltaktion.
Gruß Öletronika

von hobbybastler (Gast)


Lesenswert?

U. M. schrieb:
> Ich denke, du verwechselst den Begriff "Wechsler-Kontakt"
> mit einem "bistabilen" Relais.

Danke fuer die Richtigstellung, damit findet man deutlich mehr ;) 
Scheint, als waere hier ein bistabiles Subminiatur Signalrelais mit zwei 
Spulen angesagt, damit ich nicht die Polaritaet wechseln muss zum 
Umschalten.

U. M. schrieb:
> Dann kann man z.B. per Interrupt als
> letzte Aktion noch das Relais zurück schalten.
> Noch einfacher wird es, wenn du als Puffer einen kleinen GoldCap z.B.
> 0,47F/5V einsetzt.

Ueber BOD bin ich schon immer mal wieder gestolpert, aber habe ich 
tatsaechlich noch nie benutzt. Ich glaube, ich werde dieses Anliegen als 
Grund nehmen, das mal tatsaechlich in der Praxis auszuprobieren!

Also dann: uC, Pufferelko, bistabiles Relais, BOD-Interrupt fuer 
sicheren Zustand bei Wegfall der Versorungsspannung. Dann muss ich wohl 
bei der Wahl des Relais noch darauf achten, dass es auch bei der 
BOD-Schwelle noch sicher zurueckschaltet. Oder aber nicht die gesamte 
Versorgung puffern, sondern nur die Spannung fuers Schalten des Relais, 
zwei extra Transistoren sind vermutlich sowieso angebracht, anstatt 
direkt mit den Ausgangspins zu schalten.

Bitte melde dich an um einen Beitrag zu schreiben. Anmeldung ist kostenlos und dauert nur eine Minute.
Bestehender Account
Schon ein Account bei Google/GoogleMail? Keine Anmeldung erforderlich!
Mit Google-Account einloggen
Noch kein Account? Hier anmelden.