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Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Z-Diode gegen KFZ-Boardspannungsspitzen?


Autor: KernoKopp (Gast)
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Hallo Gemeinde,

zum Schutz vor Strom- u.Spannungsspitzen aus einem KFZ-Spannungsnetz, 
für Elektronik, dieser Link:

http://www.dse-faq.elektronik-kompendium.de/dse-faq.htm#F.23

Diese Schaltung gilt für generelle Spannungsversorgungen für 
Elektronikboards im KFZ.
Typisches, wenn eine Schaltung mit Dauerplus_30 bzw. Zündung_15 
eingeschaltet werden soll.

Wie ist es, wenn ich das Einschalten der Zündung, Licht oder des 
Blinkers, als Signal 5V verarbeiten will.

Benötige ich eine Induktivität und SupressorDiode, wie im Link 
beschrieben?
Oder reicht es aus die 8-14,5V KFZ-Spannung mit eine Z-Diode zu 
begrenzen?

Danke im Voraus

Kerno

Autor: Marcel V. (antis)
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Also ich habe die Schaltung so übernommen und sie funktioniert tadellos. 
Das Problem ist nunmal, dass sich sehr hohe Spannungsspitzen ergeben 
können, die deiner Zenerdiode sehr schnell den gar ausmachen werden. 
Dann ist die Schaltung ungeschützt und die nächste Spitze schießt den 
Rest. Ich würde in die Schutzbeschaltung, gerade im KFZ, etwas mehr 
investieren. Das kann nicht schaden. Der Spannungsregler, den du in 
irgendeiner Weise ja auch verwenden wirst, kann das auch nicht 
sonderlich gut feiern, wenn der immer überlastet wird.

Autor: KernoKopp (Gast)
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Hallo Marcel V.

nein so meine ich das nicht.
Die Schaltung wie sie gezeigt ist, ist völlig in Ordnung.

Ich meine nur, wenn ich die Zündung_15 als Signal auswerten möchte.
Z.b. auf eine OpAmp, oder Logic.
Wie sollte die Eingangbeschaltung zum OpAmp aussehen.
Nicht doch über einen Spannungsregler?

grüße Kerno

Autor: Alexander Schmidt (esko) Benutzerseite
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> http://www.dse-faq.elektronik-kompendium.de/dse-faq.htm#F.23
> Wie ist es, wenn ich das Einschalten der Zündung, Licht oder des
> Blinkers, als Signal 5V verarbeiten will.

Genauso wie dort beschrieben, jedenfalls dann wenn deine Schaltung immer 
mehr als 2mA braucht.

>                       +-|>|- +5V
>                       |
>Eingang --10k--+--10k--+--| CMOS-Eingang
>               |       |
>              10nF     +-|<|- GND
>               |
>              GND

Autor: KernoKopp (Gast)
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So wie ich mir das, im Anhang, gedacht hatte geht es nicht.
Oder?

Autor: Alexander Schmidt (esko) Benutzerseite
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Warum so kompliziert und wofür ist der Integrierer?

Warum es nicht funktioniert:
Integrator weglassen, der geht so nicht, wenn dann passiv filtern.
22Mohm zu hoch.
Ist die Diode eine Z-Diode?

Autor: KernoKopp (Gast)
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Hallo Alexander,

diese Schaltung funktioniert in der Sim und im Aufbau tatellos.
Dies ist nur ein Auszug aus der Schaltung.
Warum sollte sie nicht funktionieren?
Der Integrator hat seine Funktion als Entpreller.
Mir geht es um den Aufbau vor dem Integrator.
Ist eben dort auch eine Induktivität und Supressordiode erforderlich?

Über Hinweise zur Optimierung der Schaltung würde ich mich freuen.

Ah! Jetzt verstehe ich.

ich schrieb:

> So wie ich mir das, im Anhang, gedacht hatte geht es nicht.
> Oder?

Es ist als eine Frage gedacht gewesen.
Die Schaltung funktioniert.
Meine Frage ist: Ist diese Beschaltung der richtige Weg?

Eine Frage noch. Warum funktioniert diese Schaltung nicht, wenn ich R29 
in der Simulation weg lasse? Anhang
Die reale Schaltung geht nur ohne.

Grüße Kerno

Autor: HildeK (Gast)
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>Meine Frage ist: Ist diese Beschaltung der richtige Weg?
Ja, aber:
- R21 mit 22 Meg ist Quatsch (siehe oben).
- eher den R26 höher dimensionieren und zusammen mit R29 bereits einen 
Spannungsteiler bilden, der bei minimaler KL15-Spannung deine gewünschte 
Schwelle mit Reserve noch überschreitet.
- U1 soll ja ein Komparator sein - ein Hysteresewiderstand ist immer 
nützlich.

>Eine Frage noch. Warum funktioniert diese Schaltung nicht, wenn ich R29
>in der Simulation weg lasse?
Naja, irgendwer muss ja die Spannung (auch gehalten vom 
Ingegrationskondensator) wieder auf Null bringen - wenn du vorne öffnest 
(bzw. wegen Diode D2) kann ja keinen Strom abfließen.

>Die reale Schaltung geht nur ohne.
Das kann nicht sein. Oder du hast uns nicht alles gezeigt.

Induktivität und Supressordiode ist imho nicht notwendig, denn gerade 
R26 mit D1 bilden das meiste davon nach. Die sind nur dann sinnvoll, 
wenn es sich um Spannungsversorgung für eine Schaltung handelt, da 
kannst du dir ja R26 in Serie nicht leisten.
Ich würde parallel zu R29 noch ein C schalten - z.B. 100nF. Das wäre 
dann noch ein Filter für Transienten-Peaks, die über die 
Streukapazitäten von z.B. R26 noch übertragen werden.

Ich nehme an, du hast die Versorgungsspannung der Schaltung auch aus dem 
KFZ-Bordnetz. Hast du da auch Aufwand für die Filterung von Transienten 
spendiert?

Autor: Alexander Schmidt (esko) Benutzerseite
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> diese Schaltung funktioniert in der Sim und im Aufbau tatellos.

Habe die Schaltung bei mir simuliert:
Es dauert 1,0s bis die Spannung von 5V auf 0V fällt (am Ausgang vom 
OPV).

Allgemein wird der Strom bei 22Mohm so klein dass man sich schnell 
Störungen einfängt.

R22 kann man auch weglassen.

> Ist eben dort auch eine Induktivität und Supressordiode erforderlich?
Nein, man könnte noch den 1k am Eingang etwas vergrößern, 10k etwa.

> Über Hinweise zur Optimierung der Schaltung würde ich mich freuen.
Ein passiver RC-Filter sollte hier reichen.

Autor: KernoKopp (Gast)
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Hallo HildeK der OPV soll als "lineares Zeitglied" fungieren.
Er uebernimmt die Funktion Schalter/Taster entprellen.
Die einfachere Variante waere ein passives RC-Glied (wie von Alexander 
Schmidt vorgeschlagen)


>Naja, irgendwer muss ja die Spannung (auch gehalten vom
>Ingegrationskondensator) wieder auf Null bringen - wenn du vorne öffnest
>(bzw. wegen Diode D2) kann ja keinen Strom abfließen.
Das leuchtet ein. Da werde ich meinen Aufbau nochmal kontrollieren.

>"Die reale Schaltung geht nur ohne."
>Das kann nicht sein. Oder du hast uns nicht alles gezeigt.
Die Schaltung ist bis dahin komplett. Nach dem XOR kommt nur noch mal 
ein ST.

>Ich nehme an, du hast die Versorgungsspannung der Schaltung auch aus dem
>KFZ-Bordnetz. Hast du da auch Aufwand für die Filterung von Transienten
>spendiert?
Ja ich habe meine Versorgung aus dem "KFZ-Bordnetz"
Ich dachte dass wuerde so reichen.
Sind im KFZ-Bereich umfangreichere Filterungen erforderlich, als 
anderswo?
Wo setzt du weitere Filter ein?


@ Alexander Schmidt:
>Habe die Schaltung bei mir simuliert:
>Es dauert 1,0s bis die Spannung von 5V auf 0V fällt (am Ausgang vom
>OPV).
Der OPV wird mit 5V versorgt.
dh. bei mir am Ausgang habe ich 0V - 3V bzw. 3V - 0 in 300ms
Ich denke, das ist eine gute Zeit um gegen Schalterprellen am 
Zuendschloss. Oder?
D1 ist eine Z-Diode 4.7V

>Ein passiver RC-Filter sollte hier reichen.
Da gebe ich dir recht.

Die Schaltung hat den Zweck, mit Ein und Ausschalten der Zuendung einen 
positiven Puls am XOR Ausgang zu erzeugen, welches vom uC registriert 
wird.
Ich dachte, das ich mit der OPV-Schaltung (linearer Anstieg und Abfall) 
groessere Zeitkonstante auf der sichereren Seite bin. Denn jeder 
erzeugte Puls am XOR-Ausgang wird registriert.

Gruesse Kerno.

Autor: Stefan (Gast)
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Aha, ist ja alles schön und gut. Aber wenn Du doch eh' einen µC hast, 
warum lässt Du den dann nicht das Signal entprellen und verarbeiten?
Serienwiderstand vor den Eingang, sicherheitshalber noch 'ne Z-Diode zur 
Spannungsbegrenzung und von mir aus noch'n C zum Filtern... aus die 
Maus...

Autor: KernoKopp (Gast)
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Hallo Stefan
ich moechte mit jedem Ein- und Ausschalten der Zuendung einen Interrupt 
ausloesen.
Und dazu brauche ich in beiden Faellen (Ein/Aus) den gleichen 
Schaltpegel(Ausloeser) bzw. eine fallende Flanke.

Kerno

Autor: Stefan (Gast)
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Wenn man mit einem µC einen Taster überwachen und entprellen will, macht 
man das auch nicht per IRQ, sondern über timergesteuertes Polling. Das 
Erkennen von Zündung ein oder aus ist genau dasselbe!

Autor: KernoKopp (Gast)
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Danke an alle.


Hallo Stefan,

danke fuer deine Beitraege.
Ich werde mein Konzept nochmal ueberdenken und mich mit den 
Moeglichkeiten einer Softwareloesung auseinandersetzen.
Das reduziert auch den Schaltungsaufwand.
Der wuerde bei mir dann sicher enorm werden.

"timergesteuertes Polling" = Portabfrage in der Timer Interrupt Routine 
?

Hast du evtl einen BuchTipp fuer etwaige Loesungsansaetze?

Danke Kerno

Autor: Stefan (Gast)
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>"timergesteuertes Polling" = Portabfrage in der Timer Interrupt Routine
Ja, kann man so machen

>Hast du evtl einen BuchTipp fuer etwaige Loesungsansaetze?
Wie ich schon sagte, ist Dein Problem eigentlich direkt mit der 
Entprellung von Tastern zu vergleichen, dazu gibt es hier mehr als genug 
Ansätze!
Ich hatte aber auch mal ein PDF, welches ich als Grundlage für meine 
Entprellung benutzt habe... ich such mal...

Autor: Stefan (Gast)
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Hab's gefunden:
http://www.ganssle.com/debouncing.pdf
Eine -für mich- sehr anschauliche Erklärung mit Beispielen für HW- und 
SW-Entprellung.

Autor: KernoKopp (Gast)
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Hallo Stefan,

sehr interessante Arbeit.
Vielen Dank für deine Mühe mir dieses Script zu suchen.
Ich werde es in den nächsten Tagen genauer studieren.
Konnte bisher nur mal schnell einen Blick drüber werfen.

Entschuldige die späte Antwort.

Was ich auch interessant finde, Bücher wie dieses
Hast du einen Tipp in deutscher Fassung ;o)

http://books.google.de/books?id=rI0c8kWbxooC&pg=PT...


Grüße Kerno

Autor: KernoKopp (Gast)
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@ AlexanderSchmidt:

Danke fuer deine Antowrt.

ich fragte:

> Wie ist es, wenn ich das Einschalten der Zündung, Licht oder des
> Blinkers, als Signal 5V verarbeiten will.


du hast geantwortet:

>Genauso wie dort beschrieben, jedenfalls dann wenn deine Schaltung immer
>mehr als 2mA braucht.

>                       +-|>|- +5V
>                       |
>Eingang --10k--+--10k--+--| CMOS-Eingang
>               |       |
>              10nF     +-|<|- GND
>               |
>              GND


Deine Antwort verstehe ich nicht ganz.
> ..., jedenfalls, wenn deine Schaltung immer mehr als 2mA braucht.

Was ist damit gemeint?
- die gesamte Schaltung
- oder genau diese Eingangsbeschaltung

Gruesse Kerno

Autor: HildeK (Gast)
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>Was ist damit gemeint?
>- die gesamte Schaltung
>- oder genau diese Eingangsbeschaltung
Bei dieser Schaltung fließt, wenn am Eingang 12V (14.4V) angelegt 
werden, über die beiden Widerstände und die Schutzdiode nach +5V ein 
Strom 14.4V/20k, das sind 0.7mA. Wenn die gesamte Schaltung weniger 
verbraucht, dann steigen die 5V an. Verbraucht sie mehr, dann werden 
eben 0.7mA vom Eingang geliefert, der Rest über die normale Versorgung.
Die genannte 2mA enthalten halt noch etwas Reserve, z.B. für Spitzen, 
die darüber liegen ...

Ein Tipp wäre noch: Teile doch das Eingangssignal zuerst mal auf die 
Hälfte herunter, indem du einen 10k parallel zum 10n-C legst.

Autor: KernoKopp (Gast)
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Hallo HildeK:

Ah! Jetzt ist der Groschen gefallen. Natuerlich.

Wuerde kein Strom ueber die Diode gegen 5V abfliessen, dann Steigt die 
Spannung am CMOS-Eingang und kann den Eingang zerstoeren.

>Ein Tipp wäre noch: Teile doch das Eingangssignal zuerst mal auf die
>Hälfte herunter, indem du einen 10k parallel zum 10n-C legst.

Danke fuer den Tipp. :o)

Gruesse Kerno

Autor: KernoKopp (Gast)
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@ HildeK:

>Ich nehme an, du hast die Versorgungsspannung der Schaltung auch aus dem
>KFZ-Bordnetz. Hast du da auch Aufwand für die Filterung von Transienten
>spendiert?

Sollten dabei jeweils 1 x 100nF vor und hinter den Regler geschalten 
werden?

Welche Art von drossel sollte am Eingang der Spannungsversorgung 
genommen werden?

Sind diese hier ausreichend?

http://www1.conrad.de/scripts/wgate/zcop_b2c/~flN0...

Meine Schaltung wird nicht bedeutend mehr Strom ziehen, wie es ein 
At89C2051 bei 12MHz braucht.

Danke und Grüße Kerno

Autor: KernoKopp (Gast)
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>Meine Schaltung wird nicht bedeutend mehr Strom ziehen, wie es ein
>At89C2051 bei 12MHz braucht.

Quatsch: ist wird ein AT89LP4052

Kerno

Autor: HildeK (Gast)
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>Sollten dabei jeweils 1 x 100nF vor und hinter den Regler geschalten
>werden?
Die auf jeden Fall. So nahe wie möglich.
Auf jeden Fall auch eine Gegendiode über den Regler, denn beim 
Motorstart geht die Batterie deutlich in die Knie. Die verhindert die 
Entladung von Kapazitäten hinter dem Regler über den Regler - der mag 
das nicht.

Die Spule kann ich mir nicht ansehen - der Link geht auf deinen 
Warenkorb.
Aber im Forum gibt es sehr viele Beiträge zu dem Thema - da wirst du mit 
Sicherheit fündig. Auch hierauf wird immer wieder verwiesen: 
http://www.ostermann-net.de/electronic/dse-faq.htm#F.23

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