Hallo zusammen! Für eine zeitgesteuerte Pflanzenbewässerung empfängt der Controller das Zeitsignal mit dem DCF77-Empfänger von Pollin, der über ein 2 m langes Kabel an SV4 angeschlossen ist. Um zur Zeitkontrolle nicht ständig mit dem PC am UART hängen zu müssen, habe ich eine 4x7-Segmentanzeige angeschlossen, die die Zeit darstellt. Im Schaltplan habe ich exemplarisch die Ansteuerung eines Semgents eingetragen, eigentlich hängen alle vier Segemente an PORTA und werden mit je einem Transistor (BC327) an PB0-PB3 nacheinander ein- und ausgeschaltet (ca. 520 Hz). Nun zu meinem Problem: Die Schaltung funktioniert nur zuverlässig, wenn die Masse meines Oszilloskops an meiner Schaltungsmasse hängt, die Messleitung selbst braucht dabei nicht angeschlossen zu sein. Nehme ich die Oszi-Masse weg, wird die Zeit immer wieder falsch oder garnicht empfangen. Die 12V kommen von einem kleinen externen Schaltnetzteil, das nicht mit PE verbunden ist. Kann es sein, dass ohne die Oszi-Masse irgendetwas anfängt zu schwingen oder ähnliches? Ich habe keine Idee, wie ich an das Problem herangehen soll, denn beim Messen ist ja alles in Ordnung. Außerdem finde ich den Spannungsverlauf am Transistor zur Aktivierung des jeweiligen LED-Segments seltsam (schalten.png). Der blaue Graph ist die Basis-, der gelbe die Kollektorspannung. Wenn der Transistor durchschaltet, gibt es einen negativen Peak (schalten_zoom.png). Ebenso beim Abschalten. Auch kann ich mir nicht erklären, warum die Kollektorspannung nach dem Abschalten diese Entladekurve-ähnliche Form annimmt. So wie ich es sehe, sind doch garkeine Kapazitäten in diesem Zweig. Mir ist noch aufgefallen, dass der negativ-Peak beim Einschalten bei jedem Sekundenanfang kurz um ein halbes Volt ansteigt, ich vermute es hängt mit dem Empfängersignal zusammen, dass bei jedem Sekundenanfang eine Flanke erzeugt. Wieso hat das Einfluss auf meine Kollektorspannung? Ich hoffe, jemand hat ein paar Tipps für mich und kann mich auf Fehler hinweisen. Danke, Vincent Datenblatt 7Segment: http://www.produktinfo.conrad.com/datenblaetter/175000-199999/186562-da-01-en-4_DIGIT_LED_ANZEIGE_7SEGMENT_COMMON_A.pdf
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Tach Vincent, ich äußere mal ein paar mögliche Erklärungen: Das Schaltnetzteil brabbelt dir tierisch auf deiner Versorgung rum. Da kannst du nicht erwarten ohne Erdung noch Funk empfangen zu können. Dubist sozusagen selbst ein Sender. Die negativen peaks kommen wahrscheinlich von den einstreuenden Schaltflanken der Segmentmatrix(PortA). Die weiche Kurve am Kollektor ergibt sich aus zwei Gründen: Zum einen haben die LEDs eine Flussspannung von 2V-2,5V. Hat die Spannung am Kollektor erst ein mal diese Spannung unterschritten leiten die LEDs nicht mehr. In diesem Zeitabschnitt wird der Messpunkt an dem dein Tastkopf hängt sehr hochohmig und die Ladung blubbert nur sehr langsam ab. Die Kapazität des Tastkopfes und der Leiterbahn selbst sind dafür mehr als ausreichend. Zum den ansteigenden peaks kann ich keine offensichtliche/wahrscheinliche Erklährung liefern. Ich vermute, dass du bei diesem "Sekundenanfang" ein leicht anderes timing für das Ansteuern der LED Segmente wählst. Thor
Hallo Vincent R. schrieb: > Kann es sein, dass ohne die Oszi-Masse irgendetwas anfängt zu schwingen > oder ähnliches? Im Prinzip JA, in der Praxis meist NEIN Vielmehr stellt das sehr hochohmig angeschlossene DCF77-Modul eine Fehlerquelle dar. Auch wenn das Modul nur typ. 100uA Strom aufnimmt ist eine Versorgung über einen einfachen (hochohmigen) Spannungsteiler nicht angebracht. Jede noch so kleine "Einstrahlung" (in der 2m Zuleitung !!!) führt zu Spannungseinbrüchen und damit zu Signalaussetzern. Eine Verbindung zu PE kann gerade hier scheinbar stabile Verhältnisse bewirken. Wenn schon kein eigener Spannungsregler für 3.3V dann mal niederohmige Spannungsteiler ausprobieren und gut mit C blocken. Ferner ist DATA ein Open-Kollektor Ausgang am Modul. In der Schaltung ist kein Pullup zu sehen ??? Hoffentlich im uP gesetzt. Vincent R. schrieb: > Außerdem finde ich den Spannungsverlauf am Transistor zur Aktivierung > des jeweiligen LED-Segments seltsam (schalten.png). und > Auch kann ich mir nicht erklären, warum die Kollektorspannung nach dem > Abschalten diese Entladekurve-ähnliche Form annimmt. Das ist normal und kommt vom Übersprechen der jeweils anderen 3 Segmente, denn jede LED ist auch ein Kondensator (Sperrschichtkapazität) !!! Die Spikes (nach unten) lassen sich durch geschickt zeitlich gestaffeltes Schalten von Transistoren und LEDs (auf PortA) weitgehend vermeiden (bzw. mindern)! Gruss Stefan
Andere Baustelle: Ist das echt ein IRF510 bei den Leistungsschaltern? Der ist mit 5V am Gate nicht wirklich leitend. Laut DB schafft er da nur 1A, und mit 4V macht er noch gar nicht auf.
Vincent R. schrieb: > Die Schaltung funktioniert nur zuverlässig, wenn die Masse meines > Oszilloskops an meiner Schaltungsmasse hängt, die Messleitung selbst > braucht dabei nicht angeschlossen zu sein. > Nehme ich die Oszi-Masse weg, wird die Zeit immer wieder falsch oder > garnicht empfangen. > Die 12V kommen von einem kleinen externen Schaltnetzteil, das nicht mit > PE verbunden ist. Das kenne ich gut, vermutlich ist das Schaltnetzteil schuld. Der Empfang ist bei LW halt mit Erdung grundsätzlich besser, ohne reicht es dann mit den Störpegeln nicht mehr. Nimm ein anderes Netzteil.
Stefan++ schrieb: > Wenn schon kein eigener Spannungsregler für 3.3V dann mal niederohmige > Spannungsteiler ausprobieren und gut mit C blocken. Die 100nF an der DCF77-Versorgung stellen zwar kein üppiges Abblock-C dar, aber zum Abfangen von Lastspitzen sollte es reichen, wobei ein (weiterer) Kondensator hoffentlich direkt am DCF77-Modul vorhanden ist. Die Ausgangsspannung vom Spannungsteiler wird allerdings durch die 100µA Last schon deutlich gegenüber dem Widerstandsverhältnis einbrechen. Ob diese gleichspannungsmäßig hochohmige Versorgung trotzdem stabil genug ist, sollte ein Blick mit dem Oszi verraten. Eine vernünftige Erdung hat noch keinem Empfänger geschadet.
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Danke für die schnellen Antworten! Stefan++ schrieb: > Wenn schon kein eigener Spannungsregler für 3.3V dann mal niederohmige > Spannungsteiler ausprobieren und gut mit C blocken. Der hochohmige Spannungsteiler war wohl zu wackelig. Ich habe nun kleinere Widerstände genommen (1k-Poti, hatte sonst keine passenden R zur Hand). Zwar habe ich noch ein paar 3,3V-Regler, aber das Modul hat 3,3V als obere Versorungsgrenze, daher möchte ich lieber 3V nehmen. Guido schrieb: > Das kenne ich gut, vermutlich ist das Schaltnetzteil schuld. Der Empfang > ist bei LW halt mit Erdung grundsätzlich besser, ohne reicht es dann mit > den Störpegeln nicht mehr. Nimm ein anderes Netzteil. Mit einem anderen Netzteil klappt ist nun tatsächlich. Keine Ahnung, ob es nun am stärkeren Spannungsteiler, am Netzteil oder an beidem lag, aber es läuft nun. Werner schrieb: > Eine vernünftige Erdung hat noch keinem Empfänger geschadet. Ich habe nichts gegen Erde einzuwenden :P Nur bin ich mir nicht sicher, wie ich am besten erde... Das Gerät soll in meiner Wohnung laufen, ein Erdspieß fällt also aus. Ich möchte auch lieber nicht mit Drähten an den PE-Kontakten der Steckdose rumlöten. Soll ich ein Kaltgerätekabel zerschneiden, L und N isolieren und PE an meine Masse anschließen? Kommt mir irgendwie auch nicht so schön vor. Ein Kabel an das Heizungsrohr löten? Der Hausmeister wird nicht begeistert sein... Stefan++ schrieb: > Ferner ist DATA ein Open-Kollektor Ausgang am Modul. In der Schaltung > ist kein Pullup zu sehen ??? Hoffentlich im uP gesetzt. Das Datenblatt sagt nichts dazu, daher hatte ich keine Ahnung... Der Pullup im Controller war nicht gesetzt (siehe TEK0003.jpg), die Flanke wurde vom Controller zuverlässig als high oder low erkannt. Nun habe ich den Pullup aktiviert (TEK0002.jpg), das Signal liegt höher, hat aber eine kleine Amplitude und mein Controller merkt nichts mehr. Betreibe ich das DCF77-Modul ohne Pullup unzulässig, oder kann ich ihn einfach weglassen, es funktioniert ja schließlich? Georg A. schrieb: > Andere Baustelle: Ist das echt ein IRF510 bei den Leistungsschaltern? > Der ist mit 5V am Gate nicht wirklich leitend. Laut DB schafft er da nur > 1A, und mit 4V macht er noch gar nicht auf. Da hast du wohl recht, habe nur auf V_GS(th) geachtet. Wie korrigiere ich das am besten? Kann ich mit einem NPN-Transistor 12V auf das Gate schalten zum Öffnen? Vielen Dank nochmal für die Antworten! Gruß, Vincent
> Da hast du wohl recht, habe nur auf V_GS(th) geachtet. Der Wert ist im Schaltbetrieb ungefähr so sinnvoll wie das Alter des Transistordesigners ;) > Wie korrigiere ich das am besten? Schön oder Pfusch? Pfusch geht so: Ein 10k-Pullup am Gate gegen die 12V und den Serien-R zum AVR so auslegen, dass im Aus-Fall so 2-3V am Gate anliegen. An sinds dann wohl so 7V, das ist schon mal besser als die knapp 5V jetzt. > Kann ich mit einem NPN-Transistor 12V auf das Gate schalten zum Öffnen? Nein, weil der NPN zum Schalten ja auch 0.7V mehr an der Basis gegenüber dem Emitter sehen will, da ist das Problem nur verschoben. Wenn schon, kann der NPN zwischen Gate (C) und GND (E), wobei das Gate über ein Pullup an 12V hängt. Vom AVR-Port dann über 4k7 oder so auf die Basis. Problem ist jetzt nur die Invertierung der Portbits und es empfiehlt sich auch noch ein Pullup direkt an der Basis, damit beim Einschalten vor der Portinitialisierung alle Gates auch wirklich schön 0 sind.
Vincent R. schrieb: > Zwar habe ich noch ein paar 3,3V-Regler, aber das Modul hat 3,3V als > obere Versorungsgrenze, daher möchte ich lieber 3V nehmen. Mach drei 1N4148 Dioden in Reihe zum DCF Modul das reicht. Un d dahin ein Ablock C. 5V - 3*0.7V = 2.9V
Helmut Lenzen schrieb: > Vincent R. schrieb: >> Zwar habe ich noch ein paar 3,3V-Regler, aber das Modul hat 3,3V als >> obere Versorungsgrenze, daher möchte ich lieber 3V nehmen. > > Mach drei 1N4148 Dioden in Reihe zum DCF Modul das reicht. Un d dahin > ein Ablock C. > > 5V - 3*0.7V = 2.9V Und einen Pulldown (z.B. 1k) von der DCF-Verorgungsspannung zu GND, sonst eiert die Spannung irgendwo bei 3,5V rum. Gruß Jonathan
Jonathan Strobl schrieb: >> Mach drei 1N4148 Dioden in Reihe zum DCF Modul das reicht. Un d dahin >> ein Ablock C. >> >> 5V - 3*0.7V = 2.9V > > Und einen Pulldown (z.B. 1k) von der DCF-Verorgungsspannung zu GND, > sonst eiert die Spannung irgendwo bei 3,5V rum. Hat das einen besonderen Vorteil gegenüber meiner 1k-Poti-Variante? Georg A. schrieb: > Wenn schon, kann der NPN zwischen Gate (C) und GND (E), wobei das Gate > über ein Pullup an 12V hängt. Vom AVR-Port dann über 4k7 oder so auf die > Basis. Problem ist jetzt nur die Invertierung der Portbits und es > empfiehlt sich auch noch ein Pullup direkt an der Basis, damit beim > Einschalten vor der Portinitialisierung alle Gates auch wirklich schön 0 > sind. Das klingt gut. Der Pullup muss dann aber direkt am Port vor dem Basiswiderstand sitzen?! Habe dort 1k als Pullup und 4k7 als Basiswiderstand geplant. 10k als Gate-Pullup sollte doch ausreichen? Um nochmal auf die Erdung der Schaltung zurückzukommen: Ich verstehe noch nicht genau, was die Erdung an meiner Schaltung verändert. In der Empfängerantenne des DCF77-Moduls werden doch Ladungen verschoben, das dadurch entstehende Spannungssignal interpretiert und eine kurze oder lange Flanke erzeugt. Auf welchem Potential das ganz passiert ist dabei doch egal, oder? Meine Schaltungsmasse könnte doch auch 100V über Erdmasse liegen... Habe ich da grundsätzlich was missverstanden? Da sich gezeigt hat, dass auch mit dem anderen Netzteil hin und wieder Empfangsprobleme auftreten, möchte ich meine Masse erden. Wie mache ich das nun am besten? Wo komme ich am einfachsten und sichersten an PE, ohne auch L und N in meinem Gehäuse rumliegen zu haben? Gruß, Vincent
> Das klingt gut. Der Pullup muss dann aber direkt am Port vor dem > Basiswiderstand sitzen?! Ja. > Habe dort 1k als Pullup und 4k7 als Basiswiderstand geplant. > 10k als Gate-Pullup sollte doch ausreichen? Locker. Solange du deine Sprinkler nicht 100mal pro Sekunde an- und ausschaltest...
Vincent R. schrieb: > Hat das einen besonderen Vorteil gegenüber meiner 1k-Poti-Variante? Ja es ist stabiler als deine Potivariante. Die Flussspannung der Dioden aendert sich kaum wenn der Strom sich aendert.
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