Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik LM393 - mal wieder Hysterese


von Heinz R. (heijz)


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Ich wollte endlich mal das Problem Gaszähler auslesen angehen - kurz mal 
im Amazon ein Hall-Kit bestellt - das Teil schwingt :-(

https://www.amazon.de/gp/product/B089QK1CHR/ref=ppx_yo_dt_b_asin_title_o00_s00?ie=UTF8&th=1

In Software ist das schwer abzufangen - kann ja auch sein der Gaszähler 
steht mal ungünstig still

Netterweise hat schon mal jemand den Schaltplan abgezeichnet - 
vermutlich braucht es einfach einen Widerstand zwischen Pin 1 und 3 des 
LM339?
Kenne mich mit Analogtechnik nichts so wirklich aus, aber Pin 3 ist hier 
schon der Richtige - Widerstand an Pin 2 bringt es ja erst recht zum 
schwingen?


Habe es mal mit 470 KOhm versucht - geht so halbwegs aber nicht wirklich 
zufriedenstellend

Bin ich auf dem richtigen Weg? Wie weit würdet Ihr runter gehen?

Viele Grüße

von Christian S. (roehrenvorheizer)


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Hallo,

ein Widerstand zwischen den Pins 3 und 1 sollte durch Mitkopplung die 
gewünschte Hysterese bringen. 1 Mega-Ohm bis 100 k sollte man probieren. 
Das Poti bewirkt je nach Stellung einen anderen Gesamtwiderstand, der 
die Hysterese ändert. Sehr ungünstig.

Mfg

von Jens G. (jensig)


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Heinz R. schrieb:
> Netterweise hat schon mal jemand den Schaltplan abgezeichnet -
> vermutlich braucht es einfach einen Widerstand zwischen Pin 1 und 3 des
> LM339?

Jo. Ich würde mal irgendwas über 1MOhm da versuchen. Allerdings ist das 
sehr davon abhängig, in welcher Stellung der Trimmer gerade steht. Wenn 
der zufällig gerade auf Anschlag steht, nützt das nämlich nicht viel.

Die Frage ist natürlich, was das für ein "Hall senser" ist. Irgendwas 
mit analogem Ausgang? Oder digital. Bei digital bräuchte man eigentlich 
keinen Hystereswiderstand (ist aber auch nicht schädlich).
Daraus ergibt sich auch die Frage, was schwingt (als Ursache): der 
Sensor, oder der OPV.

: Bearbeitet durch User
von MaWin (Gast)


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Heinz R. schrieb:
> vermutlich braucht es einfach einen Widerstand zwischen Pin 1 und 3 des
> LM339?

Ja.

Allerdings hängt dessen Wirkung von der Stellung des 100k Potis ab.

Da der LM393 aber nur Eingangsspannungen von 0..VCC-1.5V messen kann, 
geht die Schaltung bei 3.3V nur bis 25mT, bei höherer Temperatur 
(0..VCC-2V) gar nicht.

Bei 5V erlaubt sie eine Messung bis 60mT.

Ersetze in der Billigstschrottschaltung wenigstens den Komparator gegen 
einen Rail-To-Rail Typen.

von Heinz R. (heijz)


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Der Hallsensor ist wohl ein OH49E

https://www.progrexa.com/file_PDF/OH49E.pdf

Denke der OPV schwingt , er weiss halt nicht so recht was machen?

Ich habe versucht das per Software auszubügeln - aber es kann ja 
durchaus mal sein das der Magnet des Gaszählers - weil Heizung aus - 
stehen bleibt
Irgendwelche Logiken mit " wenn über Zeit X" bringen dann wenig

Hier ist wohl schon der Weg über eine Rückkoppelung / Hysterese der 
Richtige?

von Jens G. (jensig)


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MaWin schrieb:
> Ersetze in der Billigstschrottschaltung wenigstens den Komparator gegen
> einen Rail-To-Rail Typen.

Wozu?

von Jens G. (jensig)


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Heinz R. schrieb:
> Hier ist wohl schon der Weg über eine Rückkoppelung / Hysterese der
> Richtige?

Das auf jeden Fall.

von Jens G. (jensig)


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Heinz R. schrieb:
> Der Hallsensor ist wohl ein OH49E
>
> https://www.progrexa.com/file_PDF/OH49E.pdf

Ok, also ein lineares/analoges Ding. Dann ist der Hysterese-Widerstand 
schonmal der richtige Weg.
Der nächste Weg wäre erstmal, dem OPV einen Abblock-Kondensator zu 
spendieren. 100nF oder so direkt an seinen Betriebsspannungsanschlüssen.

: Bearbeitet durch User
von HildeK (Gast)


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Heinz R. schrieb:
> Netterweise hat schon mal jemand den Schaltplan abgezeichnet -
> vermutlich braucht es einfach einen Widerstand zwischen Pin 1 und 3 des
> LM339?
Korrekt.

> Kenne mich mit Analogtechnik nichts so wirklich aus, aber Pin 3 ist hier
> schon der Richtige - Widerstand an Pin 2 bringt es ja erst recht zum
> schwingen?
Ja.

> Habe es mal mit 470 KOhm versucht - geht so halbwegs aber nicht wirklich
> zufriedenstellend
> Bin ich auf dem richtigen Weg? Wie weit würdet Ihr runter gehen?
Bist du.
Es wurde schon gesagt, dass das 100k-Poti die Hysterese auch u.U. 
deutlich beeinflusst. Mach das Poti kleiner, 10k oder sogar 1k, wenn der 
Stromverbrauch nicht primär wichtig ist und lege 100k zwischen Schleifer 
und Pin 3. So wirde die Hysterese fast unabhängig von der Potistellung.
Ob 470k für den Hysteresewiderstand richtig sind, hängt davon ab, wie 
groß der Hub des Sensorsignals ist. Größere Werte verringern die 
Hysterese.

von Max M. (jens2001)


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Heinz R. schrieb:
> Netterweise hat schon mal jemand den Schaltplan abgezeichnet

Dann zähl doch einfach mal die Anzahl der Bauteile aud der Platine und 
auf dem Plan!
Fällt dir was auf?
Und bei den Werten hab ich auch so meine Zweifel.

von MaWin (Gast)


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Jens G. schrieb:
> Wozu?

Damit die Schaltung funktionieren kann, vor allem bei geringer 
Versorgungsspannung von 3.3V und höheren Magnetfeldern über 25mT.

Eine Erklärung wurde geliefert.

Du kannst selber wählen ob du die Erklärung lesen und verstehen willst, 
oder die Klappe hältst.

Aber dumm rumpaulen, das funktioniert nicht.

von Heinz R. (heijz)


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kurzes Update zum Problem:

Es ist mir nicht gelungen durch den zusätzlichen Widerstand das Problem 
zu lösen und eine vernünftige Hysterese hin zu bekommen
Problem ist immer das Rumgezappel des Ausgangs bei Annäherung des 
Magneten


Irgendwann haben mich die nur sehr geringen Spannungsänderungen am 
Analogausgang verwundert
..
Ich habe daraufhin mal selber die Platine nachgemessen - sie ist doch 
anders beschaltet - anbei ein Bild...

zusätzlich ist auch die LED2 anders beschaltet - wird über die 2. Hälfe 
des LM393 angesteuert - aber denke das spielt erst mal keine Rolle

Kann die gezeigte Schaltung so überhaupt vernünftig funktionieren - egal 
ob mit oder ohne Widerstand für Hysterese zwischen Pin 1 und 3?

von Jens G. (jensig)


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>Kann die gezeigte Schaltung so überhaupt vernünftig funktionieren - egal
>ob mit oder ohne Widerstand für Hysterese zwischen Pin 1 und 3?

Nein, kann nicht. Denn der +Eingang ist permanent auf 0V, d.h., der 
-Eingang ist permanent positiver. OPV-Ausgang damit permanent auf L - da 
schaltet nix ...
Es sein denn, Du hast noch einen R vom +Eingang zur VCC vergessen 
einzuzeichnen.
Und der Spannungsteiler aus Poti (100k)und 150Ohm macht auch keinen 
rechten  Sinn. Da war der erste Plan deutlich sinniger ...

: Bearbeitet durch User
von Christian S. (roehrenvorheizer)


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Und ohne Abblockkondensator ist die Variabilität des Verhaltens noch 
viel größer als mit Kondensator.


mfG

von Heinz R. (heijz)


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Jens G. schrieb:
> Es sein denn, Du hast noch einen R vom +Eingang zur VCC vergessen
> einzuzeichnen.

Habe gerade noch mal nachgemessen - macht Sinn was Du sagst, aber ich 
finde keinen weiteren Widerstand

Muss das Teil wohl umbauen oder entsorgen....

von Dieter (Gast)


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Heinz R. schrieb:
> Habe gerade noch mal nachgemessen

Dann mess mal im Betrieb welche Spannungen an den Pins des LM anliegen.

von Jens G. (jensig)


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Christian S. schrieb:
> Und ohne Abblockkondensator ist die Variabilität des Verhaltens noch
> viel größer als mit Kondensator.

Ja, das hatte ich auch schonmal angemahnt. Am Ende Grund allen Übels.

von Dieter (Gast)


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Mit einem hochohmigen Multimeter. Hatte ich vorhin vergessen zu 
schreiben.

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


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Mach doch mal aus Spaß einen 100k Widerstand zwischen PIN 1 und 3. Das 
wurde weiter oben auch schon mal empfohlen. Dann entsteht eine 
vernünftige Hysterese und das Gezappel hat ein Ende.

von Heinz R. (heijz)


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Ihr hattet Recht, es gibt einen weiteren 50KR-Widerstand, hat sich neben 
der LED versteckt.

Ich habe jetzt hier auch die richtige Schaltung gefunden:

https://diyi0t.com/hall-sensor-tutorial-for-arduino-and-esp8266/

Was mich wundert - der OH49E gibt ja eigentlich eine Spannung von ca. 
0,8 - 4,2V aus
Das macht doch wenig Sinn so mit dem Poti am Ausgang des OH49E?

Hier noch mal das Datenblatt:
https://www.progrexa.com/file_PDF/OH49E.pdf

von m.n. (Gast)


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Heinz R. schrieb:
> https://diyi0t.com/hall-sensor-tutorial-for-arduino-and-esp8266/
>
> Was mich wundert - der OH49E gibt ja eigentlich eine Spannung von ca.
> 0,8 - 4,2V aus
> Das macht doch wenig Sinn so mit dem Poti am Ausgang des OH49E?

Man sieht dort auch einen Arduino Uno abgebildet.
In diesem Umfeld ist es nicht üblich, genaue Werte zu dimensionieren, 
sondern solange an irgendeiner Schraube zu drehen, bis es "perfekt" 
läuft.
Das Poti(?) SS49E kann einem aber Leid tun ;-)

von Bernd (Gast)


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m.n. schrieb:
> Das Poti(?) SS49E kann einem aber Leid tun ;-)
Ach quack. Damit kann man Vcc so einstellen, das man von L1 nicht 
geblendet wird.

Es ist schon eine Kunst Schaltpläne so zu zeichnen, das deren Funktion 
auf den ersten Blick erkennbar wird...

Wenn man dem Link folgt, sieht man das "SS49E" wohl der KY-024-Sensor 
sein soll.

Hier hat sich auch schon mal jemand die Mühe gemacht, einen Schaltplan 
zu zeichnen:
https://easyeda.com/rakowski.hub/ky-024

Aber eine Hysterese kann ich da auch nicht erkennen.

von Wolfgang (Gast)


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Bernd schrieb:
> Aber eine Hysterese kann ich da auch nicht erkennen.

Auch in dieser Schaltung sind keine Kondensatoren über der Versorgung 
vorhanden. Ein Kondensator zwischen IC1.1.3 und Gnd dürfte auch nicht 
schaden.

von Axel S. (a-za-z0-9)


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Bernd schrieb:

> Hier hat sich auch schon mal jemand die Mühe gemacht, einen Schaltplan
> zu zeichnen:
> https://easyeda.com/rakowski.hub/ky-024
>
> Aber eine Hysterese kann ich da auch nicht erkennen.

Naja. Sie ist einfach nachzurüsten: einfach einen passenden Widerstand 
zwischen Pin 1 und Pin 3 des LM393. Ich würde mal mit Werten zwischen 
470K .. 100K probieren. Je kleiner der Widerstand, desto größer die 
Hysterese. Immerhin ist der Widerstand am (+) Eingang des Komparators 
unabhängig von der Potistellung.

Andererseits kann man den Sensor an Pin A0 auch analog auswerten. Das 
ist vermutlich einfacher, denn da kann man die Schaltschwellen getrennt 
voneinander und in Software definieren. In dem Fall ist der LM393 auf 
dem Modul natürlich nutzlos. Mir erschließt sich auch der Sinn eines 
linearen Hallsensors nicht. Sind das nicht nur Impulse? Andere greifen 
die mit einen Reedkontakt ab. Dann müssen die auch stark sein.

Den Ruf nach Abblockkondensatoren kann ich ebenfalls nicht 
nachvollziehen. Da kommen im besten Fall ein paar Hz Impulsfrequenz 
raus. Und der LM393 ist auch nicht der schnellste.

: Bearbeitet durch User
von Heinz R. (heijz)


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Ich habe die Schaltung jetzt so abgeändert wie im ersten Post - en 1KOhm 
Widerstand auch raus - es funktioniert :-)

Momentan habe ich noch nicht mal einen Widerstand für eine Hysterese 
eingebaut - das kann ich in der Software abfangen

Aber bei dem bisherigen Rumgeflacker - unmöglich

Axel S. schrieb:
> Mir erschließt sich auch der Sinn eines
> linearen Hallsensors nicht. Sind das nicht nur Impulse? Andere greifen
> die mit einen Reedkontakt ab. Dann müssen die auch stark sein.

Ich hatte lange mit diversen Reedkontakten rum probiert - leider ohne 
Erfolg, das Magnetfelf scheint zu schwach zu sein


Einen passenden Original-Sensor habe ich nirgends gefunden - evtl. 
arbeiten die da mit Vormagnetisierung, einem Zusatzmagnet?

Das Ganze ist nicht wirklich einfach - hätte man so einen Gaszähler auf 
dem Tisch liegen, er gibt alle paar Sekunden einen Impuls aus...
Aber ich muss da im Keller auf der Leiter stehen, für jeden Impuls 2-4 
Minuten warten....

von Jens G. (jensig)


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Axel S. schrieb:
> Den Ruf nach Abblockkondensatoren kann ich ebenfalls nicht
> nachvollziehen. Da kommen im besten Fall ein paar Hz Impulsfrequenz
> raus. Und der LM393 ist auch nicht der schnellste.

Es geht nicht darum, welche Frequenzen ich verarbeiten möchte, sondern, 
was die Schaltung könnte. Eine im Umschaltzeitpunkt instabile 
Betriebsspannung wirkt wiederum auf die Schaltung zurück, und 
verschlimmert das (wegen fehlender Hysterese) bereits schlapperige 
Signal noch mehr. Ein Abblock-C hilft die Sache zu beruhigen, und im 
Falle gegengekoppelter Systeme Oszillationen zu verhindern/mindern.

Und das hier zeigt, daß offensichtlich die Betriebsspannung über den 1k 
auf den Eingang rückgewirkt hat:

Heinz R. schrieb:
> Ich habe die Schaltung jetzt so abgeändert wie im ersten Post - en 1KOhm
> Widerstand auch raus - es funktioniert :-)

: Bearbeitet durch User
von Axel S. (a-za-z0-9)


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Jens G. schrieb:
> Axel S. schrieb:
>> Den Ruf nach Abblockkondensatoren kann ich ebenfalls nicht
>> nachvollziehen. Da kommen im besten Fall ein paar Hz Impulsfrequenz
>> raus. Und der LM393 ist auch nicht der schnellste.
>
> Es geht nicht darum, welche Frequenzen ich verarbeiten möchte, sondern,
> was die Schaltung könnte.
...
> Ein Abblock-C hilft die Sache zu beruhigen, und im
> Falle gegengekoppelter Systeme Oszillationen zu verhindern/mindern.

Nein. Ein Abblockkondensator soll nicht die Betriebsspannung glätten, 
sondern Einbrüche der Betriebsspannung verhindern, die durch die 
schwankende Stromaufnahme der Schaltung selber entstehen.

Genau solche Stromspitzen erzeugt der LM393 aber gar nicht. Er ist dazu 
viel zu lahm. Das ist kein CMOS- oder TTL-Gatter. Und daß ein Komparator 
ohne Hysterese zum "Klappern" neigt, ist eine Binse.


Heinz R. schrieb:
> Ich hatte lange mit diversen Reedkontakten rum probiert - leider ohne
> Erfolg, das Magnetfelf scheint zu schwach zu sein
>
> Einen passenden Original-Sensor habe ich nirgends gefunden - evtl.
> arbeiten die da mit Vormagnetisierung, einem Zusatzmagnet?

Wohl eher mit digitalen Hallsensoren. Etwa dem TLE4905.

von Jens G. (jensig)


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Axel S. schrieb:
> Nein. Ein Abblockkondensator soll nicht die Betriebsspannung glätten,
> sondern Einbrüche der Betriebsspannung verhindern, die durch die
> schwankende Stromaufnahme der Schaltung selber entstehen.

Ich hoffe, Du merkst den Widerspruch selber ...

> Genau solche Stromspitzen erzeugt der LM393 aber gar nicht. Er ist dazu

Aha. Und daß er in der Schaltung LEDs schaltet, und damit 
Stromschwankungen generiert, ist dir wohl vollkommen egal.

> viel zu lahm. Das ist kein CMOS- oder TTL-Gatter. Und daß ein Komparator
> ohne Hysterese zum "Klappern" neigt, ist eine Binse.

Guck an. Und wenn man die Abblocker wegläßt, wird es sogar zur 
Binsenweisheit ...

von Heinz R. (heijz)


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Einen Kondensator habe ich zusätzlich spendiert - aber das Problem ist 
doch wohl eher das der Hallsensor nicht seinen Innenwiderstand ändert 
sondern eine Spannung aus gibt?

von Jens G. (jensig)


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Heinz R. schrieb:
> Einen Kondensator habe ich zusätzlich spendiert - aber das Problem

Was, erst jetzt, oder noch vor Wegnahme des 1k. Wenn davor, hatte sich 
da was geändert?

> ist
> doch wohl eher das der Hallsensor nicht seinen Innenwiderstand ändert
> sondern eine Spannung aus gibt?

Und warum soll das jetzt die Ursache für das Problem sein? Egal wie, 
damit muß die Schaltung klarkommen. Spannungsausgang ist sogar besser, 
das dieser dann rel. unabhängig von der Betriebsspannung ist (also 
Störunegn von da besser unterdrückt werden).

von Olli Z. (z80freak)


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Schade das der Thread hier aufhörte, denn eine richtige Lösung des 
Problems habe ich nicht erkannt. Es ging ja lange darum den richtigen 
Schaltplan der Schaltung zu ermitteln, dann ist man aber nicht mehr auf 
das Thema Hysterese eingegangen. Ich kann das Problem jedenfalls 
komplett nachvollziehen, habe das am "Digitalausgang" mal angeschaut. 
Selbst im Ruhezustand flackert der Ausgang. Ein LOW/HIGH Übergang sieht 
eher aus wie ein Feuerwerk.

Hier wäre ein Schmitt-Trigger angezeigt, finde ich. Der OpAmp scheint 
das flackrige schwache Signal des Sensors einfach nur maximal zu 
verstärken wodurch diese 0/1-Salven entstehen.

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