| Zeitgeberschaltkreis E355D |
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Letztmalig dran rumgefummelt: 24.09.12 10:39:08 |
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Aus DDR-Produktion sind dem Elektronikamateur noch die beiden Altgesellen der Zeitgebertechnik neben dem B555 gut vertraut. In der Hoffnung, diese auch noch bei Harald in der "Ramschkiste" zu finden bin ich nicht enttäuscht worden - und so liegen noch mindestens 5 Exemplare auf Eis - und: dies könnte auch anderen so gehen. Aber was tun - die Unterlagen zu diesem Wahnsinnsteil sind lange verschütt' also mal tief in den Literaturfundus geschaut, und siehe - wir haben ihn gefunden, und zwar ganz ausführlich ;-) | |||||||
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1. Zeitschaltkreis E355D |
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Quellen: |
| 1. Zeitschaltkreis E355D |
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Der Einsatzbereich dieser beiden Typen beginnt vorwiegend dort, wo der B555D nicht mehr sinnvoll ohne nachfolgende Teiler betrieben werden kann. Da sich D355D und E355D im wesentlichen nur im Einsatztemperaturbereich unterscheiden, wird im folgenden stellvertretend nur der E355D genannt. Auf ihn beziehen sich alle mitgeteilten Schaltungen; sie sind mit Exemplaren realisiert worden, deren Fertigungszeitraum bis maximal 1982 reicht. Hinweise zum im Fachbereichsstandard gestatteten größeren Wertespielraum finden sich an den geeigneten Stellen dieses Abschnitts. Die Komplexität des E355D (Integrationsgrad 3) erklärt, dass bei einigen der im Gebrauchswert recht interessanten Schaltungen Empfehlungen zu Modifikationen bei möglichem abweichendem Verhalten neuerer Fertigungsserien gegeben werden. | ||
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Der Vorzugszeitbereich des E355D liegt zwischen Minuten und Stunden. Eine zusätzliche Expansion bis in den Zeitraum von mehr als einem Monat gestattet die Kombination mit einem E351D, der im entsprechenden Abschnitt behandelt wird. Vorausgesetzt werden muss dabei allerdings bezüglich der Stromversorgung störungsfreier Betrieb, da Informationen über Zwischenzustände nur mit höherem Aufwand abgeleitet werden können. Der E355D hat folgende Hauptmerkmale:
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| 2. Funktion |
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Bild oben links zeigt das Übersichtsschaltbild des E355D. Die
zahlreichen Funktionsblöcke lassen sich in folgende Gruppen ordnen:
Zur Unterstützung der folgenden Beschreibung wird das Logiksymbol des E355D herangezogen (Bild oben rechts). |
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Oszillator: Das Prinzip dieses „Komparatoroszillators" lässt sich mit dem des
B555D vergleichen. Die Ableitung der Bezugsspannungen von einem internen
Spannungsteiler (UCC/3, 2 UCC/3) ergibt wieder die weitgehende Unabhängigkeit
der Frequenz von Änderungen der Betriebsspannung UCC. Der
invertierende Eingang des unteren und der nicht invertierende Eingang des oberen
Komparators sind zum Triggereingang TT zusammengefasst. Dort wird der
frequenz- und damit zeitbestimmende Kondensator C angeschlossen. Er lädt
sich über RA + RB auf. Seine Entladung bei 2 UCC/3 über RB steuert das im
Bild 1a nicht näher dargestellte Flipflop über den Entladetransistor
(Anschluss DC, "discharge"). Berechnung. Mit den gleichen Betrachtungen wie beim B555D gilt für die Frequenz unter Nennbedingungen (also exakt auf UCC/3 und 2 UCC/3 geteilter Betriebsspannung an den Komparatoren)
Vom Schaltkreis her gesehen hat diese Frequenz den niedrigen
Temperaturkoeffizienten von nur 0,015 %/K.
Bild 1 - Oszillatorteil des E355D a) Mindestbeschaltung b) Spannungsverlauf an TT c) Spannungsverlauf an DC |
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Ausweg: Man schließt aus den genannten
Gründen eine Verstärkerstufe über eine Trenndiode mit Katode an Anschluss
DC und speist die Basis dieser Stufe über einen eigenen Widerstand von
Plus her. L an DC sperrt die Stufe, wenn vor deren Basis noch eine
Potentialausgleichdiode angebracht wird. Von dieser Möglichkeit wird in
einigen Anwendungen des E355D Gebrauch gemacht. Bei derartigen Lösungen
muss lediglich dafür gesorgt werden, dass der Wert UCC/3, bis
zu dem C entladen wird, größer bleibt als das über die Koppeldiode von der
Verstärkerstufe her an Anschluss DC gelangende Potential. Das ist aber i.
allg. gewährleistet.
(Dies ist nur eine andere Darstellung der beim B555D aufgestellten Gleichung.) Auch bei freiem Anschluss CV wird ein Kondensator gegen Masse empfohlen. Zusammen mit dem inneren und (wenn vorhanden) dem äußeren Spannungsteiler soll er möglichst eine Zeitkonstante ergeben, die der des Oszillators entspricht. Ohne äußeren Teiler heißt das
(RCV ist der Innenwiderstand des internen Spannungsteilers am Punkt CV, Nennwert 3,3 kΩ) Auf diese Weise werden Störspannungen von der Betriebsspannung her optimal kompensiert. Eine weitere Empfehlung mit dem gleichen Ziel lautet, möglichst RA sehr viel kleiner RB zu wählen, selbstverständlich im Rahmen der weiter unten genannten Grenzen. Das hat zudem noch 2 Vorteile:
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Frequenzfehler: Die tatsächliche Frequenz und ihre Änderungen werden durch Toleranzen und zeitliche sowie thermische Abhängigkeiten von C, RA und RB sowie durch die realen Schaltkreiseigenschaften (vor allem Teilerwerte) bestimmt. Entsprechende Betrachtungen sind bereits beim B555D enthalten.
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Zulässige Bereiche: Für die Bauelemente des Oszillators gelten die Grenzen 1 nF ≤ C ≤ 10 µF; 1 kΩ ≤ (RA, RB) ≤ 1 MΩ mit den folgenden weiteren unteren Grenzen für RA + 2 RB bei bestimmten C-Werten: 1 nF/13,7 kΩ; 1,5 nF/9,2 kΩ; 2,2 nF/6,2 kΩ; 3,3 nF/4,2 kΩ; 4,7 nF/2,9 kΩ. Andernfalls wird f0 > 105 kHz, so dass die herstellerseitig garantierte obere Grenzfrequenz überschritten wird. Die für bestimmte Bauelementekombinationen zu erwartenden Frequenzen bzw. Verzögerungszeiten am Ausgang gehen aus Bild 3 hervor. Das Bild enthält bereits die vom Digitalteil des E355D ermöglichten Zeiterweiterungen. |
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Frequenzteiler: Die am Entladetransistor auftretenden
Schaltimpulse von Oszillatorfrequenz werden einer Torschaltung zugeführt.
Die Teilerstufen beginnen erst dann auf Grund dieser Impulse zu kippen,
wenn dieser Vorgang über den Eingang ISt freigegeben wird. Die
Oszillatorfrequenz wird zunächst um 210 : 1 geteilt. Damit
steht am Ausgang OA 1/1024 von f0 zur Verfügung. Außer zusammen
mit dem Zeitbereichseingang IT, mit dem wahlweise OA oder OB, OC oder OD
verbunden werden kann, erfordert die Nutzung dieser Frequenz einen
Pull-up-Widerstand nach Plus. Außer beim Programm „Teilerüberbrückung",
das vor allem für Testzwecke gebraucht wird, erhält die nächste Stufe f0/1024.
Sie teilt diese Frequenz auf 10 : 1 und führt das Ergebnis einer weiteren
10:1-Stufe zu. Von ihr aus wird nochmals 6 : 1 geteilt. Die Ergebnisse
dieser Teilungen stehen an den Ausgängen OB, OC und OD. Verbindet man
einen dieser Ausgänge mit IT, so beginnt der E355D ab Start den dem
jeweiligen Programm entsprechenden Ablauf. Der Setzausgang OS wird dabei
hauptsächlich erst zusammen mit dem Erweiterungsschaltkreis E351D
interessant. An den Ausgängen ORs und
ORs dagegen steht der dem
gewünschten Programm entsprechende Pegel für die eingestellte Zeitdauer
zur Verfügung. Näheres dazu folgt im entsprechenden Abschnitt. Weitere Eingänge. Am Anschluss CB wird ein externer Kondensator gegen Masse angeschlossen, der Prellerscheinungen des Steüerkontakts an ISt unterdrückt. Über die Eingänge IA, IB, IC kann die gewünschte Funktion programmiert werden. Die erforderlichen Anschlüsse sind dabei an Masse zu legen. Erst danach darf gestartet werden. |
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Setzen, automatischer Start: Folgt man der eingangs gewählten funktionellen Einteilung des E355D, so gehört dieser Schaltungsteil zur Verknüpfungs- und Steuerlogik. Damit beim Einschalten der Betriebsspannung UCC alle Flipflops gesetzt werden (die Ausgangsstufen außer OS sperren dann), darf UCC lediglich nicht schneller als 50 mV/µs steigen. Die Forderung erfüllt bereits ein Kondensator von 47 bis 100 PF zwischen UCC und Masse, wenn für einen Innenwiderstand der anzulegenden Betriebsspannungsquelle von wenigen Ohm gesorgt wird. Starten ist möglich, sobald der zunächst entladene frequenzbestimmende Kondensator erstmals 2 UCC/3 erreicht hat. Automatischer Start bei Einschalten der Betriebsspannung - für manche Einsatzfälle gefordert oder wünschenswert - setzt voraus, dass ISt vor Einschalten bereits mit Masse verbunden ist. Eingriff in einen laufenden Vorgang, also Setzen von Hand, lässt sich durch kurzes Absenken von CV erreichen. Am Ende dieses negativ gerichteten Setzimpulses (also CV an Masse legen) startet der Schaltkreis neu, wenn ISt zu diesem Zeitpunkt noch an Masse liegt. | ||
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Ausgangsstufen: Die Teilerausgänge sind vorzugsweise für die
Selbststeuerung des Schaltkreises je nach Zeitbereich vorgesehen
(Verbinden des gewünschten Ausgangs mit IT). Sie sind jedoch mit 4 mA
gegen Masse belastbar, was einen großen Spielraum für weitere Anwendungen
schafft. Ausgang OA erlaubt sogar 20 mA und kann daher u. a. zur Kontrolle
des Taktes (an dieser Stelle bereits 210 : 1 geteilt) über eine
Leuchtdiode benutzt werden. Zur besseren Beurteilung des Verhaltens der
Ausgänge zeigt Bild 4 typische Sättigungskurven. ORs ist der eigentliche
Schaltausgang. Dort lässt sich z. B. ein 12-V-Relais mit 50 mA
Betriebsstrom anschließen. Dabei die Freilaufdiode gegen zu hohe
Sperrspannung nicht vergessen; Anode an ORs, Katode an UCC. Wie
sich auch Ausgang ORs für
Schaltzwecke nutzen lässt, zeigen die Beispiele im Bild 5. Man beachte: Ausgang ORs darf bis zu 14,5 V Sperrspannung erhalten; für die anderen Ausgänge gelten maximal 8 V! In Verbindung mit den Wirklinien des Übersichtsschaltbildes lassen sich aus Bild 6 die Reaktionen der einzelnen Ausgänge im Betrieb erkennen. Zwischen den 7 möglichen Programmierungen bestehen dabei noch Unterschiede, die in diesem Bild nicht erkennbar sind. Die wichtigste Abweichung zu Bild 6 besteht darin, dass in der Funktion „astabiler Multivibrator" ORs und ORs bereits nach einer halben Periode ihren Zustand wechseln, in den anderen Betriebsfällen jedoch erst am Ende der mit tV bezeichneten Aktivzeit. Bild 6 liefert u. a. folgende Aussagen:
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Auf Grund dieser Zusammenhänge und der Spezifika der einzelnen Programme erscheint es angebracht, diese in einem folgenden Abschnitt noch näher zu erläutern. |
| 3. Kenndaten |
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Der E355D wird in einem 18poligen Kunststoffgehäuse gefertigt (Bild 7). Anschlussbelegung. Über die Anschlussbelegung geben Bild 7 und Tafel 1 Auskunft. | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
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Bild 7 - Gehäusebauform des D355D und E355D |
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Grenzwerte: Tafel 1 enthält die Grenzwerte des E355D. Man erkennt, dass mit zulässigen negativen Spannungen in der Größenordnung einer Diodenflussspannung beim E355D günstigere Bedingungen für Ein- und Ausgangsschutz gegeben sind als beim B555D. |
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Elektrische Kennwerte: Die umfangreichen Informationen zu diesem Schaltkreis wurden auf die Tafeln 7.8 bis 7.10 verteilt. Die meisten von ihnen bringen für die Anwendungsbeispiele der folgenden Abschnitte keine Probleme. Eine Ausnahme macht der Ausgangssperrstrom, dessen Grenzwert mit 250 µA angegeben wird. Das bezieht sich allerdings auf die obere Grenztemperatur von 85 °C, und dieser Wert stellt außerdem die in der Serie nur ganz selten erreichte zugelassene Grenze dar. Da er der Gesetzmäßigkeit der Verdopplung bei Temperatursprüngen von 5 bis 7 K unterliegt, kann daher bei Einzeleinsatz oft mit einem Sperrstrom von weit unter 1 µA unter Zimmerbedingungen gerechnet werden. Das lässt unter diesen Einschränkungen einige interessante Anwendungen des E355D zu. | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
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Tafel 1 - Anschlussbelegung des E355D |
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Tafel 2 - Grenzwerte für E355D |
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Tafel 3 - Betriebsbedingungen des E355D |
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Tafel 4 - Kenngrößen des E355D: Kleinst- und Größtwerte |
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Tafel 5 - Kenngrößen des E355D: Nenn- und Größtwerte |
| 4. Einstellbare Funktionen |
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Gemäß Tafel 6 kann der E355D auf 7 unterschiedliche Reaktionen des „Relais"-Ausgangs ORs eingestellt werden. Die Programmierung beschränkt sich darauf, die in der Tafel mit L belegten Eingänge an Masse zu schalten. Die mit H bezeichneten bleiben unbeschaltet. Die Reihenfolge entspricht dem sich aus der Belegung ergebenden Binärcode. Funktion 0 hat vorwiegend Bedeutung für Prüfzwecke. Für alle Funktionen gelten gewisse Zeitfehler, auf die nun im folgenden Abschnitt hingewiesen wird. | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
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Tafel 6 - Programmiertafel zum E355D |
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Funktion Teilerüberbrückung (LLL):
Nur bei dieser Funktion wird der erste 10:1-Teiler (mit Ausgang OB) von der
ungeteilten Oszillatorfrequenz angesteuert. An OB steht also f0/10
zur Verfügung. Unabhängig vom Verhältnis der L- und H-Zeit der
Oszillatorschwingung hat die geteilte Frequenz ein Tastverhältnis von 1:1, also
ein Impulsverhältnis von 2. tV = (n + 0,5 ± 0,5) t0 + td mit n = 10, 100 oder 600. |
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Bild 8 zeigt das Verhalten der interessierenden Ausgänge in dieser
Betriebsart. Im Frequenz-Vorzugsbereich von 1024 bis 10240 Hz ergeben sich
ab ISt = L folgende Verzögerungszeiten, bevor ORs einschaltet (und bis ISt =
H eingeschaltet bleibt!):
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Funktion Einschaltverzögerung (LLH): Im Prinzip verhält sich der Schaltkreis gemäß Bild 9 wie im vorigen Betriebsfall, nur sind längere Zeiten erreichbar. Man beachte (Bild 9b), dass ORs gar nicht schaltet, falls ISt bereits vor Ablauf von tV wieder auf H gelegt (von Masse getrennt) wird! Das Verhalten des Ausgangs OS erlaubt Anzeige des Aktivzustands durch einen npn-Transistor mit Basis direkt an OS und einer Leuchtdiode im Kollektorkreis, siehe Bild 9c. | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
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Funktion Addierende Einschaltverzögerung (LHL): Im Unterschied zur normalen Einschaltverzögerung speichert jetzt der E355D die durch ISt = L eingegebenen Teilzeiten (Bild 10). Die Teiler werden diesmal also bei ISt = H nicht gelöscht, sondern nur „angehalten". Man beachte auch das Verhalten von OS! Nach vollständiger „Teilzeitaddition" geht ORs auf L und bleibt dort, bis ISt wieder auf H gelegt wird. Die ISt-Einzelzeiten dürfen allerdings nicht kürzer als die am Eingang CB mit externem Kondensator eingestellte Prellzeit sein. Diese wiederum unterliegt Schwankungen, u. a. durch Spannung und Temperatur bedingt. | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
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Funktion Ausschaltverzögerung (LHH): Diesmal reagiert (gemäß Bild 11) ORs sofort, wenn ISt an L gelegt wird. Die Verzögerungszeitspanne beginnt jedoch erst nach Zurückschalten von ISt auf H. Das weitere Verhalten zeigt, dass der E355D in dieser Betriebsart retriggerbar ist. Man kann beliebig oft eine angefangene Verzögerungs- (hier also Aktiv-) zeitspanne durch kurzes Betätigen von ISt (H-L-H) um eine weitere tV-Zeit verlängern. | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
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Kippfunktion (HLL): In dieser Funktion wirkt, wie im Bild 12 dargestellt, nur der erste HL-Sprung an ISt auslösend. Jeder weitere bleibt ohne Wirkung, und ISt darf auch auf L bleiben. ORs geht bei Start für die eingestellte Zeitspanne tV auf L und anschließend wieder auf H. Der E355D ist in dieser Funktion ein nicht rücksetzbares Monoflop. Allerdings kann im Notfall auch über CV an L oder durch Abschalten der Betriebsspannung eingegriffen werden. | |||
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Wischfunktion (HLH): Diesmal ergibt sich, wie Bild 13 zeigt, ein rücksetzbares Monoflop. Wie bei Bild 12 kann ISt auf L bleiben. Schaltet man diesen Eingang jedoch vorzeitig auf H, ist damit auch der Ablauf (vorzeitig) beendet. Als Vorteil gegenüber „konventionellen" Monoflops kann aber sofort danach ohne die sonst oft relativ lange Erholzeit neu gestartet werden. Bei all diesen Einsatzfällen bedenke man auch stets, welche erheblichen Zeitspannen der E355D gegenüber jenen zulässt! | |||
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Funktion Astabiler Multivibrator (HHL):
Aus den bisher betrachteten einmaligen (wenn auch zum Teil
unterbrechbaren) Vorgängen werden periodische, wenn der E355D in dieser
Weise programmiert wird. Wiederum erhält man nach oben hin Zeitspannen
(diesmal für die H- und L-Zeiten einer periodischen Schwingung), wie sie auf
andere Art nur mit wesentlich größerem Aufwand zu erreichen wären. Der E355D
arbeitet also in dieser Funktion, wie Bild 14 zeigt, als
Start-Stop-Oszillator mit äußerst großem Frequenzbereich, vor allem nach
tiefen Frequenzen zu gesehen. Der entscheidende Unterschied im
Ausgangsverhalten besteht dabei darin, dass ORs sozusagen nur die stärker
belastbare Variante des mit IT verbundenen Ausgangs darstellt. Statt nach tV
ändert ORs bereits nach tV/2 seinen Pegel. Bei Zurückschalten von
ISt auf H stoppt der Oszillator mit H an ORs. Die Langzeitreproduzierbarkeit
der Frequenz ist besser als die von den Startbedingungen beeinflusste
Genauigkeit der ersten tV-Zeit. Gegenüber tV = (n - 0,5 ± 0,5)t0 + td (vergleiche weiter oben) gilt im Dauerbetrieb tV = n - t0. |
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Eine auf die wichtigsten Aussagen verdichtete Zusammenfassung der
einzelnen Funktionen des E355D zeigt Bild 15.
Bild 15 - Funktionsübersicht zum E355D Übersicht |
| 5. Fremdsteuerung |
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Der Eingang TT kann auch von einem externen, in der Frequenz beliebig genauen Takt gesteuert werden. Der E355D arbeitet dann als Frequenzteiler. Auf Grund der Komparatorschwellen müssen dabei die Ansteuerimpulse (mit etwas Sicherheit gegenüber den Mindestwerten) folgenden Bedingungen genügen: H 0,7 UCC, L ≥ 0,3 UCC. Der nötige „Hub" der Taktspannung beträgt also UTakt > 0,4 UCC. Von TT aus in den Schaltkreis hinein gesehen gilt für kleine Amplituden etwa die Ersatzschaltung 1,5 MΩ in Serie mit 0,5 UCC (Toleranzen +0,1 V; -0,5 V). | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
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Bei kapazitiver Kopplung gemäß Bild 16 wirkt damit eine Taktamplitude von 0,2 UCC
mit einer Vorspannung von 0,5 UCC auf TT. Die Zeitkonstante 0,5 - RT
- CK muss dabei groß gegen die Periodendauer der Steuerfrequenz sein.
Der Wert der beiden Widerstände RI darf 100 kΩ betragen. Für die Kurvenform dieser Schwingung bestehen, wenn man die genannten Bedingungen einhält, keine Einschränkungen - abgesehen von überlagerten Störimpulsen, die Fehlauslösungen ergeben würden. Die obere Grenzfrequenz entspricht der auch sonst einzuhaltenden, also etwas mehr als 100 kHz. Wird galvanisch von einer TTL-Stufe her angekoppelt, braucht man wegen des oberen Mindestwerts von UTak, eine Open-collector-Stufe mit 0,47 bis 4,7 kΩ Arbeitswiderstand. Er ist mit der Betriebsspannung des E355D zu verbinden, falls diese nicht der TTL-Spannung entspricht. Von CMOS-Schaltungen her muss ggf. UTakt nach oben hin begrenzt werden, wenn der CMOS-Teil mit UCC > UCC 355 arbeitet. Dazu genügt oft schon ein Spannungsteiler. In allen übrigen Fällen empfiehlt sich eine Transistoranpassstufe.
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Frequenzteiler mit Start und Stop: Mit einem L-Impuls an CV lassen sich zunächst alle Teilerausgänge auf H schalten. Mit einer von der Programmierung bestimmten Flanke können dann die Teiler gestartet werden. Mit der entgegengesetzten Flanke (außer bei Kippfunktion) kann man sie wieder stoppen. Tafel 7.12 informiert über die Ergebnisse, über die in der Literatur zum E355D berichtet worden ist. | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
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Timer für extrem lange Zeiten: Bezieht der E355D seinen Takt aus einem Uhrenschaltkreis, etwa dem U1141), so können hohe Genauigkeiten (bei Quarzbetrieb) mit extrem langen Zeitspannen kombiniert werden. Bild 17 zeigt die wenig aufwendige Steuerschaltung mit Anpassstufe. Die Schwingfrequenz kann nach Erfahrungen mit dem U114D bzw. U124D zwischen 200 (100) kHz und über 5 MHz liegen. Wie das Bild erkennen lässt, bietet auch ein (möglichst temperaturkompensierter) LC-Schwingkreis in diesem Frequenzbereich noch eine gute Frequenzstabilität. Der Schaltkreis liefert eine auf 221:1 oder 2'9:1 geteilte Frequenz. Steht also z. B. ein für den U114D geeigneter Uhrenquarz von 4,19 ... MHz zur Verfügung, so entstehen am Ausgang Impulse mit 1 s H- und 1 s L-Zeit. Man beachte: Der Inverter des U114D erfordert einen Quarz, dessen Parallelresonanzfrequenz 222 Hz ergibt. Quarze mit einer Serienresonanz bei diesem Wert liefern keine exakten Zeiten in dieser Schaltung! | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
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Tafel 7 E355D als Frequenzteiler nach: Teichmann, J. Integrierte Zeitsteuerschaltung E355D. radio - fernsehen - elektronik 29 (1980) H. 5, S. 283-287. |
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Ein mit einem 2-s-Takt angesteuerter E355D, bei dem IT mit OD verbunden ist, ergibt Verzögerungszeiten von 614400 - 2 s, das sind mehr als 14 Tage. Da der U114D (bzw. U124D) meist noch bei unter 200 kHz schwingt und richtig teilt, lässt sich dieser Zeitraum bis auf fast 300 Tage (!) ausdehnen. Voraussetzungen für das exakte Funktionieren eines solchen Zeitgebers sind wiederum eine sichere Stromversorgung und eine störsichere Anordnung. | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 6. Weitere Einsatzbeispiele für den E355D |
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Aus der Fülle möglicher Anwendungen, die sich aus der Funktionstafel zum E355D ableiten lassen, seien im folgenden drei vorgestellt. Bei den beiden ersten werden Teilfunktionen des Schaltkreises über den üblichen Rahmen hinaus benutzt, um zusätzliche Wirkungen zu erreichen. Die komplexe Struktur des E355D und das Problem der Laufzeiten empfehlen jedoch, diese Anwendungen gründlich auf Seriensicherheit zu testen, falls sie nicht nur für Einzellösungen benutzt werden sollen. | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
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Zeitbegrenzter Signalton mit verzögertem
Einschalten. Die Schaltung nach Bild 7.79 stellt eine
einfache Alarmanlage dar oder auch den „Kern" eines größeren Systems. In
dieser Grundausführung ist sie noch ohne Zeitbegrenzung. Die
Gesamtfunktion lässt sich dadurch besser übersehen. Die bereits
angedeutete Möglichkeit, die Oszillatorfrequenz als Signalton zu nutzen,
wird hier realisiert. Mit dem Potential einer Diodenflussspannung wirkt
die Basisvorspannung der Tonverstärkerstufe dabei auf den Punkt DC. Damit
beeinflusst - obgleich in dieser Anwendung von untergeordneter Bedeutung -
diese Spannung nicht die Oszillatorfrequenz. Sie wurde in den
Tonfrequenzbereich gelegt. Bei fo = 1 kHz, einstellbar am
100-kfl-Potentiometer, ergibt sich an OA ein 0,5-s-Takt, und OB taktet den
Ausgang ORs mit 5 s Hund 5 s L-Zeit. Durch IA an L arbeitet der E355D
nämlich im Multivibratorbetrieb. Der Tontransistor erhält nur Basisstrom,
wenn ORs und OA sowie DC gleichzeitig auf H liegen.
Bild 18 - Signaltongeber mit verzögertem Einschalten a) Stromlaufplan; b) Impulsbilder Das ist jedoch erst nach 5,5 s erstmals der Fall; wenn f, = 1024
Hz. Bei Einschalten durch den Überwachungskontakt und durch den fest
an L liegenden Eingang ISt kippen zunächst die Ausgänge auf L. Wegen
des Multivibratorbetriebs folgt ORs nach t/2 dem Spannungsverlauf an
OB (denn OB ist mit IT verbunden), geht also auf H. Nahezu
gleichzeitig ist aber OA gerade auf, L gekippt. Erst 0,5 s später geht
OA für ebenfalls 0,5 s auf H usw. In diesen jeweils 0,5 s H taktet nun
DC den Transistor, und die Hörkapsel strahlt den 1-kHz-Warnton ab.
Nach weiteren 4,5 s nimmt ORs wieder L an, und der Ton verstummt. So
folgt den innerhalb 4,5 s abgestrahlten 5 Tönen jeweils eine Pause von
5,5 s. |
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Kurzzeitgeber mit selbsttätigem Abschalten:
Diese Schaltung (Bild 19) geht noch einen Schritt weiter über die üblichen
Einsatzschaltungen mit dem E355D hinaus. Sie erlebte parallel zu den
technologischen Phasen der Entstehung des E355D einige Modifikationen.
Außerdem setzt einwandfreies Funktionieren voraus, dass der Sperrstrom des
für die Frequenzumschaltung benutzten Ausgangs weit unter dem
Worst-case-Wert bleibt, nämlich noch unter 1μA.
Das setzt thermische und „Seriengrenzen". Als Einzelanwendung ist diese
Schaltung jedoch äußerst interessant. Auf der Startseite erinnert sie an die
Erweiterung zu Bild 7.79 (s. Bild 19). Wiederum wird über einen
„Hilfstransistor" gestartet. Er hält sich dann über den Ausgang OD, bis
dieser H angenommen hat. Jetzt schaltet die Einrichtung aber nicht sofort
ab. Vielmehr sorgt der Kondensator CL für einige Sekunden
Weiterlaufen, bis der Schaltkreis weniger als die für seine interne Funktion
erforderliche Spannung (etwas unter 3 V) erhält. Diesmal arbeitet der E355D nicht mit einer Festfrequenz. Der Einsatzzweck - Kurzzeitwecker bis 6 bzw. 60 min - verlangt ein erhebliches Variieren der Oszillatorfrequenz. Bei den kürzesten einstellbaren Zeiten ergäbe das ein hohes Pfeifen, auf der anderen Seite aber nur noch eine Frequenz von wenigen Hertz. Der Kondensator zwischen ORs und dem Potentiometer zusammen mit dem Widerstand vor DC verändert dieses Verhalten entscheidend. ORs schaltet erst am Ende der Aktivzeit auf L. So lange ist CT (wenn nicht größere Sperrströme fließen) wirkungslos. Umgekehrt wird der Taktkondensator CT von Masse getrennt, wenn OD H annimmt (wiederum bei genügend kleinem Sperrstrom). Das Potentiometer fungiert von da an nur noch
Bild 19 - für zeitbegrenztes Signal mit automatischem Abschalten nach 5 Tongruppen |
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als Vorwiderstand zwischen der „Tonkombination" Cs (etwa 100 nF) und 3,9
kΩ. Seine Stellung beeinflusst auf Grund der bereits erläuterten
Innenersatzschaltung von TT die Tonhöhe nur wenig. Bild 20b gibt eine
Übersicht über die wichtigsten Zeitabläufe in dieser Schaltung. Die bis
dahin eingangsseitig auf L gehaltene Transistorstufe wird also erst nach
Ablauf der Aktivzeit mit OD freigegeben. Für das schnelle Eichen des Zeitpotentiometers bietet sich folgende Methode an: Die Klemmdiode vom Basis-Summenpunkt des Tontransistors wird geöffnet. Dadurch erhält der Transistor von DC her ständig das Taktsignal. Das bedeutet aber eine größere Belastung der Betriebsspannung, so dass diese merklich sinkt. In der vorgestellten Dimensionierung beeinflusst das bereits die Frequenz unzulässig stark. Daher wird fair die Dauer des Abgleichs dem Schallwandler ein Widerstand von wenigstens 1 kΩ in Serie geschaltet. Am Kollektor des Tontransistors lässt sich nun die Taktfrequenz ohne Rückwirkung auf den Oszillatorkreis an jedem beliebigen Periodendauermesser mit TTL-Eingang messen. Für den „x1"-Zeitbereich gilt dann t = 10240 • t0 in s oder t = (1024/6) - t0 in min. Dem Skalenwert 1 min entspricht also ein t0 von 6000/1024 ms.
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Nachzutragen bleibt, dass der E355D in dieser Schaltung durch IA und IB an L
auf Kippfunktion programmiert ist und mit der Starttaste an ISt L erhält,
das bis zum Hochschalten von OD am Ende der Aktivzeit durch OD gehalten
wird. Eine in früheren Varianten dieser Schaltung benutzte Verbindung dieses
Mechanismus mit ORs brachte bei einem Teil der getesteten Exemplare einen
Zwischenzustand in der Stromversorgung, weil ORs wieder zurückkippte. In der
gezeigten Ausführung geht die Stromaufnahme dagegen kurze Zeit nach
Verstummen des durch CL zeitbegrenzten Signaltons auf Null zurück. Daher
sind beide vorgestellten Spezialschaltungen ausgezeichnet für
Batteriebetrieb geeignet und lassen sich dadurch sehr störsicher betreiben. Applikationsschaltung in Verbindung mit dem E351D. Der im folgenden Abschnitt behandelte Teilerschaltkreis E351D erweitert die Möglichkeiten des E355D im Zeitbereich bei Hauptfrequenzlage (1 bis 10 kHz) bis zu etwa 40 Tagen. Die vom Hersteller dazu vorgegebene Anwendungsschaltung geht aus Bild 7.82 hervor. Sie leitet gleichzeitig über zum E351D selbst, der über diese Hauptanwendung hinaus ebenfalls noch für zahlreiche andere Zwecke gut geeignet ist. Man beachte, dass jetzt der Setzausgang OS des E355D in Funktion tritt, denn er greift in die Setzeingänge des E351D ein! Die Zeitbereiche zu Bild 7.82 in der Hauptfrequenzlage des E355D gehen aus Tafel 8 hervor.
Bild 21 - Kombination von E355D und E351D für Zeitschalter bis zu 40 Tagen in der Hauptfrequenzlage
Tafel 8 - Zeitbereiche der Kombination E355D/E351D für Oszillatorfrequenzen zwischen 1024 Hz und 10,24 kHz |
| 7. Verwandte Themen |
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Das es den Ausgang schon lange nicht mehr interessiert, was am Eingang eigentlich los ist, stellt ein altes Problem der Informatik dar. Schließlich soll der Prozessor gerade seine Bahn ziehen und sich um seine Rechenprozesse kümmern. Wer aber hat die bereits ermittelten Zwischenresultate oder gar Zielwerte im Auge? Richtig - irgend etwas muss sich auch Werte merken können - das ist dann der Bereich der Fangregister und ihrer engen Verwandten - dies gilt bis hin zur Rechner-Peripherie. | ||||||
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© Samuel-von-Pufendorf-Gymnasium Flöha | © Frank Rost im Januar 2007 |
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... dieser Text wurde nach den Regeln irgendeiner Rechtschreibreform verfasst - ich hab' irgendwann einmal beschlossen, an diesem Zirkus nicht mehr teilzunehmen ;-) „Dieses Land braucht eine Steuerreform, dieses Land braucht eine Rentenreform - wir schreiben Schiffahrt mit drei „f“!“ Diddi Hallervorden, dt. Komiker und Kabarettist |
