Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Timerschaltung für Belichter


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von Johannes U. (kampfradler)


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Moin,

nachdem ich meinen umgebauten Nagelbelichter längere Zeit von Hand 
geschaltet hatte, ist nun endlich ein Timer an der Reihe.

Original findet der Betrieb durch eine Platine mit dem Netzspannungsteil 
für die Versorgung der Lampen statt, darauf sitzt dann noch ein TO-92 
Triac (MAC97A8), dessen Gate mit einer von drei Leitungen einer 
Kabelverbindung zu einer Tochterplatine herausgefuehrt ist.
Gnd und 4,8V (von einer Zenerdiode auf der Hauptplatine bereitgestellt) 
liegen auf den anderen beiden Leitungen.

Die Tochterplatine mit dem Timer enthält dann einen unkenntlich 
gemachten 8-Beiner und schaltet mit Tastern in drei Timerstufen 90s, 
150s oder 240s den Belichter ein.
Dabei wird das Gate des MAC97A8 (in Serie mit einem 470Ohm Widerstand 
auf der Hauptplatine) von 4,8V auf Gnd gezogen, es fliessen ~6mA.

Erste primitive Änderung:
Original Timerplatine 'raus und Gate des MAC97A8 ueber einen Schalter 
und 470Ohm in Serie händisch gegen Gnd schalten.
Das funktioniert soweit, der Stromfluss blieb annaehernd gleich.
Die 4,8V der Zenerdiode wurden dabei nicht verwendet.

Naechster Ansatz: (versuch_zwei.png)
Die 4,8V der Zenerdiode ueber einen Schalter und Basistransistor auf die 
Basis eines 2N2222.
Gate des MAC97A8 an den Kollektor, Emitter ueber Indikator-LED und 
Vorwiderstand an Gnd.
Tut es auch problemlos.

In der eigentlichen Timerschaltung (circuit_load.png) nun, soll erstmal 
ein Atmega328 auf einem promini die Funktion des Schaltens uebernehmen.
7-Segmentanzeige und die Einstellung des Timers mit ein paar Schaltern 
funktionieren, aber der Schaltungsteil fuer den Belichter  verhaelt sich 
suspekt.

Pin A0 ist als Output auf den Basistransistor des 2N2222 gelegt, Gate 
und Gnd des Belichters werden ueber einen zweipoligen Stecker 
zugefuehrt.
Gate wieder auf den Kollektor des 2N2222.
Externer Gnd mit Indikator-LED und Vorwiderstand wieder am Emitter des 
2N2222.
Also eigentlich genauso wie in 'versuch_zwei.png', nur das die Basis des 
Transistors hier ohne die 4,8V Leitung vom Belichter stattdessen durch 
den Pin des Atmega geschaltet werden soll.

War mir unsicher, was Gnd der Timerplatine und Gnd des Belichters angeht 
und habe deshalb einen 2-poligen Steckverbinder auf die beiden gesetzt, 
um mit einer Steckbruecke zwischen Common-Gnd und getrennten Gnds 
waehlen zu koennen.

In vivo habe ich das noch nicht getestet, da ich auf Nummer Sicher gehen 
moechte, um nicht direkt irgendwas zu verbrutzeln.

Also testweise anstelle Gate/Gnd des Belichters die 4,8V von 3xAA an den 
Kollektor und den Gnd der Batterien an den Emitter mit der Indikator-LED 
gegeben.

Resultat:
Ist die Steckbruecke fuer CommonGND nicht gesetzt, tut sich rein 
garnichts, die Indikator-LED bleibt aus, unabhaengig davon, ob Kollektor 
und Emitter nun ueber ihren Stecker mit einer Spannungsquelle (die 3xAA) 
verbunden sind.
Ist die Steckbruecke fuer CommonGND gesetzt, dann leuchtet die 
Indikator-LED fuer die zu schaltende Zeit, es fliessen 5,45mA, wenn 
Kollektor und Emitter mit den 4,8V der 3xAA verbunden sind.
ABER selbiges macht sie auch ganz ohne Verbindung der 3xAA zu Kollektor 
und Emitter des Transistors, die alleinige Ansteuerung der Basis reicht 
aus, um die LED zu schalten, dann fliessen 0,15mA und die LED leuchtet 
schwach...??

Ok, da gibt es wohl einen (geringen) Leckstrom von Basis nach Emitter, 
den ich nicht auf dem Schirm hatte :\
Und dass es garnicht funktioniert, wenn der Jumper fuer CommenGND nicht 
gesetzt ist erklaert sich wohl durch die fehlende galvanische Trennung.

Nun die Frage:
Wenn ich diese Schaltung so wie sie besteht mit dem Belichter 
verheirate, was ist zu erwarten?

Bin mir ziemlich sicher, dass die Antworten am ehesten dahingehen, dass 
man das so einfach nicht macht.
No offense taken.

Ich haette hier noch eine Handvoll PC617 Optokoppler.
Sollte ich besser so einen auf seiner Eingangsseite mit Kollektor und 
Emitter des Transistors verbinden und die Steuerung des MAC97A8 an den 
Ausgang des Optokopplers legen?

von MaWin (Gast)


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Johannes U. schrieb:
> Dabei wird das Gate des MAC97A8 (in Serie mit einem 470Ohm Widerstand
> auf der Hauptplatine) von 4,8V auf Gnd gezogen, es fliessen ~6mA.

Mach das doch genau so, ohne den Unsinn mit dem Transistor, ein AVR 
schafft 8mA.

Aber denke dran: die 4.8V/GND Versorgung wird nicht von den 230V vom 
Netz isoliert sein, und liefert eventuell nicht genug Strom für eine 
4-stellige LED Anzeige, nimm LCD.

Bei einer extra-Stromversorgung sollte man die 4.8V mit VCC verbinden 
(und GND nicht), denn das ist die 'Masse' der Schaltung, das Gate des 
TRIAC wird Strom von den 4.8V fliessen lassen.

So lange du nur eine Belichtungszeit vorgeben willst, ist so viel 
Sufwand unnütz, es tut dazu auch ein Aufziehtimer aus einer Mikrowelle 
oder Höhensonne.

Wenn du wissen willst, wie viel Licht du belichtest, solltest du die 
Helligkeit über eine Photodiode messen und aufintegrieren bis die nötige 
Lichtmenge erreicht ist. Da macht der Aufwand einer Eigenentwicklung 
vielleicht mehr Sinn

von Johannes U. (kampfradler)


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MaWin schrieb:
> Johannes U. schrieb:
>> Dabei wird das Gate des MAC97A8 (in Serie mit einem 470Ohm Widerstand
>> auf der Hauptplatine) von 4,8V auf Gnd gezogen, es fliessen ~6mA.
>
> Mach das doch genau so, ohne den Unsinn mit dem Transistor, ein AVR
> schafft 8mA.

Du meinst, ich soll Gate_enable einfach direkt ueber einen Pin des 
Atmega auf LOW ziehen?

> Aber denke dran: die 4.8V/GND Versorgung wird nicht von den 230V vom
> Netz isoliert sein, und liefert eventuell nicht genug Strom für eine
> 4-stellige LED Anzeige, nimm LCD.

> Bei einer extra-Stromversorgung sollte man die 4.8V mit VCC verbinden
> (und GND nicht), denn das ist die 'Masse' der Schaltung, das Gate des
> TRIAC wird Strom von den 4.8V fliessen lassen.

Ja, das Erste war mir soweit klar, weshalb ich auch keinen grossen 
Gedanken daran verschwendet habe, wie im Original die gesamte 
Timerschaltung aus promini und 7-Segmentanzeige daraus mitzuversorgen.
Ueberlegungen um den Strombedarfwaren da insofern nur am Rande 
interessant.

Blieb in der bestehenden Schaltung mit dem Transistor die 
Restunsicherheit was CommonGnd angeht.

Zum 2.: Mein Plan war eher, aus der Netzzuleitung mit einem Abzweig 
einen kleinen 5V/2A Transformator zu speisen, der dann mittels eines 
2-waehligen Kippschalters entweder kaltweisse LEDs fuer eine 
Durchleuchtung zwecks Vorlagenausrichtung betreibt oder in der anderen 
Stellung eben die Timerschaltung versorgt.

Also nochmal zum Verstaendnis:
Du meinst ich soll das Gate direkt ueber einen Pin auf LOW ziehen,
den externen GND nicht verbinden, dafuer aber die externen 4,8V der 
Zener mit der Einspeisung durch den Trafo verbinden?
Habe ich das so richtig verstanden?

> So lange du nur eine Belichtungszeit vorgeben willst, ist so viel
> Sufwand unnütz, es tut dazu auch ein Aufziehtimer aus einer Mikrowelle
> oder Höhensonne.

Na, den muesste ich auch erstmal irgendwo besorgen/ausschlachten.

von Lothar M. (Firma: Titel) (lkmiller) (Moderator) Benutzerseite


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Johannes U. schrieb:
> um mit einer Steckbruecke zwischen Common-Gnd und getrennten Gnds
> waehlen zu koennen.
Du kannst die nicht einfach so auftrennen, wenn du nicht auch den 
Signalpfad auftrennst. Denn die ganzen Signale beziehen sich ja auf den 
GND. Der GND des Arduino-Signals muss direkt mit dem GND der 
Triac-Ansteuerung verbunden sein, wenn das Steuersignal des Arduino 
direkt (also ohne Potentialtrenner) mit der Triac-Ansteuerung verbunden 
ist.

Oder andersrum: zur Ansteuerung des Triacs flißt ein Strom aus dem 
Arduino-Pin heraus. Genau dieser Strom muss über irgendwelche Strompfade 
über die Arduino-Versorgung wieder zum Arduino zurück. Findest du diesen 
Strompfad in deiner Schaltung?

von Manfred (Gast)


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Johannes U. schrieb:
>> Aufziehtimer
> Na, den muesste ich auch erstmal irgendwo besorgen/ausschlachten.

Hier ist ein 12h-Aufziehtimer (Synchronlaufwerk) verstorben. 1:1 Ersatz 
ist nicht mehr vorhanden, ähnliche Werke sind exorbitant teuer und 
passen mechanisch nicht. Schaltungstechnisch wurde dessen 
potentialfreier Schließerkontakt benutzt.

Da fiel mir nur ein, einen ChiNano zu nehmen, für den Drehknopf einen 
Drehencoder (Rotary) und daneben vier LEDs 1-2-4-8 als binäre Anzeige. 
Eigentlich hätte es auch ein Drehpoti getan, aber der Drehencoder bringt 
gleich noch die Starttaste mit.

Einen BC_irgendwas NPN und ein Relais dran, fertig.

von MaWin (Gast)


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Johannes U. schrieb:
> dafuer aber die externen 4,8V der Zener mit der Einspeisung durch den
> Trafo verbinden?

Ja, plus an plus, statt minus (Masse) an minus (Masse).

Weil offenbar A1 vom TRIAC mit plus der 4.8V verbunden ist.

Dein uC darf gerne mit den 5V eines HLK-PM01 laufen, er muss nicht exakt 
4.8V haben.

von Johannes U. (kampfradler)


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Lothar M. schrieb:
> Johannes U. schrieb:
>> um mit einer Steckbruecke zwischen Common-Gnd und getrennten Gnds
>> waehlen zu koennen.

> Oder andersrum: zur Ansteuerung des Triacs flißt ein Strom aus dem
> Arduino-Pin heraus. Genau dieser Strom muss über irgendwelche Strompfade
> über die Arduino-Versorgung wieder zum Arduino zurück. Findest du diesen
> Strompfad in deiner Schaltung?

Nun, dieser Strompfad besteht wohl nur dann, wenn der Jumper gesetzt ist 
und die beiden GNDs verbindet.

von MaWin (Gast)


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Lothar M. schrieb:
> Der GND des Arduino-Signals muss direkt mit dem GND der
> Triac-Ansteuerung verbunden sein

Offenkundig nicht, siehe sein Experiment.

[ ] Du weisst wie man TRIACs an Kondensatornetzteilen steuert damit man 
nicht im Quadrant 4 zünden muss.

von Johannes U. (kampfradler)


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MaWin schrieb:
> Lothar M. schrieb:
>> Der GND des Arduino-Signals muss direkt mit dem GND der
>> Triac-Ansteuerung verbunden sein
>
> Offenkundig nicht, siehe sein Experiment.

Naja, der Befund war doch aber, dass nur wenn der Steckverbinder GND 
des prominis und externen GND verbindet, also ein CommonGND existiert, 
die Schaltung mit dem 2N2222 funktioniert.
War der externe GND isoliert am Emitter angeschlossen, funktionierte es 
eben nicht.

Naja, ich tendiere nun zu folgender Loesung:
Belichter und Arduinotimer moechte ich getrennt halten.
5mA von einem Pin des promini fuer den Eingang des PC617 Optokopplers 
reichen aus, um nach Datenblatt mit einem CTR von ~120% am Ausgang des 
PC617 7mA fliessen zu lassen.
Also fliegt der 2N2222 raus, denn die 5mA schafft der promini nun 
wirklich locker.
Damit habe ich eine galvanische Trennung zwischen Timer und Belichter 
und muss mir um getrennte/verbundene GNDs keine Gedanken mehr machen.

von Johannes U. (kampfradler)


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So, getan wie gesagt.

Der Pin vom promini geht jetzt ueber 560R auf den Eingang des 
PC617-Optokopplers, gezogen werden dabei ~4,4mA.
Gate-Enable und externer Gound sind ueber eine LED und 560R am Ausgang, 
Stromfluss im aktiven Zustand ~5,7mA.

Funktioniert wie gewuenscht.
Timerproblem vorerst erschlagen.

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