Totmannschalter Auswertung

[Martin (Gast)]

Hallo Leute,

ich habe einen Mikrocontroller den ich aus Sicherheitsgründen extern 
überwachen muss. Der Mikrocontroller erzeugt ein Totmannschalter Signal 
(einfach ein 100kHz Signal mit 90/10 Duty Cycle)

Wenn jetzt die Frequenz zu klein wird oder komplett stehen bleibt 
(logisch '1' oder '0') soll ein konstantes '0' Signal aus der 
Überwachungschaltung herrauskommen. Die Schaltung soll recht zeitnahe 
reagieren. z.B. 100us und nicht erst nach 1ms.

Ich weiß das es Überwachungs ICs für Lüfter Tachosignale gibt. Die 
reagieren aber ers wenn der Signal länger ausgefallen ist uns außerdem 
erzeugen die Alarm indem auf dem Ausgang dann immer eine Frequenz ist.

[Helmut L. (helmi1)]

Retriggerbares Monoflop CD4538.  Dessen Zeit so einstellen da nach 
ausbleiben des Impulses das Teil ablaueft.

Oder einen Counter nehmen (CD4060)  der immer zureuckgesetzt werden muss 
damit er einen bestimmten Zaehlerstand nicht erreichen kann.

[Wolfgang (Gast)]

Martin schrieb:
> ich habe einen Mikrocontroller den ich aus Sicherheitsgründen extern
> überwachen muss. Der Mikrocontroller erzeugt ein Totmannschalter Signal
> (einfach ein 100kHz Signal mit 90/10 Duty Cycle)

In der µC-Technik bist du mit dem Begriff "Watchdog" wahrscheinlich 
besser unterwegs

[Martin (Gast)]

Einen Monoflop hatte ich auch schon gedacht. Jeoch ist es so das der 
Ausgang immer pulst wenn die Frequnez zu langsam wird. Wenn Das Signal 
komplett ausfällt ist der Ausgang immer low so wie ich es gerne hätte.

[Peter D. (peda)]

Martin schrieb:
> Einen Monoflop hatte ich auch schon gedacht. Jeoch ist es so das der
> Ausgang immer pulst wenn die Frequnez zu langsam wird.

Einen HEF4538.
Der 1. Monoflop muß einmal triggern, damit er den Reset des 2. freigibt.

[Helmut L. (helmi1)]

Da der 4538 zwei Mann im Boot hat, kann man den 2. nehmen um dieses 
Problem zu beheben.

[Martin (Gast)]

Vielen Dank für die Schaltung. Kannst Du vielleicht noch ein oder 2 
Stätze schreiben wie die SChaltung funktioniert.

Das Watchdog Signal muss ich bei beiden Monoflops an den Eingang A 
anschließen. Der B muss immer an nur an High angeschlossen werden?

[Helmut L. (helmi1)]

Martin schrieb:
> Das Watchdog Signal muss ich bei beiden Monoflops an den Eingang A
> anschließen. Der B muss immer an nur an High angeschlossen werden?

So isses. Muste mal einen Impulswaechter bauen der unter einer 
bestimmten Frequenz den Ausgang abschaltet.  Die Bauteilwerte sind fuer 
eine Frequenz von ca. 2 Hz ausgelegt. Die must du anpassen. Ist also ein 
Frequenzschalter der bei 2 Hz umschaltet. Pin 9 oder 10 ist der AUsgang, 
je nach Polaritaet.

[Peter D. (peda)]

Aber Achtung, der HEF4538 ist nicht durch den 74HC123 ersetzbar, denn 
der triggert sofort, sobald /RD auf high geht.

[Martin (Gast)]

Ich stehe gerade etwas auf der Leitung da ich bisher noch nie MonoFlops 
verwendet habe. Sorry ich verusche gerade die Funktion zu verstehen.

Ich verusche das gerade mit LT-Spice zu simullieren

[HildeK (Gast)]

Martin schrieb:
> Einen Monoflop hatte ich auch schon gedacht. Jeoch ist es so das der
> Ausgang immer pulst wenn die Frequnez zu langsam wird. Wenn Das Signal
> komplett ausfällt ist der Ausgang immer low so wie ich es gerne hätte.

Dann musst du dir eben im Klaren werden, ab wann gilt 'Komplettausfall' 
und ab und bis wann gilt 'zu langsam'. Das ist ja ein fließender 
Übergang.

Und soll ein Ausfall dauerhaft gespeichert bleiben bzw. manuell oder 
automatisch wieder aufgehoben werden, wenn die Frequenz wieder stimmt?

Martin schrieb:
> Ich stehe gerade etwas auf der Leitung da ich bisher noch nie MonoFlops
> verwendet habe. Sorry ich verusche gerade die Funktion zu verstehen.

Ein Monoflop wird durch ein Ereignis (eine Flanke) getriggert und setzt 
dann die Ausgänge (Q und /Q) auf den jeweils invertierten Zustand. Nach 
Ablauf einer durch eine RC-Kombination eingestellte Zeit fällt es wieder 
zurück. Ist es 'nachtriggerbar', so beginnt die Zeit erneut zu laufen, 
auch wenn es noch nicht zurückgeschaltet hat. So bleibt der Zustand, 
wenn du vor Ablauf der Zeit erneut triggerst.
Für deine 100kHz (= 10µs Periode) kannst du also eine Zeit größer als 
10µs durch RC vorgeben und solange dein Signal kommt, bleibt der Ausgang 
auf 'gut'. Stellst du also z.B. 20µs ein, dann wird aber alles als 'gut' 
erkannt, was oberhalb 50kHz liegt. Unterhalb kommen Pulse am Ausgang.
Das wird durch ein zweites Monoflop, welches durchs erste getriggert 
wird,  insofern besser, als dass man da z.B. eine viel längere Zeit - 
z.B. 1s - einstellen kann. Heißt: der Ausgang bleibt dann für 1s auf 
'schlecht', wird dann aber nach 1s wieder auf 'gut' gehen, ohne dass am 
Eingang seither auch nur ein Puls angekommen ist.
Statt des 2. Monoflops könnte man ein FF nehmen. Das schaltet dann aber 
dauerhaft auf 'schlecht' wenn dies einmal erkannt wurde und muss manuell 
zurückgestellt werden.

[Martin (Gast)]

Vielen Dank für die sehr ausführlich Erklärung. Ich hatte schon auf 
einigen Seite versucht die Funktionsweise zu verstehen. Aber leider hat 
es keiner so gut zusammenfassen können. Das könnte so bei Wikipedia 
hinterlegen.

[Martin (Gast)]

Bei der Simulation erhalte ich leider komische Effkete. Immer wenn ich 
einen MonFlop benute ist alles Ok.

Ich habe einen 100kHz Takt erzeugt (10uS Periodendauer)und Rext und Cext 
sind 1k und 22nF. Der Ausgang Q ist '1' wenn die Periodendauer kleiner 
ist als 20us. Ab 21us ist kommen Pulse aus dem Q Ausgang wie erwartet. 
Wenn ich jedoch den 2. MonoFlop anschließe so wie im Schaltplan (siehe 
Anhang) dann verhält sich die Schaltung komisch. Verändere ich die 
Zeitkonstane von MonoFlop 2 dann ist die Erkennung von MonoFlop 1 
defekt. Es wird dann erst ab deutlich über 100us ein Fehler erkannt.

[Helmut L. (helmi1)]

Was fuer ein Monoflop hast du denn da genommen in der Simulation.
Es gibt retriggerbare und nicht retriggerbare Monoflops.
Fuer meine Schaltung brauchst du ein retriggerbares Monoflop. Die ist 
auf ein CD4538 ausgelegt. Auch muessen die Zeiten leicht unterschiedlich 
sein. Du solltes also dementsprechend die RC Kombinationen meiner 
Schaltung anpassen.
Wie HildeK schon sagte kann man fuer daszweite MF auch ein FF nehmen.
Ich hatte damals als ich die Schaltung entwickelt hatte fuer einen 
Kunden mir das FF gespart und dafuer das zweite MF genommen was auch 
funktioniert hat.

[Martin (Gast)]

Die Leitung RXCX War doppelt. Wenn ich die Zeitkonstante des 2. 
MonoFlops z.B. auf 1 Sekunde stelle löst diese doch trotzdem sehr 
schnell aus da der Reset sofort reagiert?

[Martin (Gast)]

Ich habe einen CD4538B verwendet. Steht das B dafür das 2 MonoFlops in 
einem Gehäuse sind?

[Martin (Gast)]

Ich habe jetzt den SN74LV123ARGYR gewählt. Ist ein Dual Bauteil im QFN 
Gehäuse.

Danke für die Hilfe.

[HildeK (Gast)]

Martin schrieb:
> Ich habe einen CD4538B verwendet. Steht das B dafür das 2 MonoFlops in
> einem Gehäuse sind?

Sicher nicht. Wichtig sind die Ziffern 4538. Darüber hinaus kennzeichnen 
zusätzliche Buchstaben ggf. den Hersteller, die Art der Verpackung, den 
Temperaturbereich, das Gehäuse usw.
Die ganze CMOS-Familie heißt CD4000B, also auch ein CD4011B, der vier 
Gattern drin hat - nix mit dual.
In jedem 4538 sind zwei Monoflops drin.
TI: CD14538B, aber auch CD74HC4538 (andere Familie für nur max. 5.5V);
ST: HCF4538B mit Varianten HCF4538BEY, HCF4538BM1 und HCF4538M013TR; 
alles die selben Chips, nur andere Verpackung;
NXP: HEF4538B;
ONSemi: MC14538B - noch 'ne extra Ziffer;
oder eben nur CD4538B.

Fast alle sind gegeneinander austauschbar - nur die von TI mit dem 
HC/HCT gehen nur bis 5.5V. Schau z.B. mal hier die Auswahl von weiteren 
Herstellern an: https://www.mouser.de/Search/Refine?Keyword=4538B

[Martin (Gast)]

Da ich 2 Watchdogschaltungen überwachen muss und ich wenig Bauraum habe 
finde ich den SN74LV123ARGYR sehr interessant. Velleicht nehme ich auch 
ein TSSOP 16. Das entscheide ich dann wenn ich beim Routing den Platz 
abschätzen kann.
Noch einmal vielen Dank ohne die super Hilfe hätte ich es nicht 
geschafft.

[Patrick B. (p51d)]

Bei den Stichworten Totmann und sicher auswerten läten bei mir schnell 
Alarmglocken:
Welchen PLe musst du erfüllen? 2-Kanalig is praktisch immer ein Muss. 
Weiter alle Dokumente wie FMEA und Baumusterprüfung /TÜV-Abnahme müssen 
dann auch vorhanden sein.

Entwickeln solcher Schaltungen ist im Vergleich zum Papieraufwand ein 
kleiner Teil;)

[Helmut L. (helmi1)]

Martin schrieb:
> Steht das B dafür das 2 MonoFlops in
> einem Gehäuse sind?

Das 'B' steht fuer Bufferd.  Es gab auch mal eine Serie ohne 'B' die war 
unbufferd.  Die Bufferd Versionen hatten staerker Treiberleistungen und 
als Gatter auch mehr Verstaerkung.

Die Unbufferd Versionen  von einem Inverter bestanden nur aus einem 
Komplementaertransistorpaar.  Die Bufferd Versionen aus 3 hintereinander 
geschalteteten Paaren. Wenn man einen Oszillator mit so einem Inverter 
bauen will muss man immer die unbufferd Version nehmen.

Martin schrieb:
> Ich habe jetzt den SN74LV123ARGYR gewählt.

Der verhaelt sich aber anders als der 4538 Type.

[HildeK (Gast)]

Helmut L. schrieb:
> Es gab auch mal eine Serie ohne 'B' die war
> unbufferd.

Haben die nicht die Bezeichnung CD4xxxUB?

[Helmut L. (helmi1)]

HildeK schrieb:
> Haben die nicht die Bezeichnung CD4xxxUB?

Teils, Teils.

Im meinem Motorola Databook  CMOS stehen alle drei Bezeichnungen drin.

B fuer Buffer.
UB fuer Unbufferd
wie auch ohne fuer (Non-B)

UB halt nur fuer 4069 und 4049. (Inverter)
Ohne Buchstaben halt fuer die alten unbufferd Serien. Aber die waren 
schon bei Druckauflage des Buches als Not recommend for new designs.
Also hat man UB deshalb eingefuehrt um anzuzeigen das diese Type 
weitergebaut wird.

[HildeK (Gast)]

Danke für die Aufklärung.
Eigentlich hätte das mein Hinterkopf (oder meine Bücher) auch hergeben 
müssen ... 😀

[Helmut L. (helmi1)]

HildeK schrieb:
> Eigentlich hätte das mein Hinterkopf (oder meine Bücher) auch hergeben
> müssen

Eigentlich ist diese Motorola Buch eines meiner letzten Datenbuecher.
Das andere Zeug habe ich schon lange entsorgt.

Motorola schreibt im Buch.
B = Bufferd
UB = unbufferd.

Allerdings fuer non UK diffused Parts:

B = Bufferd
Blank = unbufferd.

UK heist anscheinend United Kingdom (Fab war in East Kilbridge Scotland)

Alles nicht sehr einheitlich.