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Hallo!
Ich würde gerne das Signal eines VR-Sensors digitalisieren und hab' mir dafür eine SchmittTriggerSchaltung erstellt.

Könntet ihr bitte mal kurz drüber schauen, ob ich alles richtig gewählt habe.

Mein Ziel ist es die ausgegebene Amplitude des Sensors erst ab ca. 10V (aber einstellbar über Potis; auch Hysterese)in ein digitales Signal umwandeln zu lassen. So hätte ich ein klares Signal für mein Steuergerät (nimmt irgendwie alle noch so kleinen Steigungen auf).
Das CMOS wird durch eine 12V-Zener gegen Überspannung geschützt. Ich Kappe also das Eingangssignal auf max. 12V.

Anbei mal einen OsziPlot im Leerlauf.
Bei maximaler Drehzahl komme ich auf einen Ausschlag von max. 60V.

Weitere Bilder folgen (kann ja immer nur eins hochladen)

Vielen Dank für eure Mühe.

http://www.elektronik-kompendium.de/forum/upload/20100203122250.bmp

Hier OsziPlot bei max. Drehzahl.

http://www.elektronik-kompendium.de/forum/upload/20100203122410.bmp

Hier mein aktueller Schaltplan.

» Hier mein aktueller Schaltplan.
»
»

Der R5 muss in serie zur Leitung aber nicht in serie zur Z-Diode. Also Ausgang vom Geber -> R5 dann Z-Diode in Sperrrichtung nach GND und dann an das IC.

Ein paar Sachen sind mir aufgefallen:

Warum leitest du das Signal von deinem Sensor nicht erst über den 1k Widerstand und dann kommt eine 12V Zenerdiode. Ich bin mir nicht sicher inwieweit deine Beschaltung das Eingangssignal beschneidet, da es auch vom Innenwiderstand deines Sensors abhängt.
Dann leitest du das Signal direkt in einen Eingang, während du den nächsten Eingang über Potis beschalten tust. Ich weis nicht ob das funktioniert, woher hast du diese Beschaltung?
Weiterhin sehe ich dass du am Ausgang einen Thyristor hast. Wenn der einmal gezündet hat, dann schaltet er von selbst nicht mehr ab, außer du nimmst ihm die Versorgungsspannung.

edit:
Habe noch vergessen zu erwähnen, dass die unbenutzen Eingänge der Trigger-Nands auf ein Potential (+ oder -) gelegt werden müssen. Diese Eingänge dürfen nicht unbeschaltet bleiben!

» Ein paar Sachen sind mir aufgefallen:
»
» Warum leitest du das Signal von deinem Sensor nicht erst über den 1k
» Widerstand und dann kommt eine 12V Zenerdiode.

Weil ich dachte, es reicht wenn ich einfach eine Zener mit 1W benutze. Der Widerstand hinter der Zener soll dafür sorgen, dass der Strom auch fließt.

Ich bin mir nicht sicher
» inwieweit deine Beschaltung das Eingangssignal beschneidet, da es auch vom
» Innenwiderstand deines Sensors abhängt.

Guter Tipp...den hätte ich vorher besser mal messen sollen. Aber die Zener sollte doch trotzdem bei 12V cutten oder???

» Dann leitest du das Signal direkt in einen Eingang, während du den
» nächsten Eingang über Potis beschalten tust.

Ja, das 12V-Signal dient als Vergleichsspannung und kann durch die Widerstände angepasst werden. Das Signal des Sensors ist dann nur noch eine positive Amplitude, welche durch die Vergleichsspannung die Schaltpunkte vorgibt.

Ich weis nicht ob das
» funktioniert, woher hast du diese Beschaltung?

Meines Wissens ist das die typische Beschaltung eines SchmittTriggers, da man über R1 bis R3 die Schaltpunkte festlegt (z.B. über R3 die Hysterese). Liege ich da falsch?

» Weiterhin sehe ich dass du am Ausgang einen Thyristor hast. Wenn der
» einmal gezündet hat, dann schaltet er von selbst nicht mehr ab, außer du
» nimmst ihm die Versorgungsspannung.

Verdammt...hatte den falschen Schaltplan genommen. Du hast recht, dass mit dem Thyristor ist Schwachsinn. In meiner neuen Schaltung geht das Ausgangssignal direkt ins Steuergerät. Danke, dass es dir aufgefallen ist.

» edit:
» Habe noch vergessen zu erwähnen, dass die unbenutzen Eingänge der
» Trigger-Nands auf ein Potential (+ oder -) gelegt werden müssen. Diese
» Eingänge dürfen nicht unbeschaltet bleiben!

Ja???...hängen die zusammen? Laut Datenblatt enthält das IC 4 SchmittTrigger. Ich dachte, es reicht, da ich ja nur einen brauche, wenn ich die anderen einfach nicht beschalte. Wie man merkt, bin ich weder Elektroingenieur, noch -techniker.

Auf jeden Fall vielen Dank für eure Hilfe.

» Der R5 muss in serie zur Leitung aber nicht in serie zur Z-Diode. Also
» Ausgang vom Geber -> R5 dann Z-Diode in Sperrrichtung nach GND und dann an
» das IC.

Also ich dachte, dass eine 1W Zener ausreichend ist und ich keinen Widerstand davor mehr brauche. Der Widerstand hinter der Zener soll dafür sorgen, dass der Strom auch Richtung Ground fließt. Bin ich jetzt ganz verkehrt???

Vielen Dank auf jeden Fall für deine Antwort. Bin leider kein Elektroingenieur oder -techniker. Bin gerade erst dabei mich einzulesen.

du hast einen Drehzahlsensor, der Signale lt. deinen Oszi-Bildern ausgibt und ein Steuergerät, welches die Drehzahl einliest.
Offensichtlich passt Drehzahlsensor und Steuergerät nicht zusammen. (warum nicht passend zusammen gekauft? Worum geht's dabei überhaupt?)

Der Drehzahlsensor gibt Impulse bis zu 60V plus irgendwelches Grundrauschen, auf welches dein Steuergerät allerdings auch reagiert. Und das soll es nicht.

Aufgabe also: Das Signal so bedämpfen, dass die Störimpulse den 4093er Schmitttrigger noch nicht auslösen sondern nur die echten (bis zu 60V hohen) Drehzahlimpulse.
Soweit richtig?

Schaltschwellen des 4093 ansehen (1/3 und 2/3 Ub) und das Drehzahlsignal per Spannungsteiler so bedämpfen, dass die echten Drehzahlimpulse bei niedrigster Drehzahl sicher zum Schalten ausreichen. (evtl ist auch gar keine Dämpfung notwendig)
Die Störimpulse lösen dann nicht aus.

Die Signalamplitude (bis 60V) ist zu begrenzen. Das geht mit einem Widerstand IN SERIE mit dem Sensor und anschließend einer Z-Diode gegen gnd oder einer einfachen 4148 gegen +Ub. Die Größe des Widerstandes richtet sich nach dem Ausgangswiderstand des Sensors. Zwar auch dem Eingangswiderstand des 4093, der sollte aber ausreichend gross sein. Zusätzlich auch die negativen Anteile des Sensorsignales per Diode gegen Masse ableiten.

Dann an dieser Stelle mal mit dem Oszi nachschauen, wie das (Eingngssignal für den 4093) nun aussieht.

Zu weiteren Schaltungsdetails haben andere schon was gesagt.

WAS willst du per R1 und die Potis an Pin 1 des 4093 legen? Möglicherweise ein Mißverständnis: der 4093 hat interne Gatter mit Schmittrigger-Eigenschaften. Er ist kein Operationsverstärker oder Vergleicher und hat auch keinen invertierenden/ nichtinvertierenden Eingang.

Und was soll K1 ? Ein Thyristor, der bei einem Ausgangsimpuls des 4093 die Ub auf den Steuergeräteeingang schaltet? Und dann die Verbindung nie wieder unterbricht, wenn nicht zufällig der Haltestrom unterschritten wird? Ist sowas schon jemals gelaufen? Oder anders: woher stammt dieses Schaltungsdetail?

Kann nicht der Ausgang des 4093 direkt als Eingangssignal für dein Steuergerät dienen?

Angaben zum Drehzahlsensor und Steuergerät (evtl Link auf Datenblatt des Herstellers) wäre vielleicht auch nicht schlecht.

hws

Ich glaube du wolltest einen LM324 als Tigger geschaltet verwenden, das wäre auch sinnvoller als das C-MOS Trigger-Nand!
Der LM324 beinhaltet 4 Operationsverstärker und funktioniert mit einer unsymmetrische Versorgung.

» Ich glaube du wolltest einen LM324 als Tigger geschaltet verwenden, das
» wäre auch sinnvoller als das C-MOS Trigger-Nand!
» Der LM324 beinhaltet 4 Operationsverstärker und funktioniert mit einer
» unsymmetrische Versorgung.

Ooookay...!? Heißt das für mich, ich muss einfach nur das CMOS gegen einen LM324 tauschen?
Unsymetrische Versorgung? Was meinst du damit?? VCC wäre ja immer 12V DC.

» du hast einen Drehzahlsensor, der Signale lt. deinen Oszi-Bildern ausgibt...

Richtig!

» und ein Steuergerät, welches die Drehzahl einliest.

Sollte! *LOL*

» Offensichtlich passt Drehzahlsensor und Steuergerät nicht zusammen. (warum
» nicht passend zusammen gekauft? Worum geht's dabei überhaupt?)

Das Steuergerät (übrigens ein Abkömmling des MegaSquirt) sollte dieses Signal eigentlich verarbeiten können, was es aber anscheinend nicht korrekt macht. Liegt entweder am Rauschen, oder am Sensor. Hatte schon einen anderen Sensor verbaut und damit funzte es auch nicht. Das Problem ist wohl auch, dass diese Sensoren nur einen Ausgang haben. Waren eigentlich dafür gedacht eine CDI zu speisen. Trotzdem sollte das Signal ja ausreichen um eine Drehzahl definieren zu können. Ich hatte versuchshalber mal einen Sensor auf 2 Ausgänge umgelötet und gegen das Gehäuse isoliert. Brachte aber auch keine Besserung.

» Der Drehzahlsensor gibt Impulse bis zu 60V plus irgendwelches
» Grundrauschen, auf welches dein Steuergerät allerdings auch reagiert. Und
» das soll es nicht.

Korrekt! Tut mir leid, wenn ich mich unverständlich ausgedrückt habe. Wenn man im Thema drin ist, ist es immer schwer eine objektive Erläuterung zu formulieren.

» Aufgabe also: Das Signal so bedämpfen, dass die Störimpulse den 4093er
» Schmitttrigger noch nicht auslösen sondern nur die echten (bis zu 60V
» hohen) Drehzahlimpulse.
» Soweit richtig?

Ja, so wollte ich es versuchen.

» Schaltschwellen des 4093 ansehen (1/3 und 2/3 Ub) und das Drehzahlsignal
» per Spannungsteiler so bedämpfen, dass die echten Drehzahlimpulse bei
» niedrigster Drehzahl sicher zum Schalten ausreichen. (evtl ist auch gar
» keine Dämpfung notwendig)
» Die Störimpulse lösen dann nicht aus.
»
» Die Signalamplitude (bis 60V) ist zu begrenzen. Das geht mit einem
» Widerstand IN SERIE mit dem Sensor und anschließend einer Z-Diode gegen
» gnd...

Okay. Danke. Werde ich mal so übernehmen.
Das Eingangssignal sollte - laut Datenblatt des 4093 - auf max. VCC+0.5 (in meinem Fall 12V) begrenzt werden.
http://www2.produktinfo.conrad.com/datenblaetter/150000-174999/173070-da-01-en-4093.pdf

» ...oder einer einfachen 4148 gegen +Ub.

4148??...ist das nicht eine einfache Diode??

» Die Größe des Widerstandes richtet sich nach dem Ausgangswiderstand des Sensors.

Kann ich den messen, indem ich mein Multimeter einfach an den Ausgang und die Grundplatte des Sensor halte?

» Zwar auch dem Eingangswiderstand des 4093, der sollte aber ausreichend gross sein.
» Zusätzlich auch die negativen Anteile des Sensorsignales per Diode gegen
» Masse ableiten.

Theoretisch dürften da ja keine negativen Anteile mehr drinne sein. Aber du hast recht...sicher ist sicher.

» Dann an dieser Stelle mal mit dem Oszi nachschauen, wie das (Eingngssignal
» für den 4093) nun aussieht.

Ich versuch's. Hab leider keinen eigenen Oszi, aber kann mal bei uns auf der Hochschule fragen.

» Zu weiteren Schaltungsdetails haben andere schon was gesagt.
»
» WAS willst du per R1 und die Potis an Pin 1 des 4093 legen? Möglicherweise
» ein Mißverständnis: der 4093 hat interne Gatter mit
» Schmittrigger-Eigenschaften. Er ist kein Operationsverstärker oder
» Vergleicher und hat auch keinen invertierenden/ nichtinvertierenden
» Eingang.

Ja, ich hab' da wohl etwas komplett mißverstanden. Mein Schaltungsaufbau war wohl für die Verwendung eines Komparators gedacht.

» Und was soll K1 ? Ein Thyristor, der bei einem Ausgangsimpuls des 4093 die
» Ub auf den Steuergeräteeingang schaltet? Und dann die Verbindung nie wieder
» unterbricht, wenn nicht zufällig der Haltestrom unterschritten wird? Ist
» sowas schon jemals gelaufen? Oder anders: woher stammt dieses
» Schaltungsdetail?

Ein Fehler meinerseits. Hatte den falschen (älteren) Schaltplan reingestellt (siehe andere Threads). Ich nehme das unveränderte Ausgangssignal.

» Kann nicht der Ausgang des 4093 direkt als Eingangssignal für dein
» Steuergerät dienen?

Genau.

» Angaben zum Drehzahlsensor und Steuergerät (evtl Link auf Datenblatt des
» Herstellers) wäre vielleicht auch nicht schlecht.

Zum Drehzahlsensor kann ich leider keine Angaben machen. Das ist ein OEM-Teil. Das Steuergerät ist das MicroSquirt (www.microsquirt.info)

Vielen Dank HWS. Das hat mich echt voran gebracht. Ich werde meinen Schaltplan jetzt mal überarbeiten und dann wieder hochladen.
Okay!?

Gruß
Chris

Souuuuuu...

Ich hoffe ich habe alle eure Tipps richtig umgesetzt.

Vielen Dank nochmals an dieser Stelle.

Vielleicht hilft das noch weiter.

Das Signal kommt auf VRIN+ rein.

» eigentlich dafür gedacht eine CDI zu speisen.

Aha, Mopped oder Auto? Wär nicht schlecht, das zu wissen, da das eine sehr störverseuchte Umgebung ist. Wirf einen Blick in die DSE-FAQ Abteilung KFZ-Umgebung.

» Trotzdem sollte das Signal ja ausreichen um eine Drehzahl definieren zu können.

Naja, Sensor und Steuergerät müssen eben "zusammenpassen". Du willst offenbar was umfummeln, ändern, was eigentlich so nicht vorgesehen war?

» » Widerstand IN SERIE mit dem Sensor und anschließend einer Z-Diode gegen
» » gnd...

vielleicht besser ausgedrückt: Widerstand zwischen Sensorausgang und 4093er Eingang. Am 4093 Eingang die besagte Z-Diode gegen Masse.

» Das Eingangssignal sollte - laut Datenblatt des 4093 - auf max. VCC+0.5
» (in meinem Fall 12V) begrenzt werden.
Muss aber nicht umbedingt auf die gerade noch maximal zulässige Spannung sein. Nur die obere Schaltschwelle sollte das Eingangssignal noch erreichen können (1/3 Ub üblicherweise)

» 4148??...ist das nicht eine einfache Diode??

Korrekt. Liegt die mit Anode am 4093 Eingang und Kathode an 12V Ub, dann leitet die, wenn das Eingangssignal größer Ub werden will.

» » .. Ausgangswiderstand des Sensors.

» Kann ich den messen, indem ich mein Multimeter einfach an den Ausgang und
» die Grundplatte des Sensor halte?

Nee, so geht's in der Regel nicht.

» » .. die negativen Anteile des Sensorsignales per Diode
» gegen Masse ableiten.

» Theoretisch dürften da ja keine negativen Anteile mehr drinne sein.

Am Eingang des 4093? Ja, die Z-Diode wirkt für negative Spannungen wie eine normale Diode (liegt in Flußrichtung) und begrenzt die negativen Impulse somit auf -0,7V

» » Eingngssignal für den 4093 per Oszi ansehen ..

» Ich versuch's.

Nun ja, wenn's nen Auto ist, kriegt man das schwierig ins Labor zum Messen. Wie hast du denn die vorigen Messungen gemacht?

» .. Das Steuergerät ist das MicroSquirt (www.microsquirt.info)

vielleicht bei Gelegenheit mal reinschauen.

» Ich werde meinen Schaltplan jetzt mal überarbeiten und dann wieder hochladen.

Mach mal.

hws

» Ich hoffe ich habe alle eure Tipps richtig umgesetzt.

Was soll das Poti von Ub an Pin 1 des 4093 ?

Einfach Pin 1&2 zusammenschalten - das war's.
Das ist kein OP und hat auch keinen Plus und Minuseingang. Es ist ein Nand-Gatter. An Ausgang 3 kommt dann L-Pegel, wenn sowohl Pin 1 und Pin 2 H-Pegel haben.

Schaltschwelle der Eingänge liegt fest auf 1/3 bzw 2/3 Ub. Da kann man nix dran drehen oder einstellen.

Ein OP oder Komparator könnte man auch verwenden, dann sieht die Schaltung aber leicht anders aus. Da muss man dann Schaltschwelle und Hysterese einstellen.

hws

» Unsymetrische Versorgung? Was meinst du damit?? VCC wäre ja immer 12V DC.

Normalerweise brauch ein OP eine positive und negative Versorgungsspannung, während sich die Signale selbst auf 0V beziehen (-12V 0V +12V). Die Ausgänge erreichen in der Regel nicht die volle Versorgungspannung, sondern ca. 2V weniger, also +-10V.
=> Symmetrische Spannungsversorgung, die Signale können gegenüber 0V positiv oder negativ sein.

Der Vorteil des LM324 ist, dass er mit einer einfachen Speisespannung (nur +12V und 0V) arbeiten kann und dass seine Ausgänge auch tatsächlich 0V werden können.
=> Unsymmetrisch, da die Signale gegenüber 0V nur positiv sein können.

Auf Grund der oben beschriebenen Eigenschaften würde ein normaler OP bei unsymm. Beschaltung nicht das 0V Potential am Ausgang erreichen, sondern nur ca. 2V. Für diesen Zweck gibt es sog. Rail oder Rail to Rail OP's die eben diese Beschränkung nicht haben (Wird in den Datenblättern auch oft mit "outputswing" beschrieben). Da du für deine Beschaltung nur eine unsymmetrische Speisung zur Verfügung hast, sollte auch ein socher Rail OP eingesetzt werden. Bekannt sind der LM-324 (4-fach OP) und der LM358 (2-Fach OP). Letzterer wäre für deinen Schaltungsaufwand geeignet und vollkommen ausreichend.

Da du Spannungspegel detektieren willst wäre ein klassischer Trigger besser geeignet, als ein C-MOS Trigger. Der C-MOS Trigger hat fest eingestellte Schaltlevel, die zudem Herstellerabhängig sind. Man kann zwar mit Widerständen (Poti ect.) den Bereich so hindrehen dass es funktionierten könnte, aber exakt und nachvollziebar wird das nie!