Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Alarmschaltung


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von Bartosz B. (bartosz)


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Hallo, wie gestern besprochen, möchte ich euch heute fragen, wie ich das 
neue Projekt realisieren kann.

Wenn ein geschlossener Kontakt geöffnet wird, soll nach einiger Zeit* 
ein Alarm ausgelöst werden.
Dieser Alarm ist ein Leuchtmittel (6V, 12W), welches zu leuchten 
anfängt.
Nach einiger Zeit bedeutet, dass kurze Stromausfälle von ≤ 2 Sekunden 
oder Wackler am Kontakt nicht das Auslösen des Alarms bewirken.
Ich möchte das Ganze als elektronische Schaltung entwickeln, daher ist 
kein Mikroprozessor gewünscht.
Ich nutze aktuell „nur“ PSpice for TI 2020, daher habe ich nicht alle 
realen Bauteile in den Librarys. Das Wichtigste ist aber vorhanden. 
Derzeit simuliere ich den Kontakt mittels einer Puls-Quelle (0V bedeutet 
Kontakt geöffnet).
Ich dachte an eine Lösung wie etwa: „Dauert es zu lange, wird eine 
Schwellspannung erreicht bzw nicht mehr erreicht“.
Die Versorgungsspannung möchte ich kleinhalten, circa 6 V.
Ich habe auch bereits gelesen, dass ein astabiler Multivibrator 
verwendet werden kann, oder auch ein Komparator, aber ich bin mir noch 
unschlüssig, was besser ist. Derzeit simuliere ich die Schaltung mit 
einer invertierenden Komparatorschaltung.

Ich weiß, es gibt fertige Lösungen zu kaufen, aber ich möchte hiermit 
etwas lernen.
Ich würde mich freuen, wenn ihr mir dabei helfen könntet, die Schaltung 
zusammenzustellen.

R_V ist mein Verbraucher, sprich Glühbirne.

von hinz (Gast)


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Schau dir an wie das mit einem NE555 gelöst wird, der enthält dann auch 
nur Komparatoren und ein Flipflop.

von Helge (Gast)


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Das geht auch gut mit einem Komparator.

Der Spannungsteiler am Eingang darf viel hochohmiger sein, z.B. 2 x 
22k..100k.

Baue eine Hysterese ein. Dafür einen Widerstand dazu vom Ausgang zum 
(+)-Eingang.

Baue einen Tiefpass für dein Eingangssignal auf, z.B. 22k und 100uF.

von Bartosz B. (bartosz)



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Helge schrieb:
> Das geht auch gut mit einem Komparator.
>
> Der Spannungsteiler am Eingang darf viel hochohmiger sein, z.B. 2 x
> 22k..100k.
>
> Baue eine Hysterese ein. Dafür einen Widerstand dazu vom Ausgang zum
> (+)-Eingang.
>
> Baue einen Tiefpass für dein Eingangssignal auf, z.B. 22k und 100uF.

@Helge ok, habe ich befolgt (s. Anhang).

@hinz Mit dem Timer bräuchte ich Hilfe. Ich habe mir dieses Video
https://www.youtube.com/watch?v=pAh1-29VrwI
und den Link, den diese Website kreiert, angeschaut. Wie muss ich den in 
meinem Fall anschließen?
https://www.mikrocontroller.net/part/NE555

von Bartosz B. (bartosz)


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Hier der Anhang mit RC-Glied, ich habe jetzt testhalber die Periode der 
Puls-Quelle auf 5 Sekunden gesetzt und das RC-Glied hat 10kΩ und 100 µF. 
Die 22kΩ waren zu viel.

von Bartosz B. (bartosz)


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Ok, ich habe nun meine erste Timerschaltung gebaut. Ich hatte nur ein 
paar Startschwierigkeiten, weil die Bezeichnungen in jeder Quelle anders 
sind.

Also, mir fehlt hier die Auslösung des Triggers. Was würdet ihr dazu 
sagen?

Ich verstehe es so, dass nur noch das fehlt, richtig?

: Bearbeitet durch User
von Michael M. (michaelm)


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Alles Wissenswerte über den 555:
http://pegons-web.de/555grund.html

von Bartosz B. (bartosz)


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@michaelM, danke, das hat schonmal geholfen ^^ Gute Seite!

Ich habe jetzt die Schaltung verbessert. Ich simuliere den Reset (den 
ich in real händisch betätigen muss) via einer Quelle. Ebenso simuliere 
ich den Trigger mit einer Quelle. Das ist so noch falschherum – es soll 
getriggert werden, wenn keine Spannung vorhanden ist, weil wegen Kontakt 
offen.
Außerdem fehlt mir doch die Zeitverzögerung.

von Bartosz B. (bartosz)



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So, ich habe noch ein paar Verständnisfragen: Ich habe die Schaltung 
erneut aufgebaut, basierend auf diesem Bild (FlipFlop)
https://www.rahner-edu.de/s/cc_images/cache_9418373.png?t=1499459027

Die Schaltung habe ich mit PSpice gemacht, und mit Falstad Circuits.

Bei Falstad ist es so: Der rechte Schalter bewirk das Umschalten von 0V 
auf 6V und zurück, je nachdem, ob er auf oder zu ist. Der linke Schalter 
tut alles enablen oder disablen, je nachdem, ob er auf oder zu ist.

Bei PSpcice hingegen ist das nicht so (was ich auch möchte, denn ich 
möchte selbst händisch resetten). Wie kann das sein? Ich muss leider 
sagen, dass mir die Bezeichnungen an den Pins des 555 noch zu konfus 
sind. Je nach Quelle heißt es
Trig / Nicht-Trig
Reset / Nicht-Reset
usw

: Bearbeitet durch User
von hinz (Gast)


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Bartosz B. schrieb:
> Ich muss leider
> sagen, dass mir die Bezeichnungen an den Pins des 555 noch zu konfus
> sind.

http://www.dieelektronikerseite.de/Elements/NE555%20-%20Der%20Herr%20der%20Zeiten.htm

von Georg M. (g_m)


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Bartosz B. schrieb:
> Ich muss leider sagen, dass mir die Bezeichnungen
> an den Pins des 555 noch zu konfus sind.

https://en.wikipedia.org/wiki/555_timer_IC#Pinout

von MaWin (Gast)


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Bartosz B. schrieb:
> Wenn ein geschlossener Kontakt geöffnet wird, soll nach einiger Zeit* ein Alarm 
ausgelöst werden. Dieser Alarm ist ein Leuchtmittel (6V, 12W), welches zu leuchten 
anfängt. Nach einiger Zeit bedeutet, dass kurze Stromausfälle von ≤ 2 Sekunden 
oder Wackler am Kontakt nicht das Auslösen des Alarms bewirken

Die Frage ist, was soll passieren wenn der Alarm losgeht und gleich der 
Kontakt wieder geschlossen wird? Sofort wieder ausgehen, erst nach 30 
Sekunden aus gehen, oder so lange leuchten bis die Batterie leer ist 
oder gibt es einen extra 'Alarm aus' Knopf, gar einen 'scharfschalten' 
Knopf ?

Die nächste Frage ist, woraus wird die Schaltung versorgt, Batterien, 
und wie lange soll sie 'bereit' sein mit einer Batterieladung.

Ein NE555 kostet auch ohne Alarm viel Strom. Dein LN393 auch. Es gibt 
aber IC, die nur Mikroampere benötigen, wie ICL7665.

von Bartosz B. (bartosz)


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MaWin schrieb:

> Die Frage ist, was soll passieren wenn der Alarm losgeht und gleich der
> Kontakt wieder geschlossen wird? Sofort wieder ausgehen, erst nach 30
> Sekunden aus gehen, oder so lange leuchten bis die Batterie leer ist
> oder gibt es einen extra 'Alarm aus' Knopf, gar einen 'scharfschalten'
> Knopf ?
>
> Die nächste Frage ist, woraus wird die Schaltung versorgt, Batterien,
> und wie lange soll sie 'bereit' sein mit einer Batterieladung.
>
> Ein NE555 kostet auch ohne Alarm viel Strom. Dein LN393 auch. Es gibt
> aber IC, die nur Mikroampere benötigen, wie ICL7665.

Hallo MaWin! Ich habe mir das so gedacht: Beispielsweise ein Türkontakt 
ist geschlossen, wenn auch die Tür geschlossen ist. Wenn die Tür 
geöffnet wird, ist er offen. Jetzt geht nach 2, 3, 4 Sekunden der 
"Alarm" los. In Anführungszeichen, weil erstmal nur Glühbirne. Dann 
möchte ich händisch auf "Aus" drücken. Im Falle des Timers wäre das der 
Reset-Taster. Im Falle des Auslösenser der Trigger-Taster. So habe ich 
den 555 als FlipFlop verstanden. Um deine Frage zu beantworten: Wenn ich 
nicht da bin, läuft der Alarm potentiell lange, bis ich zu Hause bin und 
das bemerke. Ich möchte mir daher keine Batterieversorgung machen, 
sondern ich werde ein 6V-DC-Netzteil kaufen.

> Die Frage ist, was soll passieren wenn der Alarm losgeht und gleich der
> Kontakt wieder geschlossen wird?

Achso, du meinst, dass jemand den Alarm zu schnell quittieren könnte, 
ohne dass ich etwas mitbekomme? Guter Gedanke. Ok, da möchte ich jetzt 
als weitere Anforderung haben, dass er mindestens eine halbe Minute 
läuft. Und dann quitiert werden kann. Aber die 2, 3 Sekunden Wartezeit 
möchte ich auch.

Den ICL7665 habe ich leider nicht in der Bibliothek

von Bartosz B. (bartosz)


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Könnte mir jemand sagen, weshalb bei der einen Software alles enabled / 
disabled wird und bei der anderen nicht?

von Bartosz B. (bartosz)


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von Bartosz B. (bartosz)


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Bartosz B. schrieb:
> Könnte mir jemand sagen, weshalb bei der einen Software alles enabled /
> disabled wird und bei der anderen nicht?

hat sich erledigt.

Es funktioniert, wie es soll. Das rechte Poti (welches meinen Kontakt 
darstellt), bewirkt das Umschalten zwischen den 2 Zuständen.

Könntet ihr mir bitte einen Tipp geben, wie ich
1.) eine Einschaltverzögerung realisiere?
2.) es schaffe, dass der Alarm eine Mindestzeit (30 Sekunden) läuft und 
dann erst quittiert werden kann?

: Bearbeitet durch User
von Georg M. (g_m)


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von Bartosz B. (bartosz)



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@Georg M. Danke, das hat mir geholfen! 👍 Ich habe für diese Schaltung 
ein eigenes Testprojekt erstellt, welches auch funktioniert! Diese 
Schaltung baue ich dann morgen in die eigentliche ein. PS: Ich habe 
gesehen, dass man einen LM741 nimmt, den habe ich leider nicht in der 
PSpice-Bibliothek. Ich musste den TL031 nehmen, und dieser hat leider 
einen kleinen Offset, in dem Moment, wo die Spannungsquelle 
eingeschaltet wird und der Kondensator noch nicht voll genug ist. Daher 
muss ich ihm auf V-  -0,75  VDC geben. Ist sonst zu viel, wenn ich das 
Ganze in die andere Schaltung einbauen will; da reagiert der Trigger. 
Ich weiß, dass das Quatsch ist, mit -0,75V zu versorgen, daher meine 
Frage: Kennt ihr einen besseren OpAmp?
Das Einschalten der Spannung habe ich mit einer Puls-Quelle (mit einem 
kleinen Delay) simuliert.

: Bearbeitet durch User
von Joachim B. (jar)


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hinz schrieb:
> Schau dir an wie das mit einem NE555 gelöst wird

NE555 ist das nicht veraltet?
Die Schaltungen sind ja OK aber im Sinne von Stromverbrauch würde man 
heute den CMOS TLC555 Timer nehmen.
Diskret aufgebaut geht natürlich das Innenleben eines 555 nachzubauen
https://www.ti.com/ds_dgm/images/fbd_slfs043i.gif

von Josef (Gast)


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Bartosz B. schrieb:
> Daher muss ich ihm auf V-  -0,75  VDC geben.

Nimm einen LM358, der kommt am Ausgang auf fast Null Volt runter, oder 
schalte eine Diode in Durchlassrichtung an den Ausgang mit einem 
dahintergeschalteten 47k Pull Down Widerstand.

von MaWin (Gast)


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Bartosz B. schrieb:
> habe gesehen, dass man einen LM741 nimmt,

Nein, natürlich nicht, man nimmt einen Komparator wie LM393 wenn man 
vergleichen will, keinen OpAmp und schon gar keinen Steinzeit-OpAmp der 
unterhalb von V- - 3V gar nicht messen kann.

> Ich musste den TL031 nehmen, und dieser hat
> leider einen kleinen Offset

Jeder OpAmp und jeder Komparator hat einen Offset, je nach Exemplar und 
Tageslaune.

Joachim B. schrieb:
> NE555 ist das nicht veraltet

Natürlich, aber wer uA741 einsetzt wird sich daran nicht stören. Ich 
meine, auch Joachims sind veraltet, heute heisst man Leonie.

von Bartosz B. (bartosz)



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MaWin schrieb:

> Jeder OpAmp und jeder Komparator hat einen Offset, je nach Exemplar und
> Tageslaune.
Das war mir bewusst, daher meine Frage ^^

@Josef, das hat super funktioniert. Siehe Anhang.

Beitrag #6641339 wurde von einem Moderator gelöscht.
von Bartosz B. (bartosz)


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Ich habe die RC-Delay-Schaltung nun in die eigentliche Alarm-Schaltung 
eingebaut. Ich kämpfe schon den ganzen Nachmittag gegen die 
Fehlermeldungen. Was mache ich verkehrt?
Ich habe lediglich die Leitung, die sonst zwischen R3 und R4 kam und zu 
RESET ging, aufgetrennt und die RC-Delay-Schaltung dazwischengeschaltet. 
PSPice braucht ewig lange (10 min) und gibt dann Fehlermeldungen aus.

: Bearbeitet durch User
von Josef (Gast)


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Der LM358 sollte wohl besser direkt mit 6V versorgt werden und nicht 
über den Spannungsteiler R3 und R4!

von Bartosz B. (bartosz)


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Josef schrieb:
> Der LM358 sollte wohl besser direkt mit 6V versorgt werden und nicht
> über den Spannungsteiler R3 und R4!

Verständnisfrage: Die Potis, vor allem das rechte (R4) stellen Taster 
dar. Mit diesem Poti löse ich also Reset aus. Wenn ich dort nicht 
abgreife, geht das Ganze nicht. Also wenn der Alarm egentlich losgeht, 
soll noch etwas Zeit vergehen. Daher der Delay Circuit.

: Bearbeitet durch User
von Michael M. (michaelm)


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Metpooli schrieb im Beitrag #6641339:.......

Ehe du aufgestanden und wirklich wach bist, ist das mittlerweile drei 
Tage alte Thema wahrscheinlich erledigt. ;-(

von Thomas B. (thombde)


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Warum diese 2 Sekunden?

von Bartosz B. (bartosz)


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Thomas B. schrieb:
> Warum diese 2 Sekunden?

Meine Überlegung ist, dass eventuelle Wackler am Kontakt nicht das 
Auslösen bewirken sollen. Wenn ein Alarm ausgelöst wird, kann man sich 
sicher sein, dass wirklich die Tür geöffnet wurde.

von Thomas B. (thombde)


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Bartosz B. schrieb:
> Thomas B. schrieb:
>> Warum diese 2 Sekunden?
>
> Meine Überlegung ist, dass eventuelle Wackler am Kontakt nicht das
> Auslösen bewirken sollen. Wenn ein Alarm ausgelöst wird, kann man sich
> sicher sein, dass wirklich die Tür geöffnet wurde.

Man könnte die Kontakte entprellen.
Mit Software aber auch analog.
Aber das wichtigste bei einer Alarmanlage ist die Hardware.
Schlechte oder wackelige Kontakte sind in einer Alarmanlage nicht 
sinnvoll.
Das macht nur Ärger.

Wie sehen deine Kontakte aus?
Irgendwas Käufliches oder selber gebaut?

von Bartosz B. (bartosz)


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Thomas B. schrieb:

> Man könnte die Kontakte entprellen.
> Mit Software aber auch analog.
> Aber das wichtigste bei einer Alarmanlage ist die Hardware.
> Schlechte oder wackelige Kontakte sind in einer Alarmanlage nicht
> sinnvoll.

Ja stimmt schon. Dachte nur, das wäre gut mitgedacht. Stell dir vor, es 
geht um eine Tür im Außenbereich, auf die auch ständig Wind trifft (vor 
allem bei schlechtem Wetter) und die in ihrer Zarge sich etwas bewegt 
:-)

> Wie sehen deine Kontakte aus?
> Irgendwas Käufliches oder selber gebaut?

Ich werde dann etwas kaufen, wenn die Schaltung fertig ist.

Beitrag #6641528 wurde von einem Moderator gelöscht.
von Josef (Gast)


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Bartosz B. schrieb:
> Die Potis, vor allem das rechte (R4) stellen Taster dar.

Falls es sich um einen NC (normally closed) Taster handelt, kannst du 
ihn über einen 1k Widerstand parallel zum Elko C1 schalten. R3 und R4 
haben dann keine Funktion mehr.

von Bartosz B. (bartosz)



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Vielen Dank, Josef! Ich musste nur, da ich keinen Schalter in PSpice 
habe, ein Poti hernehmen. Sonst funktioniert alles super! 🙂

Dann werde ich mit der Ausschaltverzögerung weitermachen. Da kann ich im 
Grunde genommen auch so einen Komp-RC-Delay-Circuit nehmen, nur (+) und 
(-) am LM358 tauschen und eine andere RC-Kombi wählen, richtig?

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