Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Spannung umpolen


von Falk M. (Firma: Morgenstern Technik & Gebäude) (leckstrom)


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Hallo liebe Freunde der angewandten Elektrotechnik,
 eigentlich sollte es etwas ganz Anderes werden, aber nun wird es eine 
Uhr mit mechanischen sieben Segment Anzeigen. Die größeren bistabilen 
Anzeigen für Stunden und Minuten haben pro Segment zwei Anschlüsse ( 
plus GND) jeweils zum ein- und ausklappen des Segmentes. Die Ansteuerung 
über Arduino und Schieberegister TPIC 6B595 N ist soweit geklärt und 
funktioniert auch schon ansatzweise. Die kleineren Anzeigen für die 
Sekunden haben nur eine Spule die jeweils umgekehrt bestromt werden muss 
um das Segment zu bewegen. Mein Gedanke ist jetzt, einen Pin der Spule 
auf eine gemeinsame Masse zu legen und jeweils abwechselnd +12V  und 
-12V aufzuschalten, da H-Brücken noch aufwändiger wären. Die Schaltung 
dazu ist mir im Moment noch unklar. Möglicherweise Irgendwas mit 
Optokopplern. Gibt es hierzu schon Erfahrungswerte?
Danke im Voraus.
Leckstrom.

von MaWin (Gast)


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Vielleicht reicht ein zwischen 0V und 12V umschaltender Ausgang (L293D 
hat 4 davon), wenn die mit dem anderen Pol an Masse liegende Spule über 
einen Elko (100uF-1000uF, ausprobieren) mit dem Ausgang verbunden wird.

Ansonsten würde ich ebenfalls 2 L293D benutzen, 7 Halbbrücken legen 0V 
oder 12V an die 7 Segmente, der 8. Ausgang schaltet die gemeinsame 
'Masse: zwischen 0V und 12V um, so kannst du -12V an die Spulen legen 
ohne -12V Versorgung.

von dummschwaetzer (Gast)


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Machst di halt ein halbes H.

von H. H. (Gast)


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Falk M. schrieb:
> Mein Gedanke ist jetzt, einen Pin der Spule
> auf eine gemeinsame Masse zu legen und jeweils abwechselnd +12V  und
> -12V aufzuschalten, da H-Brücken noch aufwändiger wären.

Halbbrücke und Kondensator nehmen.

Miss ohmschen Widerstand und Induktivität der Spulen, und zwar in beiden 
Schaltzuständen.

von Moses (Gast)


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dummschwaetzer schrieb:
> Machst di halt ein halbes H.

Ħ oder ħ ? [Plenk ist hier Absicht zwecks Deutlichkeit, nicht Modärger]

von Moses (Gast)


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Ähm... Planck-H war Absicht, Plenk aber auch. Sachen gibts!

von Karadur (Gast)


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Wieviel Srom brauchst du denn?  Evtl. Max232 o. ä. mißbrauchen.

von Hermann Kokoschka (Gast)


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MaWin schrieb:
> Ansonsten würde ich ebenfalls 2 L293D benutzen, 7 Halbbrücken legen 0V
> oder 12V an die 7 Segmente, der 8. Ausgang schaltet die gemeinsame
> 'Masse: zwischen 0V und 12V um, so kannst du -12V an die Spulen legen
> ohne -12V Versorgung.

EXAKT SO habe ich das vor Jahren bei einem ähnlichen Projekt auch 
gelöst, das klappt prima und Du kommst mit 2 billigen L293/Digit aus.

Bischen aufpassen bei der Steuerlogik, dass immer NUR EINE Spule aktiv 
ist denn es wäre bei der Schaltung auch denkbar ALLE Spulen auf einmal 
zu schalten, dann kann die "gemeinsame" Halbbrücke überlastet werden.

von Falk M. (Firma: Morgenstern Technik & Gebäude) (leckstrom)


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An dieser Stelle zuerst einmal Danke an Alle für die inspirierenden 
Beiträge. Nun habe ich mir noch etwas völlig Anderes ausgedacht und beim 
Elektronik Versender des Vertrauens noch ein bisschen Material bestellt. 
Zum Einen will ich da nicht multiplexen zum Anderen sollen (wollen) die 
Spulen der Segmente nur beim Umschalten bestromt werden. Daher versuche 
ich jetzt mit jeweils zwei Ausgängen von 74HC595 einen TDA2030 als OPV 
Komparator zu schalten (mit +12V und -12V). wenn nach dem Umschalten ( 
der Segmente) die Ausgänge des 74HC595 wieder auf hochohmig gesetzt 
werden, sollte da am Ausgang vom TDA2030 auch kaum noch Spannung 
rauskommen.
Wenn es denn geht, melde ich mich hier nochmal.

von Jörg R. (solar77)


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Falk M. schrieb:
> Daher versuche
> ich jetzt mit jeweils zwei Ausgängen von 74HC595 einen TDA2030 als OPV
> Komparator zu schalten (mit +12V und -12V). wenn nach dem Umschalten (
> der Segmente) die Ausgänge des 74HC595 wieder auf hochohmig gesetzt
> werden, sollte da am Ausgang vom TDA2030 auch kaum noch Spannung
> rauskommen.
> Wenn es denn geht, melde ich mich hier nochmal.

Zeige doch mal die Schaltung die du dir vorstellst. Der 74HC595 kann die 
Ausgänge übrigens nicht auf hochohmig (High-Z) setzen. Entweder führen 
sie „L“ oder „H“.


Falk M. schrieb:
> Die größeren bistabilen
> Anzeigen für Stunden und Minuten haben pro Segment zwei Anschlüsse (
> plus GND) jeweils zum ein- und ausklappen des Segmentes.

Vielleicht stehe ich ja auf dem Schlauch, aber wie soll dass mit 2 
Anschlüssen funktionieren? Dann müsste doch auch umgepolt werden.

Verlinke doch bitte auch mal Informationen (DB, Anschlussbild) zu den 
Anzeigen.

: Bearbeitet durch User
von Falk M. (Firma: Morgenstern Technik & Gebäude) (leckstrom)


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Hallo Jörg,

nach dem Datenblatt vom 74HC595 kann man die tree State Ausgänge nach 
dem "Durchschieben" und Schalten mit dem Master Reset anschließend 
wieder auf Hochohmig schalten.
Wie gesagt noch nicht getestet. Ich bin aber optimistisch.
Die großen Anzeigen haben 15 Pins eine gemeinsame Masse und pro Segment 
offensichtlich eine Spule zum Einklappen und eine Spule zum Ausklappen 
des Segmentes. Die Dinger wollte ich jetzt nicht zerlegen weil teuer.

Ist schon spät. Ich stelle morgen noch ein paar sachdienliche 
Informationen ein.

Danke und Gruß Falk.

von Jörg R. (solar77)


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Falk M. schrieb:
> nach dem Datenblatt vom 74HC595 kann man die tree State Ausgänge nach
> dem "Durchschieben" und Schalten mit dem Master Reset anschließend
> wieder auf Hochohmig schalten.

Entschuldigung;-) Das mit dem 3-State steht ja sogar im DB direkt oben 
auf der ersten Seite.


Falk M. schrieb:
> Die großen Anzeigen haben 15 Pins eine gemeinsame Masse und pro Segment
> offensichtlich eine Spule zum Einklappen und eine Spule zum Ausklappen
> des Segmentes.

Es können auch Spulen mit Mittelanzapfung sein, so wie bei einigen 
bistabilen Relais.

: Bearbeitet durch User
von Falk M. (Firma: Morgenstern Technik & Gebäude) (leckstrom)


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Danke für die Info,

Irrung meinerseits, der Master Reset löscht nur die Daten im Register, 
der Output Enable sollte die Ausgänge dann wieder hochohmig machen. Die 
größeren Anzeigen sind von Bodet / Sgnalex, da gibt es  mit Sicherheit 
zwei Spulen (Mittelanzapfung)??? Das funktioniert schon mal. Interessant 
wäre auf jeden Fall, ob man diese mechanischen Teile möglicherweise 
irgendwie "sanft" umschalten kann, es ist dann doch schon etwas laut!

Danke und Gruß. Falk.

von Jörg R. (solar77)


Angehängte Dateien:

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Falk M. schrieb:
> Die größeren Anzeigen sind von Bodet / Sgnalex, da gibt es
> mit Sicherheit zwei Spulen (Mittelanzapfung)???
> Das funktioniert schon mal.

So stelle ich mir das Innenleben vor, das passt auch zu den 15 
Anschlüssen.

https://www.mikrocontroller.net/attachment/529413/E4AFA691-2288-440B-B498-63ECB787E709.jpeg

Da es sich um Spulen handelt musst Du eigentlich noch Freilaufdioden 
vorsehen, je nachdem mit welchen ICs die Anzeigen angesteuert werden. 
ULN2003 o.ä. entfallen, denn die schalten nach GND.

Ob meine Version vom Innenleben passen könnte kannst Du mit dem Ohmmeter 
messen. Segment a nach z.B b muss den doppelten Wert ergeben wie z.B. 
Segment a nach Masse, dem gemeinsamen Anschluss. Dabei würde ich nur auf 
einer Seite messen, also Set oder Reset. Die Spulen für die beiden 
Seiten müssen nicht denselben Wert haben. Aber auch das kannst Du ja mal 
messen.


> Interessant
> wäre auf jeden Fall, ob man diese mechanischen Teile möglicherweise
> irgendwie "sanft" umschalten kann, es ist dann doch schon etwas laut!

Hast Du ein einstellbares Labornetzgerät? Dann setze mal ein Segment 
darüber, durch langsam ansteigende Spannung. Wobei langsam heißt <1 
Sekunde. Freilaufdiode nicht vergessen, vorsichtshalber.

Es würde natürlich mehr Schaltungsaufwand bedeuten, sollte es 
funktionieren die Segmente so etwas leiser zu bekommen. Zudem schalten 
die Segmente langsamer um, was optisch evtl. stören könnte.


Als Ansteuerung kann ich mir auch einen 1 aus 16 Decoder vorstellen, 
z.B. CD4515. Als Treiber dann PNP Transistoren.

https://www.ti.com/lit/ds/symlink/cd4515b.pdf?ts=1630804891136&ref_url=https%253A%252F%252Fwww.google.de%252F

: Bearbeitet durch User
von Jörg R. (solar77)


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Falk M. schrieb:
> Ich stelle morgen noch ein paar sachdienliche
> Informationen ein.

Schade, ich dachte wir bekommen noch etwas zu sehen🤔

von Falk M. (Firma: Morgenstern Technik & Gebäude) (leckstrom)


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Das mit der Spannung habe ich probiert. Entweder es schaltet sicher 
(oberhalb 10V) unsicher oder gar nicht. Wirklich leiser wird es mit 
geringerer Spannung nicht. Eine PWM Ansteuerung wollte ich dann eher 
nicht realisieren wegen des Aufwandes. Möglicherweise kann ich mit ein 
Wenig Filz da noch was machen, dazu müsste es erstmal funktionieren. 
Wenn es mir nicht gelingen sollte die OPV`s im quasi analog Betrieb in 
drei stabile Zustände zu schalten (+ 0 -), dann werden es dann doch 
Komparatoren und ich muss die "Masse" nach dem Umschalten abschalten. 
Leider ist das Material vom norddeutschen Elektronik Versender noch 
nicht da, da in der Bestellung auch ein paar Spezial Wiederstände sind, 
welche die offensichtlich selbst erst irgendwo bestellen mussten. Am 
13.09 soll die Sendung rausgehen. Also Geduld, ein wenig Zeit ist noch. 
Komet Bennu schlägt erst 2300 auf der Erde ein.

von Christoph S. (155christo)


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Falk M. schrieb:
> ... Die kleineren Anzeigen für die
> Sekunden haben nur eine Spule die jeweils umgekehrt bestromt werden muss
> um das Segment zu bewegen.

In einem früheren Fred hatte ich ein ähnliches Problem, nur mit einem 
Relais. HildeK hat dafür eine sehr einfache Lösung vorgeschlagen, die 
wunderbar funktioniert. (Fred bitte zu Ende lesen)

Beitrag "Re: Single coil latch relais ansteuern"

Evt funktioniert das bei Dir ja auch.

von Jörg R. (solar77)


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Christoph S. schrieb:
> Falk M. schrieb:
>> ... Die kleineren Anzeigen für die
>> Sekunden haben nur eine Spule die jeweils umgekehrt bestromt werden muss
>> um das Segment zu bewegen.
>
> In einem früheren Fred hatte ich ein ähnliches Problem, nur mit einem
> Relais. HildeK hat dafür eine sehr einfache Lösung vorgeschlagen, die
> wunderbar funktioniert. (Fred bitte zu Ende lesen)
>
> Beitrag "Re: Single coil latch relais ansteuern"
>
> Evt funktioniert das bei Dir ja auch.

Dein Relais ist ein „Single Coil“, also 2 Anschlüsse. Die Displays des 
TO haben 3 Anschlüsse, wobei einer gemeinsam für alle Segmente ist.

von Christoph S. (155christo)


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Jörg R. schrieb:

>
> Dein Relais ist ein „Single Coil“, also 2 Anschlüsse. Die Displays des
> TO haben 3 Anschlüsse, wobei einer gemeinsam für alle Segmente ist.

Die größeren Anzeigen haben 3 Anschlüsse, die kleineren nur 2. Der TO 
hat zwei unterschiedliche Anzeigen im Einsatz.

Beitrag #6816895 wurde von einem Moderator gelöscht.
von Jörg R. (solar77)


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Christoph S. schrieb:
> Jörg R. schrieb:
>
>>
>> Dein Relais ist ein „Single Coil“, also 2 Anschlüsse. Die Displays des
>> TO haben 3 Anschlüsse, wobei einer gemeinsam für alle Segmente ist.
>
> Die größeren Anzeigen haben 3 Anschlüsse, die kleineren nur 2. Der TO
> hat zwei unterschiedliche Anzeigen im Einsatz.

Stimmt, da habe ich mich ja die ganze Zeit komplett auf die falschen 
Anzeigen konzentriert. Wenn man sich einmal verrennt..;-)

von Wolfgang (Gast)


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Karadur schrieb:
> Wieviel Srom brauchst du denn?  Evtl. Max232 o. ä. mißbrauchen.

So ein Aktuator wird zum Umschalten eine bestimmte Energiemenge 
brauchen, d.h. es reicht prinzipiell, einen ausreichend großen 
Kondensator aufzuladen und im Schaltmoment auf die Spule zu schalten. 
Problem ist allerdings, dass die 7-Segment-Anzeigen nicht Gray-kodiert 
sind, sondern immer mehrere gleichzeitig umschalten. Mit einem separaten 
Kondensator für jedes Segment und Entkopplung über Dioden wäre das 
sicher machbar. Ladezeit max 1s für die Sekundenanzeige. Jetzt kommt es 
auf die Spulendaten an ...

von Christoph S. (155christo)


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Wolfgang schrieb:
> Karadur schrieb:
>> Wieviel Srom brauchst du denn?  Evtl. Max232 o. ä. mißbrauchen.
>
> So ein Aktuator wird zum Umschalten eine bestimmte Energiemenge
> brauchen,

Wenn die kleinen Anzeigen des OT die im verlinkten Datenblatt sind:

https://flipdots.com/wp-content/uploads/2016/10/electromagnetic_small_7segment_display.pdf

braucht es 335mA bei 16V für 1ms

: Bearbeitet durch User
von Christoph S. (155christo)


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Ich hatte noch so ein Kippdisplay in der Ecke liegen und das

Beitrag "Re: Spannung umpolen"

mal auf dem Steckbrett ausprobiert:

Einen Pol aller Spulen auf GND, die anderen 7 Pole an je einen 470µ 
Elko. Die andere Seite der Elkos jeweils entweder auf GND bzw. +12V. 
Beim Umstecken von GND nach +12V und zurück schaltet das jeweilige 
Segment um.

Die Schaltung von HildeK funktioniert also auch bei den Kippdisplays. 
(MaWin hatte oben Beitrag "Re: Spannung umpolen" 
das Gleiche vorgeschlagen)

: Bearbeitet durch User
von M. K. (sylaina)


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Warum nicht so formschicke H-Brücken-Sachen wie einen L293D dazu 
missbrauchen?

von Christoph S. (155christo)


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M. K. schrieb:
> Warum nicht so formschicke H-Brücken-Sachen wie einen L293D dazu
> missbrauchen?

Schließt sich bei meiner Schaltung nicht aus, im Gegenteil: Es macht 
Sinn die Elkos mit nem L293D anzutreiben. Der Vorteil ist: Mit Elkos 
braucht frau/man 2 L293D pro Display (7 Kanäle, der L293D hat 4). Ohne 
Elkos braucht es 4 L293D. Jedes Segment braucht dann 2 Kanäle, macht 14 
Kanäle pro Display, sind also 4 Stück.

von Tim S. (Firma: tsx89) (freak_ts) Benutzerseite


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Einige Elektromagneten und Relais funktionieren auch mit AC und haben 
trotzdem 'nur eine definierte Richtung'.

Will sagen: Vielleicht funktioniert das auch, wenn du die Segmente 
anders herum polst, und kannst dann doch zwei ULN2003 pro Digit 
verwenden. Und die Mittenanzapfungen der Segmente / Digit ans Pluspol. 
Der Einfachheit halber...

Edit: oh passt wohl doch nicht.

Gruß tsx

: Bearbeitet durch User
von Falk Morgenstern (Gast)


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Wahrscheinlich gelöst!
Ich habe jetzt mal alle guten Ideen aus beiden Welten kombiniert. Der 
TDA2030 arbeitet als Komparator und schaltet jeweils + oder - 12V. Am 
Ausgang reicht ein C mit 15 müF um die Segmente sicher zu bewegen. Der + 
Eingang liegt permanent auf +5V vom Board, der - Eingang hat einen 100k 
pullup nach +5V. Das Board schaltet dann entsprechend auf Masse bzw. 
+5V. Irgendwie fließen da permanent 10 mA pro TDA, das scheint aber 
normal zu sein. Im Datenblatt habe ich dazu leider nichts gefunden.

von Nichtverzweifelter (Gast)


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Der TDA2030 ist eine über 30 Jahre alte Audioendsufe, die ihren 
Ruhestrom braucht. Denkbar das Ungeeignetste, was man für diesen Zweck 
verwenden kann. Braucht auch noch Kühlkörper, hat relativ hohe 
Restspannung auch bei voll durchgesteuertem "oberen" oder "unterem" 
Endtransistor.

Gegenüber einer ebenso alten, aber rein digital arbeitenden Schaltstufe 
wie den genannten L293 nur Nachteile.

von Nichtverzweifelter (Gast)


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Datenblätter gibt es dazu von verschiedenen Herstellern, der 
ursprüngliche hiess SGS, später SGS-Thomson, dann ST.

Erhältlich dürfte heutzutage nur noch die Version TDA2030A sein.

Quiescent current heisst die "gesuchte" Datenblattangabe.

von Volker S. (sjv)


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Christoph S. schrieb:
> Ohne
> Elkos braucht es 4 L293D. Jedes Segment braucht dann 2 Kanäle, macht 14
> Kanäle pro Display, sind also 4 Stück.

Da kann man auch 2 ULN 200x nehmen.

von Christoph S. (155christo)


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Volker S. schrieb:
> Christoph S. schrieb:
>> Ohne
>> Elkos braucht es 4 L293D. Jedes Segment braucht dann 2 Kanäle, macht 14
>> Kanäle pro Display, sind also 4 Stück.
>
> Da kann man auch 2 ULN 200x nehmen.

Leider nein. ULN200x kann nur sinken, nicht sourcen.

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