Schaltplan richtig erstellt?
Hallo
In der Schule sollen wir eine kleine Taschenlampe bauen und dazu vorher einen Schaltplan erstellen. Jetzt wollte ich mal fragen ob im Schaltplan noch Fehler oder so sind, wenn ja würde ich mich freuen wenn ihr mir da weiterhelfen könntet.
Bauteile: Batterie, Kondensator, Widerstand, Taster, LED, Microcontroller
Vielen Dank Jetzt schonmal
Neuer Schaltplan
7 Antworten
Ich habe ein "Problem" mit den vielen kleinen x an den Anschlüssen von den Bauteilen zu den Leitungen. Denn x bedeutet eigentlich, dass der Anschluss nicht verwendet wird und das Schaltplan-Programm keine Prüfung auf Verbindung durchführt.
Am Mikrocontroller fehlt ganz klar der Minus-Anschluss, GND. So kann der Mikrocontroller nicht funktionieren. Der 1k-Ohm Widerstand ist auf der falschen Seite des Tasters... So, wie er jetzt eingebaut ist, belastet er immer die Batterie. Ich vermute, es soll eigentlich ein Pulldown-Widerstand für den Tasteneingang sein, damit der Eingang auf einem definiertem Potential liegt. Man könnte den Widerstand auch ganz weglassen und die eingebauten Pullup-Widerstände des Mikrocontrollers verwenden - aber müsste dann die Schaltung umbauen.
Ja, die x an den (verwendeten) Bauteilanschlüssen sehen für mich trotzdem falsch aus... Da solltest du echt aufpassen, dass die Anschlüsse für das Programm wirklich verbunden sind.
Normalerweise würde man eine LED ja mit Vorwiderstand betreiben... Das sollte dir klar sein. Hier kannst du ihn weg lassen, da die Eingangsspannung 3V beträgt, die LED Weiß ist (und somit ~3V Flussspannung hat) und der Mikrocontroller (vermutlich ein Attiny?) selbst nur einen begrenzten Strom liefern kann - vor allem bei 3V. Du solltest aber dann die Schaltung keinesfalls mit 4V oder 5V betreiben. In der Realität wird sicher nicht viel passieren, aber Mikrocontroller und LED würden überlastet werden.
Der Erweiterte Schaltplan sieht gut aus.
Wenn Du einen ATiny85 (oder ähnlich) benutzt, kannst Du den Taster an den RESET Eingang legen. Dann kannst Du den µC in deep-Sleep legen und mit dem Taster aufwecken. So braucht der nur noch 0,1µA aus der Batterie wenn die Lampe aus ist, also so gut ausgeschaltet als wenn Du einen mechanischen Schalter verwendest. Der RESET-Impuls durch Taster drücken weckt ihn wieder.
Im EEPROM kannst Du dann den letzten Schaltzustand speichern und so kann der µC nach dem "aufwachen" durch Tastendruck feststellen ob er die LED an oder aus machen muss. So kannst Du auch verschiedene Funktionen nacheinander durchschalten.
Funktionen wie doppelklick oder Dauerdrücken des Tasters können so leider nicht erkannt werden.
Du kannst aber auch ein klein wenig "Schwarze Magie" benutzen um mehr Eingabemöglichkeiten ohne Kosten zu erreichen! Dazu verbindest Du einfach ein Stück Metall mit einem ungenutzten Portpin:
Zuerst misst Du mit dem internen A/D Wandler die Versorgungsspannung. Bei manchen kannst Du das intern schalten oder Du misst einen anderen Pin der mit Plus verbunden ist. Den Pin mit dem Metall schaltest Du währenddessen auf Masse.
Ist die Messung fertig, schaltest Du den Pin mit dem Metall auf INPUT, dann misst Du die Spannung per A/D Wandler.
Der Trick ist, der ADC hat eine "Sample & Hold" Stufe. Das ist einfach ein kleiner Kondensator. Den hast Du durch das Plus messen voll aufgeladen. Schaltest Du den ADC auf den Pin mit dem Metall dran, schaltest Du den noch geladenen kondensator auf das ungeladene Metall das ja auch einen Kondensator darstellt. Dadurch kommt es zum ladungsausgleich, die gemessene Spannung ist dann ein Maß für die Kapazität des Stück Metalls. Wird das Metall berührt oder auch nur "fast berührt" steigt die Kapazität und damit sinkt die gemessene Spannung.
Damit hast Du ohne mechanischen Aufwand und völlig kostenlos "Touch Tasten".
Alles schön und gut. Aber irgendwie geht mir hier der tiefere Sinn flöten. Wenn da jetzt etwas blinken würdem dann könnte ich's noch verstehen.
Jedenfalls beinhaltet der Stromkreis einer Taschenlampe normalerweise aus Batterie, Schalter und Leuchtmittel - mehr nicht.
Bei einer LED-Leuchte kommt dann noch ein Vorwiderstand hinzu.
Man sollte die Masse des Prozessors (vermutlich ein 8-pinniger AVR) anschließen.
Außerdem braucht die LED einen Vorwiderstand.
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Nachtrag:
Das obere Ende von R1 gehört direkt an PB3. Er soll ja nicht die Batterie entladen, sondern nur bei offenem Schalter für klare Verhältnisse sorgen.
Bei 3 V Betriebsspannung wäre der Widerstand wirklich sehr klein. Aber ich würde die Spannungsdiffrenz zwischen Betriebsspannung des AVR und der Flussspannung der LED nicht am oberen Treibertransistor des Ausgangs verheizen. Das ist keine zugelassene Betriebsart. Die Spezifikationen des Prozessors sind einzuhalten! Auch wenn Euer Bastel-Lehrer das anders sieht und es bisher auch funktioniert hat.
(Ich arbeite in einem Konstruktionsbüro für Chips. Und ich könnte manchmal einen Wutanfall kriegen, was manche Anwender so treiben. Wir schreiben doch keine Datenblätter, weil uns gerade langweilig ist.)
Ausgänge von Microcontrollern, und von logischen Gattern generell, sind meist besser darin, Strom zu "sinken" statt zu "sourcen". Das heisst, Oft können die nicht so gut Strom liefern, aber besser Strom nach Ground ableiten.
In der Schaltungstechnik hält man damit üblicherweise Rechnung, indem die Anode der LED (über Widerstand) an Vcc hängt, und deren Kathode vom digitalen Ausgang nach Masse geschaltet wird (oder auch nicht).
apropos Widerstand - einen Strom begrenzenden Widerstand würde man für die meisten LEDs auch noch wollen.
Hab als Ergänzung hier einen neuen schaltplan hochgeladen
Da hat die LED ja immer noch keinen strombegrenzenden Widerstand, und wie die am Ausgang vom Controller hängt, erfordert ja immer noch, dass der auch gut "sourcen" kann.
Einen Widerstand vor die led zu machen ist nicht unbedingt notwendig weil der eh sehr gering ist und beim anderen was sie angesprochen haben, keine ahnung was sie meinen 😅
Na, ist ja nicht meine LED, die im Fall von zu hohem Strom kaputt geht.
Ausserdem hätte der R1 die zweifelhafte Funktion, die Batterie zu belasten und mit der Zeit zu entleeren, auch wenn die Lampe ausgeschaltet ist.
Also R1 von der linken Seite des Tasters auf die rechte und GND einfach auf die untere Leitung?