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Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Schutz vor Überspannung


Autor: Dilligent (Gast)
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Hallo, habe vor einen µC im Auto zu verbauen, benutze dazu das STK500 
mit ATmega32-16PU. Soweit alles Prima, Stromversorgung ist nicht das 
Problem, das STK500 is bei 9-15V schon zufrieden :)

Ich müsste nun allerdings einige Leitungen abgreifen bei denen die 
Spannung ca. 12V ist, unter anderem auch gepulst. Wie mache ich das? 
Kann ich z.b. einen Spannungsregler in die Leitungen vor die I/O Pins 
setzen die die Spannung auf 5V begrenzen? Ich hab von elektrotechnischen 
Bauteilen leider nicht so die allergrößte Ahnung und kann zu allen 
Möglichkeiten da Dioden einzusetzen überhaupt nichts sagen (leider haben 
mir da verschiedene Artikel auch nicht weitergeholfen).

Es sieht so aus, ich hab im Auto verschiedene Ventile verbaut die das 
Fahrwerk hart/weich schalten und dies möchte ich im µC abgreifen. wenn 
ein ventil vom fahrzeug geschaltet wird liegt zunächst für kurze zeit 
eine spannung von 12V an, diese wird nach ca. 1-1,5 sekunden auf 3-5V 
mit PWM runtergeregelt, dummerweise kann ich das ganze so nicht an den 
µC Port anschließen... :( Ich brauche eine gaaanz einfache möglichkeit 
hier die Spannung auf ein verträglches maß zu reduzieren, also 5V. 
Spannungsregler gute Idee?

Freue mich auf Antworten, wenn was unklar oder sich irgendwie blöd 
anhört bitte ich um Nachsicht, ich hab das Fach Elektrotechnik im 
Studium nur gaaanz kurz angerissen, bin Informatiker nicht 
Elektrotechniker ;)

Schöne Grüße, Dennis

Autor: The Devil (devil_86)
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Du hast dir die Antwort eh schon selber gegeben -> Zenerdiode.

Autor: Dilligent (Gast)
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Ich verstehe leider die Bezeichnungen nicht genau, bedeutet Z-Diode 5,1V 
das an Kathode/Anode (welches ende is nun das was zum I/O Pin führen 
darf?) nur höchstens 5,1V liegen?

http://www.csd-electronics.de
Z-Diode 5,1 V
Best.Nr.: 1158

sowas? Entschuldigung für meine Unwissenheit, ich bin halt noch Anfänger 
bei diesen Sachen, bei mir steht der programmiertechnische Teil im 
Vordergrund :)

Also hänge ich an das eine Ende der Diode die Leitung auf der ca. 12 V 
liegen (auch gepwm't) und bekomme am anderen Ende 5,1V raus? das mir das 
Teil nicht durchbrennt berechne ich wie?

Schöne Grüße, Dennis

Autor: Mathi (Gast)
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Schau Dir den Artikel an
http://www.mikrocontroller.net/articles/Diode

Die Diode wird, in Sperrichtung, parallel zum Aus/Eingang gehangen. Den 
Strom begrenzt Du einfach mit einem Widerstand. Dafür gibts dann den URI 
:-P

Autor: Airrider (Gast)
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Mir wird ganz schlecht bei dem Gedanken, daß jemand mit so wenig 
Vorahnung
irgendwelche seiner Kreationen im Auto an sein Fahrwerk ranschrauben 
will.

Autor: Dilligent (Gast)
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Es geht lediglich um Überwachung nicht um Steuerung. Es waren vorher 
LED's dran, nun will ich das ganze anders lösen...

Ich verändere da am Fahrzeug nichts, die originale Steuerung bleibt 
erhalten, es geht wirklich nur drum das ganze auch am µC mitzubekommen, 
sorry falls da ein falscher Eindruck erweckt wurde. Sowas würde ich 
selbstverständlich nicht versuchen ohne da genaue Kentnisse über das 
Thema anzueignen!

Ich finde dieses Thema irgendwie anspruchsvoll da die Thematik auf jeder 
Internet Seite irgendwie anders beschrieben wird, mir aber ein konkretes 
Anwendungsbeispiel zu meinem Problem fehlt. Es wird immer nur was von 
Spannungsbegrenzung kurz angerissen aber nichts konkret beschriebe 
(zumindest nicht für mich verständlich)...

Also nochma damit es glasklar ist, mein µC übernimmt keinerlei 
Steuerungsaufgaben, und selbst für den Fall das der Blitz in meine 
Schaltung einschlägt würde das Fahrwerk von alleine auf Dauerhart 
umschalten. Ein Risiko is absolut nicht gegeben

Autor: Mike J. (Gast)
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@ Dilligent
Na dann ist ja alles klar, du willst quasi nur die Spannung messen.

Das Problem ist:
- Die Spannung die an dem Eingangs-Pin von deinem ( Mega32 ?) anliegt 
darf nicht höher als  Vcc + 0.3V  sein!
- Jetzt kommt es drauf an mit welcher Spannung du deinen Mega32 
betreibst.
Wenn an Vcc 5V liegen, kannst du eine 4.7V Z-Diode + Vorwiderstand 
nehmen.


Also bei 13.8V Eingangsspannung :
I=5mA
R=U/I -> 13.8/0.005 = R=2760 Ohm (kannst 2.7 Kilo Ohm nehmen)
(bei 10mA = 27V Eingangsspannug )

Z-Diode :
- Wenn du den Vorwiderstand so berechnest dass bei 13.8V nur max.
5mA über die Z-Diode fließen fällt an deinem Port-Pin genau 4.7V ab.
- Wenn 10mA über die Z-Diode fließen fällt an deinem Port-Pin genau 5V 
ab. (Da müssten aber 27V an dem Pin anliegen, bei R=2.7K Ohm)

Da er ein Signal mit einer Spannung von mehr als (5V/2) = 2.5V als High 
erkennt könntest du z.B. auch eine 3.3V oder 3.6V oder 4.3V ... Z-Diode 
nehmen, in jedem Fall geht der I/O-Pin nicht kaputt und dein µC bekommt 
sein High/Low-Signal.

PWM :
Wie hoch ist eigentlich die PWM_-_frequenz ?
Wenn die PWM-Frequenz zu hoch ist kannst du die normalen Z-Dioden nicht 
nehmen, das müssen dann Transil-Dioden sein.(die gibt es aber glaub erst 
ab 5.8V)

Musst du das PWM-Signal genau messen können?

Ich glaub nicht so recht dass da 3 bis 5V anliegen.
- PWM heißt doch dass die 12V trotzdem dran liegen, aber eben zerhackt.
(0V -> 12V -> 0V -> 12V ...)

Autor: Dilligent (Gast)
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Wow, das is ja mal ne super Antwort, genau sowas hab ich gesucht, das 
hilft mir auf alle fälle weiter! Danke erstmal für die Mühe!

Also, gepulst wird (so eine Erklärung von jmd. anderem zum Steuergerät) 
um damit einen Leistungs-transistator im Steuergerät vor Überlastung zu 
schützen, da die Ventile nach den anfänglichen 1-2 sekunden dauer 12V 
lediglich eine Erhaltungsspannung benötigen. Kann gut sein das ich hier 
ein paar Begriffe durcheinanderschmeisse aber im großen und ganzen 
sollte das so hinkommen. Hab natürlich das mit dem PWM wieder irgendwie 
falsch abgespeichert, du hast selbstverständlich recht, abgehackte 12V 
sind das, beim Multimeter kommen davon ca. 3-5 V (so meine Erinnerung 
korrekt ist, werds gleich nochmal messen) an, ich muss lediglich wissen 
ob da jetzt Spannung da ist oder nicht, die Frequenz ist für mich nicht 
weiter von Belang.

Die Spannung messe ich ebenfalls nicht, es geht wirklich nur um 
High/Low, und  das da kein konstanter Pegel bei der PWM anliegt ist mir 
klar, das würde ich software-mäßig lösen...

Autor: Mike J. (Gast)
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@ Dilligent
Kannst du auch Hardwareseitig lösen, du packst da einfach noch einen 
kleinen Kondensator an die Z-Diode.
                                 _______
I/O-Pin >------*----------*-----|_______|-------------|> 13.8V / 0V
               |          |        R
               |          |
             __|__        |
              / \       =====
         ZD   ---         |   C
               |          |
               |          |
               |          |
             __|__      __|__  <-- Masse Bezugspunkt

ZD = ZD4.7 oder ZF4.7 (6ct. / 3ct.)
R  = 2K7   (10ct.)
C = 2.2µF (Elko 12ct.)
oder
C  = 100nF (Keramik 12ct. / SMD 5ct.)

Das müsste funktionieren und der Z-Diode genügend Zeit zum "leitend 
werden" lassen.


Das ist quasi so als wie wenn du einen Taster entprellen möchtest, ganz 
kurz dauernde AN-Zeiten bekommt er aber nicht am Eingang an.

Wenn du sagen würdest wie lang die Pulsweite (AN/AUS) wär könnte ich dir 
einen ganz genau passenden Kondensator nennen.

Zur Sicherheit solltest du für C = 2,2µF (Elko 12ct.) wählen, dann kommt 
deine PWM nicht so durch. (Jedes Signal welches länger als 1.2ms lang 
ist kommt aber immer noch als ein "high" an den µC Eingang)

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