Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Berechnung Frequenzteilung mit 40103


von Marc Oliver M. (marc_o_m)


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Hallo,
ich bin absoluter Elektroniklaie und habe folgendes Problem: Bei einer 
Schaltung wird mittels Quarz und 4060 eine Frequenz, in meinem Fall 125 
kHz, erzeugt und soll dann mit einem 40103 geteilt und feineingestellt 
werden. Um die Schaltung möglichst universell zu halten, sind im 
Schaltplan Schalter mit den entsprechenden Pins des 40103 verbunden, 
dann darf man probieren. Ich möchte mir aber unnütze Löterei ersparen, 
da ich nur eine Ausgangsfrequenz möglichst nahe bei 133,7 hz (Teilung 
etwa durch 934,9) und allenfalls noch möglichst nahe bei 129,6 hz 
(Teilung etwa durch 664,5) benötige. Wie berechne
ich das Teilungsverhältnis bei Belegung der Pins beim 40103 ?

Gruß
marc_o_m

von H. H. (hhinz)


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Der CD40103 kann maximal durch 256 teilen.

von Christoph db1uq K. (christoph_kessler)


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https://bitsavers.org/components/rca/CMS-272_RCA_COS_MOS_Integrated_Circuits_Manual_1979.pdf#page=114

Der CD4059 teilt maximal durch 3 bis 15999, hat allerdings ein 
24-poliges Gehäuse. Hier in einem Datenbuch von 1979.
Der CD40103 steht ab S.96

: Bearbeitet durch User
von Arno R. (arnor)


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Marc Oliver M. schrieb:
> da ich nur eine Ausgangsfrequenz möglichst nahe bei 133,7 hz (Teilung
> etwa durch 934,9) und allenfalls noch möglichst nahe bei 129,6 hz

Kann man sich doch fertig runterladen:

https://tunebat.com/Info/Calm-the-Mind-Theta-127-5Hz-133-7Hz-sweetHz/36m2aKkAwzBj97SEWy2NZX

von Christoph db1uq K. (christoph_kessler)


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Das scheint ja um esoterischen Hokuspokus zu gehen.
Waldorfschüler dürfen die Antwort auch tanzen.

von Rahul D. (rahul)


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Christoph db1uq K. schrieb:
> Waldorfschüler dürfen die Antwort auch tanzen.

Das ist gegenüber Schülern anderer Schularten aber diskriminierend.
Die könnte sowas ja als AG oder außerschulisch gelernt haben.

von Christoph db1uq K. (christoph_kessler)


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Ja der Spruch ist fies, stammt auch nicht von mir, irgendwo gelesen.
Aber die Titel auf der verlinkten Seite klingen schon sehr seltsam.

: Bearbeitet durch User
von Steffen W. (derwarze)


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Wenn es wie vermutet ein Theta-Wellengenerator werden soll ist die 
Augangswellenform Deiner wahrscheinlichen Schaltung ja Rechteck. Dafür 
ziemlich ungeeignet. Brauchst da sicher Sinus, so wie ich das von den 
esoterischen Zauberkisten kenne. Die Berechnung eines Filters der das 
aus Deinen Rechteck macht traue ich Dir nach Deinem Ausgangspost nicht 
zu. Leichter lässt sich solch Welle mit einem kleinen Microcontroller, 
am besten einen mit DA Wandler Ausgang damit Du gleich Analoges Signal 
hast. Als Filter da reicht dann ein einfaches RC-Glied.
Programme zu ändern geht schneller als die Schaltung umzulöten.
Wissen was man tut muss man aber trotzdem.

von Enrico E. (pussy_brauser)


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So einen quarzstabilen Frequenzteiler habe ich mal zum experimentieren 
aus zwei CD4518 als 19 Zoll Einschubvariante gebaut.

Wenn dir die beiden Frequenzen 133,33 Hz und 129,03 Hz genügen, dann 
kannst du auch nur einen einzigen CD4518 mit nur zwei BCD Codierschalter 
einsetzen und die Grundfrequenz von 8 kHz (aus 4,096 MHz Quarz 
generiert) vom CD4060 immer nur durch 60 oder 62 teilen.

von Georg M. (g_m)


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Marc Oliver M. schrieb:
> Ich möchte mir aber unnütze Löterei ersparen

Mikrocontroller wurden nicht ohne Grund erfunden.

von Georg M. (g_m)


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Mit einem 16-Bit-Timer/Counter können aus 8MHz 133,699Hz und 129,601Hz 
erzeugt werden.

von Christoph db1uq K. (christoph_kessler)


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Hier ein paar genauere Angaben zu den Frequenzen:

https://de.wikipedia.org/wiki/Elektroenzephalografie#Theta-Wellen

"Als Theta-Welle wird ein Signal im Frequenzbereich zwischen 4 und <8 Hz 
bezeichnet."
"Gamma-Welle ... im Frequenzbereich ab etwa 30 Hz" "38–70 Hz"

Noch höhere Frequenzen werden hier nicht genannt.

von Marc Oliver M. (marc_o_m)


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1. der 40103 kann nur bis 256 teilen:
mein Fehler, ich muss beim 4060 nicht 125khz, sondern 15,625khz abnehmen 
(bloß ein anderer Pin...). Damit komme ich auf Teilungsfaktoren 
möglichst nahe bei 116,86 bzw. 120,56.
2. Ich brauche tatsächlich ein Signal möglichst nahe beim Sinus, um 
einen Schrittmotor anzutreiben. Das Ganze soll ein astronomisches 
Fernrohr antreiben. Dazu ist die grundsätzliche Schaltung entwickelt 
worden und genau richtig.
3. Zu der Schaltung gehören auch noch andere Komponenten, die ich hier 
nicht erwähnt habe. Deshalb ist mir mit einer grundsätzlichen 
Neukonstruktion nicht gedient. Und einen Mikroprozessor kann ich schon 
gar nicht programmieren.
4. Ich muss halt nur wissen, welche Pins des 40103 ich auf High legen 
muss, um auf die gewünschten Teilungsverhältnisse zu kommen.

Gruß
marc_o_m

von Nick (b620ys)


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Marc Oliver M. schrieb:
> Ich brauche tatsächlich ein Signal möglichst nahe beim Sinus, um
> einen Schrittmotor anzutreiben. Das Ganze soll ein astronomisches
> Fernrohr antreiben. Dazu ist die grundsätzliche Schaltung entwickelt
> worden und genau richtig.

Machs mit Software und einem Analogon zum Besenham-Algorithmus. Dann 
wirds beliebig genau.

Wieso ein Schrittmotortreiber Sinus braucht entzieht sich meiner 
Kenntnis. Oder willst du den Schrittmotor mit Sinus-TTL (hab ich grad 
erfunden!) treiben?

von Christoph db1uq K. (christoph_kessler)


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Na wenigstens eine vernünftige Begründung, Arnos Vermutung für 
Gehirnwellen war doch etwas abwegig. Die Erdrotation ist mindestens 
quarzgenau, da rentiert sich die Schaltung.

Hier die Beschaltung eines (74HC)40103 als Teiler durch N.
Den 40103 gibt es in der alten langsameren CMOS-Version und der 
schnelleren HC-MOS, hier das Datenblatt von Philips zum 74HC40103:
https://assets.nexperia.com/documents/data-sheet/74HC40103.pdf
Achtung, die HC-MOS geht nur bis max. 6V Betriebsspannung, die alte bis 
>15V.

CP clock-pulse ist der Eingang vom Quarzoszillator kommend, /TC und /PE 
verbunden sind der Ausgang, /PL und /MR müssen auf Plus, /TE auf GND.

: Bearbeitet durch User
von Wastl (hartundweichware)


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Nick schrieb:
> Wieso ein Schrittmotortreiber Sinus braucht entzieht sich meiner
> Kenntnis. Oder willst du den Schrittmotor mit Sinus-TTL (hab ich grad
> erfunden!) treiben?

Heute ist Faschingsdienstag, da kann schon mal Freitag sein.

von Christoph db1uq K. (christoph_kessler)


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Nick schrieb:
> Besenham-Algorithmus
der Herr hieß Bresenham mit R
https://de.wikipedia.org/wiki/Bresenham-Algorithmus
Auf Kosten von etwas größerem Gezappel wird die Frequenz feiner 
einstellbar.

von Falk B. (falk)


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Marc Oliver M. schrieb:
> 1. der 40103 kann nur bis 256 teilen:
> mein Fehler, ich muss beim 4060 nicht 125khz, sondern 15,625khz abnehmen
> (bloß ein anderer Pin...). Damit komme ich auf Teilungsfaktoren
> möglichst nahe bei 116,86 bzw. 120,56.

Normale Teiler teilen nur ganzzahlig. Also 116 oder 117.

> 2. Ich brauche tatsächlich ein Signal möglichst nahe beim Sinus, um
> einen Schrittmotor anzutreiben.

Das macht man grundsätzlich anders, denn aus deinem Teiler kommt ein 
Digitalsignal. Das könnte man zwar theoretisch filtern, ist aber eher 
ungünstig.

> Das Ganze soll ein astronomisches
> Fernrohr antreiben. Dazu ist die grundsätzliche Schaltung entwickelt
> worden und genau richtig.

Wozu dann die Frage? Bau sie exakt so nach wie im Original und gut. Aber 
dann hast du keinen Sinus. Ein Schaltplan wäre sinnvoll für die 
Mitleser.

> 3. Zu der Schaltung gehören auch noch andere Komponenten, die ich hier
> nicht erwähnt habe. Deshalb ist mir mit einer grundsätzlichen
> Neukonstruktion nicht gedient. Und einen Mikroprozessor kann ich schon
> gar nicht programmieren.

Vielleicht kann das aber jemand hier im Forum, ggf. gegen ein kleines 
Entgeld.

> 4. Ich muss halt nur wissen, welche Pins des 40103 ich auf High legen
> muss, um auf die gewünschten Teilungsverhältnisse zu kommen.

Man muss die Steuereingänge auf den passenden Wert legen. Aber dann 
kommt am Ende weder ein Sinus noch ein "normales" Digitalsignal raus, 
sondern nur ein kurzer Puls. Das kannst du so nicht gebrauchen.

von Ob S. (Firma: 1984now) (observer)


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Marc Oliver M. schrieb:

> Das Ganze soll ein astronomisches
> Fernrohr antreiben. Dazu ist die grundsätzliche Schaltung entwickelt
> worden und genau richtig.

Wenn sie genau richtig ist, warum musst du sie dann ändern?

> Zu der Schaltung gehören auch noch andere Komponenten, die ich hier
> nicht erwähnt habe. Deshalb ist mir mit einer grundsätzlichen
> Neukonstruktion nicht gedient.

Du kannst ja den Rest einfach so lassen, wie er ist und nur das 
Teilergedöhns durch einen µC ersetzen.

> Und einen Mikroprozessor kann ich schon
> gar nicht programmieren.

Dann lerne es endlich. Ist ja nicht so, dass es die Dinger erst seit 
gestern gibt.

von Christoph db1uq K. (christoph_kessler)


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Um aus dem Ausgangsimpuls ein Rechteck zu machen kann man eine einfaches 
D-Flipflop nachschalten, das allerdings die Frequenz halbiert.


Es gibt auch eine Menge Vorschläge, um mit einem Arduino 
Sinusschwingungen zu erzeugen. Suche nach "arduino sine wave generator".

Das sind allerdings viele Methoden, eine Generator-Hardware wie z.B. 
XR2206, oder ein freischwingender RC-Oszillator ohne die gewünschte 
Genauigkeit. Für quarzgenaue Frequenz darf es nur von Arduino-Quarztakt 
bestimmt sein, das ist etwas aufwendiger. Meistens ein simpler 
DA-Wandler zusätzlich.

Ganz ohne Zusatzhardware funktionieren die wenigsten. Das DDS-Verfahren 
ist eigentlich identisch mit Bresenham.

von Wastl (hartundweichware)


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Christoph db1uq K. schrieb:
> Auf Kosten von etwas größerem Gezappel wird die Frequenz feiner
> einstellbar.

Je ernsthafter die Beiträge zu diesem Faschings-Thread, desto
enger die Scheuklappen und der Horizont der Beitrags-Schreiber.

von Christoph db1uq K. (christoph_kessler)


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von Nick (b620ys)


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Christoph db1uq K. schrieb:
> Auf Kosten von etwas größerem Gezappel wird die Frequenz feiner
> einstellbar.

Das Gezapple ist prinzipbedingt immer abhängig vom vorhandenen Takt und 
der gewünschten auszugebenden Frequenz.
Wenn die Beiden teilerfremd sind, dann zappelt es halt.

von Mario M. (thelonging)


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Marc Oliver M. schrieb:
> Ich brauche tatsächlich ein Signal möglichst nahe beim Sinus, um einen
> Schrittmotor anzutreiben. Das Ganze soll ein astronomisches Fernrohr
> antreiben.

Dann hat der Schrittmotor hoffentlich ein Planetengetriebe. 😝

von H. H. (hhinz)


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Marc Oliver M. schrieb:
> möglichst nahe bei 133,7 hz

Möglichst nahe wird sehr teuer. Wie genau ist denn akzeptabel?

von Falk B. (falk)


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Wenn es einfach und schnell gehen soll, nimmt man einen fertigen 
Funktionsgenerator.

https://www.ebay.de/itm/156935436751

von H. H. (hhinz)


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Falk B. schrieb:
> Wenn es einfach und schnell gehen soll, nimmt man einen fertigen
> Funktionsgenerator.
>
> https://www.ebay.de/itm/156935436751

Aber den muss man doch noch "programmieren".

von Enrico E. (pussy_brauser)



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Vielleicht ist es günstiger mit dem CD4060 den 4 MHz Quarz nicht direkt 
auf 15.625 Hz (Q8 an Pin 14) runter zu teilen, sondern nur auf 62.500 Hz 
(Q6 an Pin 4), dadurch hast du dir die Möglichkeit geschaffen, mit dem 
CD40103 zwischen 129,6 Hz und 133,7 Hz feinere Abstufungen zu 
realisieren. Dann bekommst du insgesamt sogar 8 Abstufungen in fast 0,5 
Hz Schritten hin, weil du einen höheren Teilerfaktor des CD40103 
ausnutzen kannst. Statt einer festen Konfiguration kannst du auch einen 
8-fach-DIP-Schalter einsetzen.

Am Ende der Kette muss aber noch einmal mit einem D-Flip-Flop, oder mit 
einem CD4017 durch 2 geteilt werden, damit du ein symmetrisches Rechteck 
herausbekommst, um anschließend im Bedarfsfall daraus einen Sinus formen 
zu können.

: Bearbeitet durch User
von Georg M. (g_m)


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Marc Oliver M. schrieb:
> Und einen Mikroprozessor kann ich schon gar nicht programmieren.

Es heißt Mikrocontroller, nicht Mikroprozessor. Und genau dafür ist 
dieses Forum da, damit hier zum Thema Mikrocontroller alle Hilfe 
bekommen können, egal ob Fortgeschrittene oder absolute Anfänger.
Nicht zufällig heißt dieses Forum "www.mikrocontroller.net".
Es gibt hier zwar leider viele Schwätzer, die nur Texte schreiben, aber 
es gibt auch Teilnehmer, die konkret helfen.

von Hans-Georg L. (h-g-l)


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Christoph db1uq K. schrieb:
> Das scheint ja um esoterischen Hokuspokus zu gehen.
> Waldorfschüler dürfen die Antwort auch tanzen.

In manchen Ländern gehört das schon zu Folklore ;-)
Hier ein Beispiel für einen QuickSort
https://www.youtube.com/watch?v=3San3uKKHgg

von Günter L. (Firma: Privat) (guenter_l)


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von Marc Oliver M. schrieb:

>geteilt und feineingestellt
>werden.

>möglichst nahe bei 129,6 hz

Geht nicht, es geht nur ganzzahliges Teilen.

Für deine 129,6 Hz must du dir einen Quarz suchen,
der ein ganzzahliges vielfaches dieser Frequenz hat.
Wenn der nicht zu finden ist, gibt es noch die
Möglichkeit einer Sonderanfertigung.

http://www.amidon.de/contents/de/d495.html

Oder bau einen Stimmgabeloszillator, den kannst du
duch abschleifen der Zinken sehr genau abgleichen.
Der ist schon ziemlich genau, aber nicht ganz so
genau wie ein Quarzoszillator. Aber vielleicht
reicht das für deine Zwecke.

von Enrico E. (pussy_brauser)


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Marc Oliver M. schrieb:
> möglichst nahe bei 129,6 hz

Dann nimm einen 4,096 MHz Quarz und teile ihn mit dem CD4060 an Q6 durch 
64 (4.096.000*2^-6) auf 64 kHz runter (Pin 4) und danach mit deinem 
CD40103 durch 247 und anschließend nochmal durch 2 auf 129,55 Hz.

Wenn du an deinem Quarz die Lastkapazität weglässt, dann schwingt er 
sogar noch etwas höher und mit ein bisschen Glück kommst du dann am Ende 
ziemlich exakt auf die gewünschten 129,6 Hz raus.

: Bearbeitet durch User
von Rainer W. (rawi)


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Steffen W. schrieb:
> Leichter lässt sich solch Welle mit einem kleinen Microcontroller, am
> besten einen mit DA Wandler Ausgang damit Du gleich Analoges Signal
> hast.

DDS-Generatoren gibt es als fertige Hardware, z.B. AD9833. Der uC hat 
dann nur noch die Aufgabe, die Register passend zu setzen. Das spart den 
DAC im uC und zeitkritische Programmierung.

von Wastl (hartundweichware)


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Rainer W. schrieb:
> DDS-Generatoren gibt es als fertige Hardware, z.B. AD9833. Der uC hat
> dann nur noch die Aufgabe, die Register passend zu setzen. Das spart den
> DAC im uC und zeitkritische Programmierung.

Das hilft den Esoterikern aber nicht weiter, denn diese Generatoren
haben deutliche Nebenlinien (im Zeitbereich auch Jitter genannt)
die einem das Nutzsignal versauen.

von Falk B. (falk)


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Wastl schrieb:
> Das hilft den Esoterikern aber nicht weiter, denn diese Generatoren
> haben deutliche Nebenlinien (im Zeitbereich auch Jitter genannt)
> die einem das Nutzsignal versauen.

Der Esotheriker will angeblich ein Teleskop damit ansteuern. Dafür 
braucht er aber einen Sinus. Her hat sich aber lange nicht mehr 
gemeldet. Das Problem ist also nicht wirklich wichtig.

von Wastl (hartundweichware)


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Falk B. schrieb:
> Das Problem ist also nicht wirklich wichtig.

Klar, ich wollte nur den Beitragsgeber ein wenig disqualifizieren.

von Jobst M. (jobstens-de)


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Marc Oliver M. schrieb:
> ich bin absoluter Elektroniklaie

Ich bin mir sicher, dass es für einen Arduino ein Steppermotorshield mit 
z.B. dem DRV8825 Schrittmotortreiber gibt. Dann muss gar nichts gelötet 
werden. Da kommt Sinus als PWM raus. Auf dem Controller selbst einen 
DDS-Algorithmus. Gerade bei solchen Geschwindigkeiten kannst Du die 
Frequenz bis in den µHz Bereich variieren.
Die Frequenz ist so stabil und genau wie Deine Taktquelle.

Gruß
Jobst

von Rainer W. (rawi)


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Georg M. schrieb:
> Es heißt Mikrocontroller, nicht Mikroprozessor.

Mikrocontroller und Mikroprozessor sind zwei verschiedene Dinge und die 
heißen beide so, wie sie heißen.

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