Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Verbesserungsvorschläge für Komparator


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von Fred F. (fred08151)


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Da meine Mutter immer häufiger vergisst, die Türe des Gefrierschranks 
richtig zu schliessen, würde ich gerne eine Komparatorschaltung bauen, 
die einen Summer ansteuert, der darauf aufmerksam macht, dass die Türe 
seit z.B. einer Minute offen steht. Der im Kühlschrank eingebaute 
(Temperatur-)Alarm funktioniert leider nicht, wenn die Türe nur einen 
Spalt offen ist, da der Kompressor einfach anspringt und das 
kompensiert.

Als Stromversorgung dachte ich an drei Li-Ionen-Akkus, oder vier 
LiFePO4-Akkus in Reihe, als Komparator einen LM311, als N-MOSFET einen 
IRFI3705, die Zeitspanne würde ich über ein Poti und die Kapazität des 
Elkos einstellen.
Verbesserungsvorschläge sind ebenso erwünscht, wie Bauteilvorschläge.
Ich habe das mal so auf falstad simuliert:

https://www.falstad.com/circuit/circuitjs.html?ctz=CQAgjCAMB0l3BWc0DscBMkDMBOHAWOAydEBSMkfLMgUwFowwAoANxHoA4cA2D-Xh2596PQlAniwpCrOgJmAZyFgRYil1X9BFCADMAhgBtFtZgHchg+gJHCOYFH0gWra8ZvcUszAE4cEdE4OdQCg-iwZcHg4PzDgm0j4hycJMBiXS08Qjx4UUlFxF0IIG04NfHwEyIqq8BBOAB1FMARmxjaWjMhmnmaUaHQcNHx0HjBqLEgcTk70mJB0Zsxm+e64ZflwZpcAczcUu2sJ-AlMlRF8MQvtZ2ZMHBuba+zGVNOwWHX1sAYUEAGQxGY04KCmE2kUC+EBgEBYhBoXDgHCmp1E+Q46CK0QA+mIcZAcYQ8DjMASvkQnAgeOgEDjGKScekcT5-FwXo47C8rqddOtXK8eUJuddzq9OcK0RKxZwOakuMdUmK8gVQvRAglQmKNYcntKBTV+HV6JgEpVgj4slUKkl1eFEqRLfxyvwXpwtM9TqyUZgjdVfYVZNEYnF6IabMbw9KqGh4AKdYGfRotfH7RKwwH9QATTGQM3G1S1YKkLO0QwAVyMABdmHoHDwixxrOaQElPkgYCQDQG1dYU1lmy8+0VmGB3U2ROgMfRFc5W3BoPg0DxUap8OQxsHwL6YLzFwLm8iZ5ckmLDxpbYRZAeROnbdmfbqM-xkSWywZKzW2YW-fWNNG1liAdb3lH83juLIwLvTMlRvTFp3PKBmCAA

: Bearbeitet durch User
von Julian L. (rommudoh)


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Vorschlag: da der Kühlschrank wahrscheinlich an Netzspannung 
angeschlossen ist, nimm einfach ein 5V-Netzteil (z.B. USB). Dann sparst 
du dir das Aufladen.

von Georg M. (g_m)


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von Fred F. (fred08151)


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Georg M. schrieb:
> https://www.mikrocontroller.net/attachment/619351/Komparator.png

Ups, Entschuldigung, wurde korrigiert.
Aber die Schaltung ist soweit in Ordnung ?

: Bearbeitet durch User
von Benjamin K. (bentschie)


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Fred F. schrieb:
> Aber die Schaltung ist soweit in Ordnung ?

Jain, also fast.
Falsch ist die Beschaltung von dem Mosfet. Der Buzzer muss zwischen 
Mosfet und V-Plus. Sonst kannd er Mosfet nicht richtig eingeschaltet 
werden.

Grundsätzlich ist die Schaltung so ungünstig für Batteriebetrieb. Der 
Komparator hängt ständig an der Versorgung und macht aber nix. Der kann 
auch mit abgeschaltet werden.

Ich hätte ja einen LMC555 vorgschlagen. Der bringt die meisten 
Funktionen schon mit und könnte sogar den Buzzer bis 100mA direkt 
betreiben.

Der Schalter kommt zwischen +5V und Batterie/Akku. Die Diode ist zum 
Entladen der Schaltung, damit die Zeit beim zweiten Öffnen nicht kürzer 
ist.
R3 ist der Buzzer. Mit R1 und C2 wird die Wartezeit eingestellt.

von H. H. (hhinz)


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Fred F. schrieb:
> Aber die Schaltung ist soweit in Ordnung ?

Nein, sie enthält so viele Fehler...

von H. H. (hhinz)


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Benjamin K. schrieb:
> Ich hätte ja einen LMC555 vorgschlagen.

Auch der frisst unnötig viel Batteriestrom.

von Benjamin K. (bentschie)


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H. H. schrieb:
> Benjamin K. schrieb:
>> Ich hätte ja einen LMC555 vorgschlagen.
>
> Auch der frisst unnötig viel Batteriestrom.

Das mag stimmen, ich hätte ja auch einen kleinen µC vorgschlagen 
befürchte aber das überfordert den TO.

Allerdings hält sich das mit dem Batteriestrom ja auch in Grenzen. Die 
Schaltung soll ja nur an Spannung sein, solange die Tür auf ist. Da ist 
der Ruhestrom bei geschlossener Tür gleich Null.

Kurz gerechnet, LMC555 hat ca. 150µA, mit dem Rest, sagen wir mal 200µA.
An einer Batterie in Größenordnung CR2032 mit 200mAh könnte die 
Schaltung jeden Tag für eine Stunde laufen (ohne Summer) und die 
Batterie würde trotzdem  fast 3 Jahre halten.

von Michael B. (laberkopp)


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Fred F. schrieb:
> als Komparator einen LM311, als N-MOSFET einen IRFI3705, die Zeitspanne

Wenn man einen Timer will, baut man einen Timer.

Ein LM311 ist eine sehr schlechte Wahl, er braucht viel Strom, schaltet 
nicht immer (common input voltage range), deine Schaltung funktioniert 
daher also nicht, zudem besitzt sie keine Hysterese.

Deine Betriebsspannung erfordert einen grossen Akku, und wenn der leer 
ist, fällt alles aus, eine Batterie leer Warnung hast du ja auch nicht 
drin.

Wenn du schon keine Netzspannung verwenden willst "zu gefährlich" komm 
doch mit 1 LiIon Zelle oder einer Batterie (z.B. 3 Mignon-Zellen) aus.

Stromsparende Minutentimer bietet beispielsweise der CD4536, gern im 
Toaster verwendet.

Und Summer für 3V gibt es auch.

von Georg M. (g_m)


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von Fred F. (fred08151)


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Michael B. schrieb:
> Stromsparende Minutentimer bietet beispielsweise der CD4536

Muss ich den dann noch Programmieren ?
Was spräche gegen einen PIC10F2006 oder TPL5010 ?

: Bearbeitet durch User
von Wolf17 (wolf17)


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1x9V Alkaline, 1x Schalter der bein Türöffnen schließt (Reed 1xum), RC 
auf das Gate eines N-FET (S an Masse), in die Drainleitung einen 
fertigen Piepser. Mit 1MOhm und 100µF probieren ob die Zeit passt. 
1x1MOhm vom geschalteten Plus nach Masse als Entladeweg.
Der Piepser setzt allerdings nicht schlagartig ein. Kein 
Ruhestromverbrauch.

Wenn die Schaltereinstellung zu unzuverlässig funktioniert, unter dem 
Türspalt einen 470k NTC anbringen. Bildet mit einem 5MOhm Trimmer nach 
+9V einen Spannungsteiler für das N-FET Gate. Wenn die -18°C Luft vom 
offenen Türspalt den Widerstand erhöht (15°C 0,75M, -5°C 2M4) wird der 
Fet langsam durchgeschaltet.

von Michael B. (laberkopp)


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Fred F. schrieb:
> Muss ich den dann noch Programmieren

Nein , du musst nur in sein Datenblatt gucken.

Aber damit bist du offenbar überfordert -> lass es, kauf dir einen 
fertigen Timer.

von Fred F. (fred08151)


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Benjamin K. schrieb:
> H. H. schrieb:
>> Benjamin K. schrieb:
>>> Ich hätte ja einen LMC555 vorgschlagen.
>>
>> Auch der frisst unnötig viel Batteriestrom.
>
> Das mag stimmen, ich hätte ja auch einen kleinen µC vorgschlagen
> befürchte aber das überfordert den TO.
>
> Allerdings hält sich das mit dem Batteriestrom ja auch in Grenzen. Die
> Schaltung soll ja nur an Spannung sein, solange die Tür auf ist. Da ist
> der Ruhestrom bei geschlossener Tür gleich Null.
>
> Kurz gerechnet, LMC555 hat ca. 150µA, mit dem Rest, sagen wir mal 200µA.
> An einer Batterie in Größenordnung CR2032 mit 200mAh könnte die
> Schaltung jeden Tag für eine Stunde laufen (ohne Summer) und die
> Batterie würde trotzdem  fast 3 Jahre halten.

Ich hab mal einen TS555 dagegen gestellt, die tun sich beide nicht viel 
vom Stromverbrauch. Der TS555 kommt mit wenigen Bauteilen aus und kann 
den Summer direkt betreiben.
Leider kann man bei Falstad keinen Wechselschalter einbauen, den kann 
man sich aber dazu denken. Also im Zustand Kühlschranktüre zu wird dann 
kein Strom verbraucht, weil Vcc erst beim öffnen des Kühlschranks 
geschalten wird. Abgesehen davon muss ich eh alle paar Monate auch die 
Akkus vom Bewegungsmelder aufladen, da spielen ein paar Akkus mehr auch 
keine Rolle.

Die Kurz-URL wird als Spam erkannt, deswegen die lange:

https://www.falstad.com/circuit/circuitjs.html?ctz=CQAgjCAMB0l3BWEAmWkAcCEGYBsBOZbMdAdl1JAUipABZsqBTAWjDACgA3EN3bZL3aQ6Q-oLbI66KLLo0wgmsugIOAZzFwhUmX21swI2RABmAQwA26phwDuYgUKOi+TlqXSjIHAE5DsciERGjZA3F5PbxR4OA55CDDkPSMECMNcFMg08BB0AB11MARCthKi2LhCgqKwaH46BDAKLFx4PEKjWJRC5EhOysre1XBCnwBzRwkoqciEJSh7LVCjUglmg2FvDj78IRx01fWDyK96KDR4LsGbwXZ67EbkMHl8eQpAi7gIGAhOeUYZTwvHwiiE8j0XhkNFIAH1cHRYZBYa98LC+kjLpB8OQ0sgELC2OjYXDsEsyvNgmtllSlOSNqEZm5pmcfA4kll5AEgmwQiAyf4MlkckKdNITJV6eFTq52JkZYsACbOPrBEVHNURQSKpgWACulgALhxTMEMJqQXRZdkIk46kgYJBkPTmildJbZe6yey3tbzSxfcEuT5BV1hYc4HoZjQ+rFyYGPGdef7o-TIwrRYntj6rbx0OhQgmw4sc6584Xc1mS855ZJxRyxdCpTzFPWwAI3eK2dyI1ywi2XItQ9LDMZ+4digtrnFlQGwbzqXP1u7tbrzAbjey5eGVSsbfy04vUhH-ceD1usMu2yPW03BUX3QHK9u5KQfGBSLK2nuj9+QW1cmoboYCQAAlJh1AAS3UQ1zAAOwAY1sC9a2LMok2LbsylQ9NsKjVl6T-Ks8IVLDmncW8aTrGRvSoyiKSvJstxHJlimBKsyLSfDZRODj6UvWl9nYjVOOEyAjw7QTaP0CsvwMVNmiQDxKVHVxSGEwcIiw3ARQTHT0lTQVcCkINQmM1xCGheg33JcyM300jbJM4i2m46sWFcjMEEIRz2W8llXAQHlU3Zcg3OUgL3NIFSmXUgyCNC9jYtVPjQpS2KxxCyJMqTTI3O0-N7MXLKPOK3KRRKvLG14ChGPc2rqo89V3W05r6wRFYWtsvt6Ls6j6uc3rTy69lPP6lh-OqrDJvGoLDi9ckwsa6K6qwlbluEkbIk2+s1k6rtFpS+i309A7QrHXrCv6nwEJqq70HwdIqpYdAnFEMBWBkdAsRuOB8S+SAfmgThRvu9xnsq+7HruvRA2k9sBxUhH5rOkF5w1J9rWpLDQTqzGpu4Xg5tMomWxauQFAWFQ1D8ls+Qm4KErmdZcKW5MmMiWscQMlTucWZoJD63Gauc9AERQEAdX1I0WEsJhlR+WRHRBkWLPnIXkgGstxY85ySrZvmPBw81tMG8TBdPc3Fk0DzLcXMbKOUEALGsWwBY9GtYefK3V2lw1Zfl3IneVjROc7KNUPbLTchdmxbKu9h2Oex3FsjpLjY5jx2MssOQU16SDc1o3YaCENc4DIu2ejcBBg4SYGfiwLgvlZQ-G29Ic6z9Jy1fHxdnbvMCwHqt3p+37vlYSh7iMAgBYYF5P3wPZHUBkwOCAA

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von Fred F. (fred08151)


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von Fred F. (fred08151)


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Hab jetzt mit kicad die Platine entworfen.
Geht das so in Ordnung, oder habe ich Fehler übersehen ?
Oder noch Anregungen, Verbesserungsvorschläge ?
Die Schrift "GPIO GND" habe ich noch rausgeworfen, weil der Pin nach 
unten gewandert ist.

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Beitrag #7803876 wurde vom Autor gelöscht.
von Fred F. (fred08151)


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Die Platine enthält tatsächlich einen Fehler:
Pin 5 (Control) kommt nicht an Plus.
Und die gängigen Spindel-Potis sind eher die 
Potentiometer_THT:Potentiometer_Bourns_3006P_Horizontal
Mit 1M-Ohm und 100µF bin ich bei geschlossener Kühlschranktüre bei 12µA 
Verbrauch und einer Auslöseverzögerung von ~30 Sekunden.
10M-Ohm mit einem kleinerem Elko sollten auch drin sein, oder ?

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