Probleme mit kapazitivem Sensor

[Körperkrämer]

Hallo,
meine Frage dreht sich zwar nicht direkt um einen Roboter (obwohl mein PC ja auch sowas ähnliches ist^^), sondern um folgendes:

Ich hab im Zuge eines Casemods meinen CD auf/zu button und den PC an/aus Button durcch zwei kapazitive Sensoren ersetzt, die dann hinter einer 5,25 Zoll Plexiplatte "versteckt" wurden. Hier der schaltplan, nach dem ich gebaut habe:
(Ich havb das Bild nicht direkt verlinkt, daher hier die Seite des kompletten How²'s:
http://orikson.piranho.de/tutorials/elektro/cap/ .

Und das ist der Layoutplan den ich mir daraus gebastelt habe (allerdings sind die Optokoppler darauf nicht zu sehen):
http://s1.directupload.net/images/080203/temp/3df8qx73.png (http://s1.directupload.net/file/d/1327/3df8qx73_png.htm)

Gut. Die Sensorflächen sind zwei Stück alufolie zwischen zwei Plexiplatten zur fixierung und zur besseren Optik.

Wenn ich nun den sensor berühre, schaltet der Ausgang ( im bild bei den leds) auf high. Statt den LEDs hab ich jetzt halt zwei Optokoppler drangefrickelt um damit meinen PC zu "beschalten". Gleich gesagt, es hat auch funktioniert. Da mir allerding meine erste Plexiverglasung kaputt gegangen ist, hab ich mir nochmal eine gebaut, jetzt aber die Alufolier doppelt gelegt (ich dachte, vlt ist so das signal besser ?).

Mein Problem dabei:

Wenn ich an die Schaltung nur eine der beiden Sensorfläachen anlöte und dann an dem entsprechenden Optokoppler messe, hat dieser durchgang. (Widerstand ~ 0 ). Welche Seite ich anlöte ist vollkommen egal. Wenn ich aber beide anlöte (was bei meiner alten version auch problemlos klappte), gibt mein Durchgangsprüfer nur noch (bei beiden Optokopplern) ein tieferes, stotterndes Pipssignal aus und der Durchgangswiderstand steigt gewaltig. (Dummerweise steigt der so stark, dass das Ergebnis nicht mehr eindeutig genug ist, um meinen PC zu schalten :-k ).

Ich vermute ja, dass die Schaltung durch das Plus an Alufolie einfach überlastet ist, aber so wirklich Ahnung hab ich da nicht, deshalb frag ich euch mal lieber ;).

Woran könnte das denn liegen und was könnte ich dagegen unternehmen?

( btw sorry für den langen Text^^, aber kürzer gings nicht)[/color]).

[fumir]

ich tippe mal auf: beim neuen verkabeln anschlüsse 5 und 9 des 4013 vertauscht. oder sonst irgend nen mist gemacht :-) deine skizze deutet darauf hin, dass etwas mehr präzision beim planen und zeichnen helfen könnte.

möglicherweise hast du auch einen der ic geschrottet. die 40xxN sind recht empfindlich so weit ich mich erinnere. vor allem sollte man vermeiden die betriebsspannung anzulegen, wenn noch irgend ein eingang nicht beschaltet ist (z.b. sensor noch nicht angeschlossen) und elektrostatische aufladung vermeiden (erdungsband benutzen, etc.)

wieso eigentlich plus an alufolie?
die potis p1 und p2 der ursprünglichen schaltung sind bei dir nicht eingezeichnet. die hast du doch nicht vergessen, oder?

[Körperkrämer]

Hallo,

in wie fern mehr präzision? Ich hab den Schaltplan nach dieser imho etwas verwirrenden Version gezeichnet: http://www.atx-netzteil.de/kapazitiver_sensor.htm .

Ich konnte trotz mehrmaligem prüfen keine Fehler entdecken; und der Typ hier: http://orikson.piranho.de/tutorials/elektro/cap/ hat seine version ja auch nach obrigen schaltung gebaut;)

Natürlich bin ich für alle Verbesserungsvorschläge offen, nur was sollte das verstauschen von pin 5 und 9 bringen?

Ach ja, und das Plus an alufolie...^^ damit meinte ich eigentlich, dass ich nur mehr Folie im Vergleich zu meiner ersten Version benutz habe.

Wie gesagt, die Schaltung hat einmal perfekt funktioniert, nur jetzt will sie nicht mehr :-k

ich werde aber mal testweise die beiden ICs wechseln.

Thx ;)

//EDIT:

Die Potis sind tatsächlich nicht eingezeichnet, aber sind eingebaut.
Aber vlt hab ich da nen Fehler gemacht. Kann mir einer erklären, wie man so ein schaltbild eines Potis nehmen muss, also welcher pin wohin?

[Körperkrämer]

ich bin selber etwas weiter gekommen:

In meinem handgezeichnetem Schaltplan sind ja die zwei orangenen leitungen mit den LEDs zwei + - Pole, die die beiden Optokoppler schalten sollen. Jetzt ist es so, egal ob ich einen oder beide sensoren angeschlossen habe jeder "schaltdraht" (so nenn ich dei jetzt einfach mal)
folgende Werte hat:
- Wenn der finger auf dem sensor landet (also ON) mit widerstand 1,1 Volt
- (OFF) mit Widerstand Volt


http://s2.directupload.net/images/080204/temp/c7549oic.jpg (http://s2.directupload.net/file/d/1328/c7549oic_jpg.htm)

Den Storm hab ich jetzt allerdings nicht gemessen.
Meines erachtens nach funktuionieren also die beiden ics ( liefern ja auch bei beiden angeschlossenen Sensoren 1,1 Volt differenz).

Kennt sich jemand mit den CNY 17-2 aus und kann mir sagen, ob ich die evtl falsch beschalten habe?

Und noch was: Ich hab diese "ausgänge" im Bild eingezeichnet: ist es da egal, wierum der Strom dann durchfließt?

[fumir]

war ja nicht bös gemeint, aber wenn ich jetzt nur deinen schaltplan gehabt hätte (ohne die vorlage bei piranho) dann hätte ich schon erhebliche schwierigkeiten gehabt, die funktionsweise und beschaltung herauszufinden. also am besten in eigene skizzen auch alles relevante einzeichnen, nicht nur das, was auf der platine ist.

zu dem vertauschen der pins: war nur ein schuß ins blaue. da die pins extern angeschlossen werden, kann man ja leicht mal ein kabel an ne falsche stelle anschliesen.
da es ne rückkopplung von den flipflops zu den schmitttriggern gibt, darf man die leitungen aber nicht verwechseln, sonst kommt mist raus.

[fumir]

- Wenn der finger auf dem sensor landet (also ON) mit widerstand 1,1 Volt
- (OFF) mit Widerstand Volt

genau das meinte ich mit präzision: da fehlt doch was würde ich meinen, oder?
du mutest deinen lesern ziemlich viel ratearbeit zu :-)
auserdem ists auch nicht gerade fachgerecht formuliert.
nimms mir nicht übel, aber gerade die zweite zeile hört sich doch etwas wie das zusammenhanglose gebrabbel eines kleinkindes an :-)

[fumir]

möglicherweise sind die zwei sensorflächen (oder die kabel die zu ihnen führen. die könnte/sollte man mit ner abschirmung versehen) zu dicht nebeneinander und stören sich deshalb gegenseitig. es sollt schon etwas platz zwischen den beiden sensorflächen sein. die wirken sonst zusammen wie ein kondensator. das würde erklären, warum jeder sensor alleine funktioniert, aber mit beiden sensoren zusammen mist rauskommt.

[Körperkrämer]

Hallo, erst mal Danke für den Tipp ;)

Dass die beiden Sensoren wie ein Kondensator wirken könnten, da hatte ich gar nicht dran gedacht. Werde ich auf jeden Fall erst mal kontrollieren.

Und ... ähem... ich sollte meine Posts wirklich genauer kontrollieren...
gemeint war natürlich:

- Wenn der finger auf dem sensor landet (also ON) mit widerstand 1,1 Volt
- (OFF) mit Widerstand 0 Volt

Könntest du mir vlt noch sagen, ob ich den optokoppler zumindest richtig beschalten habe ? (Ich kann als freizeitlicher Elektroniker neben der Schule leider nicht so viel mit Datasheets anfangen :-# )

[Besserwessi]

Bei 2 Sensoren gibt es eventuell das Problem, das sich die beiden Sensoren gegenseitig beeinflussen. Zwischen die beiden Sensorflächen sollte also noch rigendwo Masse hingegegt werden. Besser wäre es eventuell auch beide Sensoren mit einem Oszillator zu betreiben.
Die Funktion von R3/R4 ist mir noch etwas schleierhaft. Es wäre gut wenn sie etwas Hysterese verursachen, was aber der Beschreibung wiederspricht.

[Körperkrämer]

Ich hab jetzt die Sensorplatine mehrmals getestet und auch auf Spannungschwankungen untersucht. Die beiden Ausgänge haben, falls die Sensoren auf "high" stehen, immer 1.1 Volt (Mit widerstand verringert, wegen dem OPtokoppler, vor dem Widerstand sind es 2,8 Volt). Konstant, egal ob 1 oder 2 sensoren angeschlossen sind. Ist einer oder beide Sensoren auf "low", ist auch der entsprechende Ausgang auf 0 Volt. konstant.

Jetzt hab ich das Problem, dass die beiden Optokoppler selbst bei 1,1 Volt nicht mehr durchschalten. Ich hab ja schon ein Bild meiner Beshcaltung oben gepostet. Ich weiß auch, dass diese Dinger verdammt leicht kaputt gehen, aber so?

[Besserwessi]

Auch wenn das relativ langsame CMOS Logic ist, sollte man die Entkoppelkondensatoren nicht ganz vergessen (einer ist besser als keiner). Sonst mal testen ob die Versorgungsspanung auch wirklich am IC ankommt und ob der Oszillator wirklich konstant läuft.

Die Optokoppler sind im Prinzip richtig angeschlossen.

[Körperkrämer]

@Besserwessi:

Sorry, ich bin in diesem Thema noch ziemlicher Leie O:)

Kannst du mir genauer erklären, was mit einem Entkopplungskondensator gemeint ist und wie dieser dann angeschlossen wird?

Und wie meinst du das mit dem Ozsillator? Wie kann ich das messen?

[Besserwessi]

Einfach mal im RN-Wissen Bereich mal unter Abblockkondensator nachschauen, wenn der Server denn gerade geht. Der Abblockkondensator soll die Versorgungsspannung Puffern und verhindern das sich Schaltungsteile gegenseitig stören oder unnötig viele Funkstörungen entstehen. Gerade CMOS Schaltungen verbrauchen beim Umschalten kurzzeitig viel Strom und könne die Versorgungsspannung stören. Auch wenn eine Schaltung auch mal ohne die Kondensatoren funktioniert, sollte man schon wegen der Funkstörungen nicht darauf verzichten.

Mit einem Oszillator meine ich das Gatter IC2A und IC2C aus dem ersten Link, genau das gleich machen. Sie erzeigen ein Rechtecksignal mit ungefähr gleicher Frequenz. Die 2 Frequenzen könnten sich gegenseitig zeitweise stören.
Man könnte eines Gatter unbenutzt lassen (Eingänge auf GND) und den Ausgang des anderen für beide Seiten benutzen. Das Ergebnis sollte zumindest besser reproduzierbar sein.

Ich habe mit noch mal die Funktion von R3/R4 angesehen: Die erzeugen eine Leichte Hysterese die ein Flattern des Ausgangs verhindern soll. Allerding sind sie ohne einen Widerstand (ca. 100 Ohm) am Ausgang der Gatter IC2B und IC2D nicht sehr effectiv.

Das Messen wäre am einfachsten mit einem Oszilloskop. Wegen der eher niedrigen Frequenzen könnte auch gerade noch das Soundkarte-Scope reichen. Dazu wird das Signal über eine Schutzschaltung an die Soundkarte gelegt und per Software aufgezeichnet / dargestellt.
Mit dem Multimeter müßte man am Ausgang der NAND Gatter jeweils ca. 2,5 V messen.

[Körperkrämer]

ich bins nochmal::

@Besserwessi:

1. Bezüglich der Abblockkondensatoren: Im Tutorial von orikson piranho empfiehlt der autor ja eine stabilisierte versorgungsspannung. Ich hatte ein bisschen gegoogelt und hab folgendes gefunden:
http://s1.directupload.net/images/080206/ndxlkxcx.jpg (http://www.directupload.net)

Das sieht bei mir dann folgendermassen aus:
http://s6.directupload.net/images/080206/temp/mrwshekh.jpg (http://s6.directupload.net/file/d/1330/mrwshekh_jpg.htm)

Ich hab Elkos verwendet. Wäre es dann besser, statt diesen Elkos (die ja die Störungen laut Wikiartikel noch schlimmer machen ) direkt vor den VCC eingang der beiden ICs je einen Folienkondensator mit 0,1uF zu schalten und die elkos zu entfernen?

[Die Platine auf dem Bild beinhaltet nur die Optokoppler und zwei Transistorschaltungen für die Anzeige-LEDs, der Storm wird direkt zu den ICs auf der platine unten drunter weitergeleitet]

2. ich hoffe ich fang nicht langsam an zu nerven (bin leider ziemlicher Newbie):
Die beiden Gatter die du in deinem letzten Post erwähnt hast, wie sehen die in Bauteilform aus? Bzw sind die in den ICs integriert? Falls ja, kannst du mir die jenauen Pins in meinem (handgezeichnetem) Schaltplan sagen?

Schonmal Danke!

[Besserwessi]

Die Gatter beziehen sich auf den ersten Link zum Scahltplan (orikson/...).
Gatter sind die Teilschaltungen in dem IC. Die Pinnummern stehen auch gleich daneben. Erst mal würde ich aber sehen ob die KOndensatoren as bringen.

Wie schon in dem Beitrag im Wissensbereich beschrieben, bringen Elkos kaum etwas als Entkoppelkondesatoren. Sie Stören normalerweise aber auch nicht. Einer der Elkos könnte sogar etwas helfen, wenn die Spannung eher niederfrequente (<100 kHz) Störungen hat, wie sie z.B. bei Motorsteuerungen auftreten. Einen der Elkos würde ich eventuell drin lassen.
Als Abblockkondensator einen Keramikkondensator oder Folienkondensator von 22 nF bis 100 nF verwenden, der kurze Verbindungen zur Spannungsversorgung des IC (Pins7+14) hat. Am besten für jedes IC einen.
Auch wenn die Schaltung nur mit ca. 2 kHz arbeitet sind im Stromverbauch der CMOS ICs Spitzen von der Größenordnung 50 ns zu finden.

[Körperkrämer]

Ich hab jetzt eimal die Spannungen an IC2B und IC2D gemessen: Im aus-Zustand(Finger ist nicht drauf) mess ich da 2,5 V, im an (finger drauf) Zustand 1,7 V.

Mir ist noch etwas seltsames aufgefallen: im ein-zustand ahben die Pins 1 und 13 von IC4013 jeweils 2,8 V. Dabei ist es egal, wie viele Sensoren Angeschlossen sind. Im Aus-Zustand hatten auch beide jeweils 0 V. Soweit ja OK. Bevor mir beide Optokoppler wohl letztendlich kaputt gegangen sind trat Folgendes auf (Wenn der Finger auf den sensoren ist): Ein Sensor angeschlossen: Widerstand im Optokoppler ~ 0 Ohm. Sobald jedoch ein zweiter dazukam stieg der innere Widerstand. (Bemerke, die Spannungen an Pin 1 und 13 sind immer noch 2,8 V).

Das kann ich mir nicht erklären :-s Kann es sein, dass die Spannung an den Pins 1 und 13 von IC4013 irgendwie "flackert"?

Hmm, ich muss jetzt wohl erst mal auf meine neuen Optokoppler warten (Gott sei Dank sind die nicht teuer O:) )

[Besserwessi]

Eine Spannung von 2,5 V an IC2B und IC2D ist schon mal ein zeichen für ein symetrisches Schwingen und damit gut. Die Spannung sollte aber unabhängig davon sein ob etwas auf dem Sensor ist. Wenn die Ausgänge nur 2,8 V kreigen spricht das dafür, das externe Störungen den Sensor stören. Das könnte z.B. Netzspannung, eine schlechte Erde (die Drossel in der Masseleitung könnte da schon stören), oder eine instabile Spannungsversorgung sein.


Das kann gut sein das die Spannung an pin 1 udn 13 (den Ausängen der Schaltung) "flacker". Die Schaltung mißt etwa jede ms jeweils bei der steigenden Flanke die Verzögerung durch den Kondensatur und den Poti. Ist die Verzögerung größer als die eines Gatters wird das als Finger draufm sonst als kein finger drauf interpretiert. Wenn genug externe Störungen da sind, muß nicht immer das selbe rauskommen. R3/R4 sollten etwas Hysterese verursachen, aber das reicht vielleicht nicht.

Schon wegen der Störungen die Schaltung verbreitet solte man eingentlich eine bessere finden können, mit fällte zu Zeit aber auch keine gute ein. Müßte man mal suchen.