Logiktester mit Impulserkennung und Akku

Dieser Logiktester ist eine Weiterentwicklung des Logiktesters mit Impulserkennung.

Die Beschränkung der Spannung auf 3,3V durch eine Z-Diode legt nahe, diese durch einen Lithium-Polymer-Akku zu ersetzen. Damit würde der Anschluss an eine Versorgungsspannung entfallen.

Die Schaltung verbraucht nur dann Strom, wenn eine LED leuchtet. Der Lipo-Akku kann ohne Ein-Schalter betrieben werden.

Die Z-Diode entfällt und dafür wird der Lipo-Akku verwendet. Die LED für die Impulserkennung wird durch eine gelbe LED ersetzt, die ebenfalls vom Akku versorgt wird. Der Akku hat eine Kapazität von 100mAh bis 130mAh und eine Spannung von 3,7V. Eine geringere Kapazität ist ebenfalls ausreichend. Der Akku wird über eine externe Schaltung geladen.

Wenn der Logiktester aktiv ist, fließen 4mA bzw. 8mA, wenn auch die gelbe LED leuchtet. Damit hält ein 100mAh Akku 12 Stunden durch. Bei der typischen Spannung eines Lipo-Akkus von 3,7V fließen im Leerlauf 0,8µA. Ist der Akku auf 3V entladen, fließen nur noch 0,02µA. Der Akku wird also praktisch nicht entladen, wenn der Logiktester nicht benutzt wird.

Das Ladegerät wird über die 3-polige Buchsen J3 an den Logiktester angeschlossen. Die drei Anschlüsse verhindern eine Verpolung des Ladegeräts.

An die Buchse J3 wird beim Messen der GND-Anschluss angeschlossen. Der Stecker sollte keinen mittleren Anschluss haben.

Ein Lipo-Akku mit integrierter Schutzschaltung gegen Tiefentladung und Überladung kann über eine externe Spannungsquelle von 5V geladen werden, wenn der Ladestrom über einen Vorwiderstand begrenzt wird.

Bei eBay werden Akkus mit 40mAh bis 130mAh und passenden Maßen für wenige Euros angeboten.

Imax = x * C
t    = 1 / x
Imax = 0,5 * 200mAh
     = 100mA
t    = 1 / 0,5
     = 2

Der Ladestrom eines kleinen Lipo-Akkus darf in der Regel 1C betragen, d.h. unser Akku mit 130mAh darf in einer Stunde mit maximal 130mA geladen werden.

In unserer Schaltung stellt R₅ den Ladestrom ein. Der Strom ist nicht konstant, sondern hängt von der Spannung des Akkus und der Spannungsquelle ab. Wir verwenden unsere übliche Spannungsquelle mit 5V. Die Spannung des Akkus beträgt minimal 3V und maximal 4,2V.

Mit R₅ beträgt bei 3V Spannung am Akku und der Ladestrom ist damit maximal (5V-3V)/22Ω=91mA. Bis zur maximalen Ladespannung von 4,2V reduziert sich der Ladestrom auf (5V-4,2V)/20Ω=36mA. Damit wird der Akku in etwa 3 Stunden geladen.

Der Widerstand R₅=20Ω kann auch für einen Akku ab 100mAh verwendet werden. Für einen Akku mit 40mAh sollte der Vorwiderstand auf R₅=51Ω erhöht werden.

Die obigen Werte für R₅ beziehen sich auf Akkus mit 1C. Für z.B. 0,5C muss R₅ verdoppelt werden.

Der Logiktester kann leicht auf einer Lochrasterplatine aufgebaut werden.

• 1. Runde: LEDs einbauen.

• R₃, R₄, LED1, LDE2 und LED3 einbauen und verbinden.

• Die Orientierung der LEDs beachten.

• Sind alle Bauelemente an der korrekten Position?

• Verbindungen zu U+ und Gnd herstellen.

• 3V am besten über eine elektronische Sicherung mit 20mA an U+ und Gnd anschließen.

• LED1 mit Anode an R₃ leuchtet.

• LDE2 mit Kathode an Gnd leuchtet.

• LED3 mit Kathode an Gnd leuchtet.

• 2. Runde: Pegel-Detektor aufbauen.

• R₁, R₂, Q1, Q2 und Steckstift J1 einbauen.

• Die Orientierung der Transistoren beachten.

• Sind alle Bauelemente an der korrekten Position?

• 3V am besten über eine elektronische Sicherung mit 20mA an U+ und Gnd anschließen.

• Bei offenem Eingang leuchtet keine LED.

• IN (J1) an Masse: Die grüne LED leuchtet.

• IN (J1) an U+: Die rote LED leuchtet.

• 3. Runde: Impulserkennung einbauen.

• C₁, C₂, R₆, D1, D2, D3 einbauen und verbinden.

• Korrekte Werte für C₁ und C₂?

• Sind D1, D2 und D3 richtig eingebaut?

• Q3 einbauen:

• Der MOSFET Q3 ist empfindlich gegen elektrostatische Aufladung.
  Bitte Vorsicht elektrostatische Entladung: ESD beachten.

• Die Anschlüsse von Q3 mit einem dünnen Draht verbinden, während Q3 noch im ESD-Schaum steckt.

• Q3 einlöten.

• Den dünnen Draht um die Anschlüsse entfernen.

• Testen:

• 3V am besten über eine elektronische Sicherung mit 20mA an U+ und Gnd anschließen.

• Meistens leuchtet die gelbe LED3 beim Einschalten für 1-2 Sekunden auf.

• IN an Gnd: Grüne LED2 leuchtet. Die gelbe LED3 kann kurz aufleuchten.

• IN an U+: Rote LDE1 leuchtet. Die gelbe LED3 leuchtet für 1-2 Sekunden auf.

• Wenn der offene Eingang berührt wird, kann die gelbe LED3 aufleuchten.

• 4. Runde: Buchse J3 einbauen und verbinden.

• 3V am besten über eine elektronische Sicherung mit 20mA an die Buchse J3 anschließen.

• Alle Tests der Runde 3 durchführen.

• 5. Runde: Lipo-Akku einbauen.

Lipo-Akku erst dann einbauen, wenn alle Tests 1. bis 4. bestanden sind.

• Vorsicht mit den Pins der Buchse J3!

• Alle Tests der Runde 3 durchführen.

Der Logiktester muss in ein Gehäuse eingebaut werden, damit der Lipo-Akku nicht versehentlich kurzgeschlossen werden kann.

Ein Schrumpfschlauch ist nicht geeignet, weil der Lipo-Akku beim Schrumpfen zu heiß wird.

Für die Messung wird die Masseleitung über eine 3-polige Steckleiste, bei der der mittlere Stift entfernt wurde, an die Buchse J3 angeschlossen.

Zum Laden des Lipo-Akkus wird eine 5V-Spannungsquelle über eine 3-polige Steckleiste an die Pins 1 und 2 der Buchse J3 angeschlossen. Sie muss mindestens 100mA liefern können.