Aufgabe: RC-Glied mit Schmitttrigger im Gleichstrom

Dragon · Anmeldungsdatum: 10.11.2004 Beiträge: 17 Wohnort: Schweiz

Ich habe eine Aufgabe mit RC-Glied an einem Schmitttrigger beigefügt (als Download...)
Gesucht sind Widerstand und Kondensator Werte!
Könnt ihr mir bitte erklären wie man das rechnet??[/img]

Dieter5858 · Moderator Anmeldungsdatum: 02.08.2004 Beiträge: 696 Wohnort: Hamburg

Hi Dragon
ne schicke Aufgabe hast du da.
Wie genau man das rechnet kann ich dir leider auch nicht sagen.
Sagen kann ich dir wie ein Schmitttriger funzt.
Aber das weist du wahrscheinlich auch schon.
Aber braucht man dazu nicht ne Wechselspannung.
Oder soll der SMT nur einmal einschalten?

Mich interresiert mal ob du die Aufgabe aus der Schule hast oder woher?
Bist du Student oder in der Ausbildung?

Ich hab Schmitttrigger nur Theoretisch durchgenommen, leider keine praktische Erfahrung mit Schaltungen etc. sry

Dragon · Anmeldungsdatum: 10.11.2004 Beiträge: 17 Wohnort: Schweiz

hallo dieter
ne geht auch mit gleichspannung!
aber es is ne logische schaltung am eingang!

die durch das einschalten des schmitttrigger wieder resetet wird!
(die ganze schaltung is n code schloss die mein unterstift am bauen ist und nun ein verzögerungselement benötigt!)

das beantwortet dann nun auch die frage: ich mache ne lehre!

und das is ne praktische aufgabe aus meinem betrieb!
es war aber niemand mehr da der mir sie beantworten konnte...

und ja ich weiss wie der schmitttrigger funktioniert!
aber danke trotzdem für deine hilfe!

@all
nun habe ich ne andere schaltung entwickelt mit nem transistor!
aber würde trotzdem gerne von jemandem wissen wie man das rechnet!
(wir hatten in der schule kürzlich so ne aufgabe und da konnte ich sie aber ich weiss nicht mehr wie sie ging!)

yeti777 · Anmeldungsdatum: 10.11.2004 Beiträge: 160 Wohnort: Schweiz

Hallo Dragon!

Ich habe mir deine Schaltung mal angeschaut. Unklar ist, wie der Kondensator nach dem Schalten des Schmitt's wieder entladen wird. Was heisst "Reset"? Nimmt man die Eingangsspg. weg (dann würde sich das C über R2 entladen) oder was?
Bezüglich Aufladung des C gilt, dass die Spannung exponentiell ansteigt, bis der Triggerpkt. erreicht ist. Siehe Skizze im Anhang.
Sodann: Die Schaltzeitkonstante von 2[sek] ist relativ lang, wenn man mit I = 10 [mA] lädt. Das ergibt riesige Kapazitäten. Besser wäre es, mit kleineren Strömen zu arbeiten, zB I <= 1 [mA].
Wenn du mit der Formel im Anhang arbeiten willst, musst du für t = 2[sek] und für u2(t) = u[Schmitt] = 2/3 * u0 = 2/3 * 5[V] einsetzen.
Konnte ich dir damit etwas helfen?

mdg Heinz

Dragon · Anmeldungsdatum: 10.11.2004 Beiträge: 17 Wohnort: Schweiz

hallo yeti

danke für deine hilfe!
ja der kondensator soll sich dann so wieder entladen!
aber wiso rechnest du tau mit parallelschaltung von r1 und r2?
das würde ja bedeuten dass die beiden widerstände parallel zu einander und seriell zum kondensator sind!
könnte nicht eher dies die formel sein: R2//C * R1?

gruss dragon

yeti777 · Anmeldungsdatum: 10.11.2004 Beiträge: 160 Wohnort: Schweiz

Hallo Dragon! (Der Name gefällt mir!)

Ich will meine Antwort auf deine Frage zweiteilen:

A) schaltungstechnisch-anschaulich: Bezüglich Impedanz und damit auch bezüglich der Zeitkonstanten, liegen die Widerstände parallel, weil die Spannungsquelle u0 = 5[V] wie ein Kurzschluss wirkt (es ist kein Innenwiderstand gegeben).

B) Zur Formel, die ich dir angegeben habe, gelangt man, wenn man von der Skizze ausgehend die Strom- und Maschengleichungen ansetzt (KIRCHHOFF I + II). Dann erhält man eine Differentialgleichung 1. Ordnung für u2(t). Löst man diese und berücksichtigt man noch die Anfangsbedingung (für t=0 ist der Kondensator entladen), so ergibt sich die angegebene Lösung rein mathematisch. Ich weiss natürlich nicht, ob ihr in der Schule schon Diff.gleichungen behandelt habt.

Wenn man die Eingangsspannung wegnimmt, entlädt sich der Kondensator über R2. Die Zeitkonstante ist also R2*C. Die Spannung u2(t) fällt exponentiell gegen Null, dh. u2(t) = u_ST * exp(-t/(R2*C)), wobei jetzt wieder t = 0..unendlich.

Alle Klarheiten beseitigt ? Augenzwinkern

mfg Heinz

PS. Mach doch mal eine konkrete Schaltung mit R1, R2 und C und schau dir das Ergebnis mit dem Oszilloskop an!

Dragon · Anmeldungsdatum: 10.11.2004 Beiträge: 17 Wohnort: Schweiz

danke ich fühle mich geehrt!

jetzt ist tatsächlich alle klarheit beseitigt!

die stromquelle hat zwar keinen innenwiderstand (rein rechnerisch gesehen) ist aber da 5V spannungsabfall ein unendlicher widerstand!?
(im wechselstorm wäre sie doch n kurzschluss!?)
und deshalb verstehe ich das nich ganz!

die kirhoffschen gesetze kenne ich aber verstehe nich ganz wie ich die beim laden einsetzen kann!
(ausser zufliessenden strömen = wegfliessende ströme beim mittleren knoten...)

beim entladen ist das tau im übrigen das welches du mir beim laden angegeben hast denn:
da am eingang logische bauteile sind muss wenn nicht eine '1' ansteht der spannungsabfall darüber gleich null und somit kurzgeschlossen sein!
(hoffe du hast verstanden was ich sagen wollte ;-)

übrigens habe ich vorhin mit meiner berechnung die schaltung aufgebaut und da bin ich näher an meine berchnungen rangekommen als an deine (kann auch durch die hohen toleranzen des kondensators sein aber es verwirrt micht)

habe übrigens eine andere schaltung genutzt damit die entladezeit gekürzt werden kann! (ist praktischer!)
werde sie dir morgen aufzeichnen...

gruss dragon

yeti777 · Anmeldungsdatum: 10.11.2004 Beiträge: 160 Wohnort: Schweiz

Hi Dragon!

Ich kann dir leider erst heute antworten, da ich beruflich auswärts war.
Ich habe deine Schaltung nochmals haarklein durchgerechnet. Das erste, von mir angegebene Resultat stimmt immer noch. Zu deinen Fragen:

1. Bei Impedanz- oder Zeitkonstantenbetrachtungen muss man bei Gleichspannungsquellen den inneren Widerstand Ri berücksichtigen. Der ist hier aber Null!

2. Wie das Entladen des Kondensators nach dem Feuern des SCHMITTs vor sich gehen soll ist mir nicht klar. Kannst du eine Skizze machen?

3. Deine Formel für die Zeitkonstante kann nicht stimmen. Als Dimension würden sich R2//C*R1 [sek*ohm] ergeben, nicht [sek].

Ich habe die wichtigsten Teile meiner Berechnung als Anhang angefügt.

Wenn du die ganze Berechnung willst, müsste ich sie dir als Email senden (5 Seiten A4), denn ein Anhang muss <= 80 KB sein.

Gruss yeti

Dragon · Anmeldungsdatum: 10.11.2004 Beiträge: 17 Wohnort: Schweiz

ok!

könntest recht haben!
danke dir!

hab dir das mit dem entladen noch skizziert...!
hoffe verstehst wie ich gemeint habe!

gruss dragon

yeti777 · Anmeldungsdatum: 10.11.2004 Beiträge: 160 Wohnort: Schweiz

Hallo Dragon!

Die vollständige Schaltung sieht natürlich schon ein bisschen anders aus, als diejenige, die du im ersten Beitrag vorstelltest!

1) Was ist der SN74AHC1G04? Für die Ladephase ist es wichtig zu wissen, ob sein Innenwiderstand (Ri) ungefähr Null ist oder ob Ri einen endlichen Wert hat (Anschluss 4). Wenn der Innenwiderstand gegenüber R1 nicht vernachlässigbar ist, muss er für den Ladevorgang als in Serie zu R1 geschaltet berücksichtigt werden.

2) Entladephase: Was macht der SCHMITT, wenn er schaltet? Zieht er das RC-Glied (Anschluss 2) auf Null (zB über einen internen Widerstand) oder fällt einfach die Ausgangsspannung des SN74AHC1G04 (Anschluss 4) auf Null?

3) Ist die Annahme richtig, dass der SCHMITT so hochohmig ist, dass praktisch kein Eingangsstrom (Anschluss 2) fliesst?

Diese Fragen müssen beantwortet werden, sonst kann man keine genaue Aussage über Auf- und Enladen des RC-Glieds machen. Ursprünglich sind wir von einer Spannungsquelle von 5[V] mit Ri = 0 ausgegangen (Anschluss 4 des SN74AHC1G04).

Ich bin gerne bereit, auch weiterhin zu helfen (bis zu einer konkreten Dimensionierung der Schaltung), kann es aber nur, wenn die Randbedingungen klar sind.

Gruss yeti

Dragon · Anmeldungsdatum: 10.11.2004 Beiträge: 17 Wohnort: Schweiz

ne der innenwiderstand des NOT-Gliedes is praktisch null!
der des schmitts is praktisch unendlich!

ich wollte ja eigentlich auch nur das laden wissen!
das entladen spielt an und für sich keine rolle!
die schaltung wird so selten betätigt dass es längstens reichen wird...

und der schmitt fällt nur am ausgang auf null sonst kann er ja garnich mehr angesteuert werden!?

aber ich danke dir jedenfalls für deine bemühungen!

yeti777 · Anmeldungsdatum: 10.11.2004 Beiträge: 160 Wohnort: Schweiz

Hallo Dragon!

OK! Dann bleibt es bei meinen Berechnungen. Gibst du mir Bescheid, wenn geklappt hat?

Gruss yeti smile

Dragon · Anmeldungsdatum: 10.11.2004 Beiträge: 17 Wohnort: Schweiz

ok danke

tu ich!
bis denn!

gruss dragon