Beiträge von Knisterbein

    Salu Zusammen

    nische hat wieder mal ein spannendes Projekt begonnen. Wenn Du den "Antrieb" mit der Spule noch etwas verdeutlichen könntest, dann würde es mir helfen. Wie weit ist der Weg der tatsächlich angetrieben wird und so wie es aussieht, ist die Spule fix am Pendel montiert, oder irre ich mich da.


    KaiR

    ich bin nicht der Fachmann, aber vielleicht behaupte ich hier mal was und ein Leser der es besser weiss, korrigiert mich bitte.

    Wie Du sicher gelernt hast, ist das magnetische Feld in einem Leiter nur vom Strom durch den Leiter bestimmt. Da der Verlustwiderstand des Leiters den maximalen Strom begrenzt, benutzt man einen möglichst dicken Querschnitt.

    Will man das Magnetfeld verstärken, dann wickelt man den Leiter auf, am besten auf einen Kern, der das magnetische Feld bündelt, weil das magnetische Feld an jeder Stelle des Leiters erzeugt wird, erhält man dadurch ein stärkeres Feld. (Liege ich nocht richtig?)

    Nun, ein "dicker" Draht auf demselben Wickelraum lässt eben weniger Windungen zu und so sind die Anzahl Windungen zum Querschnitt des Leiters begrenzt.


    Nun spielt aber beim "Antrieb" die Distanz zum bewegenden Eisenmetall eine entscheidende Rolle. Je grösser die Distanz (Luftspalt) wird umso kleiner wird die Kraft und leider ist die Abnahme der Kraft nicht linear sondern nimmt überproportional mit der Distanz zu.


    Gut zu beobachten an einem Relais. Je näher der Anker am Kern anliegt um so weniger Energie muss ich in die Spule stecken, damit der Anker angezogen bleibt.


    Die ohmschen Verluste im Leiter werden bekanntlich in Wärme umgewandelt. Wird der Leiter gewickelt, dann konzentriert sich die Wärme, was irgendeinmal dann zu einem Wärmestau führen muss (hohe Temp. vermindert den magnetischen Fluss). Die Verlustwärme wird reduziert wenn ich die Spule nur kurz aktiviere (wenn das reicht) und genau dies wäre meine Frage an nische, in welchem Verhältnis die Zeiten liegen?


    KaiR um zu experimentieren und nicht lange Wickeln zu müssen kannst Du ein Relais schlachten ... die leigen ja meist unbenutzt bei jedem Bastler in der Schublade


    schönen Sonntag

    Pius

    Hallo Interessierte



    bei mir dauert im Augenblick alles etwas länger. Selberschuld, wenn man nie wirklich Nein sagen möchte, weil doch alles so interessant klingt.


    Doch nun habe ich die versprochene Beschreibung von Lajos mit der Einwilligung zur Veröffentlichung erhalten.


    Einige Anmerkungen vorab. Ich vermute, dass Lajos beim Schreiben seiner Dokumentation bereits weiter in Gedanken war und er einige Dinge später dann umsetzen wollte.


    So ist mir aufgefallen, dass er die Regelung des Antriebs in seinem Musteraufbau nicht mit einem NE555 taktete, sondern den Takt dem Pendel allein überliess (was ich als besser annehme).

    Am Boden sind im Zentrum zwei Spulen montiert. Die Eine übernimmt die Detektion des Pendels, die Andere dient als Antrieb, um die Reibungsverluste auszugleichen.


    Pendel.pdf


    Spule1.jpgSpule2.jpgSpule3.jpgSpule_Masse.png

    Leider kann ich die Stärke des Wickeldrahtes nicht messen (kein Zugang), aber die Induktivitäten habe ich bestimmt:

    Spulen Daten (gemessen)


    Lgross 93.7mH Rs = 450 Ω @10 khz

    Lklein 14 mH Rs = 62.2 Ω @10 khz


    Übrigens, der benutzte OP auf der Platine ist ein MC1458



    herzliche Grüsse

    Pius

    Danke Kai


    schön zu sehen, wo man sich in etwa mit dem Strom hinbewegt. Aber, die ganze Mühe zählt sich vermutlich erst wirklich, wenn man die Schaltung mit der uC selber aufbaut, ohne drum herum, das man vielleicht nicht mal braucht. Aber Strom um den Faktor 4 einzusparen ist doch schon einiges an Batterielebensdauer. Wenn man die Schaltung selber baut, dann könnte man zusätzlich die Betriebsspannung im sleep verringern ... etc.


    schönen Abend

    Pius


    PS: hier noch ein Bild für Nicole (ähnliche Baustelle)

    Bild.png

    Danke Kai


    Danke für die Info. Da habe ich nun Glück gehabt, weil ich hätte ein sehr schlechtes Gewissen, würde ein Vorschlag von mir so ins Aus führen.


    Noch etwas, Kai:

    Wenn Du das Display mit einem NPN Transistor schaltest, dann muss die Masse des Displays an den C vom Transistor und die VCC Letung ist fix an der Versorgung. In dieser Verschaltung fliessen tatsächlich Ströme gegen die Datenpins ab. Ich kenne das hier angesprochene Display nicht, hatte aber mal ein Problem mit einer ASCII OLED Anzeige und war so nicht in der Lage die Beleuchtung ganz dunkel zu bekommen.

    Aus diesem Grund würde ich einen PNP Transistor benutzen, damit Masse immer am Display bleiben darf. Erinnerst Du Dich an den Würfel und das Schalten der Versogung?


    pasted-from-clipboard.png

    das müsste funktionieren.


    Alternativ, wenn der Strom es zulässt, direkt an ein Output Pin schalten.


    Gruss

    Pius

    Hallo Nicole und Mitlesende


    Ich habe einen wichtigen Nachtrag:

    Eine Versorgung einer eletronischen Einheit, die eine tiefere Spannung als die zur Verfügung stehende Spannung benötigt, NIEMALS mittels eines Widerstandes in Serie gestalten. Wenn Dein Kontroller mit 5V arbeitet und die Anzeige mit 3.3V dann darfst Du nicht ein Output Pin des Kontrollers benutzen, da dieser beinahe 5V liefert. Wenn Du die Spannung durch einen Seriewiderstand reduzierst, dann ergibt sich nur bei einem bestimmten Laststrom die gewünschet Spannung. Steigt der Stromverbrauch der Anzeige an, dann sinkt die Betriebsspannung der Anzeige (weniger ein Problem), wenn der Strom sich aber reduziert, dann steigt die Spannung an und zerstört Dir die Anzeige.

    Hast Du in Deiner Schaltung irgendwo eine Versogrungsspannung die dem Display entspricht (wenn das Display 3.3V benötigt brauchst Du eine 3.3V Versorgung) ?

    Bitte sag mir, was zur Verfügung steht und ich versuche Dir die Lösung zu zeichnen.


    herzlichen Gruss

    Pius

    Nun Nicole


    Deine Wahl ... ich habe ein Display noch nie direkt von einem Pin versorgt, aber wenn die Leistungsgrenzen überall beachtet werden, dann funktioniert das sicher und auch zuverlässig. Die Schaltung mit dem Transistor hat aber auch ihren Vorteil: Das Display ist extern angeschlossen und wenn die Verdrahtung beim Experimentieren oft bewegt wird, besteht das Risiko von Drahtbrüchen und Kurzschlüssen. Ein Transistor ist da leicher zu ersetzen als der Kontroller, abgesehen ist er auch billiger.


    Was KaiR rechnet uns vor, in welchem Bereich sich der Basis Widerstand bewegen soll. Dieser Widerstand limitiert den Basis-Emitter Strom und darf nie weggelassen werden. Grob gilt, der Strom der in die Basis fliesst wird mit dem Verstärkungsfaktor mutlipliziert. Für den BC547B musste ich auch nachschlagen. Das Hfe liegt typisch bei 290 (min 200, max 450) , so ist die Annahme von Kai mit 300 auch richtig.


    Nur gehe ich jeweils Überschlagsmässig vor und denke immer an den Kontroller, der meinen Schutz braucht^^

    Rein aus meinem Bauchgefühl heraus, erscheint mir ein R von 120kΩ in der Basis viel zu gross. Damit der Transistor als Schalter arbeitet (Ein/Aus) und nicht als linearer Verstärker muss er in die Sättigung gebracht werden. IB 5mA, U=5V

    R = (5V- .7V) / 5mA = 860Ω für einen Basisstrom von 5mA

    Der max. Ausgangsstrom wäre dann um den Verstärkungsfaktor von 300 höher (5mA * 300) = 1.5A


    hier grob beschrieben und wer es genauer wissen möchte schaut mal da rein.

    Gruss

    Pius

    Kai liegt richtig. Der Unterschied zwischen einem FET oder einem Transistor als Schalter liegt im Ron, der bei einem FET kleiner als bei einem Transistor ist. Je kleiner der Widerstand im leitenden Zustand ist um so kleiner ist der Spannungsabfall über dem Schalter. Bei so kleinen Lasten spielt dieser Ron auch eine kleine Rolle. Je grösser die geschalteten Lasten sind um so wichtiger werden die Verluste am Schalter.


    Betreffs den Signaleingängen der Anzeige können zwar kleine Ströme fliessen, aber nur, wenn die Ausgänge auf logisch 1 liegen (da die Ströme nur gegen Masse abfliessen können, bei fehelder Vcc). Aber wie Kai schon sagt, sind diese Ströme (meist) sehr sehr klein.


    Und, wenn das Display wirklich sehr wenig Strom bezieht und dieser Strom viel kleiner ist als der Strom den man an einem Ausgangspin des Kontrollers (bei +) beziehen darf, dann darf man auch das Diplay direkt aus dieser Quelle versorgen. Man benutzt in diesem Fall den internen FET des Kontrollers als Schalter.


    Gruss

    Pius

    Salu nische


    richtig überlegt und beobachtet. Natürlich würde das Pendel nicht 24h lange schwingen, die Verluste sind überall.

    Wenn Du die rote Led genau betrachtest, dann erkennt man knapp, dass sie immer dann dunkel ist, wenn das Pendel im Zentrum steht.


    Im Boden sind zwei Spulen angebracht (nicht versteckt, weil es nicht um Täuschung geht). Eine Spule nimmt die Position des Pendels war, die andere führt die Energie wieder zu. Deine Frage wie man es macht, dass der Triebpuls nicht den Rotationswinkel des Pendels beeinflusst stellte ich mir auch. Soweit ich im Augenblick stehe (stochere) wird das Pendel nicht abgestossen sondern zum Zentrum hergezogen. Dies scheint mir die einzige gangbare Lösung zu sein, da der Mittelpunkt immer am gleichen Ort bleibt. Also muss man wissen, ob sich das Pendel gegen den Punkt oder von ihm weg bewegt. In der Beschreibung steht, dass es mittels einer höherfrequenten Signals erfolgt, vielleicht Packet Weise einschalten, damit man die Position wieder bestimmen kann?


    In den Unterlagen liegt ein Schema bei und grobe Angaben über die Spulen, aber keine Aussendurchmesser, Anzahl Wicklungen, Induktivität, ob es ein Kern gibt etc.

    Als Feinmechaniker hat er viel Zeit in die Lagerung des Pendels investiert und auch beschrieben. Da aber immer Energie verloren geht, musste er einen "Antrieb" vorsehen. Was ich mich fragte ist, wie weit der pendelnde Permanentmagnet durch das Erdmagnetfeld und/oder anderen Einflüssen die Richtung beeinflusst. Da hätte ich bereits mehr bedenken. Müsste ich es nachbauen, dann würde ich versuchen einen Lösungsansatz ohne (starken) Magneten am Pendel zu finden.

    Im Moment müsst ihr euch noch ein bisschen gedulden, da ich mit den Unterlagen noch nicht ganz soweit bin, auch noch den Auftrag eines FM Detektors zu erledigen habe, neben den üblichen Verpflichtungen, die einem das Leben so ausfüllen.


    schönen Sonntag
    Pius

    Nun, auch ich nehme mir immer zu viel vor ohne zu ahnen, was es bedeutet.

    Vor einiger Zeit erwähnte ich die Arbeit eines Freundes, der sich ein Pendel als Demonstrationsmodel baute. Mittlerweile habe ich von den Nachfahren die Erlaubnis bekommen, die Unterlagen dazu zu veröffentlichen. Nur leider bin ich mit der Aufarbeitung des Dokuments noch nicht fertig geworden ....


    Die zwei Objekte, eines war der Prototyp, das Andere das Demonstrationsmodell wurden einem Freund von Lajos versprochen. Leider konnte er dann das Objekt nicht in Betrieb nehmen, weil mech. Teile fehlten. Deshalb stehen nun die Geräte bei mir mit der Absicht, das Demo Modell in Gang zu bringen und dann zurück zu geben.

    PendelA.jpg

    Das Bild zeigt den Prototypen.


    Neugierig wie ich bin, aber ich gestern Abend das Pendel in Betrieb genommen und mir die Position des Pendels (0 Grad) gemerkt. Nach nun rund 12 Stunden (ja solange hätte ich gerne geschlafen;) ) hat sich die Position des Pendels um ca 10Grad verschoben, wie das Video zeigt.


    Jetzt wo ich ein funktionierendes Exemplar habe, werde ich versuchen mehr Details zum Aufbau (vor allem die Spulen) aus dem Muster abzuleiten. Solche Angaben fehlen in der Dokumentation.


    Gruss

    Pius

    KaiR du machst das richtig, ausprobieren und daraus die Theorie vertiefen.


    Es braucht etwas Fleiss (Zeit) um zu lernen, aber ich denke dass es auf diese Weise "hängen bleibt".

    Es ist einige Zeit zurück, wo ich diesen Portexpander in einem Prototypen Projekt für einen elektronisch unterstützten Briefkasten benutzte (Mehrfamilienhäuser).


    Die Idee dahinter war, das der Postbote bei der Packetlieferung das Packet in ein freies Fach legt und die Empfängerwohnung via Wohnungsnummer bestimmt und das Fach schliesst. Der oder die Wohnungsbesitzer wurden dann per SMS mit einem OnTime Code über die Lieferung informiert. (Die Tel No wird im System hinterlegt und nur da) Mittels dieses Code konnte dann das Fach geöffnet werden, Packet entnehmen und das Fach ist danach wieder frei für eine neue Lieferung.


    Der MCP23017 war da relativ schnell implementiert, da ich nicht alle Möglichkeiten des Chips ausnutzen musste und lediglich viele Türöffner damit bedienen wollte (Multiplexbetrieb). Viel Aufwändiger war die Implementierung des SMS Teil’s im Gerät, da damit mit unformatierten Meldungen (receiving) gerechnet werden musste.


    Gruss

    Pius

    Schemaausschnitt: IPBOX1.pdf

    Salu nische


    ja, so meinte ich es. Zwei Op parallel geschaltet. Aber, auch hier wird es Toleranzen geben, denn wie sollen 2 Dinge gleich sein, wenn sie von Menschenhand gebastelt wurden?
    Ein Vorteil von 2 OP's auf einem Substrat ist dass die Toleranzen untereinander kleiner sein werden und der Nachteil ...

    Die Verlustleistung kann wneiger gut abgeführt werden, da 2 OP das Gehäuse teilen.

    Probier es aus und ich bin gespannt ob es so tatsächlich besser geht.

    Übrigens, im Elektor erschien vor Jahren ein Audioverstärker, der aus vielen parallel geschalteten OP's bestand ..


    schönen Tag (mues jetzt at Säck)

    Pius

    Hallo nische


    Du hast in Post 46 die Frage gestellt, wieso das Parallelschalten Deiner Schaltung zur künstlichen GND nicht funktioniert. Ich habe mich absichtlich zurück gehalten, weil ich Dir lediglich eine „Bauchantwort“ geben kann und ich hoffte, dass jemand doch noch eine fachliche Antwort zur Frage geben könnte.


    Die Funktion der Schaltung ist das Bilden einer Summe der Ströme im positiven und dem negativen Strom Zweig. Das heisst, dass die Schaltung solange den Strom im weniger belasteten Zweig erhöht, bis die Stromdifferenz 0 ergibt. Die Differenzstrom (P= I*U) wird im OP in Wärme umgewandelt. Je höher die Stromdifferenz um so höher wird die Energie, die vernichtet werden muss.


    Wenn Du nun zwei solcher Schaltungen parallel schaltest, um höhere Leistungen zu erreichen, dann kompensiert jede Schaltung jenen Strom, den „sie sieht“. Damit versucht jeder für sich zu entscheiden, welcher Strom um wieviel verändert werden muss und da die erste Problematik bereits bei den Bauteiltoleranzen beginnt (jeweils 3 Widerstände und ein OP) entstehen Differenzen, die jede Schaltung wieder nach ihrem eigenen Massstab korrigieren möchte.


    Um den Strom zu erhöhen, könntest Du versuchen, nicht die Schaltung zu Duplizieren, sondern lediglich den OP, der ja die Verlustleitung zu leisten hat. Wichtig dabei aber scheint mir, dass Du beide OP am Ausgang mit dem 10 Ohm R bestücken solltest, damit sich kleine Differenzen des OP ausgleichen können.


    Leider gibt es keine perfekten Lösungen. Deine Schaltung funktioniert sicher gut, wenn die Stromzweige der Last in allen Situationen gleich viel Strom benötigen. Je grösser die Differenzen um so schlechter wird die Effizienz.


    Wenn Du wirklich viel mehr Strom brauchst, wirst Du vermutlich nicht um eine Versorgung mit

    + und Spannung herum kommen oder nimm einfach 2 Taschenlampen Batterien mit je 4.5V und Du hast Deine sauberste Versorgung.


    Hilft Dir das?



    herzlichen Gruss


    Pius

    Hallo nische


    das lobe ich, Du probierst es gleich aus. Wenn Du Zeit hast, darf man Dir Aufgaben verteilen?;)

    Zitat

    Mit dem Oszi am Relais eine Überspannungsspitze gemessen

    a) mit Schutzdiode 600mV

    b) ohne Schutzdiode 600mV

    Dies scheint mir logisch, da die Ausgänge ja intern mit einer Diode geschützt sind (ich nehme an dass diese Dioden dazu gedacht sind). Demnach muss die Spannung im Bereich 0.6-0.7V bewegen, ausser es sei eine Schottky Diode im Einsatz (tiefere Schwellspannung).


    Das was ich mir bisher auch nicht überlegte ist der Umstand, dass wenn die Diode nicht so nahe wie möglich an der Quelle liegt, sich die Energie auch via Kabel zusätzlich verteilen können, was ja eigentlich logisch ist. Bei so kleinen Leistungen und niedriger Spannung spielt vermutlich die Leitungslänge keine grosse Rolle mehr.


    hier noch ein paar Links: Freilaufdiode, Spulenbeschaltung, Schutzbeschaltung


    Gruss

    Pius

    Wie gesagt, die Diode über dem Relais würde ich mir in diesem Fall nicht schenken. Das ESD (Electro Static Device) bezieht sich auf ganz kurze Ladungsverschiebungen (sehr kleine Ströme), die durch Berührung etc. auf den Chip wirken. Wenn der Chip mal verbaut ist, sinken auch die Risiken von ESD, weil die Spannungen eher abgeleitet werdne können.

    Die Energien beim Abschalten einer Induktivität sind wesentlich grösser, weil auch die Zeiten länger sind.

    Gruss

    Pius

    Nun, ich teile die Zweifel von KaiR. Die Dioden an den Ausgängen sind zwar da, aber ich fand im Datenblatt keinen Hinweis auf die Spannungverträglichkeiten beim Abschalten der Relais. Ich persönlich würde mir die Dioden an den Relais-Spulen nicht schenken.


    Im ersten Moment, als ich den Artikel überflog, wunderte ich mich, dass ein HC Ausgang direkt ein Relais steuert. Ich sah dann erst danach, dass der Author bistabile Relais benutzt und damit die kontinuierliche Verlustleistung auf den Schaltaugenblick reduziert wird. Der Umstand, dass Spulen längere Zeit aktiviert bleiben, wurde in die Software verlagert, was für den Anfänger sicher Risiken beinhaltet. Die Software muss zum einen sicherstellen, dass von jedem Relais jeweils nur eine Spule aktiviert wird und dass die Latch Leitung auch nur kurze Zeit aktiviert wird. Der Vorschlag hat natürlich Vorteile im Bezug zum Strombedarf, aber auch den Nachteil, dass mit bistabilen Relais je 2 Ausgänge belegt werden. Nebenbei meine ich, dass bistabile Relais etwas teurer sind, als Monostabile.


    Wenn ich Lichter schalten will, dann ist die Stromaufname der Lasten so viel grösser im Verhältnis zur Stromaufname des Relais, dass sich der Mehraufwand kaum auszahlt. Mit einem Schieberegister und einem Treiber für monostbile Relais (z.B: UDN2981) könnte an gleich 8 Relais bedienen und mit dem Treiber an dieser Stelle erübrigt sich die Reverse Diode. Übrigens, im UDN2981 Datenblatt wird die Reverse Spannung für die Diode mit 50V angegeben.


    Anstelle eines UDN2981 geht auch ein ULN2801 (günstiger).


    Zu früheren Zeiten gab es solche IC's gleich mit einem Schieberegister und Latch integriert. Leider werden diese Typen nicht mehr hergestellt.

    Gruss

    Pius

    Hallo nische


    in der Tat muss die Abnützung des Kopfes gross gewesen sein, da am Beispiel Webster der Kopf steckbar ausgeführt wurde. Das Lösen einer Schraube hat gereicht und der Kopf konnte getauscht werden. Zu einem Gerät fand ich in der Beilage den Kopf, der schon sichtbare Spuren auf der Lauffläche des Stahldrahtes hat. Die Verpackung des Kopfes ist mit einem handschriftlichen Text versehen, den man leider nicht mehr lesen kann. Vermutlich steht da "verschliffener Kopf" oder so was in der Art. Interessant ist der händisch auf die Verpackung angebrachte Preis des Kopfes: Fr. 75.-- was dann ein sehr stolzer Preis für damals war.



    Webster_Kopf.jpgWebster_Kopf2.jpgWebsterKopf3.jpg


    Ich habe mich nie intensiv mit dieser Technik auseinander gesetzt und war zufrieden, mit einem restaurierten und funktionsfähigen Gerät im Gestell. Nebenbei würde noch ein Lorenz-Gerät (Radio mit Plattenspieler und Drahtton) auf die Restaurierung warten, aber dies wird dann vermutlich in einem anderen Leben geschehen. :(

    Gruss

    Pius

    Anbei ein Teil aus meinem Sammelsurium


    Die Innenansicht eines Drahttongerätes Made in Germany von der Firma Protona. Alles in Röhrentechnik auf kleinsten Raum gepackt.Leider habe ich nie versucht, ob das Gerät noch funktionieren würde, auch mangels Batterien. minifon1.jpg

    Am unteren Bildrand wäre die 3. Batterie zu sehen, wäre noch ein drin. Eine Batterie war für die Röhrenheizung, eine für die Anodenspannung und die dritte dann für den Motor vorgesehen. 3 Minaturröhren sind fest eingelötet.




    Dieser Bildausschnitt lässt den hauchdünnen Stahldraht erkennen, der um den Tonkopf (das runde Teil) gezogen wurde.

    Um die heute vergessene Technik der Stahldraht Geräte zu demonstrieren, liegt bei mir ein "Webster" von 1947 herum. Als dieses Gerät den Weg zu mir fand um wieder funktionstüchtig gemacht zu werden, war ich erfreut über die Drähte, die mit alter Jazzmusik bepielt waren. Nach über 70 Jahren klingt es heute noch beachtlich gut. Minifon2.jpg


    Um die Drahttontechnik zu demonstrieren, habe ich vor vielen Jahren ein "Webster" aus dem Jahre 1947 restauriert und als ich in die beigelegenen Drähte reinhörte, fand ich Aufnahmen alter Jazzmusik. Es ist eine Freude die Musik zu hören und ein riesen Ärger, wenn der Draht mal reisst, weil man zu ungeduldig von Play ins Rückspulen wechelt.

    Dann schon lieber ÖL am Salat als den Elektrolyten.:(


    Die Sache mit dem Pendel (die ich kaum je verstehen werde) wird aber weiter gehen. Ich bekomme das Dokument im Original und darf es dann auch weiter geben.

    Mittlerweile erfahre ich mehr und mehr über diesen Herrn. Ein Freund von ihm meinte, seine Linsen sind im All unterwegs.

    Im Augenblick bin ich mit anderen Aufgaben zu, werde aber sicherlich wieder ab und an etwas zeigen können.

    Gruss

    Pius