mikrocontroller.net

Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Clamp Dioden in jedem CMOS Baustein? (74HC14)


Autor: Philipp Co (ba4_philipp)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Hallo,

um das Einspritzsignal vom MSTG für den µC aufzubereiten, wollte ich 
einfach das Signal über 100k an den Eingang eines 74HC14 legen 
(invertiernder Schmitt-Trigger). Die Düsen liegen im Auto über einen 
Widerstand gegen 12V und werden vom Steuergerät mittels NPN Transistoren 
gegen Masse gesteuert. In Ruhe liegen also 12V an, beim einschalten der 
Düse 0V und beim abschalten gibt es durch die Spule einen kurzen Peak.

Die Frage ist nun, sollte ich noch Schottky Dioden vom Eingang gegen Vcc 
und GND vorsehen oder hat der 74HC14 bereits Dioden integriert? Im 
Datenblatt konnte ich dazu leider nichts entdecken.

Vielen Dank
Gruß Philipp

Autor: Knut Ballhause (Firma: TravelRec.) (travelrec) Benutzerseite
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Haben die schon drin. Allerdings sind die recht schwach, 1mA ist der 
maximale Strom, den die Dioden ableiten können. Bei 100kOhm zwar kein 
Problem, aber durch die Gate-Kapazität hast Du dann einen schönen 
Tiefpaß und Deine Schaltung reagiert viel zu träge. Niedrigerer 
Eingangswiderstand und externe Dioden sind da schon okay. Wenn Deine 
Schaltung mit 5V läuft, darf die Schutzschaltung aber nicht auf die 5V 
arbeiten, da Du Dir dann diese Spannung über den Eingnagsstrom 
hochziehen könntest. Du mußt dann die externe Schutzschaltung gegen 12V 
schalten und die interne mitbenutzen, durch einen 15k Eingangswiderstand 
abgesichert.

Autor: yalu (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Wenn im Datenblatt des 74HC14 nichts darüber steht, gibt es vielleicht 
vom Hersteller ein übergreifendes Datenblatt für die komplette 
74HC-Serie, das solche für alle ICs der Serie gültigen Informationen 
enthält. Ich meine, ich hätte bei TI einmal so etwas gesehen, kann aber 
auch bei einem anderen Hersteller gewesen sein.

Du kannst die Existenz der Schutzdioden auch einfach bei nicht 
eingebautem IC mit dem Diodentester deines Multimeters nachprüfen.

Autor: Knut Ballhause (Firma: TravelRec.) (travelrec) Benutzerseite
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Oder bei eingelötetem und laufendem IC mit einem genügend großen 
Vorwiderstand auf eine höhere Spannung, als die von Vcc legen. Wird Vcc 
am Pin nahezu (+0.3...0.5V) gehalten, sind Dioden drin.

Autor: Philipp Co (ba4_philipp)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Ok, vielen Dank auch für den Hinweis. Aber ich denke der TP ist 
unkristisch. Hab das mal eben überschlagen. Als größte Kapazität sind im 
Datenblatt 8pF angeben, so komme ich bei 100k auf eine Grenzfrequenz von 
ca. 200kHz. (oder hab ich mich da verhauen?). Der Motor läuft ja maximal 
mit 6800 Umdrehungen/min macht also nichtaml 120Hz und das auch nur, 
wenn er jedesmal einspritzen würde, wenn er nur beim Verbrennen 
einspritzt nochmal die Hälfte.
Wenn ich die 100k benutze muss ich mir auch weniger Gedanken über das 
anheben meiner Versorgung machen außerdem will ich so wenig wie möglich 
in irgendetwas dort eingreifen, also auch keine Belastung da machen 
(obwohl das wohl eh alles ziemlich niederohmig ist) Oder habe ich da 
jetzt etwas übersehen?

Vielen Dank
Gruß Philipp

Autor: Philipp Co (ba4_philipp)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Oh, das ging ja flott mit den Antworten :)
Ich habe aus dem 100k am Eingang nun einen Spannungsteiler mit zweimal 
100k gemacht, weil das Signal sonst nicht sauber genug war (der HC hat 
während der Einspritzphase ein paar mal kurz hin und her geschaltet). 
Habe es auch nochmal getestet und habe den (warmen) Motor eben bis 6500 
Umdrehungen gedreht (da stellen sich einem echt die Nackenhaare auf, 
wenn es das eigene Auto ist...) und mir dabei das Signal direkt am MSTG 
und hinter dem Schmitt-Trigger anzeigen lassen und man sieht keinen 
zeitlichen Versatz. Die Grenzfrequenz von eben scheint also hinzukommen.

Vielen Dank für die wiedereinmal superschnell Hilfe hier
Gruß Philipp

Autor: Zorro (Gast)
Datum:
Angehängte Dateien:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Hallo,

ich hole das Thema mal wieder nach oben, da ich fast genau eine ähnliche 
Problematik habe.

Beim mir handelt es sich um ein Drehzahlsignal das von der Zündspule 
abgegriffen wird. Das heißt, es gibt auch die zwei besagten Zustände 0V 
und 12V (durch die Spule etwas höher, ca. 13V).
Ich habe deshalb das Signal über eine Z-Diode 4,7V versucht auf einen 
verarbeitbaren Pegel zu bekommen.

Ich verwende auch den Schmitt-Trigger 74HCT14N + Tiefpass. Den Tiefpass 
brauche ich weil das Signal sonst zu sehr schwankt. (Weis der Geier 
warum, beim anderen Auto ist dies kein Problem. Aber egal...)

Ich habe jetzt aber das Problem, dass ich gar kein Signal am Ausgang des 
Schmitt-Triggers erhalte! Am Eingang des Schmitt-Triggers kann ich im 
Leerlauf ca. 23Hz messen, aber am Ausgang kommt nichts raus -> 0Hz. Am 
Tiefpass kann es nicht liegen, denn ich habe ein Testsignal von 90Hz 
(Puls 50% 5V) am Eingang der Schaltung angelegt und am Ausgang auch 90Hz 
rausbekommen. Die Grenzfrequenz vom tiefpass liegt bei ca. 160Hz.

Meine Vermutung ist, dass die Z-Diode vielleicht zu langsam ist und die 
Spannung nicht 4,7V beträgt sobndern höher ist als Vcc des 
Schmitt-Triggers.

Schaltet dieser durch evtl. interne Schutzdioden ab??? Sollte ich ganz 
auf Z-Diode verzichten und einen Spannungsteiler nehmen?
Oder liegt der Fehler woanders?

Autor: Zorro (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
push

Autor: Philipp Co (ba4_philipp)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Hast Die Signale mal am Scope verglichen? Wozu überhaupt die Z-Diode?

Autor: Zorro (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Oszi besitze ich nicht.
Z-Diode dient zur Spannungsbegrenzung. 12V ist zu hoch für den 
Schmitt-Trigger. Aber das hatte ich eigentlich schon im ersten Beitrag 
geschrieben.

Autor: Philipp Co (ba4_philipp)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Naja, 12V sind nicht zu hoch. Du musst nur den Strom begrenzen. Ich 
denke die Z-Diode macht Dir Deine Filterung danach zunichte. Hast Du mal 
versucht die beiden "Filter" zu drehen?
Wie oben geschrieben hab ich damals einfach einen Spannungsteiler mit 2x 
100k gemacht (was ja auch mehr als 5V gibt) und das dann direkt an den 
74HC14 gehängt, was auch sehr gut funktionierte.

Autor: Zorro (Gast)
Datum:
Angehängte Dateien:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Also ich habe mich halt nach dem Datenblatt gerichtet. Dort steht ja 
maximale Betriebsspannung sind 7V und die Eingangsspannung dann von 
0-Vcc.

Spannungsteiler wäre die andere Möglichkeit. Was ist besser, Filter zu 
erst oder nach dem Spannungsteiler?

Autor: Ulrich (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Filter und Spannungsteiler kann man zusammen machen. Also direkt an den 
Spannungsteiler einen Kondensator nach Masse.

Autor: HildeK (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
>Also ich habe mich halt nach dem Datenblatt gerichtet. Dort steht ja
>maximale Betriebsspannung sind 7V und die Eingangsspannung dann von
>0-Vcc.

In deinem angehängten Datenblatt steht aber auch drin, dass für Vin > 
VCC+0.5V der Strom auf 20mA begrenzt sein muss.
Das heißt, dass die internen Schutzdioden, die zw. Eingang und VCC/GND 
liegen, bis zu 20mA abkönnen.
Man sollte das nicht ausreizen, aber ein paar mA kann man denen schon 
zumuten.

@Zorro
Hab ich was übersehen, oder wie hoch sind denn die Werte der BE.
Hast du eine Vorstellung, wie das Tastverhältnis deines Eingangssignals 
ist? Wenn das nur kurze Pulse sind, dann ist es schon ein Unterschied zu 
einem Generator mit 50%-Tastung - das könnte dein Filter dann komplett 
wegbügeln ...

Autor: Zorro (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
@HildeK

Was meinst du mit BE?

Also es dürfte sich dabei nur um kurze Pulse handeln. Die Spule wird 
über 12V aufgeldaen und dann wird halt unterbrochen um die 
Induktionsspannung zu erzeugen. Also ein Tastverhältnis von 50% ist das 
bestimmt nicht.
Aber ich habe das Signal ja nach dem Filter gemessen ->23Hz. Ich denke 
der Filter dürfte da weniger Probleme machen.

Autor: HildeK (Gast)
Datum:
Angehängte Dateien:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
>Was meinst du mit BE?
BE ist meine Faulheit für 'Bauelemente' - jetzt wurde ich bestraft ;-)

Ich fand die Werte für Rs und C nicht in deiner Zeichnung und wollte sie 
wissen.
Du schreibst, du hast gemessen? Scope? Wie groß sind dann die Pegel am 
Einang des HCT14? Mit realem Eingangssignal?

Ich vermutete, dass deine Labormessung mit dem Generator ev. ein 50% 
Tastverhältnis hatte. Dann kann schon genügend über das Filter kommen. 
Du hattest dann ja auch ein Ausgangssignal.
Wenn das tatsächliche Eingangssignal aber z.B. nur eine ED 
(=Einschaltdauer) von 2% hat, dann wird dir das Filter das eventuell 
glattbügeln, so dass nur noch ein kleiner Ripple ankommt. Damit geht der 
HCT14 dann natürlich nicht.
Ein Beispiel im Anhang, magenta das Eingangssignal - erst kurzer Puls, 
dann langer und grün der Ausgang nach einem RC-Filter.

Autor: Zorro (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
BE=bauelemte, OK jetzt kapier ich es. :-)

Also der Filter ist mit R=10K und C=100n ausgelegt. Das mit den kurzen 
Tastverhältnis könnte auch natürlich auch ein Problem darstellen.
Also den den Testgenerator hab ich quasi zum testen in der Schaltung 
realiesiert, also mit dem Timer und Outputcompare Mode. Das 
Tastverhältnis des "Generators" entspricht also 50%.

Da ich leider kein Oszi besitze muss ich alles mit dem Multimeter 
machen, also auch Frequenzmessung. :-(

Aber ich bin mir sicher das ich die Spannung hinterm Tiefpass gemessen 
habe und diese 4,7V betrug. Wenn ich das Testsignal dran hänge sind es 
nur ca. 2V.
Was schließe ich daraus?
Klar, bei einer der Rechteck Spannung misst man sicher nur die hälfe der 
Amplitude, wegen dem Tastverhältnis von 50%. Kommt ja auch ungefähr hin 
bei 4,7V/2.

Aber wie komme ich zu den 4,7V? Vielleicht ist die Z-Diode zu langsam, 
oder das Tastverhältnis liegt bei über 50%.

Autor: HildeK (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Sorry, hatte den Vorgang aus den Augen verloren ...

>Aber wie komme ich zu den 4,7V? ...,
>oder das Tastverhältnis liegt bei über 50%.
Ja, das sieht ganz danach aus. Es passiert logischerweise dasselbe, wenn 
das Tastverhältnis sehr hoch liegt, nur dass du jetzt eben eine hohe 
Spannung misst. Das von mir geschilderte Problem bleibt damit.

Probiers mal einfach ohne C, mit einer LED am Ausgang. Bei ca 20Hz 
müsste man ein Flackern noch sehen können - ev. LED hin- und herbewegen.

Ich bin es einfach nicht gewohnt, solche Dinge ohne Scope zu prüfen ...

Autor: Zorro (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Also ich hab den Thread auch etwas aus den Augen verloren ;-)

Ich habe auch mittlerweile herausgefunden woran es gelegen hat, dass ich 
kein Signal am Ausgang erhalte.

Das Steuergerät zieht die Leitung der Zündspule nicht komplett auf 
Masse, sonder es fallen noch ein zwei Volt ab! Das bedeutet die Spannung 
bewegt sich zwischen 13V und 1-2V, dadurch schaltet der SchmittTrigger 
nicht. Ich habe den Schmitt-Trigger jetzt mit einem OPV aufgebaut und 
kann mit Potis die Hysterese einstellen und verschieben. Damit 
funktioniert es!

Wieder was gelernt. :D

Tsja ein Scope hätte mir viel Zeit erspart, allerdings kann ich mir 
sowas nicht leisten... :-(

Antwort schreiben

Die Angabe einer E-Mail-Adresse ist freiwillig. Wenn Sie automatisch per E-Mail über Antworten auf Ihren Beitrag informiert werden möchten, melden Sie sich bitte an.

Wichtige Regeln - erst lesen, dann posten!

  • Groß- und Kleinschreibung verwenden
  • Längeren Sourcecode nicht im Text einfügen, sondern als Dateianhang

Formatierung (mehr Informationen...)

  • [c]C-Code[/c]
  • [avrasm]AVR-Assembler-Code[/avrasm]
  • [code]Code in anderen Sprachen, ASCII-Zeichnungen[/code]
  • [math]Formel in LaTeX-Syntax[/math]
  • [[Titel]] - Link zu Artikel
  • Verweis auf anderen Beitrag einfügen: Rechtsklick auf Beitragstitel,
    "Adresse kopieren", und in den Text einfügen




Bild automatisch verkleinern, falls nötig
Bitte das JPG-Format nur für Fotos und Scans verwenden!
Zeichnungen und Screenshots im PNG- oder
GIF-Format hochladen. Siehe Bildformate.
Hinweis: der ursprüngliche Beitrag ist mehr als 6 Monate alt.
Bitte hier nur auf die ursprüngliche Frage antworten,
für neue Fragen einen neuen Beitrag erstellen.

Mit dem Abschicken bestätigst du, die Nutzungsbedingungen anzuerkennen.