Re: Modifizierte Ampelschaltung

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Geschrieben von Theodor Wadelow am 07. November 2008 19:45:31:

Als Antwort auf: Re: Modifizierte Ampelschaltung geschrieben von Jan am 04. November 2008 20:38:00:

Hallo,

>Bevor ich groß mit erklären anfange, erzähl ich erstmal was
>es überhaupt werden soll. Ich habe ein Muscle Car( Dodge Coronet)
>und fahre beschleunigungsrennen.

Cool !
>Da wir manchmal auf abgesperrten Strecken gegeneinander fahren, hatten wir über eine Startampel nachgedacht. >Ich hab mich also rangesetzt und schonmal den mechanischen Teil konstruiert.

>www.pictureupload.de/originals/4351/041108195313_sonstige_ampel_aufgebaut.jpg
Aaah, und auch noch nett zerlegbar. Nobel geht die welt zugrunde.

>Es soll aber nur ein Taster sein.
>Kein Schalter. Kurz Drücken und wieder loslassen.
>Die Verzögerung zwischen drücken des Tasters und starten des Ablaufs sollte gegen Null gehen.
Hehe, dann kann auch noch das blondeste Boxenluder das Startgerät bedienen. Schlau gedacht.

>Die Lampen sollten sich sozusagen das licht übergeben.
Dafür ist eine Schaltung mit 4017 genau richtig.

>Ich würde die Schaltung schon gerne so zwischen 0,3 bis 1,5 sec einstellen können.
Ist bestimmt machbar.

>Wird Batteriebetrieben. Aber von einer Motorrad- oder Autobatterie.
Na gut, da ist Batteriesparen mal nicht so oberste Bürgerpflicht.
Wieviel Watt haben denn die Lampen ? 55 W H4 Birnen oder an was dachtest Du ?
Zwei Parallel hätten dann zusammen 110 W, d.h. sie ziehen fast 10A aus der Batterie.
Schalten kannst Du das am besten mit Relais, das macht die Sache schön kurzschlußfest.

Ich habe mal einen Entwurf simuliert. Also theoretisch ;) kann diese Schaltung laufen.
Du müßtest sie natürlich am besten erstmal auf einem Breadboard aufbauen, damit Du siehst, ob ich richtig gedacht habe oder nicht.

>Meine vorstellung währe ein Monoflop der nach dem Taster-druck die
>Schaltung mit Strom versorgt bzw. die Stromversorgung aufrecht erhält.
>Der IC schaltet dann die ganze Schaltung mit dem Decoded output 4
>durch ein Relais oder so ab.
Ja, nett gedacht, aber:
Wenn das Relais anzieht, dann wird die Schaltung stromlos, das Relais fällt wieder ab und sie Schaltung zieht wieder Strom.
Da wäre ein Relais mit Selbsthaltung gefordert.
Ich hatte an sowas mal rumprobiert, aber das ist in der simulation leieder nicht so richtig simulierbar :(

Erstmal wollte ich Dir aber eine Schaltungsmöglichkeit zeigen.
Die "klassische" Schaltung von mir: in Upload (www.hobbyelektronik.knollep.de/forum/upload/index.htm) -> "Upload Bereich 1" -> Startampel-> Startampel_4017_classic_V001.pdf

Ich habe die Schaltung nur simuliert ! Die mußt Du mal probebauen ! Keine Garantie für garnichts.
Features:
Der Zeiteinstellbereich mit R8 reicht ca. von 0,5s .. 1,3s pro Schritt.
Der erste Schritt (von Gelb1 auf Gelb2) ist meist ca. 50% kürzer als die anderen.

Was wirklich gut gelungen ist ist Der Trigger und der Reset - die würde ich als Narrensicher bezeichnen.
Man kann den Starttaster gerne beliebig lange gedrückt halten - da passiert garnichts mehr.
Allerdings läuft die Schaltung beim Drücken des Starttasters los, nicht beim loslassen ... war das wichtig ?

Funktion:
Der 4017 wird im Grundzustand "Standby" auf Zähler 0 gehalten. Der Taktgeber ist angehaltn.
Drückt man die Taste, dann wird ein Impuls auf den Zähler gegeben. Der Zähler springt weiter auf Ausgang 1, Lampe 1 wird aktiviert und die Oszillatorblockade wird aufgehoben.
Nach ca. 1 Sekunde (das 1. Intervall ist immer etwas länger :( ) gibt der Oszillator den 2. Impuls und der Zähler springt auf 2, nach je einer weiteren Sekunde dann auf 3 und dann 4.
Wird 5 erreicht, dann resettet die Schaltung.
Sie landet wieder bei Zähler 0, der Oszillator hält an und alle Lampen sind aus.
Im Standby verbraucht diese Schaltung gigantische 2mA, d.h. deine Autobatterie stirbt zuerst an Selbstentladung und dann am, Standbystrom für diese Schaltung.

Leider gibt es ein paar Probleme:
Der klassische "2-Monoflop" RC-Schwinger ist nicht sehr frequenzstabil, wenn sich die Betriebsspannung ändert.
Außerdem hat er anstiegs- und Abfallzeiten, die proportional zur Ausgangsfrequenz sind. Bei ca. 1 Hz (1 Schritt pro Sekunde) Ausgangsfrequenz sind die Flanken so langsam, daß der CMOS-Zähler gaanz laaaangsam durch die logischa verbotene Zohne läuft, wo er schnell mal Störung en aufschnappt, d.h. in der Folge unkontrolliert weiterzählt. Für den Benutzer sieht das dan so aus, als ob zufällig mal ein oder zwei Schritte ausgelassen würden. Unschön. Für eine Startampel eigentlich unakzeptabel. Man müßte mal gucken, ob dieses Verhalten in der REalität eine Rolle spielt, d.h. ob das Problem überhaupt auftritt. Bin ich mir nicht ganz sicher.

Obendrein ist der RC-Oszillator beim Anschwingen zunächst 1-2 Takte lang etwas langsame oder schneller (?), bis er sich eingeschwungen hat. Nun macht aber dein Oszillator nur 4 Takte, d.h. die Stabilitätsprobleme beißen dich bis zu 2 von 4 Takten lang, also die Hälfte der Betriebszeit. Das nicht so toll.

Insgesamt ändert sich die Frequenz auch immer etwas mit der Temperatur und Betriebsspannung.
Da wäre ein Quarzoszillator schöner. Den muß man "nur" auf geeignete Art und Weise herunterteilen. (4060/4040/4020, ...)

Ich habe vor allem ein Problem bei allen einfachen Schaltungen, die mir so durch den Kopf gehen:
Das Anschwingen des Oszillators. Das betrifft im Grunde genummen auch Quarzoszillatoren.
Lasse ich die "Start-Taste", im Folgenden von mir immer "Trigger" genannnt den Oszillator starten, dann vergeht bei den meisten Oszillatoren 1 Takt, bis die Ampel überhaupt vom Ruhezustand auf den Zustand 1 "1. Lampe" wechselt. Das ist etwas mager.

Da ist gang mans Vorschlag mit dem Microcontroller im Prinzip richtig.
Die Dinger haben (z.B. bei einem kleinen PIC16F690 für 2,40 €von reichelt)
die Option für einen Quarzoszilaltor.
Mit einem externen Poti machst du die Zeit analog einstellbar.
Nach dem Triggerimpuls startet der Zeitablauf sofort und ist immer konstant und derselbe.
Das ist doch eigentlich ganz toll.

Die Pics haben recht Robuste Ausgänge - insgesamt sind dich Chips fast unkaputtbar - und können direkt z.B.
FETs schalten, die die Lampen steuern.

Als Entwicklungsumbebung brauchst Du - wenn Du Dich denn ans Programmieren machen willst - z.B. Das "PICkit 2 Debug Express" für ca. 70 € Bei Reichelt.
Das Zeug kannst Du auch bei Microchip direkt kaufen. Die haben einen Onlineshop.
Was Du haben willst ist z.B. das Programmiergerät und (!!!) "Part Number: DM164120-1: - PICkit 2 Low Pin Count Demo Board" mit dem 16F690 drauf und 4 LEDs und dem Potentiometer. Da hast Du wirklich alles, um die Startampel ohen weitere bastelarbeit programmieren und auf dem Schreibtisch testen zu können. Wenn Dir das Ergebnis gefällt, kannst du das "Demoboard" dann in die fertige Ampel einbauen.
Das Entwicklungskit "PICkit 2" braust Du natürlich trotzdem.
Das ganze gibts mit dem "Low Pin count Demo Board" für unschlagbare 38,87 Euro zzgl. Mwst+Versand. : "Part Number: DV164120 - PICkit 2 Starter Kit"
Aus sicherheits-und Ersatzfgründen könntest Du dir auch gleich noch den einen oder anderen PIC16F690-I/SP mitbestellen. Die kosten beim Hersteller *erheblich* weniger als bei Reichelt.
Zoll ist auch kein Problem, da die aus UK verschicken, nur die Frachtkosten sind mit 20 Euro (als ich das letzte mal da bestellt hatte) etwas nervig hoch. Verglichen mit den Reichelt-Preisen aber immernoch billig ;)

-Theo

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