Schemerschakelaar werking

Dag mede-forummers

Voor elektronica heb ik de opdracht gekregen de schemerschakelaar te bespreken van Velleman. Dat is al goed gelukt, ik zit alleen met een klein probleem bij de tweede spanningsdeler in het schema:

Op schema 2 zie bijlage wordt de spanning over de LDR weldegelijk overgenomen in de tweede spannigsdeler en wordt deze weer verkleint aangezien de grootste spanning daar over de grootste weerstand staat (R4).

Op schema 1 is het 'dag' en is de weerstandswaarde van de LDR zeer klein (ongeveer 200m Ohm denk ik). De spanning over de LDR is nu 26,9 microV.
Nu zou ik denken dat deze spanning nog verkleint als hij door de tweede spanningsdeler gaat maar hij wordt juist groter (zie VM2). Ik zou denken dat die 26,9 microV weer verkleint aangezien dat de 'beginspanning' is van de tweede spanningsdeler. Ik snap ook niet hoe het dan kan dat er een negatieve spanning ontstaat over R3 en de diode (zie VM6). Waar komt die 'extra spanning' vandaan ? Als ik de opamp loskoppel en de condensator en de diode kloppen 'mijn principes' weer.

Wie kan me (liefst zo snel mogelijk) helpen ?

Alvast bedankt !

Met vriendelijke groet, Maxim
subsonik

Golden Member

Tip 1: wat komt er allemaal toe op knooppunt VM2? Als de spanning daar hoger is dan verwacht, dan moet er ergens een stroompje op toekomen.
Tip 2: gebruikt je simulatie ideale componenten of werkelijke componenten? Wat kan het verschil zijn?

Op 3 april 2015 15:53:28 schreef subsonik:
Tip 1: wat komt er allemaal toe op knooppunt VM2? Als de spanning daar hoger is dan verwacht, dan moet er ergens een stroompje op toekomen.
Tip 2: gebruikt je simulatie ideale componenten of werkelijke componenten? Wat kan het verschil zijn?

Het enige wat er nog bijkomt naast de spanningsdeler is de condensator. Ik zat te denken dat hij de spanning opkrikt maar dat kan toch niet, de spanning van een RC kring is toch maximaal de spanning over de condensator ? In dit geval 16,53mV.

Uiteraard werkt TINA met ideale componenten. Dat kan wat verschil geven in de inwendige weerstandswaarde van de spanningsmeters. Maar ik zie nog niet in wat dat aan die spanningen kan veranderen.

Met vriendelijke groet, Maxim

Op 3 april 2015 15:59:56 schreef Treinengek junior:
[...]

Het enige wat er nog bijkomt naast de spanningsdeler is de condensator.

Ik zie toch ook een diode, die zit er echt niet voor de show.

De spanning op VM2 kan echt wel verder oplopen, kijk maar in de nachtsituatie, daar is hij al 6,4V.

Je ziet in R3, D1, R4 een spanningsdeler, op zich correct, maar is dit ook de functie die de ontwerper in gedachten had en is de spanningsdeler bijzaak?

[Bericht gewijzigd door Hensz op 3 april 2015 16:31:59 (34%)]

Don't Panic!
subsonik

Golden Member

Op 3 april 2015 15:59:56 schreef Treinengek junior:
Het enige wat er nog bijkomt naast de spanningsdeler is de condensator. Ik zat te denken dat hij de spanning opkrikt maar dat kan toch niet, de spanning van een RC kring is toch maximaal de spanning over de condensator ? In dit geval 16,53mV.

Ik zie ook nog een ingang van een opamp op dat knooppunt ;-)

Op 3 april 2015 15:59:56 schreef Treinengek junior:
Uiteraard werkt TINA met ideale componenten. Dat kan wat verschil geven in de inwendige weerstandswaarde van de spanningsmeters. Maar ik zie nog niet in wat dat aan die spanningen kan veranderen.

Nochtans staat er wel "LM324" bij je opamp. Begint het al te dagen? :-)

Ik dacht eigenlijk dat die diode er zat zodat die negatieve spanning geen kortsluiting zou maken met de spanning die binnenkomt. Dus zodat er geen stroom kan lopen. Oorspronkelijk dacht ik dat die er enkel zat om de spanning 0.7 naar beneden te krijgen.

Het zou kunnen dat die tweede spanningsdeler nog een functie heeft maar 'bij nacht' werkt hij wel gewoon als spanningsdeler.

Over die LM324, dat snap ik niet helemaal. Tina gaat idd die eigenschappen aannemen van die specifieke IC, maar wat zijn die dan ? Op de datasheet zie ik niks speciaal.

Zien er eigenschappen van een LM324 die ik niet ken die dit veroorzaken ? Ik weet enkel dat de ingangsimpedantie zeer hoog is.

Ik snap ook niet echt het nut van die tweede spanningsdeler. Het zou toch ook prima werken zonder ?

Ik heb ondertussen de condensator even weggelaten en de opamp losgekoppeld. Zonder diode kloppen al m'n berekeningen volgens principe van spanningsdeler. Zet ik de diode ertussen dan komt m'n grootste spanning ineens boven over de diode en de weerstand R3 te staan. Onderaan komt alleen nog een zeer kleine spanning. Ik zie niet in hoe diode die spanning zou moeten wijzigen als ie niet in sperzin staat. Misschien dat zijn ohmse weerstand de weerstand zo zou doen stijgen, maar die 5 Ohm gaat het niet doen. Over die diode staat een spanningsval van 0,7V, de spanning zou dus juist nog lager moeten zijn. Wie helpt ?

Edit: Die ohmse weerstand over de diode is natuurlijk onzin, maar wat ik over het hoofd zag: de diode is niet in geleiding, de spanning is te laag ! Vandaar die hoge weerstand !

Snap ik het goed als ik zeg dat wanneer het dag wordt, de spanning over de LDR begint te dalen, komt deze onder de doorlaatspanning van de diode dan zal de U+ spanning naar de opamp 'snel' lager zal worden zodat deze ook uitschakelt ? De tweede spanningsdeler met diode zorgt dus eigenlijk voor een versnelling van het hele schakelproces. Doordat de ohmse weerstand van de diode niet lineair is. Mag ik al EUREKA roepen ?

Sluit ik de opamp aan dan gaat alles goed tot de spanning van U+ naar 0 begint te gaan, dan gaat U+ naar een bepaalde waarde (hoger) als ik de U+ aansluit. Alsof er een extra spanning uit de opamp komt, dus dat er aan U+ op de opamp standaard een minimum een spanning staat, ga je lager dan die spanning dan wordt je schakeling aan U+ beïnvloedt. Vandaar ook die negatieve spanning.

OPGELET: De weerstand van R3 is gewijzigd, deze moet 47k Ohm zijn !

Met vriendelijke groet, Maxim
TonHek

Golden Member

Nee, je mag geen Eureka roepen.
Kan je eens in de schakeling meten (dag), bij de 2de "spanningsdeler" zonder de LM324?
Wat zie je dan gebeuren, en waarom?

TonHek

The fastest way to succeed is to double your failure rate.

In plaats van te blijven sukkelen met dingen die niks met de werking te maken hebben, zou je beter VM6 (min) aan de GND leggen en zo verder werken.

Moest je nu eens alle spanningen meten tov de GND dan zou alles veel helderder zijn.

Edit: en 24µV meten doe je in de praktijk ook nooit, de meeste volmeters kunnen dat zelfs niet, dus neem aan dat dit 0V is, alles onder de 0.1V mag je als 0V aannemen als het over de werking gaat.

[Bericht gewijzigd door MGP op 4 april 2015 13:32:37 (30%)]

LDmicro user.

De screenshot in m'n vorige bericht is de schakeling bij dag, de metingen staan erbij.

Als ik een spanning wil meten over een deel van de spanningsdeler dan moet ik die min toch niet aan de GND leggen ? Dan meet ik de totale spanning over die weerstanden. In de eerste schakeling de bronspanning dus. Hang ik in de tweede spanningsdeler VM6 aan de GND dan meet ik net hetzelfde als VM3.

Heren, zoveel elektronica hebben we echt niet gehad, dit is het eerste jaar met 2 uurtjes in de week. Kan niemand me wat helpen.

Als ik alle spanningen onder 0,1 V als 0V moet beschouwen, dan is bijna m'n hele schakeling 0V. Dat schiet lekker op.

Trouwens m'n vermoedens over de diode kloppen toch ? De weerstand stijgt snel doordat de doorslagspanning niet gehaald wordt en de grootste weerstand komt dus over het bovenste deel van de spanningsdeler te staan. Daar komt dus de grootste spanning over te staan.

[Bericht gewijzigd door Treinengek junior op 4 april 2015 13:57:36 (17%)]

Met vriendelijke groet, Maxim

Als je de voedingsspanning weet en je meet aan de spanningsdeler dan moet je enkel maar een aftrekking doen, zo moeilijk is dat toch niet.
Allemaal gemeten tegenover de GND.

Lekstromen meten, µA stromen meten van de constante stroombron in de opamp.. enz hebben toch niks te maken met de werking. Maak het toch niet moeilijker dan het is.
Een LDR van 1Mohm naar 200ohm meten met daaraan de spanningsvariaties is toch veel interessanter.

Op 4 april 2015 13:47:36 schreef Treinengek junior:
Als ik alle spanningen onder 0,1 V als OV moet beschouwen, dan is bijna m'n hele schakeling 0V. Dat schiet lekker op.

Wat wil je daarmee zeggen? dat je overal minder dan 0.1V meet?

LDmicro user.

Zie die laatste screenshot, ik meet micro en nano spanningen. Behoorlijk 0V dus.
Ik heb nog geen enkele stroom gemeten, ik snap dus je punt niet.

Over die spanningen, ipv die ene spanning te bereken meet ik hem direct door de meter niet aan de GND te leggen, dat mag toch.

Maar kan iemand bevestigen of dat van die doorslagspanning klopt ? Want dat doet toch wel toe aan de werking.

Hoe de LDR werkt en wat zijn functie is in de eerste spanningsdeler weet ik nu wel, het is die tweede waar het over gaat.

[Bericht gewijzigd door Treinengek junior op 4 april 2015 14:19:09 (14%)]

Met vriendelijke groet, Maxim
Frederick E. Terman

Golden Member

'Schermerschakelaar'? :)
(titel en tekst) e: tnx mod
http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/5/5f/BAG_woonplaatsen_-_Gemeente_Schermer.png/240px-BAG_woonplaatsen_-_Gemeente_Schermer.png

Keramisch, kalibratie, parasitair: woordenlijst.org

Op 4 april 2015 14:05:58 schreef Treinengek junior:
Zie die laatste screenshot, ik meet micro en nano spanningen. Behoorlijk 0V dus.

Als je 2 voltmeters in serie zet weet je de lekstroom van die voltmeters, meer niet, die geven dan een uitslag die op niks trekt.

edit:

Op 4 april 2015 14:05:58 schreef Treinengek junior:
Maar kan iemand bevestigen of dat van die doorslagspanning klopt ? Want doet toch wel toe aan de werking.

Moest je meten zoals het moet, zou je zulke vragen niet stellen.

[Bericht gewijzigd door MGP op 4 april 2015 14:12:32 (31%)]

LDmicro user.

Ja, idd de topictitel is verkeerd, maar ik vind nergens hoe ik de titel kan wijzigen, vandaar dat ik hem niet gewijzigd heb. Kan een MOD even helpen ?

Die voltmeters staan niet in serie, er is een aftakking tussen de twee naar de schakeling, zodat ze eigenlijk parallel staan over een deel van de schakeling. Zonder die aftakking staan ze inderdaad in serie.

Je wilt dus eigenlijk zeggen dat die voltmeter die niet aan de GND hangt een totaal verkeerde waarde geeft. Dat je die kant van de spanningsdeler moet bereken. Want als ik in de tweede spanningsdeler m'n spanningen optel kom ik niet aan de beginspanning. Ook niet als ik 0,7V van de diode aftrek.

http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/2/27/Spanningsdeler_2.JPG
Dus dat betekent dat als ik U1 wil meten in bovenstaande schakeling dat altijd een verkeerde spanning zou geven met een meter.

edit:
[...]
Moest je meten zoals het moet, zou je zulke vragen niet stellen.

En dat is dus geen antwoord op de vraag.

[Bericht gewijzigd door Treinengek junior op 4 april 2015 14:24:43 (12%)]

Met vriendelijke groet, Maxim

Over die diode, nee, die staat daar voor een heel ander doel.

En vermoedelijk is uw schema ook niet juist, er moet nog een 15K staan onder de LDR.

edit: Laat die simulaties eens achterwege, meet eens op een breadbord of echte schakeling, met echte voltmeters.

En leg nu eens de schakeling uit in telegramstijl zonder spanningen te meten.

Op 4 april 2015 14:11:49 schreef Treinengek junior:
Dus dat betekent dat als ik U1 wil meten in bovenstaande schakeling dat altijd een verkeerde spanning zou geven met een meter.

Dat wil zeggen, wat je daar meet ook de werkelijkheid is.
Maar als je een waarde krijgt, die je niet begrijpt of kunt uitleggen, dat die meting zinloos is. Vooral omdat ze geen meerwaarde heeft, als uitleg bij uw schakeling.

[Bericht gewijzigd door MGP op 4 april 2015 14:51:27 (40%)]

LDmicro user.
Frederick E. Terman

Golden Member

  • Natuurlijk mag je voltmeters plaatsen waar je wilt. Sommige mogen misschien 'overbodig' zijn, maar kwaad kan het ook niet. Het sommetje moet dan opgaan als je de aflezingen narekent.
  • Je meet op een bepaald punt een vreemde spanning. Dan neem je onderdelen los, en opeens klopt de spanning wèl. Vind je dan niet dat die afwijking veroorzaakt wordt door een van de zojuist losgenomen onderdelen? Probeer het eens één voor één.
  • TINA werkt (net als andere sims) met de modellen die je gebruikt. Het model voor een LM324 lijkt zeer sterk op een echte LM324; daarom heet het ook een model van een LM324, en niet een model van een ideale opamp. (M.m. geldt dit ook voor de andere onderdelen.)

En leg nu eens de schakeling uit in telegramstijl zonder spanningen te meten.

+1

Keramisch, kalibratie, parasitair: woordenlijst.org

Nu je het zegt, die 15k was ik inderdaad vergeten. Een andere miserie is dat ik een TINA Demo versie heb, ik kan het schema dus niet opslaan. Dat wordt straks weer hertekenen.

Meten op de echte schakeling had ik ook veel liever gedaan maar die ligt op school en daar kan ik dus de komende 2 weken niet meer aangeraken.

Kan iemand me zeggen tot in hoeverre de simulatie zal verschillen van de werkelijkheid. Anders ben ik dus niet veel met die TINA.

Schakeling in telegramstijl:

Het wordt nacht, weerstand LDR stijgt, spanning over LDR in eerste spanningsdeler stijgt, [Wat er gebeurd in de tweede spanningsdeler kan ik dus niet goed uitleggen.]. Spanning afgetakt van tweede spanningsdeler gaat naar U+ van de opamp. Ondertussen hangt er ook parallel een condensator aan, die tijdelijk een verandering in de LDR opvangt. (Velleman beschrijft het als 'vertragingsschakeling voorkomt storend knipperen'). U- van de opamp kan geregeld worden 0 - 12 V met RV1. Bepaald gevoeligheid. Opamp vergelijkt U+ en U-, is U+ - U- kleiner dan 0, gaat opamp offset voltage geven, groter, dan gaat hij V+ geven. (Wat niet kan in realiteit.) Wat neer komt op 10,5V aan de uitgang.

Zover zit ik dus. Dat de opamp als comparator werkt enz. begrijp ik allemaal wel. Kennelijk is 'de tweede spanningsdeler' de vertragingsschakeling, maar ik snap dan iig niet die werkt.

[Bericht gewijzigd door Treinengek junior op 4 april 2015 18:40:38 (50%)]

Met vriendelijke groet, Maxim

Eerst eens het schema (een beetje) analyseren vooraleer weer met Tina aan de slag te gaan.
Om de werking te begrijpen heb je geen simulatiepakket nodig en ook geen voltmeter.
De spanningen kun je later meten.

Bekijk het onderstaande schema voor meer duidelijkheid.

[Bericht gewijzigd door MGP op 4 april 2015 18:57:18 (41%)]

LDmicro user.

Dat is het originele schema waar ik het van afgetekend. Dat hem ik al meer dan 1 keer bekeken hoor, geloof me vrij.

Wat klopt er niet in m'n vorige uitleg ?

Ik zou het ook anders kunnen bekijken. R6 zorgt ervoor dat de condensator zeer traag oplaadt en ontlaadt. Iedere wijziging aan de spanning over de LDR zal dus 'later' de opamp bereiken door de condensator. Vandaar vertragingsschakeling.

Zit ik in de goeie richting ?

Dan begrijp ik alleen het nut niet van de diode en de andere weerstand. Diode zorgt ervoor dat de spanning altijd juist over de elco staat zodat deze niet ontploft maar de spanning uit de eerste spanningsdeler gaat nooit onder 0 dus snap ik er het nut niet van. Die andere weerstand zie ik enkel als deel van een spanningsdeler.

[Bericht gewijzigd door Treinengek junior op 4 april 2015 18:54:20 (28%)]

Met vriendelijke groet, Maxim

Een beetje hulp na uw uitleg.

Je stelt het schemerniveau in met RV1
Het andere spanningsniveau komt van de belichting van de LDR.
Met de spanning van de LDR wordt een elco C3 opgeladen, via R6 en D2

Die 2 spanningen worden vergeleken met elkaar met een opamp.

Omdat het een schemerschakeling is moet alles vertraagd worden.

Wat is nu de rol van D2 en R4?

Tip: veronderstel dat het bliksemt en de LDR wordt plots verlicht zodat de spanning aan de LDR zeer vlug zakt.

[Bericht gewijzigd door MGP op 4 april 2015 19:00:54 (14%)]

LDmicro user.

Dan zat ik dus juist met m'n uitleg, alleen die tweede 'spanningsdeler' nog.

Een gokje:

In de praktijk laat het materiaal in de tussenruimte (het diëlektricum) toch een kleine lekstroom door. In schakelschema's wordt dit in rekening gebracht middels een grote weerstand die parallel staat aan de condensator.

Die grote weerstand is in dit schema gewoon R4 ?

Die diode is andere koek.

Tip: veronderstel dat het bliksemt en de LDR wordt plots verlicht zodat de spanning aan de LDR zeer vlug zakt.

Zoals ik al zei gaat de condensator dit compenseren, doordat hij traag ontlaadt.

Met vriendelijke groet, Maxim

Op 4 april 2015 19:01:01 schreef Treinengek junior:
Zoals ik al zei gaat de condensator dit compenseren, doordat hij traag ontlaadt.

Hoe dan? via de diode kan niet, staat in sper.

LDmicro user.
TonHek

Golden Member

Aha... Ik had je vraag te serieus overgenomen.. waar komt die hogere spanning bij de 2de deler vandaan.

Inderdaad, zoals MGP zegt, heeft het niet echt met de werking te maken.
Als je die millivoltjes meten achterwege laat, is de algemene werking dan wel duidelijk?

[Edit]
En ineens waren er een paar posts bijgekomen..

The fastest way to succeed is to double your failure rate.

Op 4 april 2015 19:06:35 schreef MGP:
[...]
Hoe dan? via de diode kan niet, staat in sper.

Idee:

Stel de LDR wordt kort verlicht, de spanning over de ldr neemt af, de condensator is hier niet blij mee en gaat langzaam ontladen. Er vloeit stroom die tegengesteld is aan de stroom uit de eerste spanningsdeler, vandaar de diode ! Deze stroom kan dus de eerste spanningsdeler niet bereiken daardoor ! Vandaar ook dat m'n spanning in m'n metingen daar groter was dan dat er eigenlijk binnenkwam. Dat was de bedoeling !

Heb ik 'em ?

[Bericht gewijzigd door Treinengek junior op 4 april 2015 19:10:45 (21%)]

Met vriendelijke groet, Maxim

Nee, uw elco is opgeladen , hoe kan die ontladen? zeker niet via de diode maar hoe dan wel?

LDmicro user.