Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Schwellenwertdetektor


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von Phil Z. (Gast)


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Hallo erstmal,
ich soll für mein Studium ein Schwellenwert Detektor bauen. Ohne NE555.
Ich habe ein Sinus Signal(200Hz, 5V) als Eingang, und jedesmal wenn das 
Signal 2V überschreitet, soll der Ausgang für 1ms auf HIGH gezogen 
werden. Leider fehlt mir der richtige Ansatz. Mit Schmitt Trigger komme 
ich nicht auf einen grünen Zweig, sowie nicht mit zwei Komperatoren.
Möglicherweise hat jemand ja einen oder zwei Tipps für mich.
LG Philip

: Verschoben durch Admin
von K. S. (the_yrr)


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Phil Z. schrieb:
> und jedesmal wenn das
> Signal 2V überschreitet, soll der Ausgang für 1ms auf HIGH gezogen
> werden.

Nur einmal beim Überschreiten oder dauerhafft solange über 2V?

Mach mal bitte bei deinem Schaltplan 5V und GND asl labels anstatt da 
verbindungen kreuz und quer zu ziehen (oder lad die ganze .asc hoch), da 
bekommt man ja Kopfschmerzen von.

Bei dir hängt die dauer von der Flankensteilheit des Signals ab, das 
willst du so eigentlich nicht.

Theoretisch ein Komparator, dann einmal ein Puls erzeugen. Wie aufwändig 
das wird hängt auch von deinen Anforderungen ab, z.b. könnte etwas 
Hysterese Sinnvoll sein.

: Bearbeitet durch User
von Phil Z. (Gast)


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Also, die Aufgabe genau lautet, man hat ein Signal von 200Hz Sinus und 
10Vss um 0V rum.
Es soll jedes mal ein Signal am Ausgang auf High gezogen werden für 1ms 
wenn das Signal 2V übersteigt.

von Wolfgang (Gast)


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Phil Z. schrieb:
> Es soll jedes mal ein Signal am Ausgang auf High gezogen werden für 1ms
> wenn das Signal 2V übersteigt.
Dann wirst du ein Monoflop mit flankengesteuertem Triggereingang 
benötigen.

von K. S. (the_yrr)


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das hier könnte funktionieren, die Hysterese ist nicht unbedingt 
gefordert, hilft aber im echten leben weiter. Komparatoren sind Open 
Kollektor weil das die ersten sind die mir eingefallen sind, sonst 
können die 1k Pullup auch weg. Pulsdauer wird durch 100n und 12k 
festgelegt. Ohne die 10K am NI Eingang vom zweiten Komparator erzeugt 
die fallende Flanke auch einen kurzen Puls, statt der 1N4148 vllt. eine 
Shottky damit die Spannung nicht so negativ wird, oder dem Koparator 
eine Symmetrische Spannung spendieren.

Edit:
Phil Z. schrieb:
> Also, die Aufgabe genau lautet, man hat ein Signal von 200Hz Sinus und
> 10Vss um 0V rum.
> Es soll jedes mal ein Signal am Ausgang auf High gezogen werden für 1ms
> wenn das Signal 2V übersteigt.

Dann musst du bei 5V Versorgung noch einen Spannugnsteiler vorsehen, und 
eventuell kapazitiv einkoppeln. für die 2V eventuell ein TL431 oder eine 
Referenz mit minimal 1.25V und mittels Spannungsteiler auf 2V 
einstellen. Shutzdioden nach GND und Vcc von den 10V nach dem 
SDpannugnsteiler nicht vergessen.

: Bearbeitet durch User
von Phil Z. (Gast)


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Also ich habe es jetzt mal getestet so wie ich es bräuchte und es 
klappt. o_O
Ich mache mich jetzt mal ans verstehen ran.
Aber schon mal vielen Dank.

von K. S. (the_yrr)


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Phil Z. schrieb:
> Also ich habe es jetzt mal getestet so wie ich es bräuchte und es
> klappt. o_O

Verrate bloß nicht welche Schaltung du getestet hast. Nur weils in der 
Simulation funktioniert, heißt es nicht dass du nicht die Ein/Ausgänge 
zerstörst wenn du z.b. die 10V da direkt dran hängst.

von Phil Z. (Gast)


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Was meinst du ? Das es nicht unbedingt in Realität funktioniert ist 
klar.
Ich habe gerade eher meine Probleme beim Nachvollziehen der Schaltung. 
Der erste Komperator vergleicht meine 2V mit meinem Eingangssignal. Und 
Schaltet entsprechend HIGH oder LOW, R2 ist für die Hysterese?? Der 
Kondensator lädt bzw entlädt sich aber wofür ? Meine Lade/Entladekurve 
gebe ich dann in meinen zweiten Komperator, der nochmal mit meinen 2V 
vergleicht. Hat der Kondensator nur den Grund die Zeit auf 1ms zu 
reduzieren über R mal C bzw tau? Sehe ich das Richtig? Mir erschließt 
sich falls das bisher stimmt die Funktion nicht von R5 und R4.

von Stefan ⛄ F. (stefanus)


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Auf jeden Fall brauchst du drei Teile

a) Eine 2V Referenzquelle (im Einfachsten Fall von der als stabil 
angenommenen Spannungsversorgung abgeleitet)

b) Einen Komparator

c) Ein nicht nachtriggerbares Monoflop zur Impulsformung.

In deinem ersten Ansatz ist das Eingangssignal AC (Sinus). Soll auch die 
negative Halbwelle einen positiven Ausgangsimpuls triggern?

Wenn ja, brauchst du auch

d) eine negative Referenzquelle und einen zweiten Komparator oder
e) einen invertierenden Verstärker und einen zweiten Komparator oder
f) einen Präzisions-Gleichrichter vor dem Komparator

-> für d und e dann noch eine Oder-Schaltung um die Ausgänge der 
Komparatoren dem einen Eingang des Monoflops zuzuführen.

von Phil Z. (Gast)


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K. S. schrieb:
> das hier könnte funktionieren, die Hysterese ist nicht unbedingt
> gefordert


Ok habe jetzt erst gesehen das du eine Erläuterung noch geschrieben 
hast. Vielen Dank nochmals.

von MaWin (Gast)


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Phil Z. schrieb:
> Also, die Aufgabe genau lautet, man hat ein Signal von 200Hz Sinus
> und 10Vss um 0V rum. Es soll jedes mal ein Signal am Ausgang auf High
> gezogen werden für 1ms wenn das Signal 2V übersteigt.

Da reicht offenkundig kein Schwellwertdetektor mit 2V 
Vergleichsspannung, sondern es braucht noch ein MonoFlop.

K. S. schrieb:
> das hier könnte funktionieren

Echt, macht man den Leuten jetzt die Hausaufgaben ?

von K. S. (the_yrr)


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MaWin schrieb:
> Echt, macht man den Leuten jetzt die Hausaufgaben ?
wenns an sowas scheitert halte ich eine halbwegs funktionierende 
Schaltung mit Erklärung, die verändert werden sollte, für Sinnvoller als 
Prosa was man tun könnte.

Verstehen sollte man das ganze sowieso.
Referenz darf er selber machen. Den 10V Eingang mit Schutzwiderstand und 
Dioden versehen auch, das wäre zumindest die einfachste Lösung. Die 12k 
sollte man durch z.b. ein 20k Poti ersetzen, je nachdem wie genau die 
1ms Pulse sein sollten.

> sondern es braucht noch ein MonoFlop.
oder halt einfach ein Pulsgenerator mit einem Kondensator, Widerstand 
und Diode, dahinter dann ein Komparator oder irgendetwas mit Schmitt 
Trigger. Da es Komparatoren oft als Dual Variante im 8 Pin Paket gibt, 
wäre dann alles mit zwei ICs gelöst, die 2V Referenz kann man auch 
wiederverwenden.

Phil Z. schrieb:
> Der erste Komperator vergleicht meine 2V mit meinem Eingangssignal. Und
> Schaltet entsprechend HIGH oder LOW, R2 ist für die Hysterese??
Genau
> Der
> Kondensator lädt bzw entlädt sich aber wofür ?
um einen Puls zu erzeugen
> Meine Lade/Entladekurve
> gebe ich dann in meinen zweiten Komperator, der nochmal mit meinen 2V
> vergleicht. Hat der Kondensator nur den Grund die Zeit auf 1ms zu
> reduzieren über R mal C bzw tau? Sehe ich das Richtig?
ja, genau. Die 2V einfach weil sie schon vorhanden sind.
> Mir erschließt
> sich falls das bisher stimmt die Funktion nicht von R5 und R4.
meine Komparatoren haben einen offenen Kollektor am Ausgang, daher 
können die von selber nur nach Gnd ziehen, nicht nach Vcc. Das waren 
halt die Ersten die ich in LTSpice gefunden habe. Tausch die 
Komparatoren gegen die von dir verwendeten und entfern dann die 
Widerstände.

Bauteilwerte solltest du noch anpassen wo nötig, ist alles nur nach 
Gefühl gewählt.

: Bearbeitet durch User
von P. Z. (philneo)


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Hallo,
Mit der Schwellenwertdetektion rumpelt es bei mir, da ich den LM139 
nicht eingebunden hatte in LTSpice hatte ich vorerst den vorgefertigten 
LTC7652 genommen, dass hat auch ohne Probleme funktioniert. Heute habe 
ich dann den LM393 eingebunden das PSpice Modell von TI der laut 
Datenblatt ähnlich dem LM139 ist und ich bekomme zu ungewöhnlichen 
Zeiten einen Puls den ich mir nicht so ganz erklären kann. Darauf habe 
ich es mit dem 139 versucht und selbes Resultat.
Haben Sie zufälligerweise eine Erklärung dafür. Und wofür ist genau die 
Diode? Bekomme mit oder ohne keine Veränderung bis auf die Tatsache das 
die Spannung am Kondensator negativ wird kurzzeitig.
Danke

von P. Z. (philneo)


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von Stefan ⛄ F. (stefanus)


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P. Z. schrieb:
> Und wofür ist genau die Diode?

Wenn C1 geladen ist, hat er links plus und recht minus. Wenn dann der 
Ausgang von U3 auf Low/Gnd geht, würde am Eingang von U1 eine negative 
Spannung anliegen (die von C1 kommt). Die Diode beschützt den U1 davor, 
kaputt zu gehen. Sie begrenzt die negative Spannung auf ca. 0,3V.

> ich bekomme zu ungewöhnlichen Zeiten einen Puls

Konkretisiere das bitte. Was genau ist ungewöhnlich? Zeichne es ins Bild 
ein und dazu auch was du stattdessen erwartet hast.

Für mich sieht das alles stimmig aus. Aber vielleicht siehst du etwas, 
das ich nicht sehe.

: Bearbeitet durch User
von K. S. (the_yrr)


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P. Z. schrieb:
> Haben Sie zufälligerweise eine Erklärung dafür. Und wofür ist genau die
> Diode? Bekomme mit oder ohne keine Veränderung bis auf die Tatsache das
> die Spannung am Kondensator negativ wird kurzzeitig.

Du schiebst in den Eingang vom ersten Komparator +-5V rein, obwohl du 
den nur mit 5V/Gnd versorgst, da kann nichts bei rauskommen.
+-5V sind auch nicht 10V Sinus um 0V herum wie du oben geschrieben 
hattest.

Im Anhang mal eine Verbesserung, und etwas besser organisiert. 
Funktioniert mit deinem LTC6752 sowie mit einem LM339/139 + 1k Pullup
- An den zweiten Komparator sollte ein Poti statt den festen 2V, da 
sonst die Pulslänge abhängig von Vcc wird.
- Der Eingang hat eine Schutzbeschaltung bekommen.

Stefan ⛄ F. schrieb:
> Konkretisiere das bitte. Was genau ist ungewöhnlich? Zeichne es ins Bild
> ein und dazu auch was du stattdessen erwartet hast.
die Pulse bei fallendem Eingang sind gemeint, entstehen in der 
Simulation wenn man den Komparator außerhalb der zulässigen 
Eingangsspannungen (und ohne Schutzwiderstand) betreibt.

Edit:
wenn du den Ausgang invertiert brauchst, tausche einfach am zweiten 
Komparator die beiden EIngänge.

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von P. Z. (philneo)


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Ich weiß nicht aber irgendwas mache ich falsch, habe leider nicht all 
zuviel Erfahrung mit LTSpice.
Zum Einbinden von Bauelementen lade ich entsprechendes Modul runter.
https://www.ti.com/product/LM139
Dann füge ich diese Datei .5_1 in mein SUB Ordner von Spice ein.
Ich nehme den OPAmp2 und benenne diesen mit dem Namen  der in der 
Spicedatei steht als Value  LM393A.
Nun noch ein .op mit

.include C:\Users\Philip\Documents\LTspiceXVII\lib\sub\LM393A.5_1

und es sollte laufen oder sehe ich das falsch?

von K. S. (the_yrr)


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ltspice sollte den schon dabei haben, denke ich. Ist aber auch nicht 
wichtig, der LTC6752 funktioniert ja bei dir.

Im letzten Post habe ich die Version mit deinem Komparator hochgeladen. 
Lad die Datei runter und öffne sie, fertig. Wenn du einen anderen 
Komparator im echte naufbau nutzen willst, mach es einfach. Wenn der 
sogenannte "Open Collector" Ausgänge hat (LM139/339 usw.) muss halt der 
ca. 1k nach VCC dazu, beim LTC6752 ist der unnötig.

P. Z. schrieb:
> und es sollte laufen oder sehe ich das falsch?
sollte theoretisch, Pfade kann man auch relativ angeben (relativ zum 
Ordner in dem die .asc gespeichert ist). Ob das Symbol stimm weiß ich 
nicht. Richtige Pinzuordnung sollte es eigentlich haben, korrekte Anzahl 
eigentlich auch.

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von K. S. (the_yrr)


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Falls die Ursache der ungewöhnlichen Pulse interessant ist:
Das Modell von TI ist etwas vereinfacht. Dadurch kann der gesammte Strom 
der Stromquelle am oberen Ende des differentiellen Eingangs aus der 
Basis des (negativen) Eingangstransistors fließen. Die stromlose 
Eingangsbeschaltung kann dann folglicherweise den Ausgangstransistor 
nicht mehr treiben und der Ausgang geht auf Vcc. Im echten Baustein 
scheint es noch Dioden und eine Art Stromaufteilung zu geben die dies 
verhindert, die Simulation funktioniert also nur innerhalb der erlaubten 
Parameter richtig, darüber hinaus nicht mehr.

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