Hallo Leute,
ich habe einen nicht-invertierenden Schmitt Trigger mit einem LM393 und
zwei Widerständen gebaut. Den Schaltplan findet ihr im Anhang.
Die Schaltschwellen passen soweit ganz gut mit den berechneten Werten
überein. Als Schaltschwellen messe ich mit dem Multimeter:
Nun ist es so, dass ich 300V auf 5.2V herunterbrechen muss. Dafür nehme
ich einen Spannungsteiler bestehend aus R3 und R4. Soll also heißen:
Sobald ich 300V habe, soll ich die obere Schaltschwelle von 5.2V
erreicht haben. Das passiert nicht ganz. Es sind knapp 330V, was ich auf
die Bauteiltoleranz zurückführe (ist aber auch nicht schlimm, wenn es
330V sind). Der Schmitt Trigger soll einen Low Ausgang haben, wenn die
Spannung ca. 260V beträgt, also 4.6V am Spannungsteiler.
Jetzt kommt das, weshalb ich euch um Hilfe bitten möchte.
Gehen wir vom Initialzustand aus:
- Die obere Schaltschwelle ist noch nicht erreicht, ergo ist der Schmitt
Trigger Ausgang auf low, 0V.
- Ich erhöhe die Spannung auf knapp 330V, so dass ich die obere
Schaltschwelle von 5.2V erreiche.
- Der Schmitt Trigger wechselt seinen Pegel und gibt am Ausgang ein High
Signal, 22V.
- Dadurch hebt sich allerdings die Spannung am Spannungsteiler an. Soll
heißen, dass ich nicht mehr 5.2V messe, sondern 7V.
- Daraus folgt im Umkehrschluss, dass ich weit unter 260V (es waren
knapp 170V) am Eingang muss, um die untere Schaltschwelle von 4.6V zu
erreichen.
- Habe ich bei einer Eingangsspannung von knapp 170V die Schaltschwelle
am Spannungsteiler von 4.6V erreicht, geht der Ausgang wieder auf Low.
- Allerdings messe ich dann nicht mehr 4.6V am Spannungsteiler, sondern
nur noch 2.8V.
Ich hoffe, ihr könnt verstehen, was mir einen Strich durch die Rechnung
macht.
Meine Vermutung ist, dass der Spannungsteiler (R3 und R4) falsch
dimensioniert. Soll heißen, dass die 188k von R3 hochohmig genug sind,
um den Schmitt Trigger nicht zu belasten, die 3k3 von R4 allerdings zu
niederohmig für den Schmitt Trigger sind. Daraus folgt, dass der Teil
der Ausgangsspannung, der ja vom Schmitt Trigger mitgekoppelt wird, sich
wiederum auf R2 und R4 aufteilt.
Soll heißen, dass ich das Problem lösen könnte, indem ich den
Spannungsteiler R3 und R4 hochohmiger mache, so dass auch R4 hochohmig
genug ist, so dass sich der Spannungsteiler aus R2 und R4
aufhebt/dämpft.
Ich habe R3 auf 990k gelegt, so dass sich für R4 ~17.5k ergeben.
Mit dieser Konstellation hat der Schmitt Trigger allerdings gar nicht
geschaltet. Meine Vermutung: Zu hochohmig, ergo zu wenig Strom.
Nach meinem langen Monolog:
Hat wer von euch einen Tipp, wie ich den Spannungsteiler R3 und R4
besser auslegen kann?
Vielen Dank.
Gruß
Klaus Dietmar schrieb:> Meine Vermutung ist, dass der Spannungsteiler (R3 und R4) falsch> dimensioniert. Soll heißen, dass die 188k von R3 hochohmig genug sind,> um den Schmitt Trigger nicht zu belasten, die 3k3 von R4 allerdings zu> niederohmig für den Schmitt Trigger sind.
Andersherum wird ein Schuh daraus: Der Schmitt-Trigger belastet mit R2
und R1 den Spannungsteiler aus R3 und R4 zu stark, so dass die Spannung
am Knotenpunkt zwischen R2, R3 und R4 dadurch beeinflusst wird.
Es gibt folgende Alternativen:
- Du machst R3 und R4 kleiner. Das ist unschön, weil dann die Widerstän-
de ziemlich warm werden (R3 muss schon jetzt 0,5W aushalten).
- Du machst R1 und R2 größer. Beliebig weit kann man das aber auch nicht
treiben, da sich sonst irgendwann der Eingangsstrom des Komparators
negativ bemerkbar macht. Aber Faktor 100 sollte schon möglich sein
(R1=3,32MΩ, R2=100kΩ).
- Du betrachtest bei der Dimensionierung die Gesamtschaltung, nicht nur
den Schmitt-Trigger oder den Spannungsteiler voneinander isoliert.
Damit ist auch die Belastung des Spannungsteilers berücksichtigt.
Hat dir nicht in deinem anderen Thread jemand schon eine passende
Dimensionierung vorgeschlagen?
Ich finde den Thread gerade nicht, aber vielleicht könntest du ihn hier
verlinken, damit auch andere die Vorgeschichte nachvollziehen können.
Fehlt in der Schaltung nicht der Pullup-Widerstand am Ausgang des
Komparators?
@Klaus Dietmar (al3ko)
>ich habe einen nicht-invertierenden Schmitt Trigger mit einem LM393 und>zwei Widerständen gebaut. Den Schaltplan findet ihr im Anhang.
Passt nicht. Da fehlt am Ausgang einen Pull-Up Widerstand auf seine
Betriebsspannung, der der Ausgang ist Open Kollektor.
>- Dadurch hebt sich allerdings die Spannung am Spannungsteiler an. Soll>heißen, dass ich nicht mehr 5.2V messe, sondern 7V.
Logisch, der Spannungsteiler ist ja nicht entkoppelt.
>- Daraus folgt im Umkehrschluss, dass ich weit unter 260V (es waren>knapp 170V) am Eingang muss, um die untere Schaltschwelle von 4.6V zu>erreichen.
Normal. Nennt sich Hysterese und wird über R1/R2 festgelegt.
>Ich hoffe, ihr könnt verstehen, was mir einen Strich durch die Rechnung>macht.
Ja. Siehe oben.
>Meine Vermutung ist, dass der Spannungsteiler (R3 und R4) falsch>dimensioniert.
Nö, R1/R2, die sind zu niederohmig.
> Soll heißen, dass die 188k von R3 hochohmig genug sind,>um den Schmitt Trigger nicht zu belasten, die 3k3 von R4 allerdings zu>niederohmig für den Schmitt Trigger sind.
Genau umgedreht.
>Soll heißen, dass ich das Problem lösen könnte, indem ich den>Spannungsteiler R3 und R4 hochohmiger mache,
Nein.
>Hat wer von euch einen Tipp, wie ich den Spannungsteiler R3 und R4>besser auslegen kann?
Du musst an R1/R2 drehen. R2=100k, R3=2M2 klingt brauchbar.
MfG
Falk
Hi Yalu, hi Falk,
ich danke euch sehr für eure Rückmeldung.
Ja, ich hatte bereits Hilfe zum Schmitt Trigger in einem anderen Thread
erfragt. Hier ist der Link:
Beitrag "Suche geeigneten Schmitt Trigger"
Ich war auch am überlegen, den weiterzuführen. Allerdings ist er sehr
lang geworden und nach meinem Geschmack auch unübersichtlich, weil sich
die Anforderungen ausm Ursprungspost teilweise geändert haben.
Lange Rede, kurzer Sinn:
Ich hielt es für sinnvoller, einen neuen Thread aufzumachen und meine
Schaltung inklusive Problem zu erläutern.
Wenn ich das in Zukunft unterlassen und den alten Thread weiterführen
soll, so bitte ich dies zu entschuldigen. Ich werde es beim nächsten Mal
anders machen :)
Dass ich das Pferd von der falschen Seite aufgezäumt habe, wäre ich gar
nicht darauf gekommen (jedenfalls nicht so schnell). Aber jetzt wo ihr
es sagt, macht es auch ziemlich Sinn. Peinlich peinlich, lieber al3ko...
Ich werde morgen mal im Labor damit herumspielen und gucken, welche
Widerstände passen könnten.
Und wenn ich es wirklich nicht alleine schaffen sollte, werde ich eure
Vorschläge ausprobieren.
Ich wünsche euch einen schönen Abend.
Gruß
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