Platinen Ein/Ausgang schützen

[Klaus (Gast)]

Hallo zusammen,

zuerst mal zur Aufgabe:
Ich möchte mit meinem µC ein 12V-Signal auswerten. Das mache ich über 
einen einfachen Spannungsteiler der mir die 12V auf 5V runterteilt, 
somit kann der µC erkenn ok der Pegel low oder high ist.

Dieses Signal kommt in der mitte einer 3er Anschlusslklemme an. Die 
anderen beiden sind +12Vout und GND von der Platine.

Ich möchte mit einer einfachen Beschaltung verhindern das Bauteile auf 
der Paltinie kaputt gehen, wenn:

1. mehr als 12V richtung µC gehen
2. wenn der Spannungsausgang versehendlich als Eingang genutzt wird
3. Kurzschluss zw. +12Vout  und GND

Was habe ich für Möglichkeiten?


LG Klaus

[Pandur S. (jetztnicht)]

Erst mal keine Klemme verwenden, denn dann geschieht es sicher, dass 
irgendwann etwas falsch eingesteckt wird. Verwende Stecker anstelle.

Eine 5.1V Zehner ueber den Pin

[noti (Gast)]

"mehr als 12V" lässt natürlich etwas Spielraum zu...

Grundsätzlich geschützt bist du mit einem Vorwiderstand an 
Signaleingängen, der so dimensioniert ist, dass bei der max. zu 
erwartenden Spannung die interne Schutzbeschaltung des µC ausreicht 
(meist Schutzdioden auf Versorgung, siehe Datenblatt, Reserve lassen!)
Je nach zu erwartenden Störungen können weitere externe Bauteile, z.B. 
TVS´, Sinn machen.

Die Versorgung würde ich einfach mit Sicherung (seriell) und Diode 
(gegen Masse) schützen, dann ist auch Verpolung abgedeckt.

[Klaus (Gast)]

noti schrieb:
> Die Versorgung würde ich einfach mit Sicherung (seriell) und Diode
> (gegen Masse) schützen, dann ist auch Verpolung abgedeckt.

Ich habe diese Anschlussklemme 2mal. Ich würde jetzt vor der Verteilung 
der 12V auf die klemmen die Sicherung setzen. Wenn an aller Klemme Müll 
passiert ist zwar die andere Klemme auch tot ist dann aber so. Oder 
Siehst du das anders?

Iwe würdest du Sicherung und Diode auslegen?

[doedel (Gast)]

Spontan würde ich das über einen Opto-Koppler realisieren.

[doedel (Gast)]

und für das Problem mit der verpolten Versorgungsspannung wäre 
vielleicht noch ein Brückengleichrichter ne Idee

[Bernd das Brot (Gast)]

Jetzt Nicht schrieb:
> Eine 5.1V Zehner ueber den Pin

Ich habe Grundsätzlich das gleiche Problem. Nur das auf meinen 
Controllerpin theoretisch nur 5V zur Auswertung gehen.

Wie kann ich verhinder das der Controller kaputt geht, wenn am Pin warum 
auch immer mehr als 5V am Pin anliegen sollten. Eine Zenerdiode Zwischen 
Pin und Masse ist ja zwecklos. In Reihe reicht der Strom am PIN nicht. 
Was ist eine mögliche Lösung?

[Mampf F. (mampf)]

Bernd das Brot schrieb:
> Wie kann ich verhinder das der Controller kaputt geht, wenn am Pin warum
> auch immer mehr als 5V am Pin anliegen sollten. Eine Zenerdiode Zwischen
> Pin und Masse ist ja zwecklos. In Reihe reicht der Strom am PIN nicht.
> Was ist eine mögliche Lösung?

Weshalb ist das zwecklos? Für eine Z-Diode sollte man noch einen 
Vorwiderstand verwenden ...

Was man machen kann: Ein Widerstand in Reihe zum Pin, der so 
dimensioniert ist, dass die Überspannung über die internen Schutzdioden 
gegen +Ub kurzgeschlossen werden und dabei der zulässige Strom über die 
Schutzdioden nicht überschritten wird

[Stefan F. (Gast)]

Und Ausgänge schützt man ebenfalls über einen Widerstand. Auch dort 
sollte der Widerstand so groß gewählt werden, dass die Eingangsdioden 
des Mikrochips nicht überfordert werden. Mit <2mA ist man auf der 
sicheren Seite.

          10k             10k
in o-----[===]----IC-----[===]----o out

Das würde z.B. bis 20V gehen. Die Ausgänge können so natürlich nur noch 
sehr geringe Lasten ansteuern.

Achtung: Die internen Schutzdioden des IC leiten Überspannung nach VCC 
ab. Wenn die Schaltung insgesamt weniger Strom aufnimmt, als hier 
fließt, dann steigt deine Versorgungsspannung auf einen unzulässig hohen 
Wert. Bei Überspannung an vielen Eingängen gleichzeitig kann das schnell 
passieren.

Daher empfehle ich zusätzliche eine Z-Diode zwischen VCC und GND, z.B. 
eine mit 5,6V für einen Chip, der 5V verträgt. Sie muss ausreichend 
belastbar sein.

[Günter M. (redround)]

Ich persönlich realisiere das auch lieber über Optokoppler sowohl an den 
Ein- als auch an den Ausgängen. Wenn man den Vorwiderstand korrekt 
wählt, kann man durchaus ein breites Spannungs-Spektrum abdecken. Ein 
4N25 zum Beispiel mit 1k Vorwiderstand kann locker mit einer 
Signalspannung zwischen 5 und 20 Volt angesteuert werden. Auch auf der 
Ausgangsseite kann man den Optokoppler problemlos als Pegelwandler 
einsetzen um so von den 5 Volt des Controllers z. B. auf die 
Gate-Spannung für einen MOSFET zu kommen. Natürlich kann man das aber 
auch anders machen ... ist halt immer eine Frage der persönlichen 
Vorlieben / des konkreten Einsatz-Zweckes.