Für das
Wavy
und nachfolgende Radios wollte ich einen elektronischen Taster
einsetzen. Die längere Suche im Internet mit Suchseiten und auf
Elektronikseiten ergab nichts Zufriedenstellendes, oder es sind
Schaltungsvorschläge mit 100µA Ruhestrom. Also blieb mir nur
Selberbauen übrig und ich stellte zuerst die Anforderungen zusammen:
* Betrieb auf 9V-Akku
* Nennspannung 9V, Betriebsspannungsbereich 6V bis 10V
* Kein Ruhestrom
* Möglich niedrigster Strom in geschalteten Zustand
* Verpolungschutz
* Auszustand beim Anlegen der Versorgungsspannung
* Umschaltung bis 1/2 Sekunde schnell
* Schaltet um bei Taster-Betätigung
* Dauerhaft gedrückter Taster ändert den Zustand nicht
* Möglichkeit zum Ansteuern anderer Schaltungen, wie z.B. ein Zeitschalter oder Unterspannungsabschaltung
Eine Selbsthalteschaltung ergeben schon aus zwei Inverter mit
Rückkopplung. Fertige ICs wie z.B. HEF4001, CD4011, HEF4093 oder Flip
Flop ICs können gleichfalls verwendet werden, aber sie benötigen
zusätzlich eine Verpolungs-Schutzdiode. Die CMOS ICs benötigen schon
mal ein 1µA Ruhestrom, und die diskret aufgebaute Schaltung soll
drunter liegen.
Die Verwendung von Mosfet Transistoren eignet sich, da im Gate
idealerweise kein Eingangsstrom fließt. Die Transistoren T100 und T101
bilden einen Inverter und T102 und T103 den anderen Inverter. Damit
kein Ruhestrom fließt, sind die Mosfet Transistoren im Gegentakt als
Inverter geschaltet. Der Impulsstrom während der Umschaltphase wird
durch Widerstande R101 und R103 im Drainpfad begrenzt. Im
eingeschalteten Zustand fließt ein Betriebsstrom über R104 mit 10 MOhm.
R104 stellt nach dem ersten Spannungsanlegen die Transistoren T102 und
auch T104 und T105 auf aus. Durch die Rückkopplung über die Widerstände
R100 und R102 vom dem jeweiligen Ausgang zu den anderen Gate-Eingang
ergibt sich eine Selbsthalteschaltung. In dem RC -Glied R105 und C101
wird der eingestellte Zustand gespeichert, und der Taster
überträgt diesen beim Betätigen auf den Eingang. Die Rückkopplung über
die Widerstände R100 bis R103 sind niederohmiger als der Widerstand
R105 zum Speicherkondensator, sodass der anhaltend gedrückte Schalter
keinen weiteren Einfluss auf den Zustand mehr hat.Die Zeitkonstante ist
so dimensioniert, dass auch nach unter einer Sekunde umgeschaltet
werden kann.
Hier ist der Ruhestrom fast null, da im Auszustand kein Strom
fließen sollte. Die Ruhestrommessung mit Digitalmessgerät bei +/-2Digit
und 0,5% Genauigkeit spricht nicht an. Daher wurde die Messung mit
einem analogen Multizet mit 10µA Vollausschlag durchgeführt. Um den
Nullpunkt ist der Messfehler am größten, aber ein Zeigerausschlag
zeigte deutlich einen Ruhestrom um die 1µA an. Mit einem selbstgebauten
100MOhm Tastkopf wurden alle Spannungen in der Schaltung gemessen und
es zeigte sich bei einem Mosfet Transistor einen Ruhestrom in das Gate.
Es könnte sich möglicherweise um einen ESD Schaden handeln, aber der
Strom war reproduzierbar nach einem Transistorwechsel. Bei dem
Transistor war die Gatespannung schon so hoch, wie die maximal erlaubte
Gate-Source Spannung, Punktlandung ohne Reserve. Mit den Einsatz von
Mosfet Transistoren mit einem Grenzwert der Gate-Source Spannung von
+/- 20V bei 9V Betrieb war der Fehler behoben. Somit kommen viele
Transistortypen mit der Gate-Source Spannung von +/- 20V in
Frage, wie z.B der IRLML5103 aus der Schaltung
PFET.html.
In dem Aufbau sind SMD Transistoren auf 8 mm x 8 mm Leiterplatten
aufgelötet und mit Litze wie bedrahtete Bauteile angelötet. In dem
finalen Schaltungsaufbau sollen die gleichen SMD Typen zum Einsatz
kommen. Da mit dem analogen Messgerät kein Zeigerausschlag sichtbar
war, wurde ein Ruhestrom im "nA" - Bereich geschätzt.
Die Halteschaltung ist durch die strombegrenzenden Widerstände durch
Verpolung des Akkus geschützt. Das Wavy wird durch zwei Transistoren im
Pluspfad geschaltet, die gleichzeitig als Verpolungsschutz geschaltet
sind. Da an der Versorgung des Wavy ein 100µF-Elko liegt, kann die
Versorgungsspannung nicht gleichzeitig für die Haltespannung genutzt
werden, da im Umschaltzeitpunkt der Elko des Radios die Spannung eine
Zeit hält.
