Gate output forcieren - Pullup neutralisieren

[Wilhelm K. (maniaxx)]

Hallo,
ich habe einen Hallsensor (SS41, digital, 5V, stromzehrend), der zu 
einem HEF4011 (NAND Gate) führt. Der Input-Pin ist via Pullup 
vorgespannt (4.6kOhm gegen Vdd, manuell gemessen, Widerstand nicht 
sichtbar).

Ich kann den Hallsensor nicht stimulieren, daher will ich das Signal 
(gate output) zu Debugzwecken manuell invertieren (0->1).

1) Kann man direkt Vdd an den Output legen (oder mit Pullup)? Oder nimmt 
mir der 4011 (oder der dahinter liegende uC) das übel?

2) Alternativ: Bekommt man den Pullup (am Input) mit 4kOhm Pulldown 
gefahrlos runter/neutralisiert? Ist der Wert ok?

[HildeK (Gast)]

Wilhelm K. schrieb:
> Der Input-Pin ist via Pullup
> vorgespannt (4.6kOhm gegen Vdd, manuell gemessen, Widerstand nicht
> sichtbar).

Was heißt denn nicht sichtbar? Der 4011 hat keinen Widerstand zwischen 
dem Eingang und GND oder VDD. Was du gemessen hast, sind Fahrkarten!

> Ich kann den Hallsensor nicht stimulieren, daher will ich das Signal
> (gate output) zu Debugzwecken manuell invertieren (0->1).
Was meinst du mit 'gate output'? Den Ausgang des Hallsensor oder des 
4011-Gatters?

> 1) Kann man direkt Vdd an den Output legen (oder mit Pullup)? Oder nimmt
> mir der 4011 (oder der dahinter liegende uC) das übel?
VDD kann man nicht an den Output legen, egal ob beim Sensor oder beim 
Gatter. Die sind dann kaputt.
Der Sensor hat laut Datenblatt (lesen!) einen OC-Ausgang, braucht also 
einen Widerstand gegen VDD.

> 2) Alternativ: Bekommt man den Pullup (am Input) mit 4kOhm Pulldown
> gefahrlos runter/neutralisiert? Ist der Wert ok?
Du redest wirr. Welchen Pullup am Input? Was willst du denn 
neutralisieren?

Nach meinem Verständnis beim Überfliegen des Datenblattes vom Sensor 
musst du einen Pullup nach VDD legen, z.B. 10k. Dann gehst du mit dem 
Ausgang auf den Eingang eines digitalen Bausteins, der auch mit VDD 
versorgt wird. Mehr ist das nicht.

[HildeK (Gast)]

Im Anhang der Ausschnitt aus dem Datenblatt.
Ob du das mit 5V versorgst, wie gezeigt, oder mit 10V oder 15V, ist 
egal.

[Axel S. (a-za-z0-9)]

Wilhelm K. schrieb:
> ich habe einen Hallsensor (SS41, digital, 5V, stromzehrend), der zu
> einem HEF4011 (NAND Gate) führt. Der Input-Pin ist via Pullup
> vorgespannt (4.6kOhm gegen Vdd, manuell gemessen, Widerstand nicht
> sichtbar).

Was meinst du mit "nicht sichtbar"? Da der 4011 sehr hochohmige 
Eingänge hat, können die gemessenen 4.6K doch nur zu einem extern an ihn 
angeschlossenen Pullup gehören. Real also wohl ein 4.7K Widerling. Wenn 
du weißt daß er da ist und seinen Wert gemessen hast ... mußt du ihn da 
auch von Angesicht zu Angesicht sehen?

> Ich kann den Hallsensor nicht stimulieren, daher will ich das Signal
> (gate output) zu Debugzwecken manuell invertieren (0->1).

Wäre es nicht deutlich einfacher, das Eingangssignal des 4011 zu 
stimulieren? Da dein Sensor anscheinend einen open-collector Ausgang 
hat, kannst du den Eingang des Gatters einfach hart auf GND ziehen. Ich 
nehme dafür gerne die beiden Spitzen einer Pinzette.

> 1) Kann man direkt Vdd an den Output legen (oder mit Pullup)? Oder nimmt
> mir der 4011 (oder der dahinter liegende uC) das übel?

Wenn du einen CMOS-Ausgang, der L-Pegel hat, hart mit Vdd verbindest, 
dann nimmt der das in jedem Fall übel. Bei 4000er Logik kannst du wegen 
der geringen Ströme noch Glück haben - zumindest bei Vdd=5V. Aber die 
feine englische Art ist das nicht. Vergleichbar mit dem Eintreten einer 
Tür, statt die Klinke zu drücken.

> 2) Alternativ: Bekommt man den Pullup (am Input) mit 4kOhm Pulldown
> gefahrlos runter/neutralisiert? Ist der Wert ok?

4K Pulldown gegen 4.7K Pullup - da landest du ziemlich genau im 
verbotenen Bereich mitten zwischen Vdd und GND. Nominal liegen die 
Schaltschwellen für 4000er CMOS Gatter bei 30% und 70% Vdd. L wäre also 
alles unter 1.5V. H alles über 3.5V. Dazwischen ist undefiniert (vulgo: 
verboten)

[HildeK (Gast)]

Axel S. schrieb:
> Was meinst du mit "nicht sichtbar"? Da der 4011 sehr hochohmige Eingänge
> hat, können die gemessenen 4.6K doch nur zu einem extern an ihn
> angeschlossenen Pullup gehören. Real also wohl ein 4.7K Widerling. Wenn
> du weißt daß er da ist und seinen Wert gemessen hast ... mußt du ihn da
> auch von Angesicht zu Angesicht sehen?

Meine Interpretation:
- gar kein PU vorhanden
- mit irgendeinem (Widerstands-)Messgerät zwischen den Eingang und VDD 
gemessen. Manchmal kommt da halt was raus. Deshalb vermutet er einen 
internen.
- Schaltung geht nicht, weil eben der PU fehlt

[Wilhelm K. (maniaxx)]

Entschuldigt meine unpräzise Ausführung. Ich hatte es unterwegs 
geschrieben. Ich erkläre es genauer.

Es geht um die kleine Standby Tochterplatine eines Durchlauferhitzers. 
Der Hallsensor weckt das Gerät auf. Das macht er nicht. Warum das so 
ist, gilt es zu klären. Spannungen sind alle da (bis auf AC) und ich 
versuche ihn ohne Hallsensor zu triggern. Das Ganze läuft extern via 
Labornetzteil ab. Ob der Wechselstromkreis nötig ist, ist unbekannt. Der 
Schaltplan ist unvollständig und evtl. fehlerhaft.

Die Widerstände kann man (wie man sieht) nicht sehen. Wie die das 
machen, weiß ich nicht. Vielleicht Doublelayer, Leitlack oder SMDs 
versenkt. Sie sind aber definitiv vorhanden. Ich kann z.B. 80 Ohm messen 
vom Boardpin zum A7s (links). Man kann kleine Schlitze und verbreiterte 
Tracks auf dem Lack erkennen.

Der Status des HEF4011 im Standby:
01-H  02-H  03-L  04-H  05-L  06-H 07-Vss
08-H  09-H  10-L  11-H  12-L  13-H 14-Vdd(5V)


Sämtliche Input Pins sind hochohmig (4.5MOhm) zu Vdd. Pin6/8 und Pin13 
haben 4.6kOhm zu Vdd. Das dürften Pullups sein, genau wie im Datenblatt.

Axel S. schrieb:
> 4K Pulldown gegen 4.7K Pullup - da landest du ziemlich genau im
> verbotenen Bereich mitten zwischen Vdd und GND. Nominal liegen die
> Schaltschwellen für 4000er CMOS Gatter bei 30% und 70% Vdd. L wäre also
> alles unter 1.5V. H alles über 3.5V.
20% Vdd = 1V
R = 1/(5/4600) = 920 Ohm
Stimmt jetzt hoffentlich. Dann nehme ich 1kOhm.

Schon mal vielen Dank Euch.

[Jens M. (schuchkleisser)]

Der SS41 hat einen Open-Collector-Ausgang, mach da ne 
Brücke/Schalter/Taster nach Masse dran und fertig.

Der Pullup-Widerstand (wenn er denn tatsächlich vorhanden ist und kein 
Hirngespinst/Messfehler/Defekt) dürfte auf dem Substrat als Druck 
vorliegen, unter der blauen Schutzschicht. Möglicherweise sogar mit 
einem eingelaserten Schlitz zum Abgleich.

[Wilhelm K. (maniaxx)]

Das hat funktioniert. Zur Verwunderung hat sich Pin6 aber auch 
verabschiedet (1->0).

Grund:
Pin13 und Pin6 haben einen gemeinsamen Pullup und sind mit 23kOhm 
verbunden. Dazu ein Pufferkondensator an Pin6 gegen Masse. Das Signal 
wird verzögert, bezogen auf 3.5V (High-Schwellwert) um ca. 3ms. In 
diesem Zeitfenster kippt Pin3.

Zumindest ist das meine Theorie.

Sieht aus wie eine Schutzschaltung (oder zumindest eine Quantisierung). 
Egal wie der Hallsensor durchknallt (GND oder 5V), das Gerät würde nicht 
zünden.

Bedeutet aber auch, dass mein Pulldown-Versuch für die Tonne ist.

Daher vielleicht noch mal zurück zu der Frage, ob es nicht eine 
Möglichkeit gibt, den Output Pin direkt zu kippen.

Kann man nicht einfach einen anderen High-Output brücken? Der hätte doch 
CMOS-Niveau und würde die zulässigen 10mA nicht überschreiten.

[Jens M. (schuchkleisser)]

Was macht der Hallsensor denn?
Du kannst dessen Signal sicherlich simulieren.

[Axel S. (a-za-z0-9)]

Jens M. schrieb:
> Was macht der Hallsensor denn?
> Du kannst dessen Signal sicherlich simulieren.

Ich nehme an, das ist ein Durchflußsensor. Z.B. ein Flügelrad im 
Wasserstrom, dessen Drehung der Hallsensor auswertet. Das Rad kann nun 
in beiden Positionen stehen bleiben, der Sensor liefert dann dauerhaft H 
oder dauerhaft L.

Die Schaltung wäre dann ein Impulsdetektor, der das Vorliegen von 
Impulsen mit einer gewissen Mindestfrequenz detektiert. Kanonisch macht 
man das mit einem retriggerbaren, flankengesteuerten Monoflop. Oder halt 
in Software.

Zm debuggen würde man also den Hallsensor abklemmen (damit er nicht mit 
einem Dauer-L dazwischen funken kann). Und dann eine Pulsfrequenz im 
Bereich einiger Hz an den Eingang legen. Z.B. aus einem 555. Zur 
Sicherheit kann man dem noch einen Transistor nachschalten, der dann 
elektrisch genauso wirkt wie der open-collector Ausgang des Hallsensors.

[Wilhelm K. (maniaxx)]

Ja, ist ein Durchflusssensor mit Magnetscheibe. Der Hallsensor liefert 
aber nur ein Signal (wenn ich das richtig in Erinnerung habe) bei 
Magnetfeldänderung, also wenn sich die Scheibe dreht.

Ich muss den sowieso früher oder später testen. Ich halte den mal 
testweise an einen Kopfhörer mit 50Hz und messe die Frequenz.

Der Output Override wäre hält ein netter Hack gewesen.

[Jens M. (schuchkleisser)]

Wilhelm K. schrieb:
> Der Hallsensor liefert
> aber nur ein Signal (wenn ich das richtig in Erinnerung habe) bei
> Magnetfeldänderung, also wenn sich die Scheibe dreht.

Der SS41 hat laut Datenblatt ein Flipflop drin, das bei "viel Feld" 
gesetzt und bei "wenig Feld" zurückgesetzt wird.
Da Honeywell generell scheiße DaBlas macht, bedeutet das Nord und Süd.
Also ein ganz normaler Hallsensor.

Wilhelm K. schrieb:
> Der Output Override wäre hält ein netter Hack gewesen.

Kannst du nur, wenn der Ausgang einen Serienwiderstand hat, im 
Normalfall also nicht. Oder du kannst einen Pin auslöten und da 
stattdessen einspeisen.
Der einzige gangbare Weg ist also, einen Eingang zu verfrickeln.
Wie bereits erwähnt, wäre ein zusammengefrickelter Takterzeuger mit 
OpenCollector-Ausgang anstelle des HS der Weg.

[Axel S. (a-za-z0-9)]

Wilhelm K. schrieb:
> Ja, ist ein Durchflusssensor mit Magnetscheibe. Der Hallsensor liefert
> aber nur ein Signal (wenn ich das richtig in Erinnerung habe) bei
> Magnetfeldänderung, also wenn sich die Scheibe dreht.

Nope. Es mag Sensoren geben, die einen Impulsdetektor eingebaut haben. 
Aber der SS41 ist kein solcher. Der zieht den Ausgang auf L, wenn ein 
Magnetfeld der einen Polarität anliegt und läßt ihn los, wenn das 
Magnetfeld die andere Polarität hat (deswegen das Wort bipolar im 
Datenblatt).

Je nachdem, in welcher Position die Magnetscheibe stehen bleibt, liefert 
der Sensor also einen statischen H- oder L-Pegel. Wenn der 
Durchlauferhitzer bei Drehung der Scheibe einschalten soll (was logisch 
ist), dann muß der angesprochene Impulsdetektor hinter den Sensor.