Schwierigkeiten bei Schaltungsentwurf [Anfänger]

Hallo!

Zur Zeit arbeite ich an einem Roboter, der Lego RCX-Sensoren verwenden können soll. Lego unterscheidet zwischen aktiven und passiven Sensoren. Erstere werden 3,0 ms (oder 2,9 ms ?) über einen 120 Ohm Widerstand von einer +9V Spannungsquelle versorgt. Danach wird für 0,1 ms der Sensorwert gelesen, wozu der Sensor zwischen GND und einem Mikrocontroller-A/D-Port hängt. Der A/D-Port ist gleichzeitig über einen 10 kOhm Pull-Up-Widerstand an +5V angeschlossen. Passive Sensoren werden dauerhaft über den beschriebenen Abfragemodus gelesen. Unter aktiven Sensoren versteht Lego z.B. Abstandssensoren, unter passiven Sensoren z.B. Schalter oder Temperaturfühler.

Ein grafische Darstellung findet sich in Abbildung 6.2 (Seite 95) in folgendem Dokument:

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In meiner Schaltung möchte ich die Taktung vom Controller übernehmen lassen. Die ganze Sensorkomponente sollte über einen analogen Messausgang (0..5V) für einen A/D-Pin und einen binären Statuseingang für den Betriebsmodus, den man direkt an einen I/O-Port des Controllers hängen kann, verfügen. Man könnte das wohl einen elektronischen Umschalter nennen ...

Problematisch könnte der Fall sein, dass ein Schalter an einer Stelle verwendet wird, an der der Controller einen aktiven Sensor erwartet. Hier muss eine Vorkehrung getroffen sein, dass nicht plötzlich 9 Volt am A/D-Pin anliegen.

Soweit die Beschreibung der Schaltung. Als Student der Informatik (im Grundstudium ;-) ) habe ich jedoch leider nur recht wenig Ahnung von Elektrotechnik und beziehe meine Kenntnisse aus längst vergangenen Experimenten im Physikunterricht und mit dem Kosmos-Kasten. Dementsprechend bin ich auch beim Versuch, diese (schätzungsweise nicht all zu komplexe) Schaltung zu entwerfen, gescheitert ...

Kann mir jemand einen Tipp geben, wie ich an den Entwurf der Schaltung gehen muss und was ich zu beachten habe?

Vielen Dank im Voraus!

Jakob

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Jakob Vogel
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Jakob schrieb:

[Lego RCX-Sensoren in eigener Schaltung benutzen]

In deiner guten Beschreibung, hast du glaube ich schon genau beschrieben, worauf du besonders achten musst bzw. welche Kenntnisse dir im Einzelnen noch fehlen. Und zwar:

- elektronischer Umschalter, welchen nehmen Ein Analogschalter auf Halbleiterbasis ist ein Transmissiongate. Damit sollte sich dein Problem loesen lassen. Genauer gesagt benoetigst du zwei Stueck, welche gegenlaefig angesteuert werden.

- Schalterverriegelung Im Umschaltmoment sind beide Transmissiongates kurzzeitig leitend. Dies kannst du dadurch verhindern, dass du Sie entsprechend leicht zeitversetzt ansteuert. Das ist aber möglicherweise nicht mal nötig, da die Umschaltzeit wirklich sehr kurz ist. Du könntest alternativ auch eine Z-Diode zur Spannungsbegrenzung vor dem AD-Wandler einbauen, dadurch wird die gemessene Spg. aber unlinear.

Das Problem der Polung der Sensoren kannst du ja durch geeignete mechanische Maßnahmen umgehen. P.S.: Die Lego-Stecker sind zerstörungsfrei demontierbar.

Viel Erfolg Tobyas

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Tobyas Hennig

Hallo!

Vielen Dank für den Tipp!

[Ansteuerung von Lego RCX-Sensoren]

Natürlich habe ich mich da gleich mal informiert und z.B. den Baustein HCF4066 von STMicroelectronics gefunden:

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Dieser Baustein besitzt vier Transmission Gates. Da ich 8 Sensoren ansteuern will, würde ich dann eine entsprechende Anzahl (16 Gates für die 8 Sensoren in 4 ICs) verbauen. Weiter würde ich über einen geeigneten Baustein mit NOT-Gattern aus dem einem Signal vom Mikrocontroller ein zweites, negiertes, erzeugen, um den Umschalter zu realisieren. Soweit meine bisherigen Vorstellungen.

In diesem Zusammenhang habe ich nochmals zwei Fragen:

- Da in dem genannten Baustein ja sowieso schon zusätzliche NOT- Gatter enthalten sind, habe ich mir gedacht, dass eigentlich bereits ein ganzer monolithischer Umschalt-IC existiert könnte, so dass ich oben beschriebenen zweistufigen Aufbau zu einem aus meiner Sicht einstufigen vereinfachen könnte. Existieren solche Bausteine, und - wenn ja - wer stellt sie unter welcher Bezeichnung her?

- Wie wäre eine Verzögerung beim Umschaltprozess am besten zu realisieren, sollte sich eine solche für nötig erweisen? Würde z.B. schon die Tatsache, dass ein Signal direkt kommt und ein Signal erst invertiert werden muss (evtl auch öfters), eine Verschiebung ausreichenden Betrags erzeugen? Wenn dies nicht der Fall ist, wie wäre dann eine Verzögerung zu realisieren, die ja im Vergleich zu der 2,9 ms Versorgung - 0,1 ms Abfrage - Taktung recht klein sein müsste?

Das kenne ich noch aus meiner eigenen Lego-Zeit. Würden die Sensoren mir gehören, dann hätte ich auch heute wenig Skrupel, aber da sie einem Lehrstuhl gehören ...

Vielen Dank im Voraus!

Jakob

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Jakob Vogel

Am Wed, 2 Jun 2004 03:53:39 +0200 hat Jakob Vogel geschrieben:

Verschiedenste, am einfachsten (74HC)4052/53/54. Oder bei Maxim/AD/LT/etc... nach Analogmultiplexern schauen. Ev. brauchst du die aber gar nicht und es reichen einzelne Transistoren.

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Martin
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Martin Lenz

Meinst du vieleicht sowas wir den 4053 (3 2zu1 analogschalter) oder den 4052 (2 4zu1 analogschalter)

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MFG Gernot
Reply to
Gernot Fink

Hallo!

Vielen Dank für Eure Hilfe, das war genau, was ich gesucht habe!

Jakob

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Jakob Vogel

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