Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Übersteuerung überwachen


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von DiffOut (Gast)


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Moinmoin,

ich versuche in einer Analogschaltung Übersteuerungen zu detektieren. 
Wenn einer von drei Punkten sich zu nah an die ±15V Versorgung annähert, 
soll eine LED für eine ausreichende Zeit leuchten und ein digitaler 
Ausgang auf low gezogen werden. Hierzu habe ich mir die Schaltung im 
Anhang erdacht.

Leider habe ich nur gut 20x10mm Platz übrig, was mit der Schaltung 
gerade so klappt, und muss die recht empfindlichen Analogsignale auch 
noch über die gesamte Platine routen.

Gibt es hierfür sinnvollere Lösungen? Vielleicht sogar einen kleinen 
SOT23 oä der sobald man sich seiner Versorgung nähert einen 
Digitalausgang schaltet? Dann muss ich die Analogsignale nicht so weit 
ziehen.

Der digitale Ausgang soll normal auf 24V liegen und bei Übersteuerung 
auf 0V gezogen werden. 24V sind auf der Platine bereits vorhanden. Wie 
kriege ich das am besten aus der Schaltung raus? Die Lösung mit der 15V 
Zener fühlt sich irgendwie gepfuscht an.

Viele Grüße

DiffOut

von DiffOut (Gast)


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Es soll übrigens nur ein LM393 benutzt werden, der LM339 passt nicht.

Viele Grüße

DiffOut

von DiffOut (Gast)


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Eine Zenerdiode als Levelshifter funktioniert tadellos. Dadurch belaste 
ich auch die ±15V nicht mehr so stark, die kommen nur von einer LTC3260. 
Habt ihr noch weitere Verbesserungsvorschläge? Oder gar eine 
Einchiplösung?

Viele Grüße

DiffOut

von HildeK (Gast)


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DiffOut schrieb:
> Eine Zenerdiode als Levelshifter funktioniert tadellos.
Die brauchst du nicht, wenn du R5 an die 24V anschließt.

Warum so aufwändig? Wenn schon beide Halbwellen überwacht werden sollen: 
Ein Komparator und ein kleiner Brückengleichrichter und nur ein 
Komparator. Die 1.3V Spannungsabfall an dem kann man durch Anpassen der 
Schwelle kompensieren. Bei Signalspannungen mit 15V Amplitude spielt das 
keine Rolle.

DiffOut schrieb:
> Oder gar eine
> Einchiplösung?

Komfortabel, evtl. etwas modifizieren bzw. vereinfachen:
Beitrag "VU-Meter mit Attiny13a statt LM3916"
Das geht auf eine Platine der Größe 10 × 30mm (mit 12 LEDs); auch auf 10 
× 20mm mit nur einer.
Oder halt gleich nur einen 8-Pin Prozessor, den Brückengleichrichter und 
einen Spannungsteiler. Und das Ganze auf den Komparatoreingang oder 
einen ADC-Eingang. Bei Nutzung des ADC kannst du den Gleichrichter 
einsparen: einfach das Signal mit einem C abtrennen und die Nulllinie 
auf den halben ADC-Eingangsbereich bringen. Dann ist die 
Übersteuerungsgrenze sowohl nahe der minimalen als auch der maximalen 
ADC-Werte zu finden. Passt auch auf 10 × 20mm.

Ich habe jetzt bei meinen Betrachtungen an Audio gedacht, sollten es 
andere Signale sein, könnten noch Einschränkungen gemacht werden müssen.

DiffOut schrieb:
> Es soll übrigens nur ein LM393 benutzt werden, der LM339 passt nicht.
Aus welchem Grund? Gehäuseform oder was elektrisches?

von DiffOut (Gast)


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Vielen Dank für deine Hinweise!

Leider kann es sich auch um DC-Signale handeln, weshalb AC-Kopplung 
nicht in Frage kommt. Dementsprechend klappt es auch nicht mit einem 
Brückengleichrichter vor dem Komparator.

Ändert man C1 in 10nF und R11 in 10MOhm, löst die Schaltung bereits bei 
einer halben 100kHz Schwingung aus. Das tut sie mit R5 an 24V nicht 
mehr.

Ein Mikrocontroller ginge natürlich trotzdem, dann müsste man nur die 
±15V für den ADC umsetzen. Allerdings habe ich nur 10V als 
Referenzspannung zur Verfügung. Ich vermute also das Umsetzen benötigt 
dann doch noch einen OPV plus Hühnerfutter, was dann wohl umfangreicher 
wird als der Doppelkomparator. Der LM339 ist zu groß, den LM393 habe ich 
gerade so untergebracht, siehe Anhang. Es sind nämlich doch nur 16x10mm 
Platz, das Raster sind 5mm. Nun stört mich nurnoch die lange 
Leitungsführung von drei Punkten quer übers Board.

Die Suche nach der kleinen Einchiplösung geht also weiter.

Viele Grüße,

DiffOut

von HildeK (Gast)


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DiffOut schrieb:
> Ändert man C1 in 10nF und R11 in 10MOhm, löst die Schaltung bereits bei
> einer halben 100kHz Schwingung aus. Das tut sie mit R5 an 24V nicht
> mehr.

Mehrere neue Bedingungen, nennt man Salamitaktik 🙄 ...

Was sich natürlich verändert, ist die Hysterese durch den größeren 
Ausgangshub am Komparator: alt war 15V, neu ist 24V. Dazu muss man dann 
eben die Hystereswiderstände anpassen und größer machen oder die am 
+Eingang kleiner.

DiffOut schrieb:
> Leider kann es sich auch um DC-Signale handeln, weshalb AC-Kopplung
> nicht in Frage kommt. Dementsprechend klappt es auch nicht mit einem
> Brückengleichrichter vor dem Komparator.

Ein Brückengleichrichter lässt auch DC durch, das ist nicht das Problem. 
Und dass zweimal 0.7V fehlen auch nicht. Eine Anpassung der Spannung an 
den ADC-Eingang auch nicht: Spannungsteiler von 15V auf 5V.
Eher ein Problem ist die Tatsache, dass wir jetzt bei 100kHz sind und 
nicht mehr bei 10kHz, wie in der Eröffnungsfrage. Das wird dann für 
einen kleine µC vermutlich zu eng - kann ich aber nicht sicher sagen.
Nur die Lösung wie in meinem Link geht natürlich nicht für DC-Signale.

Ja, für den µC braucht man auch einen 5V-Regler, wenn du diese Spannung 
nicht sowieso zur Verfügung hast. Da müsste was in SOT23 erhältlich 
sein.

DiffOut schrieb:
> Die Suche nach der kleinen Einchiplösung geht also weiter.
Da glaube ich eher nicht, dass du erfolgreich sein wirst.

Nochmals zu dem Teil deiner Ursprungsfrage
DiffOut schrieb:
> Der digitale Ausgang soll normal auf 24V liegen und bei Übersteuerung
> auf 0V gezogen werden. 24V sind auf der Platine bereits vorhanden. Wie
> kriege ich das am besten aus der Schaltung raus? Die Lösung mit der 15V
> Zener fühlt sich irgendwie gepfuscht an.
Nein, gepfuscht ist das nicht.
Aber niemand hindert dich, nur den M1 an 24V zu hängen, den Q2 darfst du 
gar nicht mit 24V betreiben, sonst überschreitest du die Gatespannung 
vom M1! Da fehlt dann mindestens noch ein Teiler. Warum lässt du den Q2 
nicht einfach an den 15V? Dann entfällt die Z-Diode.

Außerdem: mit 100n / 1MegΩ hast du irgendwas in der Größenordnung von 
kaum 100ms als Leuchtdauer. Ist das eine ausreichende Zeit? Und auch 
noch mit relativ langsamen Anstieg (≈20ms) an 'out', wenn die LED wieder 
ausgehen soll.
Nur für die LED ist das jedoch egal, falls das Signal jedoch 
weiterverarbeitet werden soll, muss man die Spec des Eingangs prüfen.

von DiffOut (Gast)


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HildeK schrieb:
> Mehrere neue Bedingungen, nennt man Salamitaktik 🙄 ...

Eigentlich spiele ich nur mit den Bauteilwerten. Ich muss aber zugeben 
das ich vergessen habe zu erwähnen, dass das Ganze möglichst schnell 
auslösen soll.

HildeK schrieb:
> Ein Brückengleichrichter lässt auch DC durch, das ist nicht das Problem.
> Und dass zweimal 0.7V fehlen auch nicht. Eine Anpassung der Spannung an
> den ADC-Eingang auch nicht: Spannungsteiler von 15V auf 5V.

Da stehe ich nun völlig auf dem Schlauch. Wie soll denn ein 
Brückengleichrichter aus -15V single ended +15V machen wenn der 
Massenbezug der Gleiche ist?

M1 sieht maximal 24V am Gate. Im Datenblatt sind 30V max angegeben. Das 
müsste doch passen? Der Vorteil wenn beide an 24V hängen ist, das ich 
die ±15V nicht zu sehr mit dem Laden von C1 belaste.

Die 100ms sind ausreichend. Wenn sich die Übersteuerung nicht ständig 
wiederholt, ist sie unkritisch. Wenn doch, fällt die LED auf. Der 
digitale Ausgang wird per Schmitttrigger ausgelesen, die langsam 
steigende Flanke ist also auch unkritisch.

Es ist allerdings sehr schade das es dafür scheinbar nichts Fertiges zu 
kaufen gibt, die Chiphersteller sind doch auch sonst recht kreativ was 
Spannungs-/Stromüberwachung angeht.

Viele Grüße

DiffOut

von HildeK (Gast)


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DiffOut schrieb:
> Da stehe ich nun völlig auf dem Schlauch. Wie soll denn ein
> Brückengleichrichter aus -15V single ended +15V machen wenn der
> Massenbezug der Gleiche ist?

Ja, da hast du recht. In dem Fall wird es schwieriger.

von Jens G. (jensig)


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>ich versuche in einer Analogschaltung Übersteuerungen zu detektieren.
>Wenn einer von drei Punkten sich zu nah an die ±15V Versorgung annähert,
>soll eine LED für eine ausreichende Zeit leuchten und ein digitaler
>Ausgang auf low gezogen werden. Hierzu habe ich mir die Schaltung im
>Anhang erdacht.

Was für eine Analogschaltung ist denn das?
Wenn das z.B. eine diskret aufgebaute NF-Endstufe mit Differenzeingängen 
ist (also im Prinzip ein OPV), dann könnte man die Differenz zw. den 
Kollektor-Spannungen der Differenzeingangsstufe auf (weitgehende) 
Gleichheit überwachen. Die Gleichheit wird ganz schnell eine starke 
Ungleichheit, wenn der Verstärker in die Übersteuerung übergeht. Da 
isses egal, wie hoch die Versorgungsspannung absolut ist, oder die 
Ausgangsspannung der Endstufe, deren max. Ausgangshub ohnehin 
lastabhängig ist.

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