MODDING-FAQ FORUM

Ich bin neulich über ein nettes IC gestolpert (74HC4060), mti dem sich ohne großen Aufwand ein kapazitiver Näherungssensor/schalter aufbauen läst.
Da zu dem Thema doch hin und wieder Anfragen im Board auftauchten, wollte ich mal fragen ob es ein Interesse an einem Tutorial zu dem Thema gibt.
Damit kann man die Annäherung von Gegenständen (z. B. Finger, auch Metalle funktionieren) an eine Metallplatte erkennen, und so z. b. eine Schaltfunktion auslösen. Sinnvoll ist das z. B., wenn man keine Lust auf sichtbare Taster an der PC-Front hat, evtl lässt sich das Metallplättchen auch hinter Plastik verstecken (hab ich noch nicht getestet).
Die Empfindlichkeit ist verblüffend hoch (ca. 10 cm Abstand), es sollte auch möglich sein das ohne einen µC aufzubauen (mit geht es natürlich einfacher), und ein Analogsignal oder einen relativ langsamen Takt (paar kHz) als Ausgangssignal bereitzustellen (mit einem Komparator hintendran wird es dann zum Schalter).

Wenn es genug Interessenten gibt, könnte ich mich damit mal ein bisschen mehr beschäftigen...

Interesse ist natürlich immer vorhanden. Kompliziert könnte es jedoch bei zu hoher Empfindlichkeit werden, nicht dass die vorbeilaufende Katze (oder Kater/Hund/Meerschwein...) einen Schaltvorgang auslöst. Auch sollte der empfindliche Bereich auch in bestimmten definierten Grenzen liegen, dass mehrere Tastfelder nebeneinander liegen können, ohne gleichzeitig ausgelöst werden zu können.

edit: Aber wie du das mit einem 14stufigen Binärzähler hinbekommen willst, ist mir ein Rätsel.

Ich wünsche mir bei einem solchem Tutorial auch die Beschreiebung und Umsetzung eines einfachen Tast-Sensors(reine Transistorlösung...hm, wo hab ich  noch die schaltskizze?) als Vorstufe zur deiner alternativen Möglichkeit


Grüsse

@Crawler: Man sollte ins Datenblatt gucken, nicht nur in die Bezeichnung:
DEr HC4060 ist (im Philips-Datenblatt) als 14-stage binary ripple counter with oscillator bezeichnet, im Prinzip erhält man dort z. b. über einen RC-Schwingkreis, wobei die Kapazität von einer einzigen Metallplatte gebildet wird (klingt komisch, ist aber so, ist mir beim rumspielen aufgefallen, dass man mit abgeklemmter zweiter Platte immer ncoh ein wunderbare Ergebniss erhält) ein Rechtecksignal. Wenn man dieses z. B. noch mit einem als Referenzsignal eingestellten zweitem Rechtecksignal AND-verknüpft, erhält man eine Schwebung mit deutlich niedrigerer Frequenz (allerdings evtl mit etwas chaotischen on/off-Zeiten, also nicht umbedingt gleichlang). Die muss man jetzt irgendwie auswerten, also entweder µC (so würde ich selbst es bauen), oder f/U-Wandler und Komparator mit Hysterese gegen die Katze ;)

@Extension: Das war doch so, dass man einfach auf die Basis eines (Darlington-) Transistors fasst und der durch die extrem geringen Ströme, die dabei auftreten, schon leitend wird?

Ja, so war das wohl gedacht, siehe Anhang...

(http://crawler.curz.com/Darlington.GIF)

Das ist aber keine Kapazitive Schaltung mehr...
auserdem bräuchte man Transistoren mit einem Verstärkungsfaktor von ca. 1000

Mal ein bisschen aufmerksamer lesen! Es sollen Alternativen aufgezeigt werden, erst die relativ simple Darlingtonschaltung, dann die etwas exklusivere Schaltung mit dem kapazitiven Näherungsschalter.


Zwei einfache Transistoren mit einem Verstärkungsfaktor von 100 bringen als Darlington-Variante ja auch schon eine Gesamtverstärkung von 10.000, was imo reichen sollte.

passt jetzt zwar nicht ganz so gut hier rein aber ich hab mal eine frage zu dieser darlington schaltung:

wie groß  oder welchen wert müssen die transistoren haben?

kommt doch sicher auf die spannung an oder?

kann man das irgendwie ausrechnen? denn ich hab nich soviel ahnung davon

Für kleinere Lasten wie zum Beispiel einer LED braucht man nicht mal die Darlingtonschaltung, da funktioniert das an 5V auch mit einem BC547. Kannst natürlich auch einen oder mehrere beliebige Standard-npn-Transistor nehmen (BC548 etc.) Entscheidend ist da eher die Stromstärke, die der Verbraucher (im obigen Beispiel die Lampe) zieht. Die maximale Stromstärke kannst du dem Datenblatt des gewählten Modells entnehmen.
Im Übrigen funktioniert so auch die Lügendetektorschaltung von Conrad-Elektronik, die es als Bausatz zu kaufen gibt: Eine Darlingtonschaltung verstärken den Stromfluss über die Haut so, dass bei "Gefühlsschwankungen" eine LED zu leuchten beginnt. Interessant vor allem für Elektronik-Einsteiger. Und ja, ich hab mir das damals auch zugelegt...  ;D

http://www.b-kainka.de/bastel31.htm

also so ein annäherungsschalter ist schon witzig  ;)

z.b. könnte man da beleuchtung an der front ein- und ausschalten, ohne lästige schalter zu betätigen. also ich würd mich freuen, aber nur für mich brauchste das net schreiben -> also kein muss

starkes intresse ! suche zur zeit schöne schalter für ne pc front an nem neuen selbstbaugehäuse, und da wär das perfekt !

Also meinerseits wird da außer bei extremer Langweile (mit einem Studium, 4 aktiven Projekten, ein sehr großes auf Warteposition (siehe Sig ;) ), und noch mindestens einem im Kopf recht unwahrscheinlich) wohl eher nichts tun. Ursprünglich wollte ich sowas in der Art zur Abstandsmessung in ein Gerät einbauen, da der Bau aber eingestellt wurde (kein Bedarf mehr von seiten des Freunds, der es gebraucht hätte), wirds wohl nix.
Selber basteln ist natürlich nicht verboten, Tutorials kann und soll jeder schreiben ;)
Hol dir ein 74HC4060, ein bisschen Lochrasterplatine, einen f/U-Wandler irgendwo im Bereich von einigen 100 bis ca. 100kHz und zwei Metallplatten (noch ein paar Kondensatoren und Widerstände evtl), und schon kannst du eine zum Abstand der Platten proportionale (aber nicht sehr linear fürchte ich) Spannung bekommen. Mit einem Opamp als einstellbaren Schmitt-Trigger hintendran bekommt man ein Logiksignal. Das schöne ist, dass man eine Metallplatte auch weglassen kann und durch den (nicht angeschlossenen) Finger ersetzen, hat bei mir zumindest immer noch geklappt.
Wenn ernsthaftest Interesse besteht, kann ich auch mal ein Blockschaltbild machen, nur aufbauen und Testen ist zeitlich ungünstig.

Pack doch mal auf den Tisch, was du da so alles zusammengetragen hast. Vielleicht findet sich ja ein Elektronik-Freak, der das weitertreibt  ;)

Blockschaltbild bitte :D und was du sonst an infos hast, geb mir das mal bitte. wenn ich was zustande kriege melde ich mich.  :D

So, erstmal nur Text, Bildchen gibt es (falls nötig) wenn ich was zum Malen installiert hab (mein PC spint derzeit, das Windows ist recht frisch, Paint ist nicht mein Niveau ;) ):
Kernstück der Schaltung ist der 74HC4060, das ist ein (über RC-Zeitglied oder Quarz gefütterter) Oszillator mit eingebautem Teiler, man erhält an den Ausgängen den erzeugten Takt durch 2^3, 2^4, ..., 2^13 geteilt (2^11 fehlt). Ich hab damals die Schaltung aus dem Philips-Datenblatt auf Seite 11, Fig. 10 nachgebaut, zuerst mit Rt=560kOhm, R2=1MOhm und als Ct einen einstellbaren Kondensator. Damit lässt sich dann die Frequenz an den Ausgängen schön verändern, indem man den Kondensatorwert variiert. Wenn man nun anstatt von Ct zwei kleine Blechplatten (bei mir 40x80x0,5mm³ Alu) anschließt, und diese aneinander annähert und entfernt, hat man den gleichen Effekt (Kapazität eines Plattenkondensators ist direkt proportional zum Plattenabstand). Wenn man nun aber eine Platte absteckt, die andere einfach auf den Tisch legt und dann mit der Hand in die Gegend der zweiten langt, erhält man trotzdem eine Frequenzänderung (soweit ich mich erinnere, so 30-40%, also schon signifikant). Das hat auch noch durch Papier hindurch funktioniert, müsste eigentlich durch jegliches nichtleitendes Material hindurch klappen. Wenn man nun diese Frequenzänderung irgendwie auswertet, kann man damit einen Näherungssensor bauen, wenn man einfach bei einem bestimmten Punkt umschaltet, einen Schalter/Taster. Mit einem Microcontroller ist es eine einfache Übung, die Frequenz mitzuzählen und auszuwerten, mit gewöhnlichen ICs ist es etwas schwerer.
Entweder man benutzt einen f/U-Wandler, der also eine der Frequenz proportionale Spannung erzeugt, und wertet diese dann mit einem Operationsverstärker, der als einstellbarer Schmitt-Trigger geschalten ist, aus. Dann erhält man oberhalb eines bestimmten Grenzwertes ein high-Signal am Ausgang des OPV, unterhalb ein low-Signal (der Schmitt-Trigger dient dazu, dass er knapp am Grenzwert nicht herumzuckt).
Alternativ müsste eigentlich auch ein voll digitaler Ansatz möglich sein, man zählt also  mit einem Counter die einzelnen Impulse hoch, wenn die Anzahl der Impulse z. B. 256 übersteigen und am Counter das Carry-Bit auf high geht (mit dem er anzeigt, dass sein Zählbereich überschritten ist, in dem Fall müsste es ein 8bit-Counter sein) kann man damit was schalten. Der Counter muss dann nur in regelmäßigen Abständen zurückgesetzt werden, damit er immer wieder von neuem zu zählen beginnt (kann man z. B. mit einem NE555 machen).
Ich vermute, die zweite Lösung ist die billigere, da so ein f/U-Wandler afair nicht ganz billig (ein paar €) ist, Logikchips aber fast nix kosten. Du bräuchtest dann einen Counter mit Carry-Bit, einem flankengetriggertem Reset (der also auf Signaländerungen reagiert, nicht auf Signallevel) und noch ein retriggerable Monoflop (geht glaub ich auch mit dem NE555), damit der Schalter auch eine Zeit lang ausgelöst bleibt, da das Carry-Bit beim nächsten Reset wieder zurückgesetzt wird. Ich kenn mich bei den Logik-Typen leider nicht so gut aus, dass ich dir konkrete Bauteile sagen kann, aber du kannst ja z. B. mal auf http://www.chipcatalog.com/ schauen, da gibt es ne Suche nach Funktion.

Ein Multimeter mit Frequenzmessung ist dafür natürlich äußerst praktisch, ich z. B. hab das PEAKTECH 3340 von Reichelt, noch besser wäre natürlich ein Oszilloskop.

Noch ein paar Worte zur Warnung: Diese Schaltung ist hochfrequent (ich hab damals am durch 2^3 geteilten Ausgang bis zu 200kHz gemessen, d. h. der Oszillator läuft mit 1,6MHz). Daran solltest du beim Aufbau denken, d. h. alle Leitungen in dem Teil nicht länger als nötig machen, außerdem fängt man sich da noch unerwünschte Kapazitäten ein.
Außerdem garantiere ich in keinster Weise, dass das Gerät nicht als Funksender läuft!!
Ich glaubs zwar nicht, aber evtl. mal mit einem Radio den Mittelwellenempfang bei laufender Schaltung und bei ausgeschalteter Schaltung testen.
Wenn noch was unklar ist, evtl mal die Datenblätter lesen, und ansonsten einfach fragen....

PS: Sorry für das viele Englisch, aber ich kenn manche Worte garnicht auf Deutsch, hab einiges aus Horowitz/Hill: Art of Electronics (schlechte deutsche Übersetzung: Die hohe Schule der Elektronik) gelernt, und das ist halt mal englisch ebenso die Datenblätter.

Ähm...
wär da sowas in der Richtung (http://forum.htpc-news.de/showthread.php?t=5301) nicht der einfachere Ansatz?
Hört sich deutlich weniger komplex an und ist mit zwei günstigen ICs zu machen...
Dass die Schaltung sehr einfach ist würde auch zur Verständlichkeit des Tuts beitragen...

*threadausgrab*

Hat sich nach 4Jahren jemand dran gemacht?
Sonst erkundige ich mich im Web weiter
an die Schaltung aus dem HTPC Forum und versuch
einen Powertaster daraus zu machen.

Im Prinzip isses ja eig. ganz einfach.

Siehe Link der grad im mom. nich geht weil exclaim down is  :headcrash:
http://www.exclaim.de/forum/thread/13004_0_asc_20/touchless-buttons.html

Nur diese Variante mit der Darlington Schaltung is nich so wirklich zuverlässig.
Vor allen dingen wenn man die das ganze noch hinter eine Plexi-Scheibe bauen will.


Ich bräucht auch son ding für meinen nächsten PC nur Leider sind die ganzen Varianten im Internet zu einfach (drei Transistoren) oder sie sind viel zu kompliziert und brauchen zig bauteile nur um ein son Taster/Schalter zu realisieren.
Nun ja so ist es nunmal  ;D

Dachte da auch eher an die Variante mit dem IC,
in der du gleich die Empfindlichkeit einstellen kannst
und Power+Reset zur Verfügung hättest.
Einen Taster weglassen wäre auch einfach, 4Pins weglassen.

Ich habe hier noch ne leicht erweiterte Variante gefunden (http://waechter.de.ms/?/elektro/cap/), hier sind schon Optokoppler dabei, um höhere Ströme zu steuern. Kann man also so wie die Schaltung ist als Taster verwenden. Es gibt auchg gleich die passenden Dateien für EAGLE.

Gibts hier jemanden, der mir Dummi den Schaltplan so umändern kann, dass nur für einen Taster Bauteile vorhanden sind?

Mann muss theoretisch nur Teile weglassen und andere Pins an Masse schliessen, jedoch weiss ich ob die Pins beider IC's gemeint sind und ob die alten Verbindungen von dem zweiten Taster bestehen bleiben müssen.. da steck ich nich drinn ;D