Hallo Leute, ich möchte wie der Betreff schon sagt zum einem einen Mikrocontroller-Ausgang absichern. Hintergrund ist, dass der Pin durch einen externes Gerät ausgelesen werden kann. Dabei möchte ich die Verbindung soweit absichern, dass meine Schaltung / Mikrocontroller nicht kaputt gehen kann oder sonstwie die Schaltung durch extern Falschbeschaltung einen defekt erleiden kann. Ausgangspegel sollen 0V / 5V sein. Folgende Dinge sollten ohne einen defekt eines Bauteils umgesetzt werden: - Es wird extern eine höhere Spannung an den Ausgang angeschlossen - Kurzschluss - Keine Beeinflussung der Versorgungsspannung der Schaltung bei Fehlbeschaltung Das ganze möchte ich auch nochmal in umgekehrte Richtung realisieren, als ein Pegelwechsel durch ein externes Gerät (0 - 5V) verursacht, das dann durch einen externen Interrupt durch den µC erfasst wird. Was gibt es da für gängige Möglichkeiten die möglichst keine große Latenz verursachen (<1µs)?
Hmm, ja gut meinetwegen dann darf halt ein Bauteil kaputt gehen. Dachte an sowas wie einen Optokoppler, allerdings mit evtl. weniger Stromaufnahme.
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Patrick L. schrieb: > - Es wird extern eine höhere Spannung an den Ausgang angeschlossen Diode mit Kathode gg. plus > - Kurzschluss Widerstand > - Keine Beeinflussung der Versorgungsspannung der Schaltung bei > Fehlbeschaltung Widerstand
Markus schrieb: > Patrick L. schrieb: >> Ausgangspegel sollen 0V / 5V sein. > > Bei welchem Strom? Kann recht hochohmig sein, als Last kommt höchstens ein Oszilloskop mit einem Eingangswiderstand von 1MOhm dran.
Patrick L. schrieb: > - Es wird extern eine höhere Spannung an den Ausgang angeschlossen Grenzwert? Es ist ein Unterschied ob man eine 5-Volt-Schaltung gegen Spannungen bis 12 Volt oder Blitzschlag sichert. Es gibt da viele Möglichkeiten. Entscheidend ist wie, extrem die Anforderungen sind. Das ist etwas genauer Festzulegen. Darum findet man solche Angaben auch immer in guten Datenblättern. Oft reicht ein einfacher Widerstand, der den Strom für viele Microcontroller ausreichend begrenzt, da diese intern oft schon Schutzdioden integriert haben, welche kleine Ströme nach Vcc bzw. GND ableiten. Genau darum steht in den Datenblättern auch immer Vcc+0,3 Volt als Maximalspannung am Portpin. Bei 0,3 Volt jenseits der Versorgungsspannung sprechen die Dioden an und dann muß der Strom begrenzt sein damit die Diode das überlebt und den Strom auch ableiten kann um den Kern vor Überspannung zu schützen. Allerdings wird eine Überspannung in die Versorgungsspopannung abgeleitet. Daher muß die Versorgung entweder rückstromfähig sein, also Strom aufnehmen können, oder es muß mindestens so viel Strom verbraucht werden wie maximal auf "falschem Wege" in die Versorgung eingespeist werden könnte. Oft reichen schon diverse Statuslämpchen (Power on) um dies zu gewährleisten. Zur Not muß die Energie verbraten werden. (Lastwidrstand/Shuntregler/etc...) Patrick L. schrieb: > Das ganze möchte ich auch nochmal in umgekehrte Richtung realisieren, > als ein Pegelwechsel durch ein externes Gerät (0 - 5V) verursacht, das > dann durch einen externen Interrupt durch den µC erfasst wird. Da ist mir nicht ganz klar was Du meinst.
Patrick L. schrieb: > Hmm, ja gut meinetwegen dann darf halt ein Bauteil kaputt gehen. > > Dachte an sowas wie einen Optokoppler, allerdings mit evtl. weniger > Stromaufnahme. Ich würde einen 74LVC1G34 als Buffer nehmen. Im Falle des Falles ist ein SOT353 einfacher getauscht als ein TFQP100, das Gatter kann ±24mA liefern und ist dank größerer Strukturen unempfindlicher gegenüber ESD. http://www.nxp.com/documents/data_sheet/74LVC1G34.pdf fchk
Carsten R. schrieb: > Patrick L. schrieb: >> - Es wird extern eine höhere Spannung an den Ausgang angeschlossen > > Grenzwert? Es ist ein Unterschied ob man eine 5-Volt-Schaltung gegen > Spannungen bis 12 Volt oder Blitzschlag sichert. Es gibt da viele > Möglichkeiten. Entscheidend ist wie, extrem die Anforderungen sind. Das > ist etwas genauer Festzulegen. Darum findet man solche Angaben auch > immer in guten Datenblättern. > Also ich sag. mal +12V am Ausgang sollte sollte das ganze schon aushalten. Aber im Grunde sollte der Ausgang auch durch elektrostatische Aufladung durch einen Menschen geschützt sein. Als Spannungsversorgung nutze ich einen 7805. > Da ist mir nicht ganz klar was Du meinst. Ganz einfach gesagt einmal möchte ich einen Pegelwechsel (Triggersignal) einlesen (ext. Interrupt) und einmal möchte ich ein Signal ausgeben.
Patrick L. schrieb: > Aber im Grunde sollte der Ausgang auch durch elektrostatische Aufladung > durch einen Menschen geschützt sein. Dann würde ich Optokoppler in Betracht ziehen. Alternativ würde ich mich zum Porteingangswiderstand zusätzlich beim Thema Ferritperlen einlesen. Die sind dazu da um steile Flanken und Nadeln zu absorbieren. Mit Sicherheit gibt es hier aber noch einige Leute die wesentlich mehr über das Thema ESD wissen.
Carsten R. schrieb: > Patrick L. schrieb: >> Aber im Grunde sollte der Ausgang auch durch elektrostatische Aufladung >> durch einen Menschen geschützt sein. > > Dann würde ich Optokoppler in Betracht ziehen. Alternativ würde ich mich > zum Porteingangswiderstand zusätzlich beim Thema Ferritperlen einlesen. > Die sind dazu da um steile Flanken und Nadeln zu absorbieren. Mit > Sicherheit gibt es hier aber noch einige Leute die wesentlich mehr über > das Thema ESD wissen. Hallo, im einfachsten Fall klemmst du den Ausgang über eie BAV99 (oder Schottkys) gegen GND und VCC. Dahinter einen Serienwiderstand von 220Ohm, dahinter kannst du die Last anschließen. Du kannst die Dioden sparen, wenn im Datenblatt des µC Diodenströme für die ESD-Schutzbeschaltung angegeben sind (oft ist das so). Im Endeffekt begrenzen die Dioden die Spannung auf 0V-Uf und VCC+Uf, der Serienwiderstand macht das kurzschlussfest und sorgt dafür, dass die Dioden nicht überlastet werden. Das ist auch das Kriterium für die Wahl des Widerstnades. Den Strom in die Versorgung (U-VCC+Uf)/R muss man auch beachten. Das hilft alles nur gegen begrenzte spannungen, je Auslegung. Ich habe das aber schon Erfolgreich für +-60V (im Fehlerfall) am µC-Pin verwendet - 12k4 MELF + Schottky. Das ganze hilft dann auch gegen ESD, solange dein Layout gut gemacht ist, d.h. die Dioden niederimpedant angebunden sind.
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So werden bei uns die Ausgänge geschützt. (5V System) Hält sogar der Level 4 Prüfung stand. Wenn du eine PIC18 verwendest kannst du D2,D3 sogar weglassen. Platinenlayout ist das um und auf.
Seppi schrieb: > So werden bei uns die Ausgänge geschützt. (5V System) Toll, jemand der Interna an jemanden verrät, der überhaupt keine eigenen Ideen einbringt.
Kalausi schrieb: > Toll, jemand der Interna an jemanden verrät, der überhaupt keine eigenen > Ideen einbringt. Diese "internas" sind Stand der Technik, banaler Kram. P6KE.. sind übrigens sehr empfindlich gegen alles mögliche und brennen schnell mal durch. Dann sind Sie meist leitend. Die Schaltung überlebt so sicher einige "amtliche" Prüfungen, aber nicht das real life.
X4U schrieb: > P6KE.. sind übrigens sehr empfindlich gegen alles mögliche und brennen > schnell mal durch. Dann sind Sie meist leitend. Paßt doch. Dann ist der µC-Pin, sofern er 20mA treiben kann, geschützt.
Die normalen Zenerdioden-ähnlichen Typen (Transzorb, Transil je nach Hersteller) haben Kapazitäten um 1 nF, das ist für einen schnellen Digitalanschluss zu viel. Es gibt Spezialtypen bis 5 pF herunter. Dann gibt es die Möglichkeit, mit zwei Dioden nach Vcc und GND, jeweils im Normalfall gesperrt. Die Betriebsspannung kann dann mit einer normalen Schutzdiode wie oben genannt gesichert sein, da stört 1 nF nicht. Von Diodes-Inc. und ähnlichen Herstellern gibt es dafür auch Dioden-Arrays, damit wird das etwas kompakter. http://www.diodes.com/catalog/data_line_protection_48/
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Danke für die ganzen Antworten. Das mit den Dioden hört sich interessant an. Aber irgendwie ist mir nicht wohl dabei, den µC nur über einen Widerstand + ein paar Dioden mit der Außenwelt zu verbinden, mach es ggf. noch Sinn zwei Transistoren dazwischen zu schalten, dann würden die Fehlerfall draufgehen?
Die billigste Lösung dürften gesockelte Buffer wie 40106 sein. Kaputt -> neuen draufstecken. Kosten nur paar cent.
Ein Blitzschutz im Sicherungskasten oder Stechdose(nleiste) arbeitet so ähnlich. Überschüssige Energiespitze trifft auf Impedanz, bei dir ohmscher Widerstand, und wird größtenteils gegen Erde abgelenkt, nur daß hier (bei Seppi)zusätzlich zur Supressordiode auf der anderen Seite des Widerstandes weitere Dioden sind. Wie gesagt können zusätzliche Ferritperlen helfen, die verschleifen aber auch die Flanken, denn das ist ihr Job. Weitere Vor-Transen oder Puffer erhöhen die Laufzeiten. Du kannst auch noch Optokoppler davorpacken und davor einen Seilzug der die TaschenLampe auf die Solarzelle vor dem Optokoppler schalten läßt. Der Seilzug wird von einem Hamsterrad angetrieben. Der Hamster wird durch die Eingangselektroden angesteuert. Total sicher. Bei Gewitter macht es im Hamsterrad einfach nur PFUPP Dann mußt Du den Hamster wechseln. Und wahrscheinlich das Zimmer lüften und putzen. Mach dir nicht so einen Kopf. Für gewöhnlich reichen Vorwiderstand und die integrierten Schutzdioden. Es sei den es gelten besondere Anforderungen: Hohe garantierte Ausfallsicherheit... Wenn man es verkaufen will, wenden Entwickler noch weiter Hilfsmittel an, weil Retourekosten etc. noch hinzukommen. Wenn ich Stundenlang für eine Hobbybastelei nachdenken und suchen muß wie ich sie am Besten absichere um Hardware für ein paar Euro zu schützen, dann Frage ich mich für welchen Stundenlohn ich da eigentlich arbeite. Manchmal kann man es einfach auch mal darauf ankommen lassen wenn schlimmstenfalls Elektroschrott im ehemaligen Wert von ein paar Euro dabei rauskommen können. Wie gesagt, oft reicht der Vorwiderstand mit den internen Dioden.
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Hinweis: Bei meinem letzten Post wurden keine Tiere verletzt, auch wenn michchon das schlechte Gewissen plagt. Ich hatte ohl einen Kaffee zuviel.^^
Kalausi schrieb: > Toll, jemand der Interna an jemanden verrät, der überhaupt keine eigenen > Ideen einbringt. Noch tollere Einstellung! Wenn jemand nicht weiss wie es geht, soll er doch direkt so fragen. Besser, als erstmal eine offensichtlich nicht funktionierende Schaltung zu präsentieren, über die sich dann erstmal 20 Leute herablassend äußern.
Hier erklärt Bourns, wie sie so etwas machen würden: http://bourns.com/Library.aspx?name=PortNoteSolutions
Absicherung gegen die Aussenwelt ist nicht definiert. Die Frage ist doch, was konkret an Störungen, Pulsen usw zu erwarten ist, nur dagegen bracht man es absichern.
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