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HDT(R)

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25.12.2017,
12:15
 

eine niedrige Frequenz sicher erkennen... (Elektronik)

Hallo!
Zunächst Frohe Weihnachten für alle
und mögen wir im Inneren den Frieden finden, den wir draußen nicht finden!

Ich suche Anregung und Starthilfe für ein Projekt, bei dem eine sehr niedrige Frequenz sicher erkannt werden kann. Es handelt sich um den Rhythmus der Tonfolge von Digital-Küchentimern. Die sind nahezu allesamt identisch, so auch das Signal von fast allen, die es für ein paar Euro bei ebay und Co. gibt. (Sie haben drinnen wohl alle den gleichen Prozessor.) Also nicht die Frequenz des Signaltons, sondern dessen rhythmische Folge.

Eine Schaltung welche die Frequenz des Signaltons erkennt, habe ich bereits mit dem LM567. Das funktioniert auch. Allerdings nimmt der jede andere Quelle mit dieser Tonfrequenz ebenfalls "gleich gut", was nicht in meinem Sinne ist. Pfeifen mit Änderung der Tonhöhe oder pfeifender Wasserkessel z.B..

Der Rhythmus der Tonfolge ist hingegen hinsichtlich von Umweltgeräuschen ziemlich einmalig. Es sind immer 4 kurze Töne innerhalb ca. 1/2 Sekunde, kurze Pause von 1/2 Sekunde, dann 2 mal das gleiche als Wiederholung. Dann etwas längere Pause von ca. 1 Sekunde und es geht von vorn los.

Ich möchte die Grund-Frequenz erkennen, ohne die Pausen. Also die Folge der je 4 kurzen Töne innerhalb 1/2 Sekunde. (ich denke, das sind 2 Hz, oder rechne ich da falsch?)

Ich habe in meinen Beständen unter anderem:
AD654JN
LM331
LM2907
LM3900
LM565
LM566
LM567DIP
RC4151 DIP

Widerstände und Kondensatoren jeglicher Größe sind vorhanden.

Kann mir jemand eine Empfehlung geben, mit welchen der ICs ich es am besten versuchen kann?

HDT

xy(R)

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25.12.2017,
12:31

@ HDT

eine niedrige Frequenz sicher erkennen...

Mit einem µC wärs eine leichte Aufgabe, aber so einer darf ja wohl wieder nicht sein.

Was ist denn Sinn und Zweck der Sache?

HDT(R)

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25.12.2017,
14:13

@ xy

eine niedrige Frequenz sicher erkennen...

» Mit einem µC wärs eine leichte Aufgabe, aber so einer darf ja wohl wieder
» nicht sein.
»
» Was ist denn Sinn und Zweck der Sache?


Sinn und Zweck ist die Störanfälligkeit zu senken.

µC darf durchaus sein, liegt aber jenseits meiner Möglichkeiten. Das kann ich nicht auch noch anfangen, ich habe nicht die Zeit dazu, die Grundlagen noch zu erarbeiten.
Wer das beherrscht und für mich als Auftragsarbeit machen will, soll sich melden. Ein Problem könnnte (?) der Wunsch des Entwicklers sein, noch dies und das als Funktion hinzuzufügen, eben weil der µC dann schon mal da ist und noch tausend andere Dinge erledigen kann. :-) Er soll aber nur das eine machen.

xy(R)

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25.12.2017,
18:08

@ HDT

eine niedrige Frequenz sicher erkennen...

» » Mit einem µC wärs eine leichte Aufgabe, aber so einer darf ja wohl
» wieder
» » nicht sein.
» »
» » Was ist denn Sinn und Zweck der Sache?
»
»
» Sinn und Zweck ist die Störanfälligkeit zu senken.

Wozu will man das Gepiepse erkennen?

HDT(R)

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25.12.2017,
22:29

@ xy

eine niedrige Frequenz sicher erkennen...

» » » Mit einem µC wärs eine leichte Aufgabe, aber so einer darf ja wohl
» » wieder
» » » nicht sein.
» » »
» » » Was ist denn Sinn und Zweck der Sache?
» »
» »
» » Sinn und Zweck ist die Störanfälligkeit zu senken.
»
» Wozu will man das Gepiepse erkennen?

Der Küchen-Timer an sich ist der ideale Zeitschalter. Nur schaltet er eben nichts. Mit dem kleinen Empfangsmodul, welches das Signal des Timers erkennt, läßt sich ein Einbau-Modul für Geräte machen, bei denen es auf "Einschalt-Dauer" ankommt. Der erste Gedanke ist immer, eine Zeitschaltuhr für 5 Euro zu nehmen. Der zweite ist der, eine Zeitschaltuhr ins Gerät einzubauen. Das haben wir jetzt also hier genannt und damit abgehakt. Wäre also kein Rat, den ich brauchen könnte. Es soll jeder geeignete Küchen-Timer verwandt werden können, den man einfach neben das Gerät legt. Im Inneren des Gerätes befindet sich das kleine Empfangsmodul und schaltet dann ab. Der Schall dringt auch durchs Gehäuse, es ist nicht einmal eine Öffnung für das Mikrofon auf dem Empfangsmodul nötig. Ist alles schon versucht und erprobt worden. Eine drahtlose Verbindung sozusagen, mit der Auflage, am Küchen-Timer nichts verändern zu müssen. Keine Kabelchen, keine Steckverbindungen. Die Ton-Selection mit dem LM567 funktioniert, ist aber mit dem Vorverstärker zusammen doch etwas aufwändig für den einfachen Anwendungszweck. Und eben: Nicht sicher genug, was Störanfälligkeit betrifft.

Ich habe noch eine andere Idee: einen "Blinker" mit NAND machen, der die gleiche Frequenz vom Rhythmus (nicht von der Tonhöhe) des Signals hat. Also etwa 2 Hz. Und den mit dem über Mikrofon empfangenen Signal starten und über zwei NAND-Gatter das Signal des "NAND-Blinkers" mit dem empfangenen Signal vergleichen. Nur wenn auf beiden NAND-Gattern das gleiche Signal ankommt, wird das als korrekt gewertet und schaltet ab. Also mit NAND mit zwei Eingängen. HEF4093 NAND Schmitt-Trigger z.B..
Dann müßte man eventuell nur noch einen Zähler dahinter schalten, damit eine Mindest-Anzahl an "Signal-Erkennungen" nötig ist und es nicht gleich beim ersten abschaltet.
Vielleicht ist das aber nicht nötig, muß in normaler Geräuskulisse mal erprobt werden.

xy(R)

E-Mail

25.12.2017,
22:40
(editiert von xy
am 25.12.2017 um 22:40)


@ HDT

eine niedrige Frequenz sicher erkennen...

Ich meine mich zu erinnern, dass ich dir schon geschrieben hatte, dass man das mit einem 4017 lösen kann. Die Schaltung ist dann ganz ähnlich dem Kanaldecoder von klassischen Modellfernsteuerungen.

HDT(R)

E-Mail

26.12.2017,
00:20

@ xy

eine niedrige Frequenz sicher erkennen...

» Ich meine mich zu erinnern, dass ich dir schon geschrieben hatte, dass man
» das mit einem 4017 lösen kann. Die Schaltung ist dann ganz ähnlich dem
» Kanaldecoder von klassischen Modellfernsteuerungen.

Ja, damals bin ich damit nicht weiter gekommen. Wenn ich mich recht erinnere, hab ich nicht herausfinden können, wie die Kanal-Detection funktioniert.
Der 4017 beginnt beim 1. Takt an Ausgang Q0 mit dem Zählen. Wenn ich 4 Takte zählen will, liegt beim 4. Takt der Ausgang Q3 auf High. Also muß ich den Reset auf Q4 legen, damit der 5. Takt ein Reset macht. Mit dem 6. Takt fängt der Zähler von vorn an und beginnt wieder am Ausgang Q0 mit High. Das macht er ebenso bei 4 Takten in Folge mit einer Pause, als auch bei ununterbrochener Taktfolge ohne Pausen dazwischen. Ich sehe im Moment nicht, wie ich das auswerten kann, daß der Zähler erkennt, daß 4 Takte mit einer folgenden Pause gegeben sind.

xy(R)

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26.12.2017,
08:46

@ HDT

eine niedrige Frequenz sicher erkennen...




Kann man auch ohne Komparatoren realisieren, insbesondere wenn man schon ein digitales Eingangssignal hat.


Und wenn du mehrere 4-er Gruppen erkennen willst, dannn kommt eben noch eine zweite derarte Schaltung dahinter, mit größerer Zeitkonstante natürlich.

olit(R)

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Berlin,
26.12.2017,
12:57

@ HDT

eine niedrige Frequenz sicher erkennen...

» Der 4017 beginnt beim 1. Takt an Ausgang Q0 mit dem Zählen. Wenn ich 4
» Takte zählen will, liegt beim 4. Takt der Ausgang Q3 auf High. Also muß ich
» den Reset auf Q4 legen, damit der 5. Takt ein Reset macht. Mit dem 6. Takt
» fängt der Zähler von vorn an und beginnt wieder am Ausgang Q0 mit High. Das
» macht er ebenso bei 4 Takten in Folge mit einer Pause, als auch bei
» ununterbrochener Taktfolge ohne Pausen dazwischen. Ich sehe im Moment
» nicht, wie ich das auswerten kann, daß der Zähler erkennt, daß 4 Takte mit
» einer folgenden Pause gegeben sind.

Nach dem Reset steht der Zähler auf Q0. Nach dem vierten Impuls steht er auf Q4 (Pin 10)

Auf den Tondecoder würde ich nicht verzichten.
Der Ausimpuls wird natürlich so oft ausgelöst, wie der Wecker seine Melodie spielt. Das sollte aber egal sein.


xy not at home

26.12.2017,
13:52

@ olit

eine niedrige Frequenz sicher erkennen...

Statt des 555 reicht ein RC-Glied und eine Diode.

olit(R)

E-Mail

Berlin,
26.12.2017,
16:45
(editiert von olit
am 26.12.2017 um 17:03)


@ xy not at home

eine niedrige Frequenz sicher erkennen...

» Statt des 555 reicht ein RC-Glied und eine Diode.

»

edit
Die Zeit vom RC-Glied ist jetzt zu lang!
1µF Gegen 220nF Tauschen.

HDT(R)

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26.12.2017,
20:06

@ olit

eine niedrige Frequenz sicher erkennen...

» » Statt des 555 reicht ein RC-Glied und eine Diode.
»
» »
»
» edit
» Die Zeit vom RC-Glied ist jetzt zu lang!
» 1µF Gegen 220nF Tauschen.
»
Erst mal Danke!
Hab nun den ganzen Nachmittag mit dem 4017 verbracht. Das ist gar nicht so einfach. Wenn ich es so mache, wie olit meint, also an Q4 (Pin10) eine Kontroll-LED anschließe, muß ich den Reset logischerweise auf Q5 (Pin1) legen. Dann zählt der 4017 aber bis 5. Ich hab dazu wie gesagt an Q4 eine LED gelegt. (Und an Clock einen Taster, parallel einen C 100nF zum Entprellen). Ich muß, wenn die LED leuchtet, 5 Impulse per Taster geben, bis sie erneut leuchtet.
Wenn ich es so mache, wie ich eingangs schrieb, also die LED an Q3 (Pin7) und logischerweise Reset an Q4 (Pin10) muß ich 4 Impulse per Taster geben, bis die LED erneut leuchtet. Das wäre dann in der Tat ein Zähler bis 4. Nützt aber leider nichts, denn ich habe weiter versucht und bin zum Resultat gekommen, daß das scheitern muß. Der Grund ist der, daß der Ton-Decoder ja nicht nur die Signal-Takte des Timers durchläßt, sondern auch Fremdgeräusche mit der gleichen "passenden Ton-Frequenz". Das ergibt dann am Zähler-Clock zusätzliche Singnal-Impulse, die alle schön brav mitgezählt werden. Dieses Problem hat man bei Anwendung in Funk-Fernsteuerungen nicht, weil das Signal relativ "sauber" ist, denke ich.

olits Anatz mit dem Timer 555 und einem Zeitfenster, in dem gezählt wird, sieht gut aus, aber es dürfen in diesem Zeitfenster nur 4 Impulse an Clock des 4017 kommen. Und wenn es mehr sind, muß das als Fehler erkannt und ignoriert werden. Ich kann mir nicht vorstellen, daß das mit geringem Aufwand möglich ist. Es schreit also tatsächlich nach einem Mikrocontroller.

Gruß
HDT

olit(R)

E-Mail

Berlin,
26.12.2017,
20:40

@ HDT

eine niedrige Frequenz sicher erkennen...

»
» olits Anatz mit dem Timer 555 und einem Zeitfenster, in dem gezählt wird,
» sieht gut aus, aber es dürfen in diesem Zeitfenster nur 4 Impulse an Clock
» des 4017 kommen. Und wenn es mehr sind, muß das als Fehler erkannt und
» ignoriert werden. Ich kann mir nicht vorstellen, daß das mit geringem
» Aufwand möglich ist. Es schreit also tatsächlich nach einem
» Mikrocontroller.
»
Die Schaltung mit dem Tondecoder hatte doch einigermaßen Funktioniert.
Nur Störgeräusche setzten ein Aussignal.
Mit dem Zähler müssen vier Störgeräusche in dichter Reihenfolge kommen. Das sollte die Funktionssicherheit doch schon sehr erhöhen.
Nach vier dicht aufeinander folgenden Impulsen wird der Ausbefehl gegeben. Danach ist es doch Bedeutungslos wenn weitere Impulsfolgen kommen. Aus ist aus! Außer wenn mit ein und dem Selben Kontakt Ein- Und Ausgeschaltet wird. Nur dann muss die Schaltung sich selbst Sperren.

HDT(R)

E-Mail

27.12.2017,
00:10

@ olit

eine niedrige Frequenz sicher erkennen...

» »
» » olits Anatz mit dem Timer 555 und einem Zeitfenster, in dem gezählt
» wird,
» » sieht gut aus, aber es dürfen in diesem Zeitfenster nur 4 Impulse an
» Clock
» » des 4017 kommen. Und wenn es mehr sind, muß das als Fehler erkannt und
» » ignoriert werden. Ich kann mir nicht vorstellen, daß das mit geringem
» » Aufwand möglich ist. Es schreit also tatsächlich nach einem
» » Mikrocontroller.
» »
» Die Schaltung mit dem Tondecoder hatte doch einigermaßen Funktioniert.
» Nur Störgeräusche setzten ein Aussignal.
» Mit dem Zähler müssen vier Störgeräusche in dichter Reihenfolge kommen. Das
» sollte die Funktionssicherheit doch schon sehr erhöhen.
» Nach vier dicht aufeinander folgenden Impulsen wird der Ausbefehl gegeben.
» Danach ist es doch Bedeutungslos wenn weitere Impulsfolgen kommen. Aus ist
» aus! Außer wenn mit ein und dem Selben Kontakt Ein- Und Ausgeschaltet wird.
» Nur dann muss die Schaltung sich selbst Sperren.

Die Störgeräusche können zu vielen kurzen Impulsen werden und der Zähler zählt sie alle mit. Im Prinzip, auf kurze Distanz, funktioniert es ja. Nur eben nicht perfekt.

So sieht es momentan aus:Der Elko C9 soll sich erst aufladen, bevor der Transistor Out schaltet. Vielleicht kann man das noch verbessern, so daß eine etwas längere Verzögerung erreicht wird und kurze Störsignale nicht zum Abschalten führen.

(Diese Schaltung schaltet das Ganze nur ab. Einschalten erfolgt manuell mit Taster.)

olit(R)

E-Mail

Berlin,
27.12.2017,
07:30
(editiert von olit
am 27.12.2017 um 07:39)


@ HDT

eine niedrige Frequenz sicher erkennen...

»
» Die Störgeräusche können zu vielen kurzen Impulsen werden und der Zähler
» zählt sie alle mit. Im Prinzip, auf kurze Distanz, funktioniert es ja. Nur
» eben nicht perfekt.
»
» So sieht es momentan aus:Der Elko C9 soll sich erst aufladen, bevor der
» Transistor Out schaltet.

Da ist schon alles zu spät.
»
» (Diese Schaltung schaltet das Ganze nur ab. Einschalten erfolgt manuell mit
» Taster.)
»
C6 an Pin 2 bestimmt die Bandbreite des zu empfangenden Signals.
Umso größer dieser Kondensator ist, umso schmalbandiger wird das zu empfangende Signal.
Ob dieser Kondensator für die verschiedenen Wecker optimiert ist, will ich jetzt nicht beurteilen.
Der vermeintliche Verstärker ist vermutlich ein Oberwellenproduzent bester Güte.
Damit ist bestimmt sicher gestellt, dass jedes Geräusch Oberwellen im Empfangsbereich produziert.
Der Arbeitspunkt von T1 ist zu hinterfragen.
Und Der Komparator LM393 ist ja als Verstärker untauglich.

Den LM567 habe ich zwar auch schon mit einem Rechtecksignal angesteuert. Das war aber ein konstanter Generator der verstimmt wurde, so dass der LM567 ständig eingerastet war, und bei Verstimmung ausrastete.
Bei dir soll er aber die Frequenz erkennen und einrasten. Da sollte das Signal mit einem vernünftigen NF Verstärker aufbereitet werden.

Auch der Eingang des LM567 ist mit dem Ausgangssignal des Komparators übersteuert.

»

HDT(R)

E-Mail

27.12.2017,
09:29

@ olit

eine niedrige Frequenz sicher erkennen...

» »
» » Die Störgeräusche können zu vielen kurzen Impulsen werden und der Zähler
» » zählt sie alle mit. Im Prinzip, auf kurze Distanz, funktioniert es ja.
» Nur
» » eben nicht perfekt.
» »
» » So sieht es momentan aus:Der Elko C9 soll sich erst aufladen, bevor der
» » Transistor Out schaltet.
»
» Da ist schon alles zu spät.
» »
» » (Diese Schaltung schaltet das Ganze nur ab. Einschalten erfolgt manuell
» mit
» » Taster.)
» »
» C6 an Pin 2 bestimmt die Bandbreite des zu empfangenden Signals.
» Umso größer dieser Kondensator ist, umso schmalbandiger wird das zu
» empfangende Signal.
» Ob dieser Kondensator für die verschiedenen Wecker optimiert ist, will ich
» jetzt nicht beurteilen.
» Der vermeintliche Verstärker ist vermutlich ein Oberwellenproduzent bester
» Güte.
» Damit ist bestimmt sicher gestellt, dass jedes Geräusch Oberwellen im
» Empfangsbereich produziert.
» Der Arbeitspunkt von T1 ist zu hinterfragen.
» Und Der Komparator LM393 ist ja als Verstärker untauglich.
»
» Den LM567 habe ich zwar auch schon mit einem Rechtecksignal angesteuert.
» Das war aber ein konstanter Generator der verstimmt wurde, so dass der
» LM567 ständig eingerastet war, und bei Verstimmung ausrastete.
» Bei dir soll er aber die Frequenz erkennen und einrasten. Da sollte das
» Signal mit einem vernünftigen NF Verstärker aufbereitet werden.
»
» Auch der Eingang des LM567 ist mit dem Ausgangssignal des Komparators
» übersteuert.
»
» »


olit
Wenn Du mir konkrete Anweisungen gibst, setze ich das um. Der LM567 läuft zwar nicht am Steckboard, aber das Platinchen, das ich habe funktioniert ja. Eine neue mach ich auch, wenn das Layout geändert werden muß, und mache die kritschen Teile wie C6 oder die frequenzbestimmenden Teile an Pin 5 u. 6 dann steckbar zum schnellen Auswechseln und Testen. Alles andere kann ich schnell am Steckboard testen.

Die ganze Schaltung vor dem C5 habe ich 1:1 von dem wohl viele tausendfach verkauften ARDUINO-SOUND Modul übernommen. (gibt es bei ebay für 1 oder 2 Euro)

Generell ist zu sagen, daß ich seit 2013 nach einer Schaltung suche und es gab absolut NICHTS. Ich war sogar extra deswegen im Amateurfunker-Forum, die sollten das ja eigentlich haben (Rufton-Erkennung). War aber erfolglos. Inzwischen gibt es einige Schaltungen im Web, hauptsächlich für Lichtschranken. Ich kann deren Qualität aber nicht einschätzen.

Da ich die Schaltung für meine Bastler- und Selbstbaugruppe bei Facebook brauche, ist Bedingung, daß alle Teile überall zu bekommen sein müssen, also Reichelt, Völkner, Conrad, sonst taugt es nicht für den Nachbau. Und die Schaltung darf nicht mehr oder wenigstens nicht viel mehr Bauteile als jetzt haben. Sie ist ja auch nicht für Luft- und Raumfahrt, sie soll halt funktionieren.

Mach Vorschläge, welchen OP ich nehmen soll und was sonst zu ändern ist. Ich baue das dann unverzüglich nach.

Gruß
HDT