Schulprojekt "Lügendetektor" - wer kann helfen?

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Autor
Schulprojekt "Lügendetektor" - wer kann helfen?

    







BID = 432394

wassermann

Gerade angekommen


Beiträge: 18
Wohnort: Regensburg
 

  


Hallo!

Ich hab´hier ein Hautwiderstands-Messgerät ("Lügendetektor") für ein Schulprojekt. Ich finde die Umsetzung etwas phantasievoller als bei anderen vergleichbaren Versuchsanordnungen: Die Leuchtdiode geht nicht nur einfach ein und aus, sondern blinkt bei sinkendem Hautwiderstand mit steigender Frequenz um dann letztendlich in ein Dauerleuchten überzugehen. Die Empfindlichkeit kann mit dem Poti P2 eingestellt werden.
Ich will die Schaltung nun mit meinen Schülern nachbauen und konnte bereits mit der super Unterstützung hier im Forum ein unbekanntes Bauteil aus der Originalplatine identifizieren.
Nun zu meiner eigentlichen Anfrage und Bitte:
1) Kann mir jemand die genaue Funktionsweise der Schaltung erklären? - insbesondere hätte ich gern gewusst, wie es sich mit den beiden Kondensatoren und dem Widerstand R5 verhält, die ja vermutlich den Schwingkreis bilden.
2) Desweiteren würde ich gerne noch eine "Verbesserung" einbauen: statt nur einer Leuchtdiode sollten es in der endgültigen Fassung 3 LED´s sein, z.B. Gelb - Gelb - Rot, welche dann langsam hochdimmend von hohen Hautwiderstandswerten (1. LED gelb -> schwach leuchtend), mittleren Werten (1. LED gelb -> voll leuchtend / 2. LED gelb -> schwach leuchtend) und niedrigen Werten (alle 3 LED´s voll leuchtend) die Hautfeuchtigkeit optisch besser darstellen könnten.
Ist sowas mit einfachen Mitteln (ohne Operationsverstärker oder IC´s) realisierbar? Falls ja - wer kann mir mit einem Schaltplan weiterhelfen?

Herzlichen Dank für eure Mühen im voraus!

Gruß




BID = 432404

faustian.spirit

Schreibmaschine



Beiträge: 1388
Wohnort: Dortmund

 

  

Sieht mir nach einer fies abgewandelten astabilen Kippstufe aus, bei der eine Seite durch den Hautwiderstand beeinflusst wird.
Aber irgendwas fehlt da noch...?

Also ein Schwingkreis ist LC nicht RC, und kommt zumindest nicht mit Absicht in der Schaltung vor.


C2 hat einen Feinschluss.

Die Funktion von P1 ist mir etwas schleierhaft.... ein regelbarer Vorwiderstand als Dimmer? Wird sich hier darauf verlassen, dass die LED und der Transistor dadurch überleben dass sie gepulst betrieben werden? Also in einem Schülerprojekt gibt so eine Konstruktion garantiert früher oder später Rauchentwicklung und verbrannte Finger.
Oder ist das eine bewusste Rückkopplung?

Was wird denn beim nachgebauten Gerät damit eingestellt?


Der Gedanke absichtlichem Körperkontakt mit einer unter Spannung stehenden Schaltung zu schliessen, welche mein Lehrer nicht ganz versteht, würde mir Unbehagen bereiten.

BID = 432412

wassermann

Gerade angekommen


Beiträge: 18
Wohnort: Regensburg

Hallo faustian.spirit !!!


Zitat :

Die Funktion von P1 ist mir etwas schleierhaft.... ein regelbarer Vorwiderstand als Dimmer?



Die Schaltung wird durch P2(!) und nicht durch P1 gedimmt (wie ich schon im Eingangstext betonte!!!). Vermutlich fungiert P1 als variabler Vorwiderstand für einen wahlweise bestückbaren blauen, gelben oder roten LED. Bekannterweise müssen die verschiedenen LED´s an ihr unterschiedliches Spannungsoptimum angepasst werden. Was ist daran schleierhaft?


Zitat :

Wird sich hier darauf verlassen, dass die LED und der Transistor dadurch überleben dass sie gepulst betrieben werden? Also in einem Schülerprojekt gibt so eine Konstruktion garantiert früher oder später Rauchentwicklung und verbrannte Finger.



Die Originalplatine ist mehrere Jahre alt und hat GARANTIERT noch nie eine Rauchentwicklung oder verbrannte Finger verursacht. Sie funktioniert tadellos und somit dürfte die Sorge um die Bauteile auch ausgeräumt sein.


Zitat :

Oder ist das eine bewusste Rückkopplung?




Tschuldigung! Aber WARUM schreibe ich überhaupt eine Eingangstext?!


Zitat :

Der Gedanke absichtlichem Körperkontakt mit einer unter Spannung stehenden Schaltung zu schliessen, welche mein Lehrer nicht ganz versteht, würde mir Unbehagen bereiten.


Bei 9V und einer gemessenen Stromstärke an den Messpunkten von gerade einmal 0,01 yA breitet sich bei ihnen also Unbehagen aus. Na dann Prost Mahlzeit!!!

Ich bin wirklich froh, wenn mir geholfen wird, aber bei persönlichen Angriffen hört bei mir der Spass ganz schnell auf.

Ich zitiere aus ihrer Vorstellung hier im Forum:

@faustian.spirit: "Nix 'Fach-Mann'... ja doch, aber für EDV." -> Dem kann und will ich auch nichts mehr hinzufügen!

BID = 432461

faustian.spirit

Schreibmaschine



Beiträge: 1388
Wohnort: Dortmund

Wer greift hier bitte wen persönlich an?

Eine 9V Batterie ist da wirklich egal, solang man sich die Elektroden nicht in die Haut piekst.
Auf die uA würde ich mich aber bei einer nicht eigensicheren Schaltung, von Schülerhand aufgebaut, womöglich noch aus einem Labornetzteil (relativ sicher - aber ganz sicher NICHT nach MPG, und das müsste ein Gerät was den Körper bewusst mit Strömen beaufschlagt strenggenommen sein!) gespeist nicht verlassen wollen.

Sonst seit es doch immer ihr Pauker die zu soviel Sicherheitsbewusstsein im Zusammenhang mit Elektrizität mahnen.

Die Originalplatine haben keine Schüler aufgebaut.

Was P1 angeht - a) steht da null zu in deinem Einleitungstext, b) wenn Du Schaltzeichen nicht richtig benutzen kannst - ein Pfeil an einem Poti oder Stellwiderstand (und strenggenommen ist es einer und kein Poti, bzw wäre es ein Poti wäre die Betätigung sinnlos so wie Du es gezeichnet hast) bedeutet nämlich im Gegensatz zu einem T-Strich "vom Benutzer zu verstellen" - dann lass bitte Kommentare zum Fachwissen und -nichtwissen anderer, c) sagst Du auch null zum thema Rückkopplung im Einleitungstext, solltest aber erkennen, dass durch P1 sehr wohl eine Rückkopplung geschieht - Die Speisespannung der Schaltungsteile um T1 und T2 wird nämlich beim Durchschalten von T3 gesenkt, wodurch sich Arbeitspunkte verschieben.

Und dass Du die Schaltung nicht ganz verstehst hast Du selber angeführt, dass ist keinesfalls eine Behauptung von mir.

[ Diese Nachricht wurde geändert von: faustian.spirit am 26 Mai 2007 20:28 ]

BID = 432480

wassermann

Gerade angekommen


Beiträge: 18
Wohnort: Regensburg

Hallo!

Bitte klinken Sie sich doch einfach aus. Sie haben ihre Meinung ja mittlerweile breit ausgewalzt. Ich muss auch gestehen, dass ich den Sinn ihres verschachtelten Satzbaus nur sehr schwer folgen kann - wieder so ein "Paukersyndrom" meinerseits!

Trotzdem vielen Dank !

P.S. Über eine verständliche Analyse von anderer Seite wäre ich wirklich sehr dankbar!!!

[ Diese Nachricht wurde geändert von: wassermann am 26 Mai 2007 22:23 ]

BID = 432491

perl

Ehrenmitglied



Beiträge: 11110,1
Wohnort: Rheinbach

Daß ein pnp-Transistor wie T3 mit dem Emitter an Minus liegt, ist recht unüblich.

Deshalb schätze ich, daß dieser Schaltplan falsch ist, und sich die Diskussion insofern erübrigt.



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Bei obigem Beitrag handelt es sich um meine private Meinung.



Rechtsansprüche dürfen aus deren Anwendung nicht abgeleitet werden.



Besonders VDE0100; VDE0550/0551; VDE0700; VDE0711; VDE0860 beachten !

BID = 432498

wassermann

Gerade angekommen


Beiträge: 18
Wohnort: Regensburg

Hallo perl!

Als ich den Schaltplan unter Vorlage des Originals erstellt habe, ist mir "dieser Fehler" auch sofort aufgefallen. Ich habe dann erst einmal die Transistortypen nachkontrolliert und immer wieder die Platine nachgecheckt. Das Ergebnis war immer das gleiche: mein Schaltplan musste stimmen. Dann einfach die Probe aufs Exempel: ich habe die gesamte Schaltung auf einer Lochkartenplatine mit 9V Batteriespannungsversorgung nachgebaut und siehe da - es funktioniert absolut einwandfrei. Anfangs hatte ich den Kondensator C2 noch falsch dimensioniert - statt richtigerweise 100nF hatte ich nur einen mit 100pF eingelötet. Die Auswirkungen waren eher marginal: das Blinken bei relativ hohen Hautwiderstand stellte sich nicht ein, vielmehr stieg die Leuchtkraft des LED´s proportional mit Zunahme der Hautfeuchtigkeit an.

Gruß

BID = 432500

perl

Ehrenmitglied



Beiträge: 11110,1
Wohnort: Rheinbach

Man kann Transistoren so betreiben, man nennt das Inversbetrieb: Basis bleibt wo sie ist, C und E wechseln funktionsmäßig die Plätze.

Die Eigenschaften eines solchen Transistors sind aber ziemlich miserabel:
Die Verstärkung ist recht bescheiden, vielleicht 5 bis einige 10 allenfalls.
Die Verlustleistung fällt an der falschen Elektrode an, nämlich am flächenmäßig kleinen und schlecht gekühlten Emitter.
Die Spannungsfestigkeit ist auch gering, denn dotierungsbedingt beträgt die Sperrfähigkeit der alten B-E-Strecke nur etwa 6..8V.


Was macht die Schaltung denn, wenn man die Transistoren richtigrum einbaut ?


Zitat :
statt richtigerweise 100nF hatte ich nur einen mit 100pF eingelötet. Die Auswirkungen waren eher marginal: das Blinken bei relativ hohen Hautwiderstand stellte sich nicht ein, vielmehr stieg die Leuchtkraft des LED´s proportional mit Zunahme der Hautfeuchtigkeit an
Die Schwingfrequenz wird entsprechend gross gewesen sein.
Ich halte das übrigens für günstiger, denn dann kann man einen Kopfhörer oder kleinen Lautsprecher anstelle der LEDs verwenden.
Vermutlich erkennt man kleine Tonhöhenschwankungen besser als es mit einer solchen Lichtorgel möglich ist.


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BID = 432501

wassermann

Gerade angekommen


Beiträge: 18
Wohnort: Regensburg

Hallo!

Erstmal herzlichen Dank! Ich werde die nächsten Tage das ganze mal ausprobieren und dann wieder Bescheid geben!

Gruß


BID = 433535

wassermann

Gerade angekommen


Beiträge: 18
Wohnort: Regensburg

Hallo miteinander!

@perl:
Nun habe ich die die Transistoren T1 und T3 "richtig herum" eingelötet und prinzipiell ist die Funktion des Schaltungsaufbaus gegenüber der Originalplatine dieselbe geblieben. Einzig die Feineinstellung über P2 ist deutlich schlechter geworden - schon relativ kleine Widerstandserhöhungen lassen die LED voll aufleuchten. Das dürfte mit der von ihnen bereits angesprochenen dtl. schlechtere Verstärkerleistung von T1 und T3 im Inversbetrieb zusammenhängen. Vermutlich ist das auch der Grund, warum der ursprüngliche Konstrukteur der Schaltung diesen, naja sagen wir mal, etwas unkonventionellen Lösungsansatz den Vorzug gegeben hat.
Ihr Vorschlag mit dem Anschluss eines Kopfhörers oder eines Lautsprechers finde ich grundsätzlich sehr gut. Allerdings ist es bei mehr als 25 Schülern einfacher, mit einer optischen Anzeige zu arbeiten - schon allein zur Schonung meiner Nerven.

Darüberhinaus möchte ich meine zwei Bitten aus dem Eingangstext erneuern:
1) Ich bräuchte eine kurze Funktionsbeschreibung der Schaltung, insbesondere des sbesondere des Schw von C1, C2 und R5.
2) Kann die Schaltung mit einfachen Mitteln zum Betrieb über 3 LED´s umgebaut werden? (Näheres s.o.)

Herzlichen DANK!
Gruß

BID = 433537

Morgoth

Schreibmaschine



Beiträge: 2930
Wohnort: Rockenhausen (Pfalz)

zu 2)
Klar könnte man das ganze auch auf 3 LED'n umbauen, allerdings ist das einzige aus der jetzigen Schaltung was man dazu braucht der Eingangsspannungsteiler...
Dahinter kommt dann ein kleiner Bargraph...

Edith sagt:
Aber ich muss jetzt trotzdem auch mal am Schaltplan meckern:
Wenn P1 nicht zur Einstellung benötigt wird, dann sollte man ihn durch einen Festwiderstand ersetzen, und der LED ihren eigenen Vorwiderstand spendieren. Die Zuleitung zur LED kann dann auch an P1 vorbeigeführt werden.
Wie schon gesagt wurde sind die Potis, so wie sie eingezeichtnet sind ohne Potifuntion, woher sollen wir jetzt wissen wie sie in der Originalschaltung angeschlossen sind (da diese ja scheinbar funktioniert...)?

Und seit wann wird sich hier gesiezt?


_________________
Es irrt der Mensch solang er strebt

[ Diese Nachricht wurde geändert von: Morgoth am 31 Mai 2007 15:34 ]

BID = 433553

wassermann

Gerade angekommen


Beiträge: 18
Wohnort: Regensburg

Hallo Morgoth!
Natürlich hast du recht: die Originalschaltung scheint so ihre Mängel zu haben! (das hab´ ich jetzt begriffen!). Aber als nicht gerade ausgewiesener Elektronikexperte muss ich natürlich mit dem Vorlieb nehmen, was der unbekannte Erbauer mir so hinterlassen hat! Der Poti P1 (müsste ja eigentlich im Schaltbild als Trimmer eingezeichnet sein - SORRY!) sollte ohne Probleme durch einen Vorwiderstand zu ersetzen sein. Beim Poti P2 (gilt übrigens auch für P1/T1) verhält es sich folgendermaßen: eines der äußeren Anschlussbeinchen wurde weggezwickt und die beiden restlichen Kontakte sind belegt. Dadurch kann ein Widerstandswert von 0 bis 470kOhm eingestellt werden. Vermutlich habe ich das im Schaltbild falsch wiedergegeben!
Nur noch eine Bitte: Präzisiere bitte deinen Vorschlag (am besten mit einem Schaltplan!!!) für den Betrieb mit 3 LED´s.
Vielen Dank!
Gruß

BID = 433558

Morgoth

Schreibmaschine



Beiträge: 2930
Wohnort: Rockenhausen (Pfalz)

Hier der "simpelste" Weg, mithilfe eines Fensterdiskriminators.
Für den Lern- und Kapiereffekt sollte man aber wohl besser auf eine Schaltung ohne IC's zurückgreifen...
Vielleicht weiß ja Perl was "unkompliziertes".



edit:
Oder du nimmst den LM3914, dann kannst du bis zu 10 LED'n zur Aussteuerungsanzeige benutzen

_________________
Es irrt der Mensch solang er strebt

[ Diese Nachricht wurde geändert von: Morgoth am 31 Mai 2007 18:34 ]

BID = 433576

wassermann

Gerade angekommen


Beiträge: 18
Wohnort: Regensburg

Hallo!

@Morgoth: Erstmal ein herzliches Dankeschön für deine Mühe!

Wie du schon richtig vermutest, dürfte der Lerneffekt bei dieser IC-Schaltung eher gering sein oder anders ausgedrückt: etwas zu grosse Schuhe für ein Schulprojekt.
Aber weil du es schon ansprichst: Bei meiner Suche im Internet bin ich auch schon über den von dir erwähnten IC LM3914 gestolpert. Nach meinen Informationen steuert dieser IC sehr viele kommerzielle Spannungsmesser. Und genau darin liegt mein Problem. Wie kann ich mit einer Transistorverstärkerschaltung eine dem Hautwiderstand indirekt proportionale Spannung abgreifen? Bleiben wir doch bei unserer gegebenen Schaltung. Die LED befindet sich in der CE-Strecke von T3 und die Spannung vor Ort relativ konstant (Messung: ca. 7,9V). Einzig die Stromstärke steigt bei erhöhter Hautfeuchtigkeit um das mehrere hundertfache an. Sollten meine Schlussfolgerungen richtig sein, würde mir dein Lösungsansatz wenig helfen. Oder habe ich einen Denkfehler reingebracht?!

Gruß

BID = 433600

Morgoth

Schreibmaschine



Beiträge: 2930
Wohnort: Rockenhausen (Pfalz)

Hallo Wassermann,
Die vielen Widerstände bilden zusammen mit der Haut des Probanten einen Spannungsteiler, der Spannungsabfall an der Haut des Probanten ist also direkt proportional zum Hautwiderstand. Damit am Probanten nicht so viel Leistung verbraten wird, und die Sache nicht zu sehr übersteuert werden kann sind R2 und R3 zwischengeschaltet. Ab R4 ist das ganze ein spannungsgesteuerter Frequenzgenerator. Wenn man jetzt also den ganzen Zirkus ab R4 weglässt hat man den Grundstein für eine Spannungsmessung.

Im Grunde könnte man jetzt mit einem (Transistor-)Spannungsfolger einigen Dioden und deinen 3 LEDn eine 3-Stufige Spannungsanzeige vornehmen.
Ich wollte das vorhin aufzeichnen, aber das Programm hat sich kurz vor Ende aufgehängt, da hatte ich keine Lust mehr...

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Es irrt der Mensch solang er strebt

[ Diese Nachricht wurde geändert von: Morgoth am 31 Mai 2007 21:56 ]


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