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Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik min 7V max 35V an die Basis eines Transistors


Autor: Spice (Gast)
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Hi Leute,

ich habe mal eine Frage, ich möchte eine Signalleitung mit 7-35V sicher 
detektieren und damit ein Schaltvorgang durchführen, am besten mit einem 
Transistor, Mosfet etc. Die Signalleitung ist High (irgendwas zwischen 
7-35V) oder Low bei 0V. Kennt jemand eine Möglichkeit oder ein Baustein, 
um das Signal sicher zu detektieren und dann um dann einen definierten 
Pegel an einem Portpin anlegen?

Danke und Gruß
Spice

Autor: A. K. (prx)
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Darf der erst bei genau 7,0V regieren, oder ist eine gewisse Toleranz 
zulässig?

Wenn letzteres, dann ist ein simpler Transistor mit Basisspannungsteiler 
einsetzbar.

Alternativ kannst du auch einen einigermassen hochohmigen 
Spannungsteiler direkt an den Portpin hängen. Eine "Überspannung" 
fliesst dann über die Schutzdiode des Pin ab, was bei sehr kleinem Strom 
überlicherweise nicht stört.

Wenn es genauer sein muss: Komparator. Wobei manche µCs sowas schon an 
Bord haben.

Autor: Spice (Gast)
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Besten Dank erstmal,
das Problem ist, dass es sich um ein Batterie-betriebenes Gerät handelt 
(hatte ich nicht erwähnt, sorry), wo ein Spannungsteiler eher 
kontraproduktiv wäre. Gibt es da keine andere Möglichkeit, wo ich nicht 
einen Spannungsteiler direkt in Betrieb habe und wo quasi nur ein Strom 
beim Schalten fließt und dann ist erstmal wieder "Ruhe"? Oder wäre das 
in dem Fall der Fall :-)
Gruß Spice

Autor: Martin Laabs (mla)
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Besser als Spannungsteiler ist eine Z-Diode (und einem Widerstand gegen 
Masse). Damit wird der lineare Bereich nicht noch zusätzlich gestreckt. 
Die paar hundert Millivolt hat man aber dann trotzdem noch lineares 
Verhalten. Wenn man das nicht will ist man mit einem Komperator wohl am 
besten bedient.

Viele Grüße,
 Martin L.

Autor: Spice (Gast)
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@AK: der darf auch schon bei 4V reagieren, da Risetime sehr gering.

Das Gerät hat eine Spannungswandlung von max 35V auf 5V welcher einen 
Controller versorgt. Nun möchte ich eine Signalleitung die Maximal 35V 
führt auf Pegel prüfen und high-Pegel detektieren. Spannungsteiler, wie 
bereits erwähnt nicht sehr produktiv, da die Spannung am Eingang halt 
auch sehr schwankt.

Autor: A. K. (prx)
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Ganz ohne Teiler könnte schwierig werden, da stromlos arbeitende 
Bauteile, die am Steuereingang 35V aushalten, eher selten sind. 
Allerdings kannst du einen MOSFET wie den BS170 mit einem ziemlich 
hochohmigen Teiler (7V=>3V) und einem ebenfalls hochohmigen 
Drainwiderstand verwenden. Nur solltest du dann nicht erwarten, dass der 
in Nanosekunden reagiert.

Autor: Spice (Gast)
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Vielen Dank nochmal,

ich hätte den BSS138 hier, wäre das damit auch möglich?
Reagieren darf er so in spätestens einer sekunde ;-)
Was genau meinste mit 7V->3V? Hochohmig bedeutet in dem Fall? 100k oder 
mehr?

Autor: A. K. (prx)
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Oder einen CD4049/74HC4049 (oder 4050) mit ähnlichem Spannungsteiler 
vorneweg. Der verdaut bis 15V am Eingang und es entfällt der Drainstrom 
der BS170-Lösung.

Autor: A. K. (prx)
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Der BSS138 geht auch, reagiert aber ab maximal 1,6V, d.h. der 
Spannungsteiler sollte bei Uin=7V am Gate noch 1,6V liefern um 
durchzuschalten.

Hochohmig heisst, dass der Leckstrom des Gates vom Transistor 
(Spannungsteiler) und der Drain-Source-Strecke (Drainwiderstand) nicht 
allzu sehr stören sollte. Siehe Datasheets. Bei <<1µA darf das auch 1 
MOhm sein, nur wächst natürlich die Möglichkeit der Störeinkopplung 
entsprechend an. Evtl. einen extra Kondensator ans Gate. Wenn 
Millisekunden zulässig sind ist das zeitlich ja kein Problem 
(Grössenordnung t=R*C).

Wenn hochohmig und für Finger oder Störungen zugänglich, dann könnten 
Schutzdioden vor dem Teiler (nach 35V und GND) sinnvoll sein, um den 
MOSFET vor Durchschlag schützen.

Autor: Martin Laabs (mla)
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Was spricht denn gegen:

                           VCC
                            +
                           .|.
                           | |
                           | |
                           '-'
                            |--o  /out
                            |
                          |/
             in o---z<-+--|
                       |  |>
                      .-.   |
                      | |   |
                      | |   |
                      '-'   |
                       |    |
                      ===  ===
                      GND  GND


(Das -z<- Symbol ist eine Z-Diode mit z.B. 5.6V)

Viele Grüße,
 Martin L.

Autor: A. K. (prx)
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Erstens führt das so zur Begrenzung von Uin auf Uz + 0,7V, oder bei 
genug Strom dahinter zum Tod des Transistors.

Zweitens ist die Spannung einer Z-Diode bei sehr kleinem Strom nicht 
annähernd das was draufsteht. Unterhalb von 6V jedenfalls.

Mit einem 6,2V Typ kann man das mal probieren, der Leckstrom liegt laut 
einem Motorola Datasheet ein paarhundert nA bei 80% von 6,2V,  d.h. ein 
paar µA muss man da schon investieren. Nur muss ein Widerstand in Serie 
zu Diode und Transistor, nicht nur parallel zur Basis. Und blöderweise 
wächst dann der Eingangsstrom bei 35V recht unangenehm an, wenn er bei 
7V passt. Bei kleinerer Z-Diode hat man zwar weniger Probleme mit der 
7V-bis-35V Dimensionierung auf kleinen Strom, dafür aber das schon 
erwähnte Leckstromproblem dieser Typen.

Empfohlen hierzu: Das Datasheet der Reichelt 0,5W Typen, das dickste 
davon.

Autor: Andreas K. (derandi)
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Das nicht mal ein Basiswiderstand vorhanden ist und die 35 Volt ungesund 
klingen?
Zusammen mit Basiswiderstand wäre das dann aber wieder der besprochene 
Spannungsteiler, der verbraucht ja dauernd Strom.

Autor: Martin Laabs (mla)
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Ja. Vorwiderstand habe ich vergessen. Aber ein einfacher Spannungsteiler 
ist es eben nicht. Der Widerstand Basis-Emitter ist recht hochohmig. Er 
soll nur den Leckstrom ableiten damit Vbe unter 0.6V bleibt.
Erst wenn die Z-Diode zu leiten beginnt (bei 5.6V-Typen ist der Knick am 
steilsten) steigt die Spannung über die 0.6V.
Das ist besser als ein einfacher Spannungsteiler weil die lineare Region 
schneller überschritten ist.
Und das mA sollte nicht so stören. Dass ein hochohmiger Eingang werden 
soll, ist IMHO keine Anforderung des OP.

Viele Grüße,
 Martin L.

Autor: A. K. (prx)
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Batteriebetrieb. Siehe sein 2. Post.

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