Simpele digitale logica, maar werking niet helemaal duidelijk

Eigen ontwerp en het zou oersimpel moeten zijn, maar het volgende is me niet duidelijk, zie schema.

Ik wil iets heel simpels doen: een 4029 laten tellen tot 7, dus zodra Q3 (getal 8 decimaal) actief wordt, wil ik de 4029 resetten.

Daarnaast is er een reset switch.

LED L1 is een 5V LED, met ingebouwde voorschakelweerstand.

Als D1 is geplaatst, dan licht L1 niet op bij het indrukken van S1 en werkt de reset swich, maar werkt de automatische reset als Q3 actief wordt niet.

Als ik D1 vervang door een stukje draad, dan werkt de automatische reset als Q3 actief wordt, en werkt de reset switch, maar ongewenst bij effect is dat bij het indrukken van de Reset switch, L1 gaat branden.

Feitelijk is dat allemaal niet erg, L1 heeft geen enekele functie, maar waarom is dit en hoe had ik dit kunnen vermijden? Je zou immers verwachten dat met het plaatsen van D1, de elektronen de makkelijkst weg nemen en dat lijkt me via D1 naar de Reset ingang en niet L1...

Ik had nog D2 opgenomen (op de plaats waar die naast het schema is geplaatst), daarmee lijkt het probleem opgelost, maar ontstaan er effecten alsof een ingang floating is... Ook daarvan zou ik graag leren wat daar de oorzaak van is.

De uitleg graag een beetje in Jip-en-Janneke-termen ;-)

Arco

Special Member

Serieweerstand bij led ontbreekt, daardoor wordt de uitgang nooit echt hoog. (en het ic vindt het ook niet leuk om mishandeld te worden... ;) )
Of het toevallig wel of niet werkt hangt van de brandspanning (dus kleur) van de led af...

Arco - "Simplicity is a prerequisite for reliability" - hard-, firm-, en software ontwikkeling: www.arcovox.com

Op 22 juli 2018 13:36:11 schreef Arco:
Serieweerstand bij led ontbreekt, daardoor wordt de uitgang nooit echt hoog. (en het ic vindt het ook niet leuk om mishandeld te worden... ;) )
Of het toevallig wel of niet werkt hangt van de brandspanning (dus kleur) van de led af...

Sorry, ik had het verhaal al een keer eerder ingetikt, toen was mijn internetverbinding even weg en ook de tekst. Ik zal de oorspronkelijke tekst editen: ik gebruik een 5V LED, dus met een ingebouwde voorschakelweerstand...

Sine

Moderator

D2 diode die je langs de lijn getekend hebt gaat ook niet werken als je die daar gaat plaatsen, dan heb je een pull-down weerstand nodig aan de reset pin.

22p debounce is erg ... zinloos.

Ah nano, las ff dubbel, dat is al beter.

[Bericht gewijzigd door Sine op zondag 22 juli 2018 13:41:39 (12%)

Op 22 juli 2018 13:40:12 schreef Sine:
D2 diode die je langs de lijn getekend hebt gaat ook niet werken als je die daar gaat plaatsen, dan heb je een pull-down weerstand nodig aan de reset pin.

Ja, eens, dat verklaart ook het flapperen, de Reset pin wordt zo floating.

22p debounce is erg ... zinloos.
Ah nano, las ff dubbel, dat is al beter.

Nou, normaal gebruik ik altijd 10nF, maar ik herinner me van een tijdje geleden dat dat bij deze schakeling problemen gaf, toen heb ik 'm verdubbeld. Die condensator is én voor debouncing, én een reset als de schakeling wordt ingeschakeld. Welke waarden zou je voor dit doel adviseren?

Arco

Special Member

Je belast de output waarschijnlijk veel te zwaar, die kan (met behoud van logic levels) nog geen 2mA sourcen... (led zal wel meer gebruiken)

[Bericht gewijzigd door Arco op zondag 22 juli 2018 13:47:35 (12%)

Arco - "Simplicity is a prerequisite for reliability" - hard-, firm-, en software ontwikkeling: www.arcovox.com

Op 22 juli 2018 13:46:59 schreef Arco:
Je belast de output waarschijnlijk veel te zwaar, die kan (met behoud van logic levels) nog geen 2mA sourcen... (led zal wel meer gebruiken)

De LED pakt 13mA bij 5V, voedingsspanning van de schakeling is 5V. Maar werkt dus goed als ik D1 vervang door een stukje draad.

Hoe zou je het overigens oplossen als de 4029 maar 2mA kan sourcen? Een transistor er tussen?

Thevel

Golden Member

Nou, normaal gebruik ik altijd 10nF

10nF kan prima als R1 100kΩ is.
Verder sluit ik me bij Arco aan: je belast waarschijnlijk de uitgang teveel waardoor de reset ingang niet voldoende hoog kan worden.
Gebruik een low-current LED of stuur de LED met een transistor of FET.

Edit/
Je hebt inmiddels gepost.
13mA is veeel te veel...

Arco

Special Member

Maar werkt dus goed als ik D1 vervang door een stukje draad.

Dan heb je ook 0.6v meer... ;)

Arco - "Simplicity is a prerequisite for reliability" - hard-, firm-, en software ontwikkeling: www.arcovox.com
maartenbakker

Golden Member

Een 4029 bestaat niet (behalve als symbool in logische diagrammen). Hoeveel hij kan sourcen of sinken, hangt af van de letters ervoor, ertussen en erachter. Andere LED is alsnog de goedkoopste oplossing denk ik.

Stukje draad in plaats van de diode zou ik niet doen, je kunt dan met je reset-schakelaar je uitgang naar Vdd trekken.

www.elba-elektro.nl | "The mind is a funny thing. Sometimes it needs a good whack on the side of the head to jar things loose."
Arco

Special Member

Het is nog lastig om een werkend schema op internet te vinden met een 4029, bijna allemaal zitten ze vol met grove fouten en/of no-no's... :)
Zo kan het met een transistor:

Ik kwam ook deze tegen, daar schieten de tranen toch van in je ogen...: http://i.imgur.com/zAWSGsj.png

[Bericht gewijzigd door Arco op zondag 22 juli 2018 14:32:35 (22%)

Arco - "Simplicity is a prerequisite for reliability" - hard-, firm-, en software ontwikkeling: www.arcovox.com
Thevel

Golden Member

Of een FETje, R4 kan dan vervallen.

Sine

Moderator

Of er een spanningsvolger van maken, dan kan R4 ook vervallen.

Op 22 juli 2018 14:28:16 schreef Arco:
Ik kwam ook deze tegen, daar schieten de tranen toch van in je ogen...: http://i.imgur.com/zAWSGsj.png

Hey Arco,

Sorry om het topic even te kapen, maar waarom is dit schema dan zo om te janken? Zo op het eerste zicht lijken me C2-C3-C4 overbodig, maar verder lijkt het me toch te werken.

Kwestie van toch weer wat bij te leren uit (deze keer andermans) fouten, zou ik graag willen weten wat er allemaal fout is en/of beter kan.

Alvast bedankt!

Marlon

Arco

Special Member

Zulke enorme elco's aan een i/o poortje knopen gaat ver over de stroom heen die zo'n poortje kan leveren, dat doe je niet.
(minstens dan een serieweerstandje ertussen om de stroom te beperken. Als iets 'werkt' kan het nog wel een beroerde schakeling zijn...)

Arco - "Simplicity is a prerequisite for reliability" - hard-, firm-, en software ontwikkeling: www.arcovox.com

Op 22 juli 2018 17:47:17 schreef Arco:
Zulke enorme elco's aan een i/o poortje knopen gaat ver over de stroom heen die zo'n poortje kan leveren, dat doe je niet.

Ah, nu zie ik het ook - ik had niet naar de waarden van de elco's gekeken.

Op 22 juli 2018 17:47:17 schreef Arco:
Als iets 'werkt' kan het nog wel een beroerde schakeling zijn...

Uiteraard. Maar nu weet ik tenminste ook waarom het een beroerde schakeling is - dank voor je uitleg!

Marlon

benleentje

Golden Member

Laat het ook een wijze les zijn.
Elke uitgang van een IC, sensor apparaat heeft altijd een aantal zaken waar je rekening mee moet houden de belangrijkste is wel hoeveel stroom deze kan leveren.
Elke ingang heeft ook zo zijn eisen. Dus voordat je dingen aan elkaar gaat knopen is het raadzaam om de datasheets van beide door te lezen en er zo achter te komen hoe je ze kan koppelen. Soms gaat dat niet eens en is er een aanpassingsschakeling nodig.

Zo kan deze led dus niet direct op de uitgang. De led vraagt te veel stroom en de uitgang kan deze stroom niet goed leveren. De uitgangsspanning zakt in elkaar en dat zal op den duur een defecte uitgang veroorzaken.
Oplossingen zijn

  1. Gebruik van een versterker schakeling in de vorm van een transistor of fet
  2. Een low current led nemen die heeft aan 2mA genoeg heeft.
  3. Voor de 5V led nog een extra weerstand plaatsen. De meeste leds geven bij 2mA genoeg licht dat ze redelijk zichtbaar zijn.

[Bericht gewijzigd door benleentje op zondag 22 juli 2018 23:39:01 (44%)

Mensen zijn soms net als een gelijkrichter, ze willen graag hun gelijk hebben.

Op 22 juli 2018 14:28:16 schreef Arco:
Ik kwam ook deze tegen, daar schieten de tranen toch van in je ogen...: http://i.imgur.com/zAWSGsj.png

Van het lachen...

Maar toch: de transistor staat zo slecht ingesteld dat ook hij vermogen absorbeert en daardoor de serieweerstand misschien van een kleiner vermogen kan zijn. Elk nadeel hep zijn voordeel.

Verwijder D1 en zet R1 op de plaats van D1. Hoe werkt dan de schakeling?
Misschien moet je R1 of C1 aanpassen voor een correcte tijdconstante. (RC = 10µs?). R1 niet te laag maken, want de uitgang van de 4029 moet wel de stroom kunnen sourcen en sinken.

Op 22 juli 2018 13:21:04 schreef gdb:
Ik had nog D2 opgenomen (op de plaats waar die naast het schema is geplaatst), daarmee lijkt het probleem opgelost, maar ontstaan er effecten alsof een ingang floating is... Ook daarvan zou ik graag leren wat daar de oorzaak van is.

De resetingang is floating als Q3 laag is en S1 niet ingedrukt is.
Verklaring Jip en Janneketaal.
De ingangsweerstand van de Reset-ingang is nagenoeg oneindig. (Geldt trouwens voor alle ingangen uit de 40xx-serie). De ingangscapaciteit is meerdere picofarads. Als je S1 indruk wordt via diode D2 de ingangscapaciteit van de resetingang snel opgeladen en er volgt de gewenste reset. Als je nu S1 loslaat, dan zal de spanning aan de anodekant van diode D2 snel naar 0V gaan. De opgeladen condensator van de resetingang kan zich niet ontladen want die ziet twee sperrende dioden, nl D1 en D2. De resetingang gedraagt zich als een open of floating ingang. Dit kan weer eenvoudig opgelost worden door het knooppunt van D1, D2 en resetingang via een weerstand van bijvoorbeeld 1MΩ te verbinden met de min.

[Bericht gewijzigd door ohm pi op woensdag 25 juli 2018 23:23:36 (69%)

Op 25 juli 2018 23:06:17 schreef ohm pi:
Verwijder D1 en zet R1 op de plaats van D1. Hoe werkt dan de schakeling?
Misschien moet je R1 of C1 aanpassen voor een correcte tijdconstante. (RC = 10µs?). R1 niet te laag maken, want de uitgang van de 4029 moet wel de stroom kunnen sourcen en sinken.
[...]De resetingang is floating als Q3 laag is en S1 niet ingedrukt is.
Verklaring Jip en Janneketaal.
De ingangsweerstand van de Reset-ingang is nagenoeg oneindig. (Geldt trouwens voor alle ingangen uit de 40xx-serie). De ingangscapaciteit is meerdere picofarads. Als je S1 indruk wordt via diode D2 de ingangscapaciteit van de resetingang snel opgeladen en er volgt de gewenste reset. Als je nu S1 loslaat, dan zal de spanning aan de anodekant van diode D2 snel naar 0V gaan. De opgeladen condensator van de resetingang kan zich niet ontladen want die ziet twee sperrende dioden, nl D1 en D2. De resetingang gedraagt zich als een open of floating ingang. Dit kan weer eenvoudig opgelost worden door het knooppunt van D1, D2 en resetingang via een weerstand van bijvoorbeeld 1MΩ te verbinden met de min.

Bedankt voor je waardevolle en heldere aanvulling, ik experimenteer graag om te zien of het daarmee lukt, liefst met een zo simpel mogelijke oplossing en zo min mogelijk extra onderdelen ;-) Echter, voordat ik dit in het breadboard kan drukken, zijn we ca. 2 weken verder, want ik ben nu even met vakantie ;-)

Wat mij nog onduidelijk is, is het doel van je schakeling. Bij een reset door Q3 licht het ledje L1 zo kort op dat je het niet of bijna niet ziet. Veel meer dan 100 nanoseconde zal de resetpuls niet duren. Wat ga je tellen of wat wordt je hoogste telfrequentie?

Op 22 juli 2018 23:48:39 schreef Hoeben:
[...]
Van het lachen...

Maar toch: de transistor staat zo slecht ingesteld dat ook hij vermogen absorbeert en daardoor de serieweerstand misschien van een kleiner vermogen kan zijn. Elk nadeel hep zijn voordeel.

Zo beroerd is het schema toch niet?
De versterkingsfactor van de transistor is 120, dus de basis 'ziet' ca 55kΩ. De basis wordt aangestuurd door een weerstand van 10kΩ, dus het spanningsverlies over deze weerstand is ca 2V. Je houdt dan nog genoeg spanning over voor het ledje. Minder fraai is de plaats van de 47µF condensatoren. Deze zijn (waarschijnlijk) bedoeld om een fading-effect te creëren als het bijbehorende ledje in- of uitgeschakeld wordt. Beter is het om de pluskant van de condensatoren te verplaatsen naar het knooppunt van de basis en 10kΩ weerstand. De condensator 'ziet' op zijn aansluitingen een weerstand van iets minder dan 10kΩ. Dat is aanzienlijk meer dan de ca 2kΩ uitgangsweerstand van de 4029. De waarde van 47µF kan dus hoogstwaarschijnlijk verlaagd worden. Zelf zou ik voor deze toepassing geen schakeltor gebruiken maar een simpele NPN-tor, iets uit de BC-serie oid.
De schakeling werkt op 12V. Dan is een emittorvolger een prima keuze. Je belast dan de 4029 uitgang minimaal. Bij 5V is het blauwe schema van Arco een betere keuze.

Sine

Moderator

De 'horror' is 47u aan de uitgang van een mos IC. Nasty as hell. Als er nou een weerstand tussen uitgang en C-tje zat werd het al een heel ander verhaal.
Dit is gewoon ranzig.

maartenbakker

Golden Member

Nou is dit niet de koffiehoek maar moet ik toch even die gedachtenkronkel kwijt waarin een paar memes en de naam van dit topic elkaar ontmoeten...

"Instructions unclear, logic stuck in a vice"

:P

Ohja en on-topic.... Ik heb als jeugdzonde ooit wel eens een flipflop gemaakt van 2 aanelkaar geknoopte cmos-inverters die ik om te setten of resetten keihard naar massa trok. Daar is ook altijd een uitgang bij betrokken 8)7

www.elba-elektro.nl | "The mind is a funny thing. Sometimes it needs a good whack on the side of the head to jar things loose."
fatbeard

Honourable Member

Dat deed ik ook, maar dan met de goede oude 74-reeks (van voor de HC). Ik gebruikte wel open collector inverters, de 7416 om precies te zijn.
Maar in de 4000 (of HCx) reeks zijn er voorzover ik weet geen inverters met open drain...

Een goed begin is geen excuus voor half werk; goed gereedschap trouwens ook niet. Niets is ooit onmogelijk voor hen die het niet hoeven te doen.

Op 26 juli 2018 22:30:56 schreef ohm pi:
Wat mij nog onduidelijk is, is het doel van je schakeling. Bij een reset door Q3 licht het ledje L1 zo kort op dat je het niet of bijna niet ziet. Veel meer dan 100 nanoseconde zal de resetpuls niet duren. Wat ga je tellen of wat wordt je hoogste telfrequentie?

Ha, ha, goede vraag: dat LEDje heeft geen functie, het is er nog van de eerste helft van het experiment (zie ook de oorspronkelijke post). Ik was echter verbaasd wat het gedrag was, het had niet moeten branden én de automatische reset had plaats moeten vinden... Leek allemaal te werken, tot ik de reset switch drukte en toen ging de LED voor Q3 ook branden (los van dat de LEDS te veel stroom trekken voor dit IC). Dat was de reden om met D1 en later D2 te gaan klooien.

Ik check vaak of ik een IC aan de praat (met de datasheet erbij snappen wat er gebeurt) kan krijgen met deze 5V LEDjes. Een switch voor het clocksignaal, een switch voor de handmatige reset, power-on reset en ik had een preset ingesteld. Werkte prima, na de hoogst mogelijke waarde, sprong de teller keurig terug naar de preset. Toen wilde ik nog 1 ding toevoegen, nl. de automatische reset als Q3 actief wordt (met de preset kon ik dan precies van 2 t/m 7 tellen), toen liep ik vast. Het was een experimentje om te begrijpen hoe het werkt...

De transistor van Arco had ik nog toegevoegd, alleen werkte toen iets anders niet meer (maar ik heb vermoedelijk iets verkeerd gedaan), alleen de tijd was toen op, ik heb dat niet afgekregen. Met jouw aanwijzingen moet ik nog aan de slag, maar de elektronica is een paar honderd kilometer verderop t.g.v. vakantie ;-)