Schaltung, die bei Signal für eine bestimmte Zeit an ist

[Pascal F. (pascal_f720)]

Ich bin noch sehr unerfahren im Bereich der Elektronik und suche hier 
nach einer Lösung.

Folgendes Problem: Es soll durch ein kurzes 1,5V Inputsignal eine Lampe 
mit einer Batteriespannung von 3,7V für eine bestimmte Zeit (bspw. 
60sec) durchgestaltet werden. Bisher habe ich probiert das ganze per 
Arduino zu lösen, was auch klappt, allerdings viel zu viel Strom frisst.
Daher ist meine Frage ob es ein elektrisches Bauteil oder eine Schaltung 
gibt mit der das mit einem gerigen Stromverbrauch möglich wäre. Also 
quasi so etwas wie ein Relais, das nach Signaleingang aber für eine 
wählbare zeit durchgestaltet bleibt.

Vielen Dank für eure Antworten im Voraus!

[Jörg R. (solar77)]

Weshalb nutzt Du als Schaltsignal nicht die 3,7V von der Batterie bzw. 
dem Akku?

Als Chip kommt der CD4538 in Frage. Am Ausgang einen kleinen Mosfet um 
die Last zu schalten.

[Ingo W. (uebrig)]

Das Bauteil nennt sich monostabiler Multivibrator oder kurz Monoflop.
Zum Beispiel das CMOS Bauteil 4538, der enthält gleich zwei davon.

[Falk B. (falk)]

Siehe Monoflop.

[Pascal F. (pascal_f720)]

Jörg R. schrieb:
> Weshalb nutzt Du als Schaltsignal nicht die 3,7V von der Batterie bzw.
> dem Akku?
>
> Als Chip kommt der CD4538 in Frage. Am Ausgang einen kleinen Mosfet um
> die Last zu schalten.

Liegt daran, dass das Eingangssignal durch einen Funkempfänger bei 1,5V 
liegt.

[Falk B. (falk)]

Pascal F. schrieb:
>> Als Chip kommt der CD4538 in Frage. Am Ausgang einen kleinen Mosfet um
>> die Last zu schalten.
>
> Liegt daran, dass das Eingangssignal durch einen Funkempfänger bei 1,5V
> liegt.

Mit einem gescheiten Pegelwandler kein Problem.

[Dieter D. (Firma: Hobbytheoretiker) (dieter_1234)]

Denke mal das wäre für Deinen Fall eine geeignete Schaltung:
https://www.elektronik-labor.de/Lernpakete/Schaltung/Grundschaltungen7_1.html

[Jörg R. (solar77)]

Falk B. schrieb:
> Pascal F. schrieb:
>>> Als Chip kommt der CD4538 in Frage. Am Ausgang einen kleinen Mosfet um
>>> die Last zu schalten.
>>
>> Liegt daran, dass das Eingangssignal durch einen Funkempfänger bei 1,5V
>> liegt.
>
> Mit einem gescheiten Pegelwandler kein Problem.

Der CD4538, besser noch der 74HC4538, kann am entsprechenden Eingang von 
H nach L getriggert werden. Daher reichen 2 Widerstände und ein NPN 
Transistor für die Pegelwandlung.

@TO
Wieviel Strom benötigt die Last?

[Falk B. (falk)]

Dieter D. schrieb:
> Denke mal das wäre für Deinen Fall eine geeignete Schaltung:
> https://www.elektronik-labor.de/Lernpakete/Schaltung/Grundschaltungen7_1.html

Nö. Das ist eine einfache Grundschaltung, die groß und stromhungrig ist. 
Ein passender CMOS-IC kann das deutlich besser mit weniger Strom. Vor 
allem, wenn es um Zeiten deutlich >1s geht, da nimmt man was Digitales.

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

Jörg R. schrieb:
> Der CD4538, besser noch der 74HC4538

Der braucht für 60 Sekunden unhandlich große Kondensatoren und/oder 
unrealistisch große Widerstände. Weit besser für lange Schaltzeiten sind 
die im Artikel Monoflop genannten CD4536 oder MC14541.

Vor allem läßt sich mit diesen IC ein Poti zur Einstellung der 
Schaltzeit einfacher kalibrieren. Dazu überspringt man einfach ein paar 
Teilerstufen und muß nicht jedes Mal eine ganze Minute warten.

[Stefan F. (Gast)]

Pascal F. schrieb:
> Bisher habe ich probiert das ganze per
> Arduino zu lösen, was auch klappt, allerdings viel zu viel Strom frisst.

Du könntest das ganze mit einem "nackten" Mikrocontroller aufbauen, z.B. 
einem ATtiny45. Der nimmt im Ruhezustand viel weniger Strom auf, als die 
Selbstentladung der Batterie.

Ich mag Mikrocontroller, aber hier würde ich wohl auch ein Monoflop mit 
einem CMOS IC aufbauen.

[Pascal F. (pascal_f720)]

Wie beschalte ich diesen denn?
Ich habe leider noch nicht das technische Verständnis. Ich habe mir 
viele Webseiten und Videos dazu angeschaut. Diese sind jedoch auf einem 
Niveau angesetzt, auf dem ich dies nicht auf mein eigenes Projekt 
umsetzen kann.

[Michael M. (Firma: Autotronic) (michael_metzer)]

Pascal F. schrieb:
> Daher ist meine Frage, ob es ein elektrisches Bauteil oder eine Schaltung
> gibt, mit der das mit einem geringen Stromverbrauch möglich wäre?

Klar! Du tippst die 1,5V Batterie einmal kurz zwischen Vcc und den 
Eingang vom PNP Transistor (BC327), dann verbraucht die Schaltung nach 
Ablauf der 60 Sekunden kein einziges Gramm Strom mehr (Null 
Milliampere).

Nachteil: Nach etwa 54 Sekunden wird die Lampe langsam dunkler. Das 
Ausschalten geht also nicht abrupt.

[Dieter D. (Firma: Hobbytheoretiker) (dieter_1234)]

Falk B. schrieb:
> Nö. Das ist eine einfache Grundschaltung, die groß und stromhungrig ist.

Diese verlinkte Schaltung ist nicht groß und stromhungrig. Im 
Ruhezustand werden nur Kriechströme verbraucht. Für lange Schaltzeiten 
ist das die erste Eingangsschaltung und die zweite darüber angesteuert. 
Besonders praktisch ist die Vergrößerung der Kapazität um den 
Verstärkungsfaktor.

Zumindest Transistoren liegen meist rum, die passenden CDxxxx in der 
Regel nicht. Allerdings die LED wird dabei nicht hart ausgeschaltet 
sondern wird gegen Ende der Zeit langsam dunkel. Der Rechte Teil der 
Schaltung kann für einen Mosfet modifiziert werden. Der muss dann aber 
auch Linearbetrieb können.

Simulation falstad.com.

[Falk B. (falk)]

Pascal F. schrieb:
> Wie beschalte ich diesen denn?

So wie im Datenblatt ;-)

> Ich habe leider noch nicht das technische Verständnis. Ich habe mir
> viele Webseiten und Videos dazu angeschaut. Diese sind jedoch auf einem
> Niveau angesetzt, auf dem ich dies nicht auf mein eigenes Projekt
> umsetzen kann.

Hmmm. Siehe Anhang. Eimal mit Transistoren als Pegelwandler + 
digitalem Monoflop. Und einmal als moderne Variante mit 8pol. 
Mikrocontroller. Wenn du willst, kann ich dir so ein Ding programmieren 
und schicken, musst du dann nur noch anschließen.

[Jörg R. (solar77)]

Axel S. schrieb:
> Jörg R. schrieb:
>> Der CD4538, besser noch der 74HC4538
>
> Der braucht für 60 Sekunden unhandlich große Kondensatoren und/oder
> unrealistisch große Widerstände.

Hallo Axel,

ich komme auf Werte um 220uF und 270K. 220uF für einen Kondensator ist 
noch nicht so unhandlich.

[Falk B. (falk)]

Dieter D. schrieb:
> Diese verlinkte Schaltung ist nicht groß und stromhungrig. Im
> Ruhezustand werden nur Kriechströme verbraucht. Für lange Schaltzeiten
> ist das die erste Eingangsschaltung und die zweite darüber angesteuert.
> Besonders praktisch ist die Vergrößerung der Kapazität um den
> Verstärkungsfaktor.
>
> Zumindest Transistoren liegen meist rum, die passenden CDxxxx in der
> Regel nicht. Allerdings die LED wird dabei nicht hart ausgeschaltet
> sondern wird gegen Ende der Zeit langsam dunkel.

Naja, stimmt wohl zum Teil. Gefällt mir aber trotzdem nicht so recht, 
trotz der unschlagbaren Einfachheit.

> Der Rechte Teil der
> Schaltung kann für einen Mosfet modifiziert werden. Der muss dann aber
> auch Linearbetrieb können.

Spielt bei den Spannungen und Strömen keine Rolle, das können alle.

[Dieter D. (Firma: Hobbytheoretiker) (dieter_1234)]

Dieter D. schrieb:
> die erste Eingangsschaltung

Diese Schaltung kannst Du auch mit Deinem Arduino nutzen.

Du baust diese so auf, dass Zeitkonstante bei einer Sekunde liegt. Dein 
1,5V Impuls schaltet diese ein und statt einer LED wird der Arduino 
eingeschaltet. Mit einem Pin vom Arduino gibst Du 60s lang einen kleinen 
Impuls alle 0,5s parallel auf den Eingang. Wenn die Zeit abgelaufen ist, 
versiegen diese Impulse und diese Schaltung trennt Deinem Arduino von 
der Stromquelle, bis zur nächsten Wiedereinschaltung.

[Dieter D. (Firma: Hobbytheoretiker) (dieter_1234)]

Falk B. schrieb:
> Und einmal als moderne Variante mit 8pol.
> Mikrocontroller.

Hier wäre so ein Beispiel mit ATtiny 13 und Assemblerprogramm:
https://www.elektronik-labor.de/Elo/Monoflop.html

[Lothar M. (Firma: Titel) (lkmiller) (Moderator)]

Pascal F. schrieb:
> Es soll durch ein kurzes 1,5V Inputsignal
Wie lang ist denn dieses "kurze" Inputsignal? Wie belastbar ist dieses 
Signal?

> Liegt daran, dass das Eingangssignal durch einen Funkempfänger bei 1,5V
> liegt.
Du meinst das Ausgangssignal dieses geheimen Funkempfängers? warum 
gibt der so ein seltsames, nur mit Aufwand verwendbares Signal aus? 
Kannst du mal eine Typenbezeichnung oder einen Link zu diesem Gerät 
angeben?

> bspw. 60sec
Muss diese Zeit einstellbar sein und/oder genau einghalten werden? Oder 
reicht es aus, wenn letztlich irgendwas zwischen 50..70s rauskommt?

> Bisher habe ich probiert das ganze per Arduino zu lösen, was auch
> klappt
Zeig doch mal in einem Schaltplan mit Bauteilnamen und -werten, wie du 
das gemacht hast.

[Falk B. (falk)]

Dieter D. schrieb:
> Allerdings die LED wird dabei nicht hart ausgeschaltet
> sondern wird gegen Ende der Zeit langsam dunkel.

LTspice meint, die Schaltung ist nicht gut. Ich stimme dem zu.

[Dieter D. (Firma: Hobbytheoretiker) (dieter_1234)]

Falk B. schrieb:
> Naja, stimmt wohl zum Teil. Gefällt mir aber trotzdem nicht so recht,
> trotz der unschlagbaren Einfachheit.

Kommt halt darauf an ob schnell eine Lösung reicht
Beitrag "Quick&dirty - schnelle Problemlösungen selbst gebaut"
oder solider und genauer gebaut werden muss.

Welche Richtung der TO einschlagen will obliegt ihm, nicht uns hier im 
Forum.

Falk B. schrieb:
> die Schaltung

Ist auch noch nicht fertig dimensioniert. Der zweite Transistor müßte 
eigentlich als Darlington ausgeführt werden.

[Falk B. (falk)]

Dieter D. schrieb:
> Ist auch noch nicht fertig dimensioniert. Der zweite Transistor müßte
> eigentlich als Darlington ausgeführt werden.

Supi, und das alles bei 3,7V Betriebsspannung. Wird nicht wirklich gut.

[Falk B. (falk)]

Hmm, so ist es besser, da kann man die Zeit einfach per Poti einstellen. 
Ist trotzdem stromsparend, dank geschaltetem Poti.

[Thomas S. (Firma: Chipwerkstatt) (tom_63)]

Warum denn kein NE555. Der ist doch dafür gedacht.

[Stefan F. (Gast)]

Thomas S. schrieb:
> Warum denn kein NE555. Der ist doch dafür gedacht.

Weil der viel Strom aufnimmt.

[Jörg R. (solar77)]

Stefan F. schrieb:
> Thomas S. schrieb:
>> Warum denn kein NE555. Der ist doch dafür gedacht.
>
> Weil der viel Strom aufnimmt.

ICM7555

[Georg M. (g_m)]

https://www.google.de/search?q=C005+timer

https://www.google.de/search?q=Adafruit+TPL5110

[Jörg R. (solar77)]

Stefan F. schrieb:
> Thomas S. schrieb:
>> Warum denn kein NE555. Der ist doch dafür gedacht.
>
> Weil der viel Strom aufnimmt.

Zudem läuft der NE555 nicht mit 3,7V.

[Dieter D. (Firma: Hobbytheoretiker) (dieter_1234)]

Falk B. schrieb:
> Supi, und das alles bei 3,7V Betriebsspannung. Wird nicht wirklich gut.

Kann diskret aufgebaut werden, so dass der zusätzliche Spannungsabfall 
von 0,7V nicht zur E-C-Strecke zusätzlich addiert, siehe dort:
Beitrag "Darlington-Schaltung"


Jörg R. schrieb:
> ICM7555

LMC555 und TLC555 (CMOS) im Vergleich mit NE555 (BJT)
https://www.elektronik-kompendium.de/public/schaerer/test555.htm


Für CMOS-Chips wäre noch der CD 4060 eine Option um längere Zeiten zu 
realisieren:
14-stage binary ripple counter, external RC or crystal oscillator 
(32.768 kHz compatible), schmitt trigger inputs.

[Michael M. (Firma: Autotronic) (michael_metzer)]

Dieter D. schrieb:
> Für CMOS-Chips wäre noch der CD 4060 eine Option um längere Zeiten zu
> realisieren:
> 14-stage binary ripple counter, external RC or crystal oscillator
> (32.768 kHz compatible), schmitt trigger inputs.

Mit einem 32,768 kHz Quarz kommt man beim CD4060 auf eine 
Zeitverzögerung von maximal eine halbe Sekunde.

Da deswegen sowieso ein niederfrequenteres RC Glied für den Oszillator 
eingesetzt werden muss, kann man auch gleich den CD4541 einsetzen. Der 
kann sich durch die Konfiguration von den Anschlüssen A und B nach 
Ablauf der 60 Sekunden selbst abschalten.

Einen geringen Stromverbrauch hat der CD4541 in diesem Zustand aber 
trotzdem, damit man ihn auch jederzeit durch einen kurzen Impuls für 
einen neuen Zeitablauf wieder wecken kann.

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

Jörg R. schrieb:
> Axel S. schrieb:
>> Jörg R. schrieb:
>>> Der CD4538, besser noch der 74HC4538
>>
>> Der braucht für 60 Sekunden unhandlich große Kondensatoren und/oder
>> unrealistisch große Widerstände.
>
> ich komme auf Werte um 220uF und 270K. 220uF für einen Kondensator ist
> noch nicht so unhandlich.

Im Vergleich zu z.B. 2.2nF und 9.1kΩ bei einem Teilerfaktor von 2^20 für 
~1min (das läßt immer noch Raum bis 2^24 = 16min) mit dem CD4536 finde 
ich 220µF recht groß. Zumal man Elkos nur mit großen Toleranzen bekommt, 
ganz im Gegenteil zu kleinen Folienkondensatoren. Und dann hat so ein 
Elko ja auch Leckstrom. Temperatur- und alterungsabhängig.

Nein. Wenn es über ein paar Sekunden hinaus geht, dann will man kein 
einfaches Monoflop mehr. Dann löst man das digital.

Sehr schnuckelig war in dieser Beziehung der E355 aus der DDR. Dessen 
Teiler war nicht rein binär abgestuft, sondern war nach oben hin in 
Zehner und 6er Schritten unterteilt. Damit konnte man das Poti in 
Schritten von z.B. 1..10 beschriften und dann per Schalter zwischen 
Sekunden (x10) und Minuten (x10) wechseln. War damals sehr beliebt für 
Timer. Paßt allerdings nicht für den TO, weil nicht stromsparend genug. 
War I²L statt CMOS.

[Michael M. (Firma: Autotronic) (michael_metzer)]

Michael M. schrieb:
> Einen geringen Stromverbrauch hat der CD4541 in diesem Zustand aber
> trotzdem

Durch den Einsatz von zwei weiteren Transistoren in Selbsthaltung, wird 
der Stromverbrauch nach 60 Sekunden komplett abgeschaltet. Der GND 
Anschluss des CD4541 wird auch über die beiden Transistoren geleitet. 
Gestartet wird mit einem 1,5V Impuls.

[Peter D. (peda)]

Pascal F. schrieb:
> Bisher habe ich probiert das ganze per
> Arduino zu lösen, was auch klappt, allerdings viel zu viel Strom frisst.

Weil da noch haufenweise Zeugs neben dem MC drauf ist.
Nimm z.B. einen bloßen ATtiny25 und Du kommst auf <1µA beim Warten auf 
den Impuls.
Für die 1,5V brauchst Du allerdings noch einen Transistor als 
Pegelwandler bei 3,7V. Der interne analoge Komparator ginge auch, 
verbraucht allerdings 35µA.

[Monk (Gast)]

Stefan F. schrieb:
> Du könntest das ganze mit einem "nackten" Mikrocontroller aufbauen

Pascal F. schrieb:
> Wie beschalte ich diesen denn?

Dafür gibt es reichlich viele Tutorials, z.B. das erste das Goolge bei 
mir ausgibt: 
https://wolles-elektronikkiste.de/attiny85-84-45-44-25-24-programmieren
Oder das zweite: 
http://www.sachsendreier.com/asw/projekteundexperimente/arduinoasisp/arduinoasisp.php

Ich würde allerdings einen 100nF Kondensator direkt an die VCC/GND Pins 
des Mikrocontrollers stecken oder löten.