Elektronische Schaltungen selber erstellen und vertehen!

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Scipio
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Elektronische Schaltungen selber erstellen und vertehen!

Beitrag von Scipio » 02.07.2010 09:49

Hallo Leute,

ich weis das es peinlich is, aber ich bin ET-Student im 4. Semester und habe nach wievor so einige Schwierigkeiten, elektronische Schaltungen selber zu entwerfen und zu verstehen. Als Beispiel sei hir nur mal eine Temperatursteuerung genannt (die ist für das elterliche Gewächshaus gedacht).
Kann mir da vielleicht jemand helfen, wie ich an die im oben beschriebene Problematik herangehen soll?

MfG Scipio

Equinox
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Re: Elektronische Schaltungen selber erstellen und vertehen!

Beitrag von Equinox » 02.07.2010 10:34

nunja, wirklich helfen kann ich dir eigentlich nicht... aber es soll ja helfen wenn man sich gegenseitig seine ideen und ansätze erklärt (laut herrn hochberger, info 2 xD)

hmm, ich würde erstmal schauen was du für einen temperatursensor hast. danach suchst du dir entweder einen analogen aufbau, oder eine realisierung in einem mikrocontroller, egal wie, am ende brauchst du einen regler wie wir sie ja derzeit in AT behandeln. da ein gewächshaus nicht so schnell instabil wird, kannst du da auch recht gut mit try&error rangehen, ich würd mir keine mühe mit bode-diagrammen und übertragungsfunktionen von regler und reglerstrecke machen.

zum anfang würd ich wohl den mikrocontroller empfehlen, dort klemmst du an einen eingang die daten, die dir dein temperaturfühler schickt, und die musst du halt auswerten. was welche bitfolge oder welcher spannungswert bedeutet steht im entsprechenden datenblatt. nun programmierst du ein bisschen was (in der regel C oder Assembler oder daran angelehnte sprachen -> siehe datenblatt des µC was der kennt, gibt oft auch extra programme dafür). joa, und dann musst du halt ne fallunterscheidung im µC machen, und je nach anliegender temperatur (einfach ne endlosschleife programmieren, die die ganze zeit die temperatur checkt) den ausgang schalten.
damit deine heizung nicht fröhlich hin und her springt solltest du natürlich gewisse toleranzgrenzen einbauen (also z.b. bei 10 grad einschalten, bei 20 grad abschalten), und du musst natürlich überlegen, wo du deinen temperaturfühler hinsetzt. oder du nimmst mehrere fühler, dementsprechend komplizierter wird natürlich dein programm, ich weiß nicht wie du bei deinen eltern mit deinem können angeben willst ^^ man könnt natürlich das ganze gewächhaus verkabeln, mit internet-link für ne wettervorhersage der nächsten drei tage, radio und dvb-T anschluss ^^

das ganze kannst du natürlich auch analog aufbauen, operationsverstärker machens möglich. im prinzip ist das nichts anderes, du hast immernoch die kette: daten vom sensor - verarbeitung (mit schwellwertschalter) - ausgabe.
mir fällt spontan der NEC555 ein (wenn er so hieß... aber bin mir recht sicher), das ist ein uralter timer baustein, den du so beschalten kannst, das er bei einem signal für eine bestimmte zeitdauer was macht, und dann wieder in den ursprungszustand zurück springt. mit dem könntest du dann zum beispiel warten, bis deine spannung unter einen bestimmten punkt fällt, dann schaltet dein NEC und aktiviert für ein paar minuten die heizung.

ich denk, für dich ists momentan wichtig viel zu lesen, hauptsächlich datenblätter, was welche spannungen wie verarbeitet und so. der rest is nur noch puzzeln und richtig aneinander reihen ^^

Frankynstone
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Re: Elektronische Schaltungen selber erstellen und vertehen!

Beitrag von Frankynstone » 05.07.2010 13:35

Nein, Scipio, das ist nicht peinlich. Es gibt halt Praxismenschen und Theoriemenschen. Sehr hilfreich ist es, wenn man größere Schaltungen zerlegt in Blöcke. Im Internet gibt es viele Schaltpläne, vielleicht sind Geräte dabei, die dich interessieren. Finde heraus, wie sie funktionieren!

Analog zu Equinox kann ich dir raten, falls vorhanden, in die Bastelkiste zu schauen. Viele Bauelemente lassen sich als Temperatursensor nutzen, darunter Transistor, NTC, PTC, Thermopaare, ja sogar Drähte. Wichtig ist die Empfindlichkeit im gewünschten Temperaturbereich. Ich unterstütze dich gern mit Bauelementen, analogen und digitalen Schaltungen.

Ein Mikrokontroller ist für die Temperaturregelung nicht nötig. Wer gut programmieren kann, spart sich dadurch einige Mühen beim Schaltungsentwurf. Ich persönlich finde, dass es einfacher mit Komparator (Schwellwertschalter) und bei mehreren Eingängen einer logischen Verknüpfung (TTL-Schaltkreis) geht. Man kann auch mal den Aufwand beleuchten.

Der Timer-Oldtimer NE555 wäre mir in diesem Zusammenhang gar nicht eingefallen. Er eignet sich wahrscheinlich ganz gut für Pulsweitenmodulation (die Heizung dimmen) oder als Kurzzeitschalter (Bewässerung für konstante Zeit) oder als langsamer Taktgeber (falls eine Logik mit Flipflops (Zustandsspeicher, Frequenzteiler) gebaut wird).

Versuch und Irrtum ist bei dem gesuchten System noch relativ einfach. Die Versuche sollten als Trockenübung auf dem Schreibtisch durchführbar sein. Ein paar Berechnungen (Hauptsächlich Spannungsteiler im Analogteil) sollten die Ergebnisse vorhersagen können. Ein Diagramm (Ausgang des gewählten Temperaturfühlers, Blockschaltbild des Systems) hilft sehr.

Mein System bestünde aus:

PTCs oder NTCs --> je ein Schmitt-Trigger --> NAND- oder NOR-Gatter --> Potentialtrennung und Leistungsschalter

Versorgt werden muss alles aus einem sicher (!) aufgebauten Netzteil (oder fertigem Steckernetzteil). Trigger werden aus einem Komparatorschaltkreis gebaut. Gatter sind als TTL, CMOS und in diversen anderen Technologien verfügbar. Nach der Potentialtrennung werden Heizung und / oder Fenstermotoren angeschlossen. Als Leistungsschalter eignet sich entweder direkt das Relais (unmodern, mechanischer Kontakt verschleißt, Erregerleistung ist hoch) oder Thyristor (schaltet pulsierende Gleichsspannung), Triac (schaltet Wechselspannung) oder Leistungstransistor (schaltet Gleichsspannung, verschiedene Technologien und Polaritäten verfügbar). Haben die Fenster Endlagenschalter oder soll die Heizung gedimmt werden, kommt jeweils ein Logik-Chip dazu.

Ein System mit Mikrokontroller:

PTCs oder NTCs --> µC mit Analogeingängen --> Potentialtrennung und Leistungsschalter

Ebenfalls ein sicheres Netzteil nötig, der Leistungsteil bleibt gleich. Was du dazwischen an Schaltungstechnik einsparst, haust du an Quellcode wieder drauf, eventuell in großem Umfang. Lohnt sich, wenn du an vielen Stellen die Temperatur misst, eventuell in verschiedenen Zonen getrennt Fenster bedienen willst oder neben der Heizung eventuell noch eine Bewässerung bedienen musst. Programmierbare Systeme lassen sich viel besser erweitern, entsprechende Anschlüsse sollten vorgesehen werden.

Grüße

Frank
Wer Tippfehler findet, darf sie behalten.

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