Forum: Fahrzeugelektronik PWM glätten und Minus als Steuersignal nutzen


von Stefan H. (stefan_h583)


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Hallo zusammen,

ich brauche ein nutzbares Minus-Signal aus einer PWM Quelle.
Die Innenbeleuchtung meines E36 nutzt PWM zur Dimmung der 
Innenbeleuchtung. Ich brauche das Signal (Innenbeleuchtung AN) zur 
Ansteuerung eines Shellys, der aber nur Minus akzeptiert.
Keine Ahnung wie ich es besser ausdrücken kann, ist das eine negative 
Ansteuerung?

Wie kann ich das realisieren? Es muss keine Last aushalten, ein Versuch 
mit Relais endete in unendlichem Schnattern...

Lässt es sich über einen Kondensator und Widerstand glätten, um dann 
damit einen Transistor zu schalten? Falls ja - was bräuchte ich da an 
Material?

Vielen Dank im Voraus,
Stefan

von H. H. (hhinz)


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Nimm einen Optokoppler.

von Stefan H. (stefan_h583)


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Laut Google wird beim Optokoppler eine LED benutzt. Stelle ich mir das 
so vor, dass sie durch die PWM einfach dunkler wird und der Koppler 
einfach ab einer Schwelle abschaltet? Also wäre PWM dadurch eleminiert 
und der Optokoppler würde einfach einmal schalten?
Würde das hier 
https://www.amazon.de/dp/B0D9NKVFH9?ref=ppx_yo2ov_dt_b_fed_asin_title&th=1 
reichen?

von H. H. (hhinz)


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Du brauchst kein Relais.

von Günter L. (Firma: Privat) (guenter_l)


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PWM glätten macht man mit ein Tiefpassfilter.

https://de.wikipedia.org/wiki/Tiefpass

von Stefan H. schrieb:
>der aber nur Minus akzeptiert.
>Keine Ahnung wie ich es besser ausdrücken kann, ist das eine negative
>Ansteuerung?

Wenn man aus einer positiven Steuerspannung eine negative
Steuerspannung machen will, nimmt man eine invertierende
Operationsverstärkerschaltung. Die muß aber auf
Masse bezogen, mit einer positiven und negativen
Betriebsspannung versorgt werden, sonst kann
keine negative Spannung ausgeben werden.

https://www.elektronik-kompendium.de/sites/slt/0210141.htm

: Bearbeitet durch User
von Jens G. (jensig)


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Stefan H. schrieb:
> Ansteuerung eines Shellys, der aber nur Minus akzeptiert.

Minus gegenüber was?

Stefan H. schrieb:
> Keine Ahnung wie ich es besser ausdrücken kann, ist das eine negative
> Ansteuerung?

Na dann schreibe doch mal, auf welchen Namen dieser Shelly hört, damit 
wir dessen Datenblatt finden und anschauen können, und wir dann wissen, 
was der wirklich braucht.

: Bearbeitet durch User
von Weingut P. (weinbauer)


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E36 soll n BMW 3er sein, oder?

Was soll’s denn werden wenns fertig ist?

von Sherlock 🕵🏽‍♂️ (rubbel-die-katz)


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Hatten wir das Thema nicht erst vor wenigen Wochen? Kommt mir sehr 
bekannt vor, ich habe den Thread aber auf die Schnelle nicht gefunden.

von Stefan H. (stefan_h583)


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H. H. schrieb:
> Nimm einen Optokoppler.

Ja, das scheint mir die Lösung zu sein, danke!


Günter L. schrieb:
> PWM glätten macht man mit ein Tiefpassfilter.

Ich denke dass ich es durch den Optopkoppler gar nicht glätten muss, ich 
brauche ja nur das Steuersignal. Ich habe letztlich den Begriff 
Elektromechanik hier gelesen, das entspricht auch eher meinen 
Fähigkeiten. Deshalb vielen Dank für die Lösung über die 
Operationsverstärkerschaltung, aber das ist mir 3 Nummern zu hoch ;-)
Ich nutze einfach das an den Optokoppler angehängte Relais und schalte 
mir damit die benötigte Masse.

Jens G. schrieb:
> Minus gegenüber was?

Na, gegen 12V Bordspannung im Fahrzeug, nennen wir es halt Masse...
Es ist ein Shelly Plus RGBW PM, der benötigt halt Minus für seine 
Inputs. Damit kann ich dann per Script RGB's entsprechend steuern.

Weingut P. schrieb:
> E36 soll n BMW 3er sein, oder?
>
> Was soll’s denn werden wenns fertig ist?

Jau, richtig. Puh... Also, ich habe die originale Innenbeleuchtung gegen 
RGB's ausgetauscht und zusätzlich in Fußraum, Türen und der 
Mittelkonsole eine Ambiente Beleuchtung eingebaut.
Bei Zündung an soll alles außer die Beleuchtung unterm Dach in 
Wunschfarbe gedimmt leuchten. Aber wenn die Innenbeleuchtung aktiviert 
wird, soll der Shelly ALLE RGB's auf weiß in voller Helligkeit schalten. 
Dafür brauche ich ja eben das Signal. Das habe ich bisher ausschließlich 
über normale Relais realisiert, aber die schnattern sich beim PWM-Dimmen 
des originalen Innenbeleuchtungssignals zu Tode.

Sherlock 🕵🏽‍♂️ schrieb:
> Hatten wir das Thema nicht erst vor wenigen Wochen?

Also von mir nicht - und ich hatte auch nichts dazu gefunden, sonst 
hätte ich ja nicht geschrieben...


Alles in allem vielen Dank euch allen, ich denke (äh HOFFE, habs noch 
nicht getestet) dass der Optokoppler mir da helfen wird.

von Weingut P. (weinbauer)


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Ah, OK, verstehe, es wird kein Minussignal gebraucht, sondern 
Karosseriemasse.
Ja, Optokoppler ist das Stichwort, Tiefpass sollte doch in Erwägung 
gezogen werden.

von Flip B. (frickelfreak)


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Stefan H. schrieb:
> aber die schnattern sich beim PWM-Dimmen
> des originalen Innenbeleuchtungssignals zu Tode.

Das wird sich mit Optokoppler und Relais nicht ändern. Die Empfohlene 
lösung war, hinter einen Tiefpass einen Optokoppler zu schalten, um 
damit deinen Signalpegel zu invertieren. Transistoren gingen auch, aber 
der Optokoppler ist anfängerfreundlicher, da man nicht auf den 
Massebezug achten muss.

von H. H. (hhinz)


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Flip B. schrieb:
> Stefan H. schrieb:
>> aber die schnattern sich beim PWM-Dimmen
>> des originalen Innenbeleuchtungssignals zu Tode.
>
> Das wird sich mit Optokoppler und Relais nicht ändern. Die Empfohlene
> lösung war, hinter einen Tiefpass einen Optokoppler zu schalten, um
> damit deinen Signalpegel zu invertieren. Transistoren gingen auch, aber
> der Optokoppler ist anfängerfreundlicher, da man nicht auf den
> Massebezug achten muss.

Ein kleiner Kondensator parallel zum Ausgang des Optokopplers reicht 
völlig.

von Stefan H. (stefan_h583)


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Stefan H. schrieb:
> Laut Google wird beim Optokoppler eine LED benutzt. Stelle ich mir das
> so vor, dass sie durch die PWM einfach dunkler wird und der Koppler
> einfach ab einer Schwelle abschaltet? Also wäre PWM dadurch eleminiert
> und der Optokoppler würde einfach nur einmal schalten?


Deshalb stellte ich diese Frage hier. Also wird der Ausgang des Kopplers 
auch pulsieren?

H. H. schrieb:
> Ein kleiner Kondensator parallel zum Ausgang des Optokopplers reicht
> völlig.

Ich habe hier einen linsenförmigen, ca 2 Cent großen mit 330nF bei 32V 
liegen. Würde der zufällig passen?

: Bearbeitet durch User
von Otto K. (opto_pussy)


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Stefan H. schrieb:
> Ich habe hier einen linsenförmigen, ca 2 Cent großen mit 330nF bei 32V
> liegen. Würde der zufällig passen?

Das hängt vom Pullup-Widerstand und von der PWM-Frequenz ab.

von Bruno V. (bruno_v)


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Wenn ein Relais klappert, dann auch ein optokoppler. Und 330nF ändern 
das nicht.

Was Du brauchst ist ein (nachtriggerbares) monoflop. Das kann ein 
Kondensator sein, dann aber eher an einem FET (Transistor), damit er 
nicht so groß wird. Noch besser ein 555 Timer-ic (grundschaltung, 
googeln). Optokoppler ist sinnlos.

von Otto K. (opto_pussy)


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Soll die PWM am Ende weiterhin funktionieren, oder soll aus dem 
PWM-Signal einfach nur ein Schaltsignal generiert werden?

von H. H. (hhinz)


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Bruno V. schrieb:
> Optokoppler ist sinnlos.

Du ahnst nicht mal wie sinnvoll der hier ist.

Aber der Shelly, und wohl auch der RGB-LED-Treiber sind ja eh nicht fürs 
KFZ-Bordnetz gebaut, da kommt noch eine weitere Baustelle auf den TE zu.

von Otto K. (opto_pussy)


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H. H. schrieb:
> Bruno V. schrieb:
>> Optokoppler ist sinnlos.
>
> Du ahnst nicht mal wie sinnvoll der hier ist

Hallo Herr Hinz, da ich momentan weder vom Tuten noch vom Blasen Ahnung 
habe, mal doch bitte mal die Schaltung auf, damit ich mir darunter was 
vorstellen kann, denn ich habe immer noch nicht richtig begriffen, was 
der TE am Ende eigentlich haben will.

: Bearbeitet durch User
von Uwe (uhi)


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Otto K. schrieb:
> was
> der TE am Ende eigentlich haben will.

Ich rate mal, bitte korrigieren.
Im Fahrzeug ist eine Leuchte, die mit einer Seite an 12V hängt, und an 
der andere Seite eine PWM gegen Masse schaltet.
Er möchte, wenn die Lampe leuchtet (egal wie hell), einen Digitaleingang 
auf Ground schalten. Oder er möchte den Shelly versorgen mit Ground, 
also die Betriebsspannung des Shellys masseseitig ein- und ausschalten.

Für beide Varianten würde ich in Anbetracht der Erfahrungen des TO in 
der Tat ein Relais vorschlagen, weil
- das leichter vermittelbar ist als eine rein elektronische Schaltung
- man hört ob es schaltet
- es nur "ein" und "aus" kennt und daher die Problematik der Übersetzung 
von PWM-Rampe in digitales Signal einfach löst.

Also: Parallel zu Lampe die Relaisspule. Damit das still wird, eine 
Diode in Reihe und einen 1000µF Elko parallel zur Spule.
Mögliches Problem: Wenn die Ansteuerelektronik der Lampe den Strom 
überwacht, könnte sie durch die neue Last versehentlich Kurzschluss 
detektieren und abschalten. Falls das eintritt, dann wirds etwas 
aufwendiger (kleineres Relais, kleinerer Kondensator, oder Optokoppler 
statt Relais)

von Bruno V. (bruno_v)


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H. H. schrieb:
> Du ahnst nicht mal wie sinnvoll der hier ist.

Ich bin für alle Argumente offen. Aber bei Massebezug im Auto ein 
Schaltsignal hochohmig entkoppeln, sollte kein Problem darstellen. 
Vielleicht habe ich die Schaltung auch falsch verstanden. Da er die 
Ursprüngliche LED ausbaut, ein entsprechender Widerstand als Pull-Up, 
und 2k2 oder so als Entkopplung zum FET oder was auch immer. Wenn LOW, 
dann Relais ein solange LOW + z.B. 1s. Egal ob 555 oder einfacher 
Kondensator. Die Störungen im Bordnetz muss er auch mit Opto-Koppler 
aushalten.

von Otto K. (opto_pussy)


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Ich glaube jetzt habe ich es langsam begriffen. Man könnte das 
PWM-Signal mit einem Spitzenwertdetektor (Diode und Tiefpass) einfangen 
und dann auf einen N-Channel MOSFET draufgeben, der dann wiederum ein 
Relais schaltet, das dann wiederum ein reines DC-Signal an den Shelly 
übergibt.

Das hätte den Vorteil, dass selbst wenn das PWM-Signal am Anfang nur 
Nadelimpulse liefert, würde der N-Channel MOSFET trotzdem schon voll 
durchschalten.

von Axel R. (axlr)


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Man kann das auch mal aufmalen ;)

Mir ist das noch nicht ganz klar? Hat der Shelly LOW-Aktive Eingänge? 
Also muss man den PIN für ROT auf Masse legen, damit die LED am Ende Rot 
leuchtet?
Dann kann man doch den Transistor vom OPtokoppler mit seinem Emitter 
aufs Chassis löten und mit dem Kollektor in den Shelly reingehen? Die 
LED packt man über 2k2 mit zu den anderen LEDs.

von Otto K. (opto_pussy)


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Axel R. schrieb:
> Man kann das auch mal aufmalen ;)

Ja warte, ich mal das mal so auf, wie der Herr Hinz sich das mit dem 
Optokoppler vorgestellt hat. Das hat den Vorteil, dass man das Signal 
gegebenenfalls leicht invertieren kann und dass nur wenige Bauteile 
benötigt werden. Sogar das Relais fällt weg.

von Stefan H. (stefan_h583)


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Otto K. schrieb:
> Soll die PWM am Ende weiterhin funktionieren, oder soll aus dem
> PWM-Signal einfach nur ein Schaltsignal generiert werden?

Letzteres. Ich brauche nur das Signal, mit welchem die originale 
Beleuchtung gespeist wird. Die PWM passiert auch nur beim ein- und 
ausschalten für ca 2 sek, in diesen Zeitraum muss ich das Signal 
konstant halten. Dieses Signal muss ein Relais sauber ansteuern können, 
das ist alles was ich brauche.

Ja, dein Threat grade hört sich gut an!
Otto K. schrieb:
> Das hätte den Vorteil, dass selbst wenn das PWM-Signal am Anfang nur
> Nadelimpulse liefert, würde der N-Channel MOSFET trotzdem schon voll
> durchschalten.

Es ist mir auch erstmal wurscht ob dieses Signal positiv oder negativ 
ist, hauptsache ich kann ein Relais schalten. Das soll dann die 
eigentliche Betriebsspannung für den Shelly schalten, und auch das 
negative Eingangssignal stellen.


Uwe schrieb:
> Er möchte, wenn die Lampe leuchtet (egal wie hell), einen Digitaleingang
> auf Ground schalten.

Danke, genau das. Und das kann auch gern von einem positiven Signal 
kommen, hauptsache es ist stabil damit ich damit über ein Relais 
Masse/Ground bekomme.



Das sind doch zwei tolle Lösungsansätze von Otto und Uwe.
Verstehe ich es richtig, der Vorschlag von Otto (N-Channel MOSFET) hätte 
den Vorteil, dass es früher ansprechen würde, aber bis auf das MOSFET 
eigentlich identisch mit Uwes Lösung ist?!

von Otto K. (opto_pussy)


Angehängte Dateien:

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Ich habe jetzt erstmal Herrn Hinz seine Lösung aufgemalt. Ich bezweifle 
aber das für C1 ein Kondensator von 330nF ausreichen wird, denn das 
ergibt mit dem 10k Widerstand eine Grenzfrequenz von 50 Hz. Selbst wenn 
das PWM Signal 200 Hz groß ist, würde der 330nF bei PWM-Nadelimpulsen 
nicht ausreichend groß genug sein.

von Stefan H. (stefan_h583)


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Axel R. schrieb:
> Mir ist das noch nicht ganz klar? Hat der Shelly LOW-Aktive Eingänge?
> Also muss man den PIN für ROT auf Masse legen, damit die LED am Ende Rot
> leuchtet?

Ja, so isset. Nur dass ich die Eingänge entkoppelt habe, und den Eingang 
für mein Script nutze. Eingang 1 z.B. liegt dann am Innenraumlicht, 
Eingang 2 an Zündung ein. Im Script dann "wenn Eingang 1 aktiv, dann 
Lichter am Dachhimmel weiß, wenn Eingang 2 aktiv, dann 
Ambientebeleuchtung in Farbe aktiv" Der Shelly hat einen RGB-Treiber 
integriert, der steuert dann direkt die Beleuchtung an. Übrigens ist er 
für 12-24V DC ausgelegt, überlebt also hoffentlich die schwankende 
Bordspannung.

> Dann kann man doch den Transistor vom OPtokoppler mit seinem Emitter
> aufs Chassis löten und mit dem Kollektor in den Shelly reingehen? Die
> LED packt man über 2k2 mit zu den anderen LEDs.
Ähm, Bahnhof... ;-)

Otto K. schrieb:
> Ich habe jetzt erstmal Herrn Hinz seine Lösung aufgemalt.

Cool, danke so wird es etwas verständlicher für mich.
Ich habe mir jetzt einen 1000µF Elko bestellt. Die PWM-Frequenz kann ja 
mMn nicht gleichbleibend sein, das Auto dimmt ja damit von ganz hell auf 
null.
Ich habe 
https://www.amazon.de/dp/B0DHZK6CM1?ref=ppx_yo2ov_dt_b_fed_asin_title im 
Auge. Wie könnte ich dann R1 dimensionieren? Der Koppler will ja 3.3 
oder 5V haben, aber wie den Widerstand berechnen wenn ich den Strom 
nicht kenne?
R2 ist dafür da, dem Kondensator 12V+ zu liefern ohne einen Kurzschluss 
am Optokoppler zu produzieren?

von Otto K. (opto_pussy)


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Stefan H. schrieb:
> Ich habe mir jetzt einen 1000µF Elko bestellt.

Mit 1000uF machst du den Optokoppler kaputt!

Stefan H. schrieb:
> Die PWM-Frequenz kann ja mMn nicht gleichbleibend sein

Doch, die Frequenz bleibt immer gleich, nur die Pulsweite ändert sich, 
dadurch entsteht der Helligkeitsunterschied.

Stefan H. schrieb:
> aber wie den Widerstand berechnen wenn ich den Strom nicht kenne?

Wenn du bei einer Versorgungsspannung von 5 Volt einen Strom von 10 
Milliampere durch die Optokoppler-LED fließen lassen möchtest, dann nimm 
einfach einen 390 Ohm Widerstand:

(5V-1,1V) / 390 Ohm = 10mA

Stefan H. schrieb:
> R2 ist dafür da, dem Kondensator 12V+ zu liefern ohne einen Kurzschluss
> am Optokoppler zu produzieren?

R2 ist der Pullup-Widerstand.

von Otto K. (opto_pussy)


Angehängte Dateien:

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Das Relais erzeugt zum einen eine galvanische Trennung und zum anderen 
lässt sich der Relaiskontakt sowohl positiv- als auch negativschaltend 
verwenden.

Eventuell genügt es sogar für C1 den bereits vorhandenen 330nF 
Kondensator einzusetzen.

von Stefan H. (stefan_h583)


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Otto K. schrieb:
> Das Relais erzeugt zum einen eine galvanische Trennung und zum anderen
> lässt sich der Relaiskontakt sowohl positiv- als auch negativschaltend
> verwenden.
>
> Eventuell genügt es sogar für C1 den bereits vorhandenen 330nF
> Kondensator einzusetzen.

Hey Otto, danke für deine Mühe!
Ich habe mehrere 330nF, wenn ich 3 parallel schalte, habe ich dann die 
gewünschten 1µF?
Was ist jetzt der Unterschied zwischen deinen 2 Zeichnungen? Die zweite 
spricht nur schneller an? Vom Aufwand her wäre mir die erste natürlich 
lieber. Und der verlinkte Optokoppler kommt sowieso heute an.

von Otto K. (opto_pussy)


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Stefan H. schrieb:
> Die zweite spricht nur schneller an?

In der Ansprechgeschwindigkeit sind beide Schaltungen in etwa gleich.

Stefan H. schrieb:
> ist jetzt der Unterschied zwischen deinen 2 Zeichnungen?

Die Schaltung mit dem Relais spricht abrupter an, also der Übergang von 
Low auf High ist knackiger.

Stefan H. schrieb:
> wenn ich 3 parallel schalte, habe ich dann die gewünschten 1µF?

Ja.

von Stefan H. (stefan_h583)


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Otto K. schrieb:

> Die Schaltung mit dem Relais spricht abrupter an, also der Übergang von
> Low auf High ist knackiger.

Gut, das ist nicht wichtig. Ich würde eh über den Shelly ein Fade-In und 
-Out programmieren.
Würde es eigentlich funktionieren, wenn ich das Gedöns mit C1 und R2 auf 
der Eingangsseite des Optokopplers baue? Benötigt der Transistor im 
Optokoppler Ausgangsseitig eine Spannung zum Schalten oder wird er 
trotzdem die Masse durchschalten?
Mir geht es da auch um den Ruhestrom, den muss ich natürlich so niedrig 
wie möglich halten. Gedanke ist, den Optokoppler ein Relais schalten zu 
lassen, das mit dem Ausgangssignal des Optokopplers auch den 
Betriebsstrom des Shellys schaltet.

: Bearbeitet durch User
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