Schaltungsvereinfachung Fensterkomparator LM358

Christoph K. schrieb:

> Meine Fragen richten sich hauptsächlich auf die Komparator-Auswahl und
> die Relaisansteuerung. Tips willkommen.

Ich würde da eher den "echten" Komparator LM393 nehmen. Der kann
vielleicht sogar Deine Relais direkt treiben. Freilaufdiode nicht
vergessen.

Ich sehe gerade: habe einen Fehler in der Skizze. Korrigierte Fassung 
folgt gleich. Bei der ZD hätte ich keine Bedenken. Sie liegt über 470K 
am DC-Level IN.

MaWin schrieb:
> Eine ZD4V7 wird 25V nicht mögen.
Christoph K. schrieb:
> Im Eingang liegt seriell noch ein 470k Widerstand

Aber der 470k Widerstand wird mit der Z-Diode schon heftig interagieren. 
Denn die Z-Diode hat bei 2V schon einen Leckstrom von 3µA. Das 
"verbiegt" deine Berechnung gleich mal um 5%.

Christoph K. schrieb:
> habe einen Fehler in der Skizze.
Mehrere...
Jetzt ist der "+" Anschluss am unteren OP noch unbeschaltet.
Und zudem hat der LM358 keine 4 Versorgungsanschlüsse.

Entschuldigung, ich habe totalen Murks gepostet hinsichtlich des Inputs 
des Komparators. Gleich noch mal ein Versuch...

Hoffentlich jetzt richtig.


Die Input-Spannung kann auf 35V hochgehen, deshalb soll die Zenerdiode 
die Eingangsspannung des Komparators begrenzen.


Quintessenz also: LM393 nehmen. Freilaufdioden? Hatte ich die nicht 
schon eingezeichnet?

Das sind ein paar Verbindungen falsch. Für den Referenzspannungsteile 
würde ich keine Dioden nehmen, die sind unnötig und mehr oder weniger 
temperaturabhängig.

Die Schaltung ist aber KEIN Fensterkomparator sondern es sind 2 
unabhängige Komparatoren.

Das Problem der Standardschaltung eines Fensterkomparators ist seine 
lehrbuchhaftigkeit. Sprich, im Lehrbuch auf dem Papier und im 
LTspice läuft der sehr gut. Aber in der Praxix fehlt die Hysterese, 
welche ein Flattern der Ausgänge verhindert, wenn die Eingangsspannung 
nah an den Schaltschwellen liegt.

Man kann nix vereinfachen, aber korrigieren. Anstatt des LM393 nimmt man 
einen TLC3702, das ist ein moderner Komparator mit Push-Pull Ausgang, 
damit entfällt der Pull-Up am Ausgang des LM393. Der kann offiziell nur 
4mA Ausgangsstrom, praktische kann man aber gut 20mA ziehen. Das reicht 
nur für eher kleine Relais. Also doch wieder ein Transistor.

Die Eingangsspannung wird durch 470k/100k im Verhältnis 5,7:1 geteilt. 
D.h. deine Schaltschwellen sehen so aus.

11V/5,7=1,92V
25V/5,7=4,39V

Die muss man per Spannungsteiler erzeugen, sinnvollerweise ohne Dioden.

Es bleibt aber die Frage, wie deine Relais schalten sollen. Davon hängt 
der Rest der Schaltung ab (invertierender/nichtinvertierender 
Schmitt-Tigger).

Man kann auch modernerweise einen kleinen Mikrocontroller ala ATtiny13 
nehmen, der hat einen ADC und eine Referenzspannung eingebaut. Da spart 
man sich die ganze Widerstände. Die Hysterese macht man in Software. 
Damit bleibt nur der Eingangsspannungsteiler und die Treibertransistoren 
+ Basiswiderstände.

Hi,
da ich gerade mit LM358 zugange bin für ein Pegelmessgerät:
Jeweils ab einer definierten Schaltschwelle schaltet ein Komparator 
durch.
Bleibt so "stehen".
Dann kommt Spannung mit nächsthöher gewählter Schwelle,
dann schaltet der nächste Komparatorausgang durch.
Dabei sind die  - Eingänge an einer Widerstandskette angehängt, die + 
Eingänge an der Eingangsspannung bzw. am entsprechenden Spannungsteiler.
Die LEds am Ausgang kommen wunschgemäß.
Das Flackern stört da wenig.
Aber bei Relais-Schaltvorgängen möchte man das ja nicht.
https://www.electronics-tutorials.ws/de/operationsverstarker/opamp-komparator.html
Deine Forderung verlangt schon nach drei OPVs.:
IN 0-11V
11V < IN < 25V
IN > 25V
Fensterkomparator wäre das Stichwort. Das passende IC gibt es nicht 
mehr.
https://www.elektronik-kompendium.de/sites/slt/0411231.htm

Und jeweils nur ein Relais. Nicht der Reihe nach alle drei
Da brauchst Du noch Logik an den Ausgängen der OPVs.

Oder eine andere Lösung wie oben schon von @Falk gesagt.

ciao
gustav

MaWin schrieb:

>> nimmt man einen TLC3702
>> . Der kann
>> offiziell nur 4mA Ausgangsstrom, praktische kann man aber gut 20mA
>> ziehen.
>
> Also völlig unbrauchbar, halt nur 16V aus.

Kein Mensch braucht hier mehr, denn der OP hat und braucht sowieso 5V 
für die Referenzspannungen. Aber mal wieder ein schön Schnellschuß aus 
der Hüfte, direkt ins Knie!

>> Mikrocontroller ala ATtiny13 nehmen, der hat einen ADC und eine
>> Referenzspannung eingebaut. Da spart man sich die ganze Widerstände.
>
> Unsinn, wie willst du sonst von 25V auf 5V runter kommen. Im Gegenteil,
> man braucht zusätzlich eine maximal 5V Spannungsquelle weil so ein uC
> nicht mit 25V läuft.

Spannungsregler sind erfunden und preiswert überall verfügbar.

> Und seine Referenz ist um +/-10% ungenau, wenn es
> halbwegs genau sein soll braucht man also auch noch eine bessere externe
> Referenz oder muss die Dchaltung vor Benutzung kalibrieren.

Oh wie schrecklich!

Christoph K. schrieb:
> Die Input-Spannung kann auf 35V hochgehen, deshalb soll die Zenerdiode
> die Eingangsspannung des Komparators begrenzen.

Das macht man so:
https://www.elektronik-kompendium.de/public/schaerer/ovprot.htm

Dieter D. schrieb:
> Das macht man so:
> https://www.elektronik-kompendium.de/public/schaerer/ovprot.htm

Bei 470K Vorwiderstand kann man sich das alles sparen, die internen 
Schutzdioden reichen da locker.

Helge schrieb:
> Komparatoren haben Eingangsströme, die sich im Umschaltbereich
> sprunghaft ändern. Das wird sich bei so einem hochohmigen
> Spannungsteiler auswirken.
>
> Wie stark darf die Quelle belastet sein?
>
> Wie genau müssen die Schaltpunkte sein?
>
> Mit oder ohne Hysterese?
>
> und ein link zu den Daten der Relais wär gut.

Die Schaltung funktioniert derzeit zufriedenstellend. Temperaturdrift 
der Dioden stört mich nicht, werde aber den Vorschlag, einen einfachen 
Spannungsteiler zu verwenden, gerne aufgreifen. Hysterese brauche ich 
auch nicht. Es ist immer gewährleistet, daß die Eingangspegel nie um die 
Umschaltpunkte herum liegen, sondern immer sehr distinkt innerhalb der 
Fenster liegen. Ja, Fensterkomparator war nicht ganz der richtige 
Begriff.

Ich brauche die zwei Relais, weil es drei Zustände gibt:

Rel 1 an, Rel 2 aus
beide Rel aus
Rel 1 aus, Rel 2 an

MEDER DIP24-2A72-21L
Vnom   Vmax   Rspule     Nennleistg.
24 V   30 V   2000 Ohm    290mW

Die Referenzspannung kann ich doch aus der Betriebsspannung (Zener D)
herleiten und relativ konstanthalten, auch wenn die Betriebsspannung 
beim Schalten der Relais etwas nachgibt.

Bemerkung zum Einsatz eines AT Tiny Dingsbums: ich bin extra ins 
Analogforum gegangen :> (Overkill)

Der schreckliche Sven schrieb:
> Christoph K. schrieb:
>> Meine Fragen richten sich hauptsächlich auf die Komparator-Auswahl und
>> die Relaisansteuerung. Tips willkommen.
>
> Der gute alte LM311 kann ein 50mA-Relais problemlos schalten.

Mir wäre ein dual Komparator ganz lieb. Müßte so etwa 15mA sink current 
vertragen.

Christoph K. schrieb:

>> Der gute alte LM311 kann ein 50mA-Relais problemlos schalten.
>
> Mir wäre ein dual Komparator ganz lieb. Müßte so etwa 15mA sink current
> vertragen.

Wie schon gesagt: LM393

Christoph K. schrieb:
> Spannungsteiler zu verwenden, gerne aufgreifen. Hysterese brauche ich
> auch nicht. Es ist immer gewährleistet, daß die Eingangspegel nie um die
> Umschaltpunkte herum liegen, sondern immer sehr distinkt innerhalb der

Wer stinkt? Was ist nur aus der deutschen Sprache geworden?

> Ich brauche die zwei Relais, weil es drei Zustände gibt:
>
> Rel 1 an, Rel 2 aus
> beide Rel aus
> Rel 1 aus, Rel 2 an

Tja, da wäre es sinnvoll anzugeben, bei welcher Eingangsspannung das 
passieren sollte. Bei Steuerungen gibt es immer eine (Logik)tabelle mit 
Eingangssignalen und Ausgangssignalen.

> Die Referenzspannung kann ich doch aus der Betriebsspannung (Zener D)
> herleiten

Ja. Und wenn man einen Shuntregler ala LM4040 oder TL431 nimmt, ist die 
auch sehr genau.

> Bemerkung zum Einsatz eines AT Tiny Dingsbums: ich bin extra ins
> Analogforum gegangen :> (Overkill)

Alles eine Frage des Blickwinkels. Klar ist die Programmierung mit 
Aufwand verbunden, dadurch bekommt man aber Flexibilität und wenigr 
Bauteile.

Falk B. schrieb:
> Christoph K. schrieb:
>> Spannungsteiler zu verwenden, gerne aufgreifen. Hysterese brauche ich
>> auch nicht. Es ist immer gewährleistet, daß die Eingangspegel nie um die
>> Umschaltpunkte herum liegen, sondern immer sehr distinkt innerhalb der
>
> Wer stinkt? Was ist nur aus der deutschen Sprache geworden?

Einfach mal - obwohl ich ihn ansonsten nicht mag - im "Duden" 
nachschauen.
Auch Urinstinkt stinkt nicht.

>
>> Ich brauche die zwei Relais, weil es drei Zustände gibt:
>>
>> Rel 1 an, Rel 2 aus
>> beide Rel aus
>> Rel 1 aus, Rel 2 an
>
> Tja, da wäre es sinnvoll anzugeben, bei welcher Eingangsspannung das
> passieren sollte. Bei Steuerungen gibt es immer eine (Logik)tabelle mit
> Eingangssignalen und Ausgangssignalen.
>

Gut, Logiktabelle hätte ich dazulegen können, aber die Schaltung drückte 
es ja auch aus, zumal ich die Relais auch nicht bezeichnet hatte.


>> Die Referenzspannung kann ich doch aus der Betriebsspannung (Zener D)
>> herleiten
>
> Ja. Und wenn man einen Shuntregler ala LM4040 oder TL431 nimmt, ist die
> auch sehr genau.

Daumen hoch. Und danke für die Schaltung (ebenso Dank an Helge für seine 
Schaltung.

Bleibt noch zu erwähnen, daß meine Betriebsspannung +28V ist. Sollte ich 
da noch einen Serienwiderstand vor die Relais schalten oder können die 
ein paar mehr Volt ab? Oder macht man sowas nicht, Relais höher als mit 
Nennspannung betreiben?

Ach so, Vmax war ja 30V.

Christoph K. schrieb:
> Bleibt noch zu erwähnen, daß meine Betriebsspannung +28V ist. Sollte ich
> da noch einen Serienwiderstand vor die Relais schalten

Kann man machen.

> oder können die
> ein paar mehr Volt ab?

Können sie. Deins ist ja anscheinend bis zu 30V spezifiziert.

MaWin schrieb:
> Genau so.
> Und jetzt noch eine kleine Hystetese dazu.

Der OP meint, keine zu brauchen, weil die Eingangsspannungen DISTIKNT 
sind ;-)
Wenn das wirklich so ist, geht's auch ohne Hysterese. Man legt die 
Schaltschwellen einfach mittig zwischen die Eingangsspannungen.

Wolfgang schrieb:
> Ein Klassiker wäre der TCA965

Ich habe noch welche😀

Falk B. schrieb:
> MaWin schrieb:
>> Genau so.
>> Und jetzt noch eine kleine Hystetese dazu.
>
> Der OP meint, keine zu brauchen, weil die Eingangsspannungen DISTIKNT
> sind ;-)
> Wenn das wirklich so ist, geht's auch ohne Hysterese. Man legt die
> Schaltschwellen einfach mittig zwischen die Eingangsspannungen.

Mann, jetzt zieht Euch doch nicht an diesem Begriff hoch. Ich wollte nur 
ausdrücken, daß nicht erwartet werden muß, daß sich die Eingangsspannung 
an den Umschaltpunkten aufhält, vielmehr liegt sie sehr bestimmt in der 
Mitte des Fensters bzw. einige Volt außerhalb der jeweiligen 
Schaltpunkte.
Die Eingangsspannung ist entweder 0V, 15V, oder  35V. Und diese Fälle 
muß ich erfassen.


Weiß jemand zufällig, wo man den LM4040 also EAGLE library bekommt, es 
sei denn man macht sich selber eine?

Hi,
je nachdem, was geschaltet werden soll, ist ein "Schutzintervall" 
empfehlenswert.
Ich stelle mir gerade vor, es soll Vor/Rückwärtslauf eines Motors damit 
gesteuert werden. Kurzschlüsse sollten nicht vorkommen dabei.

ciao
gustav

Karl B. schrieb:
> Hi,
> je nachdem, was geschaltet werden soll, ist ein "Schutzintervall"
> empfehlenswert.
> Ich stelle mir gerade vor, es soll Vor/Rückwärtslauf eines Motors damit
> gesteuert werden. Kurzschlüsse sollten nicht vorkommen dabei.
>

Ja, so ähnlich. Zwei Motoren, die eine Achse betreiben und es soll 
vermieden werden, daß beide Motoren gleichzeitig laufen.

Es handelt sich um die Steuerung eines Leslie-Motoraggregats.
Das Audiosignal ist ein symmetrisches und hat einen eingeprägten 
Gleichspannungslevel, der durch den Komparator abgefragt wird.

Im Original sind nur 2 Schaltstufen vorgesehen, aber durch die 
Einführung eines weiteren Gleichspannungszustandes kann man dann auch 
die Stop-Funktion realisieren. Im Original wird die Umschaltung mit 
einer ECC82 (12AU7), in dessen Anodenkreis ein 48V DC Relay (5000Ohm) 
liegt, realisiert, aber die SSRs, mit Komparatorschaltung gibt es auch 
schon lange und haben sich bewährt. Zwar hat Panasonic die Produktion 
für die SSRs eingestellt, aber man kann das natürlich auch mit MOCs und 
Triacs nachbilden. Meine Anwendung mit den Reed-Relais soll jetzt noch 
was anderes schalten.

Hoffe, das erhellt den Hintergrund etwas.

> ciao
> gustav

Grüße
Christoph

Christoph K. schrieb:
> Weiß jemand zufällig, wo man den LM4040 also EAGLE library bekommt, es
> sei denn man macht sich selber eine?

LM4041 in texas.lib

Zu lange gebraucht, um die Nachricht zu schreiben, deshalb zu spät, 
meinen Fehler zu korrigieren: ECC2 ist natürlich weiblich, weshalb es 
"in deren Anodenkreis" heißen sollte. Aber es gibt hier ja auch Leute, 
die von Korrigieren ihrer eigenen Posts nichts wissen wollen und
Hystetese und DISTKNT unkorrigiert stehen lassen, obwohl sie es könnten.

Falk B. schrieb:
> Christoph K. schrieb:
>> Weiß jemand zufällig, wo man den LM4040 also EAGLE library bekommt, es
>> sei denn man macht sich selber eine?
>
> LM4041 in texas.lib

Ah, danke. 4041

MaWin schrieb:
> Christoph K. schrieb:
>> Ja, so ähnlich. Zwei Motoren, die eine Achse betreiben und es soll
>> vermieden werden, daß beide Motoren gleichzeitig laufen
>
> Und was willst du da mit der Schaltung ?
>
> Offenkundig Wechselstrommotore, offenkundig kein stabiler Strom sondern
> lastabhängig.
>
> Warum kommt so eine Salamischeibe erst nach 100 Beiträgen und machte
> alle zuvor sinnlos ?

Weil meine Schaltung keine Motoren steuert sondern nur die Logik 
steuert, die die Motoren steuert.

Jörg R. schrieb:

>> Ein Klassiker wäre der TCA965
>
> Ich habe noch welche😀

Und? Bist Du jetzt reich? :-)

Helge schrieb:
> Für die aufgabenbeschreibung von heute die Lösung von heute

Hübsch. Schön minimalistisch. Gefällt mir. Was ist mit den 
Flybackdioden? Könntest Du mal das .asc-File posten?

Helge schrieb:
> Flybackdioden überflüssig durch langsames schalten. Hat ja scheinbar
> irgendwas mit Audio zu tun, willste hartes Schalten nicht hören. Totzeit
> ist auch notwendig, wenn ich das richtig verstehe. Die 10uF machen das.
> Mit LED (blau oder weiß) statt R3 können die 28V auch unsauber sein.

Audio ist symmetrisch, common mode Störungen werden insofern 
unterdrückt.

Außerdem ist speziell der Einsatz dieser Schaltung fern von Audio.

Im Einsatzfall mit Audio sind die 470k am Eingang zu ersetzen durch 2 
1MegOhm, die jeweils zu den Audioeingängen gehen.

Habe jetzt aber die Schaltung mit LM393 aufgebaut und sie funktioniert.

Danke nochmal.

Christoph K. schrieb:
> Habe jetzt aber die Schaltung mit LM393 aufgebaut und sie funktioniert.

Was bisher noch nicht geschrieben wurde :

Der LM393 und baugleiche sind für nur für Eingangsspannung 0V bis Vcc-2V 
spezifiziert.

Wenn Du also zu nahe ans obere "rail" kommst, kann evtl. die Funktion 
nicht gegeben sein.
Und das Relevante: Die 2V Abstand sind über worst-cse-Temepratur.
Was dazu führt wenn Du ein grenzweriges exemplar hast, Deine Schaltung 
aufgebaut hast die bei einer Temperatur funktioniert mit z.B. 
Eingansspannung 1.3V unter der Vcc -- und es wird 10 Grad kühler, 
funktioniert sie nicht mehr zuverlässig.

All das schon selber erlebt,
und es steht ja auch deutlich im DaBla -- aber meist denkt man daran 
nicht :-)

Für Interssiert: ti.com, die Appnote zu 324/393/2904 applications.

Danke für den Hinweis, Andreas. Eingangsspannung ist ja durch den 
Spannungsteiler am Eingang begrenzt.
Aber gut zu wissen.