Auto-On bei Strom: Tasterdruck simulieren mit Monoflop

Fragen zu Elektronik und Elektro allgemein.Fragen zu Bauteilen wie z.B. Tansistoren, Dioden, Kondensatoren usw.

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Auto-On bei Strom: Tasterdruck simulieren mit Monoflop

Neuer Beitragvon torben am Donnerstag 6. Dezember 2012, 22:28

Hallo zusammen,

ich bin etwas neu bei der Verwendung von CMOS ICs und wäre daher für eine kleine Unterstützung dankbar! Ich habe einen kleinen mobilen Bluetooth Lautsprecher von JBL mit eingebautem Akku. Den möchte ich im Auto dazu verwenden um Navi-Ansagen vom Telefon auszugeben.

1. Problem: Man muss den Lautsprecher immer manuell einschalten (Ein/Aus Taster), obwohl die Zündung eigentlich den Impuls geben könnte.
2. Problem: JBL war so schlau, dass sich der Lautsprecher immer nach 10 Minuten Inaktivität selbst abschaltet, wenn kein Signal rübergeht. Auch dann wenn er am Stromnetz hängt.

Daher hatte ich folgendes geplant: mit einem CMOS 4030 (XOR) schalte ich den internen Stromkreis (Akkustromkreis) und den externen Stromkreis (USB-5V Ladestromkreis) zusammen. Das XOR sorgt dafür, dass ich immer dann WAHR erhalte, wenn der Ein/AUS Taster gedrückt werden muss.

Soweit funktioniert es auch. Jedoch brauche ich einen kurzen Impuls (Tasterdruck) anstatt einem dauerhaften. Also dachte ich hinter dem 4030 an ein 4098 Monoflop. Hier beginnt mein Problem. Ich habe die Beschaltung ein Dutzend Mal überprüft und sie scheint korrekt zu sein (ich nutze nur eine Seite des 4098, mit 100kOhm und 10nF). Jedoch schaltet das Monoflop einfach nicht.

Man liest dazu bei Google an ein paar Stellen, dass die Flanke evtl. nicht steil genug sei oder ein Bauteil nicht "entprellt" wäre. Leider hört mein Wissen über CMOS da ganz schnell auf. Könntet ihr evtl. helfen wie ich das Monoflop zum Schalten bekomme? Muss ich vor dem 4030 auch noch zusätzlich eine "Entprellung" einsetzen? Wann genau muss man grundsätzlich "entprellen"?

Gruß und Danke,
Torben

P.S. Dasselbe habe ich auch nochmal bei einem digitalen Bilderrahmen vor, der sich nicht von selber anschaltet wenn er Strom bekommt.
torben
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Re: Auto-On bei Strom: Tasterdruck simulieren mit Monoflop

Neuer Beitragvon BernhardS am Samstag 8. Dezember 2012, 14:45

Hallo,

und wenn Du das Monoflop für sich alleine testest? Angenommen es triggert auf fallende Flanke, dann den Eingang mit einem Widerstand auf die Versorgungsspannung schalten und mit einem Draht auf Masse ziehen.
Bei steigender Flanke umgekehrt. Widerstand in Richtung Masse und Testkontakt auf Plus.

Schaltet es dann?

Bernhatd
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BernhardS
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Re: Auto-On bei Strom: Tasterdruck simulieren mit Monoflop

Neuer Beitragvon anders am Sonntag 9. Dezember 2012, 01:33

Leider hört mein Wissen über CMOS da ganz schnell auf. Könntet ihr evtl. helfen wie ich das Monoflop zum Schalten bekomme?
Was hast du mit den unbenutzten Eingängen gemacht?
Bei CMOS müssen die an ein geeignetes Potential angeschlossen werden, sonst vagabundieren sie auf irgendwelchen Pegeln von High bis Low. Das Ergebnis ist natürlich nicht vorhersehbar und kann sich auch ändern.

Bring mal einen Plastiklineal oder einen Kugelschreiber in die Nähe eines nicht angeschlossenen CMOS-Eingangs und beobachte derweil das Ausgangssignal!
Dann wirst du sehr schnell sehen; worum es dabei geht.

Grundsätzlich sollte man auch die Eingänge von komplett unbenutzten Gattern, also das zweite Monoflop oder die übrigen im 4030 auf einen definierten Logikpegel legen. Also entweder mit Vss oder Vdd oder einem anderen Logikausgang verbinden.
Wenn man das nicht macht, und die Eingangsspannung erreicht etwa die halbe Speisespannung, dann gerät die Eingangsstufe in den Linearbetrieb, arbeitet also als Verstärker.
Als Folge davon hat man einen erhöhten Stromverbrauch und bei höheren Speisespannungen kann das IC durch die dadurch erhöhte Verlustleistung sogar beschädigt werden.

Für den Logikeingang des 4030 gilt entsprechndes, was BernhardS schon erwähnt hat.
Du kannst nicht davon ausgehen, das ein CMOS-Eingang eine Spannung von 0V annimmt, wenn du lediglich die Zuleitung unterbrichst.
Solch ein Eingang ist i.W. ein kleiner Kondensator und hat deshalb die Tendenz seine vorherige Spannung beizubehalten.

mit 100kOhm und 10nF
Das ergibt einen recht kurzen Impuls von 0,5ms. Eher untypisch für eine Tastendruck. Versuchs mal mit einer Impulsdauer von 100..500ms.
Zuletzt geändert von anders am Sonntag 9. Dezember 2012, 01:33, insgesamt 1-mal geändert.
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Re: Auto-On bei Strom: Tasterdruck simulieren mit Monoflop

Neuer Beitragvon torben am Sonntag 9. Dezember 2012, 14:29

anders hat geschrieben:Grundsätzlich sollte man auch die Eingänge von komplett unbenutzten Gattern, also das zweite Monoflop oder die übrigen im 4030 auf einen definierten Logikpegel legen. Also entweder mit Vss oder Vdd oder einem anderen Logikausgang verbinden.
Wenn man das nicht macht, und die Eingangsspannung erreicht etwa die halbe Speisespannung, dann gerät die Eingangsstufe in den Linearbetrieb, arbeitet also als Verstärker.
Als Folge davon hat man einen erhöhten Stromverbrauch und bei höheren Speisespannungen kann das IC durch die dadurch erhöhte Verlustleistung sogar beschädigt werden.

Für den Logikeingang des 4030 gilt entsprechndes, was BernhardS schon erwähnt hat.

Ok, in der Tat hatte ich die IC-Gatter bislang als separate Einheiten verstanden und die Eingänge/Ausgänge unverbunden gelassen.

Für den 4030 würde ich die 6 unbenutzten Eingänge auf Masse/Vss ziehen. Da es sich um XOR-Gatter handelt, müsste an den Ausgängen demnach Low anliegen. Die 3 unbenutzten Ausgänge lasse ich unverbunden, oder?

Für den 4098 verdrahte ich das ungenutzte zweite Gatter gemäß Table 1, "Unused Section" von http://www.reichelt.de/index.html?;ACTI ... 2371baf64b

Dann ist die Fehlerquelle unverbundener Eingänge schonmal ausgeschlossen, oder?


anders hat geschrieben:Du kannst nicht davon ausgehen, das ein CMOS-Eingang eine Spannung von 0V annimmt, wenn du lediglich die Zuleitung unterbrichst.
Solch ein Eingang ist i.W. ein kleiner Kondensator und hat deshalb die Tendenz seine vorherige Spannung beizubehalten.


Ok, davon war ich bislang ausgegangen. Ist das hier das Thema "entprellen" und/oder Pullup/Pulldown oder wieder etwas anderes? Wenn ich deinen Hinweis richtig verstehe ist der Widerstand nötig um die aus dem "Kondensatoreffekt" am Eingang gespeicherten Ströme abzuleiten?

Bei mir geht es um die steigende Flanke. Wenn ich Bernhards Hinweis richtig deute, muss ich für jeden der beiden Eingänge des 4030 jeweils einen eigenen Widerstand auf Masse ziehen. Ich würde das dann jeweils so schalten, wie hier für den Pulldown Widerstand eingezeichnet: http://www.rn-wissen.de/index.php/Pullu ... Widerstand

Auf derselben Seite steht noch ein Hinweis, dass der ideale Widerstand 10kOhm sind. Die habe ich zur Zeit nicht hier. Tun es die 100kOhm auch oder soll ich 10er besorgen? Es sind zwischen 4V und 5V, die geschaltet werden.

Ich verbinde ja den Logik-Ausgang des 4030 mit dem Eingang des 4098. Muss ich dann am 4098-Eingang auch noch einmal einen Widerstand ziehen?


anders hat geschrieben:
mit 100kOhm und 10nF
Das ergibt einen recht kurzen Impuls von 0,5ms. Eher untypisch für eine Tastendruck. Versuchs mal mit einer Impulsdauer von 100..500ms.


Ja, du hast Recht. Ich würde dann besser 10MOhm und 100nF nehmen. Das sollten ziemlich genau 0,5s sein, wenn ich richtig rechne:
0,5*10.000.000(10MOhm)*0,000 000 1(100nF)=0,5s

Gruß und Danke,
Torben
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Re: Auto-On bei Strom: Tasterdruck simulieren mit Monoflop

Neuer Beitragvon der mit den kurzen Armen am Sonntag 9. Dezember 2012, 16:12

Ja, du hast Recht. Ich würde dann besser 10MOhm und 100nF nehmen. Das sollten ziemlich genau 0,5s sein, wenn ich richtig rechne:
0,5*10.000.000(10MOhm)*0,000 000 1(100nF)=0,5s

ich würde da eher einen kleineren R und einen größeren C nehmen! 10 Mega ist schon fast ein Isolator.
Tippfehler sind vom Umtausch ausgeschlossen.
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Sei Dir immer bewusst das von Deiner Arbeit das Leben und die Gesundheit anderer abhängen!
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Re: Auto-On bei Strom: Tasterdruck simulieren mit Monoflop

Neuer Beitragvon BernhardS am Sonntag 9. Dezember 2012, 18:17

Eine Schaltung mit einem CD4007, 10MOhm und 100nF liegt zufällig vor mir auf dem Tisch.
Es funktioniert - aber die Umschaltzeiten sind beachtlich. Bei der hier vorliegenden Schaltung ist das beabsichtigt, aber ansonsten nicht praxistauglich.

Wenn Du 100k gerade da hast, dann sind die o.k.
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Re: Auto-On bei Strom: Tasterdruck simulieren mit Monoflop

Neuer Beitragvon anders am Sonntag 9. Dezember 2012, 20:12

Für den 4098 verdrahte ich das ungenutzte zweite Gatter gemäß Table 1, "Unused Section"
Viel wichtiger ist es, dass du die unbenutzten Eingänge des benutzten Gatters an die richtigen Pegel anschliesst.

Die 3 unbenutzten Ausgänge lasse ich unverbunden, oder?
Ja, unbenutzte Ausgänge braucht man nicht zu verbinden.
Manchmal sind sie aber ganz praktisch, wenn man ein H oder L für ein anderes Gatter braucht.

Ist das hier das Thema "entprellen" und/oder Pullup/Pulldown oder wieder etwas anderes?
Ja, um das Entprellen brauchst dich hier nicht zu kümmern.
Einerseits, weil das Signal ja nicht von mechanischen Kontakten kommt und andererseits, weil das Monoflop selbst schon eine entprellende Wirkung hat, wenn die Impulsdauer nicht allzu kurz eingestellt ist.

ist der Widerstand nötig um die aus dem "Kondensatoreffekt" am Eingang gespeicherten Ströme abzuleiten?
Genau.
Es ist üblich Schalter so anzuordnen, daß sie das Eingangssignal nach Masse kurzschliessen, dann muß der Widerstand vom Eingang nach Plus gelegt werden, und die Schaltung reagiert auf die fallende Flanke.
Manchmal braucht man aber eine steigende Flanke und dann vertauschen Widerstand und Schalter die Position.


Tun es die 100kOhm auch oder soll ich 10er besorgen?
10k bringen eine bessere Störsicherheit, aber es kommt so genau nicht darauf an.
Ich habe auch nicht recht verstanden, wo die Eingangssignale für das XOR herkommen. Vielleicht brauchst du überhaupt keine Pull-up oder Pull-down Widerstände.

ch verbinde ja den Logik-Ausgang des 4030 mit dem Eingang des 4098. Muss ich dann am 4098-Eingang auch noch einmal einen Widerstand ziehen?
Nein, der CMOS Ausgang ist eine Gegentaktschaltung und wird intern entweder mit Vss oder mit Vdd verbunden.
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Re: Auto-On bei Strom: Tasterdruck simulieren mit Monoflop

Neuer Beitragvon torben am Sonntag 9. Dezember 2012, 20:57

anders hat geschrieben:Ich habe auch nicht recht verstanden, wo die Eingangssignale für das XOR herkommen. Vielleicht brauchst du überhaupt keine Pull-up oder Pull-down Widerstände.


Der eine Eingang vom 4030 ist einfach eine 5V USB-Leitung aus einem KFZ-USB-Adapter (geschaltet mit der Zündung). Der andere Eingang ist der interne Stromkreis des Lautsprechers. Den greife ich direkt auf der Platine ab und er führt etwas über 4V.

Bei meinen Tests mit dem 4030 alleine hatte ich eigentlich den Eindruck, dass das Gatter mit diesen beiden Eingängen zuverlässig funktioniert. Also ohne Pulldown-Widerstände. Ich könnte mir daher vorstellen, dass ich gar keine Pulldown-Widerstände vor dem 4030 brauche. Oder brauche ich die Widerstände wg. des "Kondensatoreffektes" trotzdem?

Bislang hatte ich die beiden ICs jeweils nur einzeln für sich getestet. Mit euren Infos scheint es mir, dass sich die Probleme wahrscheinlich von selbst erledigen, wenn alles sauber verdrahtet ist und beide ICs hintereinander geschaltet sind, oder? Ich würde vermuten, dass der Pulldown-Widerstand nur nötig wird, wenn man das Monoflop allein beschaltet, oder?

Ich bin euch für die bisherige Hilfe echt dankbar.

Gruß,
Torben
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Re: Auto-On bei Strom: Tasterdruck simulieren mit Monoflop

Neuer Beitragvon anders am Montag 10. Dezember 2012, 00:15

Der eine Eingang vom 4030 ist einfach eine 5V USB-Leitung aus einem KFZ-USB-Adapter (geschaltet mit der Zündung). Der andere Eingang ist der interne Stromkreis des Lautsprechers. Den greife ich direkt auf der Platine ab und er führt etwas über 4V
Wenn das so ist, dann lege mal lieber diese Versorgungspannungen nicht direkt an die Eingänge des 4030 sondern z.B. über 1k..10k Ohm.
Sonst kann es dir passieren, dass die Eingangsschutzdioden im IC ausbrennen.
Diese Gefahr besteht immer dann, wenn die Eingangsspannung positiver als Vdd oder negativer als Vss wird.
Durch die vorgeschalteten Widerstände wird der dann fliessende Strom auf ein verträgliches Maß reduziert.

Auf die Pull-up bzw Pull-Down Wiederstände kannst du wahrscheinlich verzichten, denn die tun ja nichts als diese 5V bzw. 4V Quellen zu entladen.
Typischerweise sind in solchen Schaltungen aber genug andere Verbraucher vorhanden, die dies erledigen, und das deckt sich ja auch mit deiner Beobachtung, daß das XOR funktioniert.
anders
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Re: Auto-On bei Strom: Tasterdruck simulieren mit Monoflop

Neuer Beitragvon torben am Montag 10. Dezember 2012, 09:46

anders hat geschrieben:Wenn das so ist, dann lege mal lieber diese Versorgungspannungen nicht direkt an die Eingänge des 4030 sondern z.B. über 1k..10k Ohm.


OK, also direkt jeweils stinknormal einen Widerstand zwischen IC-Eingang und Quelle schalten? Nicht per Pulldown/Pullup-Konstruktion, richtig?
torben
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Re: Auto-On bei Strom: Tasterdruck simulieren mit Monoflop

Neuer Beitragvon anders am Montag 10. Dezember 2012, 12:36

Richtig ist das.
Ob es auch "stinknormal" ist, weiß ich nicht.
anders
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Re: Auto-On bei Strom: Tasterdruck simulieren mit Monoflop

Neuer Beitragvon torben am Sonntag 16. Dezember 2012, 17:39

So, das XOR ist nun inkl. 10kOhm vor jedem der Eingänge verlötet und schaltet zuverlässig. Ich habe aber trotz der Widerstände bei dem einen Eingang ca. 0,5V mehr anliegen als an VDD. Ist das langfristig ein Problem? Wenn ja, müsste ich wohl etwas größeres als 10kOhm verbauen, oder?

Den 4098 habe ich nun auch sauber verdrahtet (zweiter Kreis ist sauber wie unter "Unused Section" beschrieben verdrahtet und auch die restlichen Eingänge auf non-retriggerable verdrahtet, so dass nix offenes da ist außer der Ausgänge).

Mit meiner Kombination 10MOhm und 100nF ist auch ein Schaltimpuls mit dem Multimeter messbar. Mein Gefühl sagt mir aber, dass das etwas weniger als 0,5s sind. Folglich reicht er auch nicht aus um als Tasterimpuls erkannt zu werden.

der mit den kurzen Armen hat geschrieben:
Ja, du hast Recht. Ich würde dann besser 10MOhm und 100nF nehmen. Das sollten ziemlich genau 0,5s sein, wenn ich richtig rechne:
0,5*10.000.000(10MOhm)*0,000 000 1(100nF)=0,5s

ich würde da eher einen kleineren R und einen größeren C nehmen! 10 Mega ist schon fast ein Isolator.

Dem Kommentar nach würde ich dann mal wieder neue Bauteile kaufen gehen. Ich dachte an die zwei Kombinationen zum Ausprobieren:
0,5*150.000(150kOhm)*0,000 0 1(10muF)=0,75s
0,5*200.000(200kOhm)*0,000 0 1(10muF)=1,0s

Passt meine Rechnung oder mache ich einen Denkfehler?

Gruß und Danke,
Torben
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Re: Auto-On bei Strom: Tasterdruck simulieren mit Monoflop

Neuer Beitragvon torben am Sonntag 23. Dezember 2012, 19:51

Vielen Dank euch. Ich habe den Lautsprecher jetzt anscheinend so wie ich es wollte. Es war am Ende doch noch komplizierter, weil beim Einschalten der Tasterimpuls nicht sofort (ohne Zeitverzögerung) angenommen wurde.

Ich habe dann beide Monoflops hintereinander geschaltet. Und zwar so dass das erste auf den Einschaltimpuls reagiert (steigende Flanke). Das Monoflop gibt eine gute Sekunde den Impuls ab (180kO+220kO+10uF). Auf die fallende Flanke von diesem Impuls habe ich dann das zweite Monoflop nochmal angesetzt. Etwas kürzer (220kO+10uF). So klappt es.

Ich hatte es beim Testen ein oder zwei Mal, dass die Monoflops sich anscheinend dauerhaft hintereinander aktiviert hatten (in einer Art Endlosschleife). Ich konnte es aber nicht mehr nachvollziehen und könnte mir vorstellen, dass das mit unsauberer Verdrahtung - bevor es entgültig verlötet war - zusammen hing...

=================

Ich habe aber noch einmal eine ganz andere Frage, wo ich grundsätzlich denselben Aufbau geplant hatte, aber einfach nicht weiter komme.

Es handelt sich um einen digitalen Bilderrahmen, der per Monoflop angeschaltet werden soll, sobald Strom am Netzteil anliegt. Der Bilderrahmen hat keinen integrierten Akku wie der Lautsprecher, daher brauche ich kein XOR, dass den Zustand bestimmt. Ein 4098 Monoflop, das einen einfachen Impuls abgibt sobald Strom anliegt sollte reichen.

Der Ein/Aus-Taster macht auf mich einen eigenartigen Eindruck. Eigentlich hatte ich mit einem Taster gerechnet, der an einem Eingang dauerhaft Plus führt und beim Druckimpuls kurz dieses Plus zu einem oder mehrere Ausgänge verbindet.
Bei diesem hier ist es jedoch so, dass er fünf Pins hat: 1x Masse, 2 oben, 2 unten. Wenn das Gerät ausgeschaltet ist, führen beide oberen ca. 5V. Hält man den Taster gedrückt, liegt an allen vier Pins 2,5V an, lässt man ihn los (Gerät an) liegt an den unteren 5V aber oben 0V.

Wenn ich das Monoflop jetzt daran baue, passieren ganz eigenartige Sachen. Ohne Pulldown-Widerstand schaltet er ein aber sofort wieder aus. Mit 10kO Pulldown schaltet das Gerät dauerhaft im schnellen Rhytmus an und ab.
Komisch ist, dass wenn ich den Monoflop-Ausgang nicht mit dem Taster verbinde, sondern nur mit dem Multimeter den Impuls messe, dann scheint es korrekt zu schalten.

Ich vermute daher, dass es mit dem Tastermechanismus zusammen hängt, den ich ohnehin derzeit nicht verstehe. Könnt ihr mir noch einmal helfen, wie ich bei dieser Tasterform mit dem Monoflop einen Impuls emulieren kann?

Gruß und Danke,
Torben
Zuletzt geändert von torben am Sonntag 23. Dezember 2012, 19:53, insgesamt 1-mal geändert.
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