Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Komperator-Schaltung aus Digitaltacho aus den 80ern


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von Clemens Z. (icefire)



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Ich möchte einen Digitaltacho BJ 1986 reparieren.
Das Problem ist, dass das Geschwindigkeitssignal nicht funktioniert.
Ich habe das PCB teilweise ausgemessen, und konnte den Fehler auf einen 
Komperator eingrenzen.
Dieser Komperator ist technisch sehr interessant aufgebaut: Er sitzt auf 
einem Keramiksubstrat, und ist mit diversen Widerständen beschaltet, die 
laserabgeglichen sind (siehe Foto von dem PCB).
Anbei ist eine Kopie von dem Schaltplan.

Wichtig sind folgende Infos:
- R1 und R2 sind die einzigen Widerstände, die Standard-SMD-Bauform 
sind. Alle anderen Widerstände sind laserabgeglichen.
- D1 ist eine 3.8V Zenerdiode.
- Der Komperator ist kein LTC...., wie im Schaltplan, sondern hat 
folgende Aufschrift ("5393 8E"). Es müsste höchstwahrscheinlich ein 
TA75393 sein.
- Der Ausgang des Komperators geht an einen TC74HC14 Schmitt-Trigger.
- Wenn ich ein Digital-Signal direkt an den Schmitt-Trigger angebe, 
funktioniert der Tacho. Das Problem liegt also mit Sicherheit an dem 
Komperator.
- Die Art des Eingangssignals ist unbekannt (Sensor ist nicht vorhanden)
- Die Schaltung bekommt ein periodisches Signal 
(Geschwindigkeitssensor), und gibt ein PWM Signal gleicher Frequenz aus.
- Die Frequenz des Eingangssignals liegt im unteren kHz-Bereich.
- Der Pin des Eingangssignals, ohne irgendwas angeschlossen, liegt bei 
genau 3V.

Was habe ich bisher herausgefunden?
- D1, R6, C1 sind Schutzbeschaltung und ein starker Tiefpass.
- Die Rückkopplung an den positiven Ausgang dient vermutlich dazu, 
bereits geringe Signalausschläge zu einem Umschalten des Ausgangs zu 
bewegen.
- Der Komperator in meiner Schaltung macht keinen Mucks. Der Ausgang 
bleibt konstant auf 0V.
Ich verstehe aber nicht, wieso man einen Komperator so beschaltet. Für 
mich klingt das nach einer Schaltung, die man heute so nicht mehr bauen 
würde. Da alle Komponenten zusammen auf einem Keramiksubstat liegen und 
dann angeglichen wurden, muss das Teil wichtig sein. Das war sicher 
nicht billig herzustellen.

Aufgrund des Abgleichs kann ich vermutlich den Komperator nicht einfach 
tauschen, sondern möchte gerne erstmal komplett verstehen, was diese 
Schaltung macht.
Was denkt Ihr?

von H. H. (hhinz)


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Clemens Z. schrieb:
> Aufgrund des Abgleichs kann ich vermutlich den Komperator nicht einfach
> tauschen, sondern möchte gerne erstmal komplett verstehen, was diese
> Schaltung macht.

Schmitt-Trigger

von Der Opa aus der Muppet Show (Gast)


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Was ist eigentlich dein Ziel?

Willst du den Tacho als Museumsstück restaurieren, oder möchtest du 
irgend etwas bauen, damit du ein 80er Jahre Auto wieder zulassen kannst?

von dfIas (Gast)


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Clemens Z. schrieb:
> Komperator
Du sprichst das hoffentlich nicht so aus, wie du es schreibst:
https://de.wikipedia.org/wiki/Komparator_(Analogtechnik)

von Michael M. (Firma: Autotronic) (michael_metzer)


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Clemens Z. schrieb:
> Die Rückkopplung an den positiven Ausgang dient vermutlich dazu, bereits
> geringe Signalausschläge zu einem Umschalten des Ausgangs zu bewegen.

R4, R5, R7, R8 ist ein klassischer Schmitt-Trigger. R7 bestimmt die 
Hysterese. Das würde man heute genauso bauen.

R1 und R2 sind so bemessen, dass der Schmitt-Trigger bei Impulseingabe 
zum Umschalten gezwungen wird.

R3 ist nur der Pull-up Widerstand vom OPV. Im Prinzip kannst du jeden 
Rail 2 Rail Typ als Ersatz einsetzen.

von H. H. (hhinz)


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Michael M. schrieb:
> Im Prinzip kannst du jeden
> Rail 2 Rail Typ als Ersatz einsetzen.

Einfach wieder einen LM393.

von H.Joachim S. (crazyhorse)


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R3 scheint mir seltsam hoch. Woher hast du den Wert? Im eingebauten 
Zustand gemessen?

von Schaltplanleser (Gast)


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Clemens Z. schrieb:
> Dieser Komperator ist technisch sehr interessant aufgebaut

Das mag schon sein. Es heisst aber trotzdem Komparator.

von Nero (Gast)


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Schaltplanleser schrieb:
> Das mag schon sein. Es heisst aber trotzdem Komparator.

Nein, es heißt ja auch Imperator und nicht Imparator!

von Jens G. (jensig)


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Clemens Z. schrieb:
> Dieser Komperator ist technisch sehr interessant aufgebaut

Was heißt interessant? Es sind halt ein paar mehr R dabei, um konkretere 
Arbeitspunkte zu erreichen. Sonst ein absolut normales Trigger-Design.

>- Der Pin des Eingangssignals, ohne irgendwas angeschlossen, liegt bei
>genau 3V.

also der invertierende Eingang?
Ansonsten etwa normal, da es ja nix anderes als eine 3V-Z-Diode mit 
PullUp-R gegen +5V ist

>- Der Komperator in meiner Schaltung macht keinen Mucks. Der Ausgang
>bleibt konstant auf 0V.

Und haste auch den nichtinv. Eingang mal gemessen? Sollte ja dann <3V 
haben, wenn der 393 nicht kaputt wäre.
Oder anderer Test: was passiert, wenn Du den Eingang auf Masse ziehst. 
Was für Spannungen stellen sich dann ein an beiden Eingängen und Ausgang 
des 393?

: Bearbeitet durch User
von Clemens Z. (icefire)


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Danke für die Hilfe und die Korrektur. Wie man einen Komparator mit 
Schmitt-Trigger baut, wusste ich noch nicht.
Die Widerstände habe ich ausgemessen, als der Komparator abgelötet war, 
und das Keramiksubstrat vom Rest der Platine getrennt war.
Ich habe gestern einen neuen Komparator (TA75393F) eingelötet, aber die 
Schaltung funktioniert immer noch nicht. Hier mal eine Messung von dem 
Komparator.

Der positive Eingang liegt immer bei rund 1V. Anhand der Simulation 
hätte ich etwas im Bereich 2.2-2.8V erwartet.
Der negative Eingang am Komparator ist in blau, gemessen direkt am Pin 
vom IC. Das Signal sieht komisch aus. Meistens flattert es bei etwa 1V 
vor sich hin, und nur ganz selten sieht das Signal für ein paar Pulse 
aus wie erwartet. Sonst ist das Signal wie links oder rechts.

Rot ist der Ausgang des Komparators. Der flattert vor sich hin, wenn 
beide Eingänge bei rund 1V liegen.

von H. H. (hhinz)


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Du hast die gedruckten Widerstände beachtet?

von H.Joachim S. (crazyhorse)


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Ich behaupte immer noch: dem Ausgang fehlt der pullup (das ist die 
einzige Quelle wo ein H-Pegel herkommt).
Pack da mal einen 2k7 oder so vom Ausgang nach Vcc.

von Jens G. (jensig)


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H.Joachim S. schrieb:
> Ich behaupte immer noch: dem Ausgang fehlt der pullup (das ist die
> einzige Quelle wo ein H-Pegel herkommt).
> Pack da mal einen 2k7 oder so vom Ausgang nach Vcc.

Und R3 zählt bei Dir nicht? Ok, reichlich hochohmig, aber immerhin ....

von Jens G. (jensig)


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Clemens Z. schrieb:
> Die Widerstände habe ich ausgemessen, als der Komparator abgelötet war,
und das Keramiksubstrat vom Rest der Platine getrennt war.

Aha. Und wie hast Du dabei z.B. die beiden R8 und R5 gemessen?

von Jens G. (jensig)


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Wie soll eigentlich der Komparator bei der Widerstandswerten überhaupt 
umschalten können.
Der Pluseingang liegt auf vielleicht 1,5V (Pi * Daumen + Gefühl), und 
das Signal erzeugt am Minuseingang nur etwas ein Drittel von 5V, also 
1,6V oder so, wenn der Signaleingang auf Masse liegt.
Wenn die Widerstandswerte wirklich so sind, wie gezeigt, dann bräuchte 
man sogar negative Spannungen am Eingang.

von my2ct (Gast)


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Nero schrieb:
> Nein, es heißt ja auch Imperator und nicht Imparator!

Da kommen solide Grundlagen der Sprache der alten Römer zu Tage :-(
imperare vs. comparare

von Anja (Gast)


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Jens G. schrieb:
> Wenn die Widerstandswerte wirklich so sind, wie gezeigt, dann bräuchte
> man sogar negative Spannungen am Eingang.
Wäre jetzt bei einem induktiven Sensor nicht ungewöhnlich.
(annähernd Sinus-förmiges Signal mit geschwindigkeitsabhängiger 
Spannung).

H. H. schrieb:
> Einfach wieder einen LM393.
Aber doch nicht im Auto. Falls der LM393 paßt würde man einen LM2903 
nehmen.

Clemens Z. schrieb:
> Das Signal sieht komisch aus.
Sieht nach Wackelkontakt / gebrochener Lötstelle aus.

Gruß Anja

von Christian R. (supachris)


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Jens G. schrieb:
> dann bräuchte man sogar negative Spannungen am Eingang.

Was vielleicht nicht mal komplett abwegig ist. Soweit ich mich erinnere 
waren bei Opel damals die Tachowellen Impulsgeber rein induktiv und 
passiv, die hatten nur 2 Anschlüsse.

von Clemens Z. (icefire)


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Entschuldigt bitte. Mir ist beim Kopieren des Schaltplans ein Fehler 
unterlaufen. Den R8 aus dem ersten Diagramm gibt es gar nicht (den habe 
ich in der Simulation zum Testen hinzugefügt).
Anbei ist die korrigierte Version, da bin ich mir mit den Widerständen 
auch ziemlich sicher.

Um auf Eure Fragen einzugehen:

Der Spannungsteiler am +-Eingang sollte auf rund 2.4V liegen. Der 
negative Eingang sollte von 1V (Eingangspin auf GND gezogen) und etwa 3V 
(Eingang open collector) hin und her springen. Damit sollte der 
Komparator durchschalten.
Mittlerweile habe ich zwei von diesen TJA75393 eingelötet, und das 
Signal sieht jedes mal so merkwürdig aus, wie auf dem Scope 
(invertierender Eingang: flattert rund um 1V, nichtinvertierender 
Eingang: immer 1V).

Ich verstehe vor allem nicht, wieso ich am nichtinvertierenden Eingang 
1V messe. Da muss doch Strom in den IC fließen, sodass sich so eine 
Spannung einstellen kann.

Ich habe jetzt 393 von einem anderen Supplier bestellt. Die TJA75393 
habe ich auch nur aus China mit fünf Wochen Lieferzeit bekommen. 
Vielleicht hat es einen Grund, dass es die heute kaum noch zu kaufen 
gibt?

Ein Pull-Up am Ausgang sollte nicht notwendig sein. Dazu gibt es ja den 
R3 (der übrigens auch gedruckt und lasergetrimmt ist - warum auch 
immer).

von Peter D. (peda)


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Clemens Z. schrieb:
> - R1 und R2 sind die einzigen Widerstände, die Standard-SMD-Bauform
> sind. Alle anderen Widerstände sind laserabgeglichen.

Das ist eine Dickschichtschaltung, wo die Widerstände direkt aufgedruckt 
wurden.
https://de.wikipedia.org/wiki/Dickschicht-Hybridtechnik
Bei Laserabgleich müßten Schlitze zu sehen sein. Dann sollte die 
Schaltung aber auch verkapselt sein.

Clemens Z. schrieb:
> - D1 ist eine 3.8V Zenerdiode.

Die 1N750 ist aber für 4,7V. Das kann gut der Übeltäter sein (Pegel zu 
gering).

Das ganze ist nur ein Rechteckformer, genau muß daran nichts sein. Es 
wird dahinter die Frequenz mit dem MC gemessen.

von H. H. (hhinz)


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Clemens Z. schrieb:
> Die TJA75393
> habe ich auch nur aus China mit fünf Wochen Lieferzeit bekommen.
> Vielleicht hat es einen Grund, dass es die heute kaum noch zu kaufen
> gibt?

Die werden schon lange nicht mehr hergestellt.

Wer weiß was der Chinese dir angedreht hat...

: Bearbeitet durch User
von Otto (Gast)


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Hallo,

in der Simulation mit LTC1841 funktioniert die Schaltung auch mit einer 
Spannungsbegrenzung auf 2,5V.
Die Spannung am invertierenden Eingang liegt zwischen 1 und 3V und die 
am nichtinvertierenden zwischen 2,2 und 2,6V.

Gruß Otto

von H. H. (hhinz)


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Ich frage mich wie der TE R3/R4/R7 unabhängig messen konnte, die hängen 
ja im Dreieck zusammen.

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