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Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik 5-24V Eingänge am Mikrocontroller


Autor: Michael B. (gm8816)
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Hallo,
ich möchte an einen Atmega8 verschiedene Eingänge Nutzen. Allerdings 
sollen diese Eingänge mit 5 - 24V angesteuert werden können. Da der 
Atmega aber bei 24 V garantiert beschädigt wird muss ich die Spannung 
irgendwie verkleinern. Am Atmega sollen später nur 5V anliegen. Eine 
idee von mir wäre ein 5V Festspannungsregler zu benutzen. Wie seht ihr 
das? Gibt es eine elegantere Methode?

Autor: holger (Gast)
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Z-Diode

Autor: Johannes M. (johnny-m)
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Was für Signale sollen das denn überhaupt sein? Analogsignale, 
Digitalsignale (und wenn letzteres, welche Frequenzen)? 
Festspannungsregler ist für Eingangssignale völlig unsinnig. Da tuts 
auch ein Spannungsteiler.

Autor: simpel (Gast)
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470k Vorwiderstand. Den Rest regeln die internen Schutzdioden.

Autor: Michael B. (gm8816)
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Es sollen Analogsignale und Digitalsignale sein. Die Frequenzen werden 
nicht hoch sein. Nur Schalter und Sekundentaktgeber.

Autor: Simon K. (simon) Benutzerseite
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simpel wrote:
> 470k Vorwiderstand. Den Rest regeln die internen Schutzdioden.

Zur Sicherheit noch extern ein paar Schutzdioden gegen VDD und GND 
anklemmen. Den Widerstand trotzdem dranlassen.

Autor: Lötnix (Gast)
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Autor: Michael B. (gm8816)
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Die im Forum beschriebene Schaltung ist etwas zu groß, da ich das ganze 
8 mal machen muss. Ist das mit dem 470kiloohm vorwiderstand auch 
wirklich sicher? Ich hab nur ansgt, dass mir die Schaltung dann bei 25 
Volt irgendwann abbrennt.

Autor: Uwe ... (uwegw)
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Die Schaltung brennt nur ab, wenn der Widerstand kaputtgehn sollte. Ist 
aber bei diesen Strömen eher unwahrscheinlich. Selbst Atmel stellt diese 
Lösung in einer Appnote vor, um mit Netzspannung(!) an den AVR zu gehen 
(zwecks Nulldurchgangserkennungen)

Autor: holger (Gast)
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>Ich hab nur ansgt, dass mir die Schaltung dann bei 25
>Volt irgendwann abbrennt.

Ich schmeiss mich weg !

I=U/R

I=(25-5)/470000 = 42uA

Extra Schutzdioden für 42uA ? Nö !

Autor: Roland Praml (pram)
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also das mit dem Widerstand passt schon, er ist evtl sogar zu hoch, ich 
mach das mit 2x 1 MOhm und 230V für Phasenanschnittsteuerung

Autor: Hegy (Gast)
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ohne das datenblatt gelesen zu haben, aber geh von den 470K-Widerstand 
runter bis max. 100k bis 150k wegen EMV, falls es in der Umgebung 
ordentlich "funkt".

Autor: mr.chip (Gast)
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Wenn man einen so hohen Vorwiderstand nimmt, macht man sich damit nicht 
schon fast die gesamte Spannung über dem Pin zunichte? Der Vorwiderstand 
bildet ja mit dem Eingangswiderstand einen Spannungsteiler, je grösser 
der Vorwiderstand desto kleiner die Spannung über dem Pin.

Autor: Michael B. (gm8816)
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Mir ist jetzt nur unklar was bei einer Eingangsspannung von 5V und einem 
Widerstand von 470K passiert. Eigentlich müsste der Controller doch dann 
nicht mehr reagieren. Ich möchte aber, dass er bei 5V, 6V, 7V usw. 
reagiert.

Autor: Fabian B. (fabs)
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Tut er auch.
Der Eingangswiderstand des uC ist so hoch, dass am Vorwiderstand nur 
eine kleine Spannung abfällt. Der Sinn dieses R ist die Strombegrenzung, 
damit die Internen Schutzdioden des uC nicht abbrennen. Diese Leiten 
Spannungen über VCC+0.5V ab, können das aber nur für Ströme unter 1mA.

Gruß
Fabian

Autor: Michael Waiblinger (wiebel42)
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Hallo? Z-Diode? Vorwiderstand?
Klassischer Fall für einen Spannungsteiler.
Pro Eingang 2 Widerstände, die das Signal in den Richtigen Bereich 
bringen.
Wobei R1 zur Masse geht und R2 zum Signal, dazwischen ist dann dein 
Ausgang.
R1+R2 sollte nicht so klein sein, dass deine Quelle überlastet wird, 
aber auch nicht zu Gross da es sonst zu sehr Rauscht. Ich würde R1 so um 
die 10kOhm wählen und R2 dann anpassen. (e.g. für 25V->2.5V(V_ref) 
R1=10k, R2=90K, I=25V/100k=0.25mA, damit sollte die Quelle klar kommen).
Z-Dioden kannst du einsetzen um den Bereich anzupassen, wenn du z.B. 
Werte zw. 20V und 25V hast, eine Z-Diode mit V_z=20V und dann R2=10k, 
R1=10k um wieder auf die 2.5V zu kommen.
Selbstverständlich gilt für digitale Signale das selbe. -wiebel

Autor: holger (Gast)
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>Klassischer Fall für einen Spannungsteiler.

Der funktioniert für 5V Signale wenn er
für 24V ausgelegt ist ? Nein !

Autor: Michael B. (gm8816)
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Also ist der Spannungsteiler die Falsche Lösung des Problems? Soll ich 
jetzt einfach einen Vorwiderstand benutzen und der Funktioniert dann von 
5V - 25V Eingangsspannung?

Autor: Michael Waiblinger (wiebel42)
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Ja, kommen die Spannung den völlig wahllos, oder weisst du an welchem 
Pin welche Spannung zu erwarten ist? Wenn das so wäre würde ich auch für 
die Z-Diode plädieren. Wobei für Analogsignale ist das schlicht humbug, 
da MUSS ein Spannungsteiler her.

Autor: Michael B. (gm8816)
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Die Spannungen kommen völlig wahllos. An jedem Pin soll jede Spannung 
möglich sein.

Autor: Michael Waiblinger (wiebel42)
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Ok, und ADCs sollen gar nicht stattfinden, oder wie?

Autor: Michael B. (gm8816)
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Nein ADCs brauche ich auf diesen Eingängen nicht. Dafür will ich 
einfache 5V Eingänge benutzen.

Autor: Andreas Schwarz (andreas) (Admin) Benutzerseite Flattr this
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Der Vorwiderstand bildet mit dem Innenwiderstand einen Spannungsteiler. 
Da der Vorwiderstand sehr viel kleiner ist als der Innenwiderstand 
ergibt das eine Spannung die annähernd der Eingangsspannung entspricht, 
also 5 oder 24 V. Jetzt kommt die interne Diode ins Spiel: sobald die 
Spannung am Spannungsteiler 5.x V überschreitet wird sie leitend und 
sorgt dafür dass die Spannung nicht weiter ansteigt. Wegen dem 
Vorwiderstand fließt nicht so viel Strom dass das irgendwie gefährlich 
wäre.

Autor: Michael Waiblinger (wiebel42)
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Dann hab ich das falsch verstanden. Sauber fände ich ein 10k Widerstand 
und eine 4.*V Z-Diode nach Masse, was Holger mit seinem ersten Beitrag 
wohl auch meinte. Da die AVR aber so stabil sind dürfte die Variante mit 
dem Vorwiderstand wohl auch klappen, find ich aber unsauberer. Naja, 
dann will ich mal nicht weiter Unsinn verbreiten. ;) -wiebel

Autor: Michael B. (gm8816)
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Danke für die Hilfe. Ich werde es jetzt mit einem 470K Vorwiederstand 
versuchen.

Autor: Andreas Schwarz (andreas) (Admin) Benutzerseite Flattr this
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Wie weiter oben schon gesagt sind 470K etwas viel. Dann fließen so 
geringe Ströme dass die Spannung vielleicht schon durch irgendwelche 
EMV-Störungen die Schaltschwelle des Eingangs überschreitet. Ich würde 
es mal mit ~50-100k probieren.

Autor: Dan (Gast)
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Naja 470K sind für LowPower-Designs noch ok, zumindest wenn man was 
gegen die HF tut. Viel schlimmer finde ich immer die 
"Standard"-Beschaltung die man oft sieht mit einer Diode nach Vcc und 
einer von Gnd zum Eingang...kommt bei HF immerwieder prima....wenn 
Dioden dann bei Bedarf wechselstrommäßig überbrücken.....

Autor: Stefan (Gast)
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wie sieht's denn mit negativer Eingangsspannung aus ?
Mal angenommen, jemand schliesst eine negative Eingangsspannung an - 
braucht's da noch eine Diode im Eingang ?

Autor: Johannes M. (johnny-m)
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Stefan wrote:
> wie sieht's denn mit negativer Eingangsspannung aus ?
> Mal angenommen, jemand schliesst eine negative Eingangsspannung an -
> braucht's da noch eine Diode im Eingang ?
Die Pins sind mit zwei Clamp-Dioden versehen, eine gegen VCC (Anode am 
Pin) und eine gegen GND (Kathode am Pin). Für negative Spnnungen gilt 
das gleiche wie für positive Spannungen, die größer als VCC sind.

Autor: Der Micha (steinadler)
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Nimm doch einfach Optokoppler und die dann mit Vorwiderstand...
so kannst du eigentlich auf Nummer sicher gehen.

Autor: Harry Up (harryup)
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hi,
470K überlebt keinen emv-test. wir haben in unserer steuerung auch 
signale aus ungeregelten spannungsquellen, nennspannung 24v, in der 
praxis liegen aber auch mal 36v an, wenn dem netzteil nix an leistung 
abverlangt wird. 'ne praxisbewährte lösung ist 5k6 mit zpd4,7 gegen gnd. 
sicher wird hier auch leistung vernichtet, meist unnötigerweise, aber 
die betriebssicherheit geht eindeutig vor. grüssens, harry

Autor: Matthias (Gast)
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@ Harry Up (harryup)

...470K überlebt keinen emv-test...

Wieso nicht? Wo liegt da das Problem?

Autor: Gast (Gast)
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Ich würde auch sagen mach das ganze mit Optokopplern, da hast du keine 
EMV oder Potenzialprobleme und die ganze Sache wird "kugelsicher".
Wenn du dir wirklich mal einen Eingang zerschiesst: Optokoppler wechseln 
und gut ist. Man kann auch auf der Eingangsseite der Optokoppler prima 
noch LEDs in Reihe schalten, da hat man auch gleich ´ne Kontrolle, über 
den Zustand. Und um etwas Platz auf der Platine zu sparen gibt´s ja die 
Optokoppler, in denen mehrere in einem Gehäuse sind z.B. PC847..

Autor: Matthias (Gast)
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Ja, und als Strombegrenzung kannst du nen BF245C nehmen, da ist es egal, 
welche Spannung 5..24V ankommt:

5...24V----------
                |            |/
              Optokoppler => |   zum µC
                |            |\
               LED
                |
                |
           G |---D
           --|        BF245C
           | |---S
           |    |
           |    R     R, so dimensionert, dass etwa 10mA fließen
           |    |    (Konstantstromquelle)
0----------o----o

Autor: Michael B. (gm8816)
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Also ich habe mich jetzt doch für die Variante mit der Z-Diode 
entschieden. Die Schaltung habe ich als Anhang geschickt. Kann mal 
jemand nachsehen ob ich das so richtig verstanden habe?

Autor: Dan (Gast)
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@Gast (Gast) / 19.07.2007 09:45

Wenns falsch angestellt ist, ist der Optokoppler für HF/Burst kein 
Hinderniss ;)

Autor: Harry Up (harryup)
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hi,
genau richtig so. ein pulldown von 50-100k parallel zur z-diode tät 
hübsche dienste, wenn mitteldicke störungen an den eingang gelangen 
wollen, dessen eingangswiderstand ist ja so elend hoch, dass der jeden 
pups als gültiges signal interpretiert.
@matthias: na deshalb eben

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