Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Prellverhalten RC Glied


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von Lukas (Gast)


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Hallo. Habe hier eine Aufgabe für die Prüfungsvorbereitung 1. Semester 
Elektrotechnik. Weiß allerdings nicht was ich hier so machen muss. 
Vielleicht kann einer Helfen. Bild dazu ist im Anhang. Vielen Dank im 
Voraus.

Mit freundlichen Grüßen

: Verschoben durch Moderator
von Udo S. (urschmitt)


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Lukas schrieb:
> Weiß allerdings nicht was ich hier so machen muss.

1. Lesen der Aufgabe
2. Verstehen der Aufgabenstellung
3. Lösen mit Hilfe der richtigen Gleichung

Lukas schrieb:
> Vielen Dank

Bitte

von Lukas (Gast)


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Vielen Dank für die Hilfe. Klugscheissen kann immer jeder.

von Udo S. (urschmitt)


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Nachtrag:

0. Stellen der Frage im richtigen Unterforum.
-1. Lesen von: Beitrag "Einheitlicher Umgang mit faulen Schülern etc.?"

von Felix (Gast)


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Die Aufgabe ist blöde formuliert.

Es geht wohl darum, wie lange der Schalter während des Prellens 
geschlossen ist, bis die Spannung auf 4,5 V abgesunken ist.

Daher wohl einfach berechnen, wie lange die Entladung auf 4,5 V dauert. 
Und dann lässt sich aus der Angabe "prellt nicht kürzer als 10 ms" auch 
abschätzen, wie oft (maximal) der Schalter prellt.

von Felix (Gast)


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Prellpuls 10 µs, nicht 10 ms.

von Lukas (Gast)


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Hallo Felix danke erstmal für die Antwort. Es geht eigentlich wirklich 
darum die Werte für Widerstand und Kapazität zu berechnen. Ich finde 
dafür allerdings keinen Ansatz. Weder in Google noch bei allen meinen 
Unterlagen :(

von Thomas Z. (usbman)


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Du willst jetzt sagen dass man mit google nicht die Formel finden kann 
die Lade und Entladeverhalten am Kondensator beschreibt?

von Felix (Gast)


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Hm, mir fiel gerade auf, dass der Schalter nie dazu führt, den 
Kondensator aufzuladen. Entweder Spannungsteiler oder R an C...

Egal.

Ich denke, es fehlen Infos. Um über die 5 V auf 4,5 V bei einer 
Entladung in 10 ms über R = 5M zur Kapazität zu kommen, fehlt dann die 
Zeit, die der Taster während des Prellens geschlossen ist.

Kann ja x-mal mit einer Länge (laut Aufgabe) von über 10 µs sein. 
Probiere es doch erstmal mit einmal prellen und berechne daraus die 
Kapazität.

Und für R0 ist der Wert egal.

Weil: U0 = 5 V und Spannung am C = 5 V.

Durch überlegen solltest du heraus finden, warum, wenn du dir die 
Gleichung für die Aufladung des Kondensators ansiehst.

von Udo S. (urschmitt)


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Das ist doch eh nicht die original Aufgabenstellung, sondern eine 
schnell abgekritzelte, dass man nicht so schnell sehen kann woher die 
Aufgabe kommt.
Und dabei wurde dann noch ein bischen Information weggekürzt.

von Wolfgang (Gast)


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Thomas Z. schrieb:
> Du willst jetzt sagen dass man mit google nicht die Formel finden kann
> die Lade und Entladeverhalten am Kondensator beschreibt?

Da es hart auf das Semesterende zu geht, sollte es gar nicht nötig sein, 
die Formel zu suchen. Die Herleitung gehört zum Standard Prüfungs 
Re­per­toire.

von Thomas Z. (usbman)


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Weiß ich doch die Aufgabe ist bestenfalls gehobenes Facharbeiterniveau. 
Vermutlich sind seine Unterlagen genauso wie das Schmierblatt mit der 
Aufgabenstellung. Dann ist es kein Wunder dass er nichts findet.

von Lukas (Gast)


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Ich komme jetzt auf 1pF für die Kapazität. Kann mir das evtl. jemand 
bestätigen.
Ich freue mich über die Diskussion hier. Helfen können aber nur die 
wenigsten. Ich verstehe wenn es für manche das einfachste der Welt ist. 
Für andere ist es das nicht. Und ich finde es unter aller Sau wenn es 
nur zu meckern gibt.

von Felix (Gast)


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Sind schon pF, aber um die 6,6 pF.

Damit ist das eine mögliche Lösung. Die EINE richtige Lösung gibt es mit 
den hier vorliegenden Daten nicht. Da fehlen leider Infos.

von Stefan ⛄ F. (stefanus)


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Lukas schrieb:
> Ich komme jetzt auf 1pF für die Kapazität. Kann mir das evtl. jemand
> bestätigen.

t = 1pF x 5MΩ = 5µs

Hast du dich da um Faktor 1000 vertan?

Ich finde die Aufgabe allerdings sehr verwirrend. Der HIGH Pegel ist bei 
allen halbwegs aktuellen Schaltungen ca. 66 -100% der 
Versorgungsspannung. Der LOW Pegel ist 0-33%. Dazwischen ist eine 
Hysterse von 33%, die ziemlich genau t entspricht.

Warum in der Aufgabe etwas von 4,5V steht weiß ich nicht. Hat mit weder 
mit der Praxis noch mit TTL Pegel zu tun. Und TTL Pegel sind seit den 
90er Jahren so gut wie ausgestorben.

: Bearbeitet durch User
von Lukas (Gast)


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Ja Stefan hab mich vertan. 2pF tut mir leid. Felix wie kommst du auf 
6.6pF?

von Stefan ⛄ F. (stefanus)


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Lukas schrieb:
> Ja Stefan hab mich vertan. 2pF tut mir leid

Ich habe Faktor 1000 geschrieben, nicht 2.

> Ich denke, es fehlen Infos.

Ich auch

Mach doch erst einmal die Aufgabe klar. Welche Spannung hat der 
Kondensator,   bevor der Schalter mit R verbunden wird? In welcher Zeit 
soll er auf welche Spannung entladen werden?

: Bearbeitet durch User
von Felix (Gast)


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Nimm die Gleichung für die Entladung:

U = U0 * e^(-t/(RC))
U wird zu 4,5 V gesetzt, U0 ist 5 V. Dann umstellen nach C. t wird 10µs 
(einmal prellen) und R ist 5M.

Und ich habe mich verrechnet beim Umstellen :-(. Müssten etwa 43 pF 
sein.

von Stefan ⛄ F. (stefanus)


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Mal angenommen, der Kondensator hat 5V und soll in 10ms auf 30% entladen 
werden, dann ist das ganz einfach die Zeit t.

10ms / 5MΩ = 2nF

Die 10µs sind mir schleierhaft. Kein Schalter prellt so schnell. 
Vielleicht soll das die minimal zulässige Ladezeit sein, die sich aus R0 
ergibt. Dann können wir R0 so berechnen:

10µs / 2nF = 5Ω

Das gilt aber alles nur, wenn wir von den üblichen Schaltschwellen 
aktueller Schmitt-Trigger ausgehen.

von Lukas (Gast)


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Danke euch beiden erstmal für die Antworten. Ich habe gerade nochmal in 
den Aufgabenblättern geschaut und die Aufgabe ist von mir genauso 
übernommen. Es gibt leider keine zusätzlichen Infos.
Ich versuche jetzt mit eueren Sachen was zusammen zuschreiben und dann 
schick ich nochmal eine Mail an den Dozenten:/

von Stefan ⛄ F. (stefanus)


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Stefan ⛄ F. schrieb:
> 10µs / 2nF = 5Ω

Sorry, da hat sich das "k" weg geschlichen. Es sollte 5kΩ heissen.

von Martin (Gast)


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Felix schrieb:
> Nimm die Gleichung für die Entladung:
>
> U = U0 * e^(-t/(RC))
> U wird zu 4,5 V gesetzt, U0 ist 5 V. Dann umstellen nach C. t wird 10µs
> (einmal prellen) und R ist 5M.
>
> Und ich habe mich verrechnet beim Umstellen :-(. Müssten etwa 43 pF
> sein.

Du musst nur U durch U0 dividieren, beide Seiten logarithmieren und 
umstellen nach C.

ln(U/U0) = -t/(RC)

C = -t/(R ln(U/U0)

c = 1,8982443162059806052019865372974e-11

Dann kommst du auf ca. 19 pF.

Probe:

4,5 V = 5 V x e^(-10 µs / (5 MOhm x 19 pF))

von Felix (Gast)


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Jo, falschen Logarithmus erwischt ...

von Felix (Gast)


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Also ich habe den Falschen erwischt.

von Lukas (Gast)


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Für t müsste ich doch aber 10ms und nicht 10 Mikrosekunden einsetzen 
oder? Da der Spannungsabfall im Kondensator von 5V auf 4,5V in 10ms von 
statten geht oder?

von Stefan ⛄ F. (stefanus)


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Lukas schrieb:
> Für t müsste ich doch aber 10ms und nicht 10 Mikrosekunden einsetzen
> oder? Da der Spannungsabfall im Kondensator von 5V auf 4,5V in 10ms von
> statten geht oder?

Das ist ja genau der unklare Punkt in der Fragestellung. Was sollen da 
die 10µs und was 10ms sein? Und was hat das Ganze mit TTL zu tun, wenn 
die Spannungspegel als 5V bzw 4,5V festgelegt sind?

: Bearbeitet durch User
von Lukas (Gast)


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Gute Frage. Ich kann aus der Aufgabe hier nur herauslesen das der Abfall 
um 0,5V in 10ms von statten geht.
Die 10 Mikrosekunden hab ich auch keine Ahnung und kann sie mir auch 
nicht aus der Aufgabe ableiten. Aber prinzipiell wäre es doch so das ich 
10ms einsetzen müsste?

von Thomas Z. (usbman)


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Also ich komme auf ca 20nF gerechnet mit 10ms und U/U0 =  0.9

von Lukas (Gast)


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Genau das bekomme ich auch raus.

von Thomas Z. (usbman)


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Der tatsächliche Wert des Cs ist kleiner da er ja im 10us Rhythmus 
Ladeimpulse durch das prellen bekommt. Das ist mir jetzt aber zu 
kompliziert zum herleiten

von Lukas (Gast)


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Ja das ist logisch. Die Frage ist jetzt nur noch welchen Wert ich bei 
der Zeit nehme um R0 auszurechnen... dort würde ich jetzt eigentlich 
wieder 10us nehmen oder was sagt ihr?

von Stefan ⛄ F. (stefanus)


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Lukas schrieb:
> Die 10 Mikrosekunden hab ich auch keine Ahnung und kann sie mir auch
> nicht aus der Aufgabe ableiten.

Steht da aber: "Prellpuls nicht kürter als 10µs" (was auch immer das 
bedeuten mag)

von Stefan ⛄ F. (stefanus)


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Thomas Z. schrieb:
> Also ich komme auf ca 20nF gerechnet mit 10ms und U/U0 =  0.9

Klingt plausibel.

Wenn ich für t (66%) schon 2nF brauche, muss der Kondensator für nur 10% 
Spannungsabfall logischerweise entsprechend kleiner sein.

von Thomas Z. (usbman)


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Naja du kannst ja Mal die Annahme treffen dass es nur einen Prellimpuls 
bei t+10us gibt mit der Länge 10 us.
Dann diesen Fall durchrechnen.
Mehr gibt die Aufgabenstellung so nicht her.

von Lukas (Gast)


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Ja genau das es da steht weiß ich aber ich werde daraus nicht schlau

von Lukas (Gast)


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Ich vermute das es die Zeit für 1 prellen ist. Also von schalterstellung 
1 zu 2 und wieder zurück zu 1

von Stefan ⛄ F. (stefanus)


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Thomas Z. schrieb:
> Prellimpuls

Was ist denn genau ein "Prellimpuls"?

Ich sehe in dieser Schaltung vier möglich Zustände, die haben wir noch 
gar nicht alle betrachtet:

1) Der linke Kontakt (zu R0) ist geschlossen.
2) Der linke Kontakt (zu R0) ist offen.
3) Der rechte Kontakt (zu R) ist offen.
4) Der rechte Kontakt (zu R) ist geschlossen.

Prellen erwarte zwischen den Zuständen 1 und 2, sowie zwischen 3 und 4. 
Mich interessieren die Zeiten aller 4 Zustände und für beide 
Prell-Vorgänge:

a) die kürzeste Zeit die der Kontakt geschlossen sein wird und
b) die längste Zeit die der Kontakt offen sein wird.

Das sind dann insgesamt 8 Zeiten. Ich denke, die braucht man alle, um 
die Schaltung wirklich korrekt durchzurechnen, ohne Annahmen zu treffen.

Und dann möchte ich nochmal auf die Angabe "TTL" hinweisen.Irgendeinen 
Sinn muss sie doch haben. Ich glaube nicht, dass der Lehrer sie nur als 
irrelevantes Ablenkungsmanöver eingestreut hat.

Ich bin mir ziemlich sicher, dass die Aufgabe unvollständig notiert 
wurde.

von Lukas (Gast)


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Also ich kann versichern das die Aufgabe so vollständig ist. Die Aufgabe 
ist aus einer Klausur und liegt mir hier vor.

von Thomas Z. (usbman)


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Stefan du denkst zu kompliziert....
Wenn der Schalter offen ist ändert sich an der Ladung ja nichts. Na ja 
fast nichts der C hat ja auch noch eine Selbstentladung. Ich meine mit 
Prellimpuls schon die Umschaltung von entladen nach laden und wieder 
zurück.

von Lukas (Gast)


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Ich sehe das wie Thomas. Da sollte schon so passen. Aber wenn Corona 
vorbei ist und wir wieder in die Uni dürfen werde ich auch dort nochmal 
nachfragen. Vielen Dank erstmal für eure Antworten.

von A. S. (achs)


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Lukas schrieb:
> Die Aufgabe
> ist aus einer Klausur und liegt mir hier vor.

warum stellst Du sie dann nicht hier ein?

Wenn die Zeichnung wirklich so ist, dann wäre das schon sehr 
ungewöhnlich. Prellen bei einem Umschalter ist irgendwie zweideutig.

von Stefan ⛄ F. (stefanus)


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Thomas Z. schrieb:
> Wenn der Schalter offen ist ändert sich an der Ladung ja nichts.

Bei einer TTL Last schon. Bei CMOS würde ich zustimmen, aber in der 
Aufgabe steht nicht, dass es mit CMOS zu tun hat.

Vielleicht habt ihr Recht und ich halte mich zu sehr mit der TTL Angabe 
auf.

von Lukas (Gast)


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Aus Gründen des Urheberrechts kann ich die nicht einfach kopieren und 
hier einstellen. Ich würde das Thema zumindest für mich erstmal als 
erledigt markieren. Ihr könnt natürlich weiter diskutieren.
Danke nochmal an alle die sich sinnvoll mit eingebracht haben. Viele 
Grüße

von A. S. (achs)


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Lukas schrieb:
> Aus Gründen des Urheberrechts kann ich die nicht einfach kopieren und
> hier einstellen.

dann zeichne sie doch wenigstens 1 zu 1 ab.

von Peter D. (peda)


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Der Schaltplan ist Quatsch, C wird nie aufgeladen.
R und C müssen vertauscht werden.

von Lothar M. (lkmiller) (Moderator) Benutzerseite


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Lukas schrieb:
> Bild dazu ist im Anhang.
Für mich ist das, was auf dem Papier zu sehen ist sowas wie "finde die 5 
Fehler"... :-/

Peter D. schrieb:
> Der Schaltplan ist Quatsch
Ich finde ihn unleserlich, denn ich weiß nicht, wozwischen der Schalter 
schaltet. Auf jeden Fall ist es unsinnig, wenn er zwischen "links und 
rechts" umschaltet. Die einzig sinnvolle Möglichkeit ist, dass der 
Mittelkontakt des Wechslers rechts sitzt.

Schöner könnte man es zeichnen, wenn der Kondensator in der Mitte sitzt 
und der Schalter zwischen rechts und links umschaltet.

Und was das Ganze mit Prellen zu tun hat, ist mir ein Rätsel.

von Martin (Gast)


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Lothar M. schrieb:

> Die einzig sinnvolle Möglichkeit ist, dass der Mittelkontakt des
> Wechslers rechts sitzt.

Ja.

> Und was das Ganze mit Prellen zu tun hat, ist mir ein Rätsel.

So ist das Leben.

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