Hallo zusammen, ich habe einen Winkelsensor, der ein Signal von 0,5 bis 4,5 Volt liefert. Jetzt möchte ich über ein Relais eine manuelle Steuerung eines Motors (mit Getriebe) freigeben, die dann stoppt, wenn der Wert von 4,0 Volt überschritten wird (also die Welle in einem bestimmten Winkel steht). Dazu habe ich mir die Schaltung aus dem Anhang aufgebaut. Mit R3 und R6 (Poti) setze ich den Referenzwert auf 4,0 Volt über eine Spannungsquelle mit 5V. Der Rest der Schaltung arbeitet auf 24V Basis. Wenn ich mit dem Winkelsensor unterhalb von 4,0V bin, dann "sinkt" der LM339 Strom nach GND, der BC557C wird leitend und schaltet die Emitter-Kollektor-Strecke durch. Das Relais zieht an, der Getriebemotor kann über einen manuellen Schalter betätigt werden. Die LED zeigt den Zustand zusätzlich an. Werden die 4,0V erreicht, dann schließt der LM339, der Transistor sperrt, das Relais fällt ab und die LED geht aus. So habe ich den Vorteil, dass die Schaltung wenn sie stromlos ist (und das Relais nicht anzieht) man den Getriebemotor nicht bedienen kann. Zwar läuft der Getriebemotor beim Überschreiten der 4,0V etwas nach, so dass er nicht direkt im Grenzbereich der Schaltung stehen bleibt. Aber ich möchte eine wenn auch sehr kleine Hysterese einbauen. So was in der Richtung von 10 bis 20mV (der Komparator kann das, der Sensor ist sehr feinstufig). In der Simulation funktioniert alles soweit. In der Praxis funktioniert alles, solange ich R2 nicht anschließe. Also alles außer der Hysterese. Ich vermute, dass obwohl R2 ziemlich groß ist, der Potenzialunterschied von 24V am Emitter des Transistors zu 4V am invertierenden Eingang des LM339 genug Strom fließen lässt, dass der BC557 leitend wird. Und damit schaltet das Relais auch bei Überschreitung der 4,0V nicht ab. Soweit meine Vermutung. Wenn ich den Schmitt-Trigger richtig verstanden habe, dann wird der Eingang vom Komparator mit einem Teil der Spannung vom Ausgang beaufschlagt. Wenn der Komparator dann den Ausgang sperrt, fällt die Referenzsspannung um den Hystereseanteil nach unten ab, so dass wir dann einen stabilen Zustand haben. Wie bekomme ich es also hin, dass es auch in der Praxis funktioniert? Habe ich nur etwas falsch dimensioniert? Oder ist da ein prinzipieller Fehler drin? Im Anhang zur Info die ASC und die eingebundene Library.
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Hallo Gegenkopplung am Komparator macht wenig Sinn, insbesondere wenn man eine Hysterese will. Den R2 musst du vom Ausgang zum +-Eingang legen, als Mitkopplung, nicht als Gegenkopplung. Allerdings ist es dann sinnvoll zwischen Winkelsensor und Komaparator noch einen Widerstand einzubauen. Gruß gerhard
Als erstes empfehle ich, dem 339 einen Arbeitswiderstand am Ausgang zu spendieren!
Sebastian E. schrieb: > Dazu habe ich mir die Schaltung aus dem Anhang aufgebaut. Das sind mehrere Fehler drin. 1.) Ein Komparator mit Hysterese hat die Rückkopplung IMMER am + Eingang 2.) Der LM339 hat einen Open Collector Ausgang, der braucht einen Pull-Up Widerstand nach V+, hier vielleicht 10k. Siehe Schmitt-Trigger. Kann man VRef, R3 und R6 nicht NOCH unleserlicher zeichnen?
Falk B. schrieb: > 2.) Der LM339 hat einen Open Collector Ausgang, der braucht einen > Pull-Up Widerstand nach V+, hier vielleicht 10k. Hat er hier durch R5 praktisch schon.
Hallo, vielleicht hilft die Lektüre dieser beiden Links weiter: https://www.elektroniktutor.de/analogverstaerker/kompar.html http://www.elektronik-kompendium.de/sites/slt/0311271.htm R5 ist in der Schaltung der einzige Widerstand, der "arbeitet" :-) mfg
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Falk B. schrieb: > Kann man VRef, R3 und R6 nicht NOCH unleserlicher zeichnen? Ist bereits gut unleserlich gelungen. Dient wohl, um die Plastizität der Lesergehirne aufrecht zu erhalten. mFG
Ingo W. schrieb: >> 2.) Der LM339 hat einen Open Collector Ausgang, der braucht einen >> Pull-Up Widerstand nach V+, hier vielleicht 10k. > > Hat er hier durch R5 praktisch schon. Das ist unsauber, denn der Strom fließt dann immer durch die Basis von Q1. Das kann funktionieren, würde ich trotzdem nicht machen. Dann müßte man mindestens noch 1k parallel zur BE-Strecke von Q1 anschließen.
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Franko P. schrieb: > Gegenkopplung am Komparator macht wenig Sinn, insbesondere wenn man eine > Hysterese will. Den R2 musst du vom Ausgang zum +-Eingang legen, als > Mitkopplung, nicht als Gegenkopplung. Allerdings ist es dann sinnvoll > zwischen Winkelsensor und Komaparator noch einen Widerstand einzubauen. OK, habe ich gemacht. Ich habe auch einen Widerstand zwischen Winkelsensor und Komparator eingebaut. Zweck ist vermutlich, den Ausgang des Winkelsensors zu schützen, richtig? Wie wird der genau dimensioniert? Max. Ausgangssignal ist wie gesagt 4.5V am Winkelsensor. Michael M. schrieb: > Als erstes empfehle ich, dem 339 einen Arbeitswiderstand am Ausgang zu > spendieren! Arbeitswiderstand = Pull UP nach Vcc? Das hatte ich vorher sicherheitshalber mal drin, damit der Transistor auf jeden Fall schließt. Habe 20k genommen, sonst passt das mit dem 10k Vorwiderstand nicht zusammen. Korrekt so wie in der neuen Version?
Sebastian E. schrieb: > OK, habe ich gemacht. Ich habe auch einen Widerstand zwischen > Winkelsensor und Komparator eingebaut. Zweck ist vermutlich, den Ausgang > des Winkelsensors zu schützen, richtig? Falsch. Der Spannungsteiler aus R7 und R2 ermöglicht es, daß die Eingangsspannung am + Eingang von U1 durch die Rückkopplung verändert werden kann, erst dadurch entsteht die Hysterese. > Wie wird der genau > dimensioniert? Max. Ausgangssignal ist wie gesagt 4.5V am Winkelsensor. Steht im Artikel Schmitt-Trigger. > Arbeitswiderstand = Pull UP nach Vcc? Das hatte ich vorher > sicherheitshalber mal drin, damit der Transistor auf jeden Fall > schließt. Habe 20k genommen, sonst passt das mit dem 10k Vorwiderstand > nicht zusammen. Unsinn, das hat damit fast nix zu tun. >Korrekt so wie in der neuen Version? Ja
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Schöner... ;-) Ich weiß, ist jetzt nicht ganz original. :-D
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Michael M. schrieb: > Schöner... ;-) Ein echter Picasso! Den kann sich Falk jetzt an die Wand hängen, nachdem ihm mein Krickel-Krackel nicht gefallen hat ;-) R1 ist dann in Deinem Fall das "vereinfachte Poti", richtig? Falk B. schrieb: > Unsinn, das hat damit fast nix zu tun. OK, kann es zwar einfach so machen, aber der Hintergrund würde mich trotzdem interessieren...
Sebastian E. schrieb: > R1 ist dann in Deinem Fall das "vereinfachte Poti", richtig? Wenn du kein Poti-"Model" in LTspice hast, verändere einfach die Uref. Den R1 kannste in der Simu auch ignorieren
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Sebastian E. schrieb: > In der Simulation funktioniert alles soweit. Nein, da fließen mehr als 4,2 mA durch die Relaisspule, wenn sie eigentlich ausgeschaltet sein soll. Das sind immerhin etwa 70% des Stroms im eingeschalteten Zustand. Ich würde das so machen wie im Anhang gezeigt. Da wird der Sensorausgang nicht belastet, und der Transistor sperrt unabhängig von der Wahl des Rückkopplungswiderstands R2. Der Parameter p (0..1) ist die Einstellung des Potis. Die Hyterese von etwa 15 mV liegt in dem von dir gewünschten Bereich.
Den Transistor kann man einsparen, der LM339 kann das Relais direkt treiben. Es reicht auch eine normale Diode (1N4148) am Relais.
Peter D. schrieb: > Den Transistor kann man einsparen, der LM339 kann das Relais direkt > treiben. Für das Relais würde es reichen, für die LED nicht. Imax = 16mA laut Datenblatt. Peter D. schrieb: > Es reicht auch eine normale Diode (1N4148) am Relais. Weiß nicht, ob die schnell genug ist. Eine 1N4148 hat eine Sperrspannung von 75 Volt. Der BC547C verträgt aber maximal 45 Volt. Insofern glaube ich nicht, dass das mit einer normalen Diode geht. Yalu X. schrieb: > Nein, da fließen mehr als 4,2 mA durch die Relaisspule, wenn sie > eigentlich ausgeschaltet sein soll. Stimmt, hatte ich übersehen. Mein R8 war zur groß, der Transistor hat nicht komplett gesperrt. Yalu X. schrieb: > Ich würde das so machen wie im Anhang gezeigt. Ja, das ist definitiv die schönere Lösung Yalu X. schrieb: > Da wird der Sensorausgang > nicht belastet Ja, das hatte mir nämlich auch ein wenig Sorgen bereitet Danke!
Sebastian E. schrieb: > Für das Relais würde es reichen, für die LED nicht. Imax = 16mA laut > Datenblatt. Man muss LEDs nicht unbedingt an ihrer Belastungsgrenze betreiben. Der halbe Maximalstrom reicht locker, und sie leuchten dabei nur unmerklich schwächer. Ich habe deswegen in meinem obigen Schaltungsvorschlag den Vorwiderstand verdoppelt. Sebastian E. schrieb: > Weiß nicht, ob die schnell genug ist. Eine 1N4148 hat eine Sperrspannung > von 75 Volt. Der BC547C verträgt aber maximal 45 Volt. Insofern glaube > ich nicht, dass das mit einer normalen Diode geht. Die Diode muss für die Anwendung nicht schnell sein. Sie muss lediglich die 24V und kurzzeitig den Ralaisstrom aushalten. Das tut praktisch jede Feld-Wald-Wiesen-Diode.
Yalu X. schrieb: > Die Diode muss für die Anwendung nicht schnell sein. OK, nur interessehalber: Wann muss eine Diode schnell sein? In Verbindung mit µCs? Yalu X. schrieb: > Sie muss lediglich > die 24V und kurzzeitig den Ralaisstrom aushalten. OK, ist ein wirklich kleines Relais, also kommt man hier wohl nicht an die Belastungsgrenze Zum Thema "Sperrspannung": Da war ich natürlich auf der ganz falschen Fährte. Das ist hier ja gar nicht relevant, weil wir wenn überhaupt Spannungsspitzen in Durchlassrichtung, nicht Sperrichtung haben, korrekt? Sorry, ich drifte jetzt leider etwas vom Thema ab...
Sebastian E. schrieb: > Peter D. schrieb: >> Es reicht auch eine normale Diode (1N4148) am Relais. > > Weiß nicht, ob die schnell genug ist. Die 4148 ist wahrscheinlich schneller als dir lieb ist.... :-D Sie wird jedenfalls ausreichen. > Eine 1N4148 hat eine Sperrspannung > von 75 Volt. Der BC547C verträgt aber maximal 45 Volt. Insofern glaube > ich nicht, dass das mit einer normalen Diode geht. Ist doch gut, wenn sie bis 75 V aushält. Sie soll ja die vom Relais induzierte Spannung dämpfen, indem sie im Abschaltmoment leitend wird. ALso interessiert die Sperrspannung da nicht. ;-)
Sebastian E. schrieb: > Eine 1N4148 hat eine Sperrspannung von 75 Volt. Der BC547C verträgt aber > maximal 45 Volt. Dann ist dein Transtor das begrenzende Bauelement, i.e. du solltest die Schaltung aus Sicht des Transistors nicht mit mehr als 45V betreiben ;-) Sebastian E. schrieb: > Das ist hier ja gar nicht relevant, weil wir wenn überhaupt > Spannungsspitzen in Durchlassrichtung, nicht Sperrichtung haben, > korrekt? Die Spannungsspitzen in Durchlassrichtung werden 0,7V nicht wesentlich übersteigen.
Sebastian E. schrieb: > OK, nur interessehalber: Wann muss eine Diode schnell sein? Z.B. PWM >10kHz.
Peter D. schrieb: > Z.B. PWM >10kHz. Das bedeutet also, dass die Schnelligkeit einer TVS-Diode nicht darauf abzielt, dass durch das schnelle Schalten empfindliche Bauteile schnellstmöglich geschützt werden (also die Einwirkzeit sehr kurz ist), sondern das ganze ist vor allem bei kurzen Schaltzyklen wichtig, damit es überhaupt geht. Richtig so?
Sebastian E. schrieb: > OK, nur interessehalber: Wann muss eine Diode schnell sein? In > Verbindung mit µCs? Naja, differenzieren mußt Du schon mal. Soll die schnell leiten, oder soll die schnell sperren. Schnell leiten tun die praktisch alle in <1µs, und selbst in Deiner Wald- und Wiesenschaltung erzeugt das Relais nur Spannungsspitzen mit Flankensteilheiten, in der die Diode sich Zeit nehmen könnte. Nur mit dem Abschalten/Sperren haben Wald- und Wiesendioden so Ihre Probleme (z.B. generell die allgemeinen Netzgleichrichterdioden, die 1N4148 dagegen ist rasend schnell für diesen Zweck)), und brauchen etliche µs, bis die wirklich sperren. In Deiner Wald- und Wiesenschaltung aber auch vollkommen irrelevant. Es kommt also konkret auf die Ein-/Ausschaltzeiten an, die Du erreichen willst, und dabei auch zusätzlich noch, ob der Transistor als Treiber gegen die Diode im Recoverystatus ankämpfen muß (wo die Diode quasi noch wie ein Kurzschluß wirkt). Insofern ist die pauschale Aussage von peda (<10kHz) eher falsch, denn es kommt drauf an, wie die Diode "angetrieben" wird, und ob die Verzögerungen durch die Diode hinnehmbar sind.
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Sebastian E. schrieb: > OK, nur interessehalber: Wann muss eine Diode schnell sein? Allgemein gesprochen immer dann, wenn der Strom wieder eingeschaltet wird, bevor der in der Spule induzierte Strom abgeklungen ist. Durch das abrupte Umpolen der Spannung an der Diode sperrt diese nicht sofort, sondern leitet zunächst für kurze Zeit auch in Sperrrichtung, was zu einem Kurzschluss führt. Diese Zeitdauer nennt sich Sperrerholzeit (engl: Reverse Recovery Time) und liegt bei der 1N4148 bei wenigen Nanosekunden, kann aber bspw. bei einer 1N4001 mehrere Mikrosekunden betragen. Bei einem Schaltnetzteil oder einer Motorsteuerung mit PWM würden die genannten Kurzschlüsse ständig auftreten, was zu deutlichen Wirkungsgradeinbußen oder gar zur Zerstörung des schaltenden Transistors führen würde. Ein Relais schaltet man normalerweise höchstens ein paarmal pro Sekunde ein und aus, da ist der induzierte Strom beim Wiedereinschalten längst abgeklungen, die Diode hat sich dann schon "erholt" und sperrt sofort. Ab welcher Schaltfrequenz die Sperrerholzeit der Diode eine Rolle spielt, hängt vor allem von der Größe der zu schaltenden Induktivität und dem Strom durch dieselbe ab. Man kann das Abklingen des Stroms auch beschleunigen, indem man bspw. eine Z-Diode antiseriell zur eigentlichen Freilaufdiode schaltet, wodurch die Gegenspannung an der Spule von etwa 0,7V auf 0,7V + Z-Spannung erhöht wird.
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