KSQ(s) mit einem Taster ein und ausschalten

[ultraschall81]

Moin,

ich habe mich jetzt noch ein bißchen mit integrierten Schaltungen befaßt und habe mal was aufs Papier bzw den Moni gebracht.

Kann es bloß nicht simulieren, da ich im LTSpice kein JK-FF gefunden habe und ich es mit PSpice einfach nicht hinbekomme.
@Borax, hast du ein JK-FF Modell für LTSpice? (bei Yahoo konnte ich mich vorhin nicht anmelden)

V2 stellt den Taster dar und R1/R2 die beiden Mosfets (als Schalter für die beiden KSQ).
Es kann sein, das man vor die beidem Mosfets jeweils noch einen kleinen Transistor (als Schalter für die 12 V) setzen muss, damit der Mosfet auch richtig schaltet. Oder eben einen TTL Mosfet nehmen.


Kann da mal jemand drüber schaun, ob das so passt?

[Borax]

Prinzipiell richtig. Den 74109 gibt es glaube ich nicht mehr. Ich würde Dir den 4027 (CMOS - 68ct beim großen C) empfehlen (Datenblatt: http://www2.produktinfo.conrad.com/date ... n-4027.pdf ).
Die Mosfets kann der direkt treiben (bei ~5V schalten fast alle Mosfets ausreichend 'durch'), da brauchst Du nichts dazwischen. Außerdem läuft der 4027 auch mit 12V (wenn die stabil sind). Problematisch ist hier nur die Tastenentprellung. Je nach Taste(n) und geforderter 'Zuverlässigkeit' kann es dann recht aufwändig werden. Im einfachsten Fall reicht eine RC-Entprellung. Das musst Du aber ausprobieren.
Da Du inzwischen LTSpice hast/verwendest, häng ich einfach mal die erforderlichen Dateien als ZIP hier an. Falls 'Bildchen' erwünscht sind, einfach noch mal fragen.
Die CD4000.lib Datei kommt in ...\LTC\SwCADIII\lib\sub\
Das CD4000 Verzeichnis (aus der CD4000.zip) in das ...\LTC\SwCADIII\lib\sym\ Verzeichnis.

[ultraschall81]

So, ich war heute gleich mal beim großen C und habe mir die Teile (cmos 4027) besorgt und aufgebaut. (Zum Glück sind es nur 5 Minuten zum C)

Funktioniert soweit gut. Den Taster habe ich mit 2 Widerständen und einem 2,2uF Kondensator entprellt. (C an + und Widerstand, 1.Widerstand gegen Masse und 2. Widerstand zw. Schalter und cmos-Eingang)
Simuliert habe ich es noch nicht.
Allerdings habe ich 2 Problemchen festgestellt.
1. (Das kleinere Übel): Wenn man die Stromversorgung anschaltet, gibt es bis jetzt noch keinen klar definierten Zustand. Als entweder an oder aus) Da ich meine, das die Stromversorgung eh immer an sein wird ist das nicht so schlimm.

2. Unterschiedliche Mosfet Transistoren schalten unterschiedlich gut durch. Habe mal 3 Stück probbiert.
Die Eingangsspannung war dabei immer 12 V, am Gate kamen ca. 11,9V an.
Am besten schaltet der BUZ12, da waren es am Ausgang (rechter Pin) immerhin 10,3V. IRF520 und IRF1405 hatten am Ausgang nur 9,4V. Dabei war es egal ob ich mit den Mosfet's die ganze Ksq schalte oder nur den OP der KSQ .
Leider ist das zu wenig. Ich muss es irgendwie hinbekommen, das fast die ganze Eingangsspannung auch am Ausgang rauskommt.

Mhh, mich wundert gerade, das ein Mosfet mindestens 1,7V bis fast 3V Spannungsabfall hat. Außerdem ist mir auch aufgefallen, dass der Transistor auch durchgeschaltet hat, wenn keine Gatespannung anlag. Jetzt glaube ich fast, das ich ihn falsch angeschlossen habe. (Drain und Source vertauscht). Kann das sein? Ich glaube die Pinbelegung war von links nach rechts:
Steuerspannung, Eingangsspannung, Ausgang zur KSQ. Ist das ok so?

Sobald ich Problem 2 gelöst habe, werde ich alles (2xKSQ, 1x KSQ-Steuerung) mal auf eine Lochrasterplatine aufbauen.

@Borax: Danke für das Modell, ich werde es mal ausprobieren, sobald ich Zeit habe.

Ultraschall81

[Sailor]

Wenn Du Dir das Datenblatt für den BUZ12 auf Seite 6 ansiehst (unteres linkes Schaubild), wirst Du feststellen, dass der Transistor zwar bei 5 Volt schon durchschaltet, bei zunehmender Spannung aber einen größeren DS-Strom erlaubt.

Mit einer Gate-Spannung von 12 Volt wird auch der DS-Widerstand kleiner, so dass die der KSQ zur Verfügung stehende Spannung entsprechend höher wird (der Drop wird kleiner).

Ich suche mir meine Bauteile immer nach dem Datenblatt, dann der Verfügbarkeit und dann dem Preis aus.

Den Einschaltzustand kannst Du beeinflussen, wenn Du den J- oder den K-Zustand des ersten Bausteins in einen ungünstigen Zustand beim Anlegen der Versorgungsspannung versetzt.

Das kann, je nach Typ, mit eimem Widerstand oder einem RC-Glied geschehen. Da habe ich mir jetzt das Datenblatt nicht angesehen.

[Borax]

Da muss wirklich was falsch sein... Der IRF1405 sollte bei einer Gate-Source Spannung von 10V nur 5 mOhm(!) Widerstand haben. Das wäre bei 700 mA etwa ein Spannungsabfall von 3.5 mV... Siehe: http://www.irf.com/product-info/datashe ... rf1405.pdf

BTW: Welche KSQ verwendest Du eigentlich? Falls es sich um die hier aus dem Shop handelt, könntest Du auf die Mosfets ganz verzichten und deren PWM Eingang (Shutdown-Pin) direkt vom FlipFlop) ansteuern.

EDIT: Gerade nochmal nachgelesen:
...oder nur den OP der KSQ...
Ist das die 'muenchner' Schaltung? Weil dann ist da ja schon ein Mosfet drin, dann brauchst Du wirklich keinen zweiten.

[ultraschall81]

Ja, ich nehme die "muenchner" Schaltung.
Mich wundert es ja auch, das da so ein Spannungsabfall am Mosfet ist. Da wäre ja jeder Bipolar-Transistor besser.
Ich habe aber den Ausgang vom 4027 direkt am Gate des Mosfets.
Drain und Source habe ich zwischen der Eingangsspannung (also Ausgang Netzteil) und dem Eingang zur KSQ. Der Spannungsverlußt am Mosfet sollte ja fast 0 sein, ist er aber nicht. Ich werde jetzt nochmal schauen, ob ich alles richtig angeschlossen habe.

Wie meinst du das, dass ich nur einen Mosfet brauche, wenn ich die "muenchner" Schaltung nehme? Der Mosfet in der KSQ Schaltung ist doch durch den OP für die Stromregelung/begrenzung zuständig und der Transistor der vom 4027 gesteuert wird ist als Schalter.

Ultraschall81

[ultraschall81]

So, habe den Fehler gelöst. Ich hatte den Mosfet zw. 12V und Ksq Eingang gemacht. Jetzt habe ich ihn zw. KSQ minus und Masse. Da funktioniert er super. Ich brauche ca. 12,4-12,5v für 3 Leds bei knapp 1 A (960mA).

Während des Bauens habe ich mir nochmal gedanken darüber gemacht, wie man einen Mosfet einsparen kann.
Ich denke, es müsste ganz einfach sein, wenn man mit dem Ausgang vom 4927 den OP von der Ksq versorgt. Der Ausgang vom 4927 kann (glaube ich) 10mA und der OP braucht fast nichts. Den Rest der KSQ Schaltung läßt man einfach an der Spannungsversorgung. Da mir die Idee aber erst zum Schluß gekommen ist, hatte ich keine Lust mehr, es auszuprobieren. Werde ich bei der nächsten "Bastel-Session" machen.

Meint ihr, das geht so?

So, nachdem ich hier im Forum so super support bekommen habe, will ich euch auch ein paar Fotos nicht vorenthalten.
Darauf sieht man meinen Hobbyraum, den Versuchsaufbau und die Lochrasterplatine mit 2 KSQ's. (zwischen die beiden Ksq's kommt noch der 4027). Auf der anderen Seite fast das gleiche Spiel. Damit habe ich die ganze Ansteuerelektronik auf einer 10x16cm Platine untergebracht.

[ultraschall81]

Da fällt mir noch was ein. Ich habe mal versucht eine Fade-out Schaltung mit einzubauen, die den Ausschaltvorgang etwas "sanfter" macht. Dazu habe ich parallel zur Verbindung "Ausgang 4027-Gate-Schaltmosfet" eine Widerstand-Kondensator-Kombination auf Masse geschaltet. Werte waren 10nF bzw. 100nF und ca. 4KOhm. Das hat aber nicht so funktioniert. Die Leds blieben ca 25s komplett an und danach hat es weitere 15s gedauert bis sie komplett aus waren. Ich hatte so an ca. 1-4 Sekunden gedacht.

Werde es nochmal probieren, wenn ich die Tast-Schaltung direkt an den OP der KSQ hänge. Der braucht ja mehr Strom als der Mosfet. Vielleicht wird's ja doch noch was.

Ultraschall

[ultraschall81]

Heute habe ich mal den OP direkt an den Ausgang des 4027 angeschlossen. Das geht auch und damit spare ich mir den Mosfet.
Meine Fade-out Schaltung hat aber nicht funktioniert. (hatte aber auch nur 10uF, das reicht nicht.)
Der OP zieht 1,3 mA. Um ihn knapp eine Sekunde anzubehalten, brauche ich ca. 1000uF. (0,001F /0,0013A=0.76s)
Vielleicht versuche ich es nochmal mit 1000uF und 3K9 Widerstand. Da sollte der Kondensator in 1/3s aufgaladen sein. Ladestrom ist ca. 3mA, das kann der 4027. Allerdings verliere ich momentan durch die Diode zw. Ausgang 4027 und Kondensator/Eingang OP 0,7V. Da muss ich wohl eine Diode mit kleinerem Spannungsabfall kaufen gehen.

Ultraschall81

[Borax]

Sehr gut! Ich glaube Du brauchst uns schon fast nicht mehr
Fadeout ist vmtl. nicht so einfach zu realisieren in diesem 'Setup'. Du verwendest ja vmtl. den invertierenden Eingang des OP über eine Diode, da hast Du nur ~ 100mV in denen sich 'alles abspielt'. Bei 4 Sekunden Fadeout braucht der Mosfet dann ggf. auch einen Kühlkörper. Aber probieren kannst Du es.

[ultraschall81]

Mit dem Elko wollte ich eigentlich den OP etwas länger mit Spannung versorgen (Vcc).
Das hat aber nicht funktioniert. Leds gingen, auch bei 1000uF, genauso schnell aus. Außerdem funktioniert die Schaltung dann nichtmehr richtig. Wenn man nur kurz "tastet" gehen oft die Leds kurz an und gleich wieder aus, bzw andersrum, also beim ausschalten kurz aus und wieder an. Warum auch immer.

Ich werde die Schaltung jetzt erstmal ohne fade out fertig aufbauen. Vielleicht hänge ich später einfach eins, zwei 1F Goldcap (+ Widerstand) parallel zu den LEDs, das sollte auch für 1s reichen. Kann sogar sein, das ich damit Fade in und out erreiche, da der Kondensator ja beim Starten einen sehr kleinen Innenwiderstand hat, die KSQ nur max 1 A liefert und somit die LEDs erst anfangen zu leuchten, wenn der Kondi schon etwas geladen ist. Oder habe ich da einen Denkfehler?

[Borax]

Ach so... Das Problem mit der 'Stromversorgung' einer Fadeout Schaltung hat man immer. Goldcaps gehen natürlich schon, sind aber nicht gerade 'billig'. Andererseits musst Du ja die 'Tasterschaltung' sowieso mit Strom versorgen, damit könntest Du auch noch den OP (respektive die gesamte KSQ) versorgen, so viel Strom wird dabei schließlich nicht 'verbraten'. Solange der invertierende Eingang des OP auf 'high' gesetzt wird, fließen eben nur die die 1-2 mA, die der OP selbst verbraucht. Wenn ich Deine Bilder richtig interpretiere, hast Du ja auch noch einen OP 'übrig' (da ist pro KSQ ein DUAL-OP verbaut, wobei nur einer genutzt wird). Den könnte man bestimmt 'aktivieren' um das Fadein/Fadeout zu steuern.

[ultraschall81]

Hi Borax,

wie kann ich den den 2. OP zum faden benutzen? Fade out würde mir reichen.
Hast du da eine Schaltung parat?

Ultraschall81

[Borax]

Haben nicht, aber man kann sich ja was ausdenken...
Prinzipiell den Flop-Ausgang (0V/12V) 'heftig' runterteilen und am unteren Widerstand einen Kondensator parallel schalten (so was ähnliches hattest Du ja schon). Dann über einen Kopplungswiderstand auf den OP, der als nicht invertierender Addierer beschaltet ist. Die Spannung zum 'dazuaddieren' besorgt man sich an der Referenz und hängt sie über einen weiteren Kopplungswiderstand ebenfalls an den nicht invertierenden Eingang des OP. Am Ausgang des OP liegt dann das was wir brauchen: Eine Lade/Entladekurve des Kondensators mit einem 'Hub' von ~100 mV und einem Offset von ~700mV (Drop von der Diode). Dieses Signal kommt dann über einen weiteren Widerstand (im Beispiel R16 - hier am besten ein Poti verwenden, reagiert sehr sensibel!) und eine Diode an den invertierenden Eingang des KSQ-OP.
Beispielschaltung (ist ein wenig anders beschaltet als die original "muenchner" Schaltung, das sollte aber keine großen Unterschied ausmachen):

KSQ_Fade1.png (8.71 KiB) 7016 mal betrachtet

Die Simulation dazu:

KSQ_Fade2.png (2.86 KiB) 7017 mal betrachtet

Weil die Schaltung recht empfindlich auf Änderungen der Widerstände reagiert (kann man durchaus ändern und optimieren, je nachdem was man 'rumliegen' hat!), häng ich noch das LTSpice File zum selber testen an.