Ist das normal, dass ein direkt an einem Atmega AVR angeschlossener
Piezo-Summer diesen durcheinanderbringt?
Ich experimentier grade mit dem Aufbau einer Schaltung auf Breadboard.
Ohne Piezo läuft alles robust. Wenn ich den Piezo an einem extra dafür
reservierten Port des Atmega direkt gegen Vcc geschaltet betreibe
(Variante A in der Skizze) gibt es immer mal Aussetzer.
Hab jetzt mal probehalber den Piezo über einen Transistor geschaltet
(Variante B), dann läuft wieder alles andere stabil. Ich hab leider
konkret kein Datenblatt des Piezo, der war aus so einer KEMO Wundertüte.
Bilde mir ein, ich hatte schon mal Schaltungen gesehen wo so ein Piezo
direkt an einem Atmega dranhängt.
Liegt es eventuell nur am Breadboard-Effekt, oder würdet ihr so nem
Summer auch nen Transistor spendieren?
Nachtrag: wahrscheinlich schiesse ich mit der Transistor-Variante mit
Kanonen auf Spatzen. Hab grad überlegt, dass ein Widerstand in Reihe zu
dem Piezo (der ja eigentlich ein Kondensator ist) dessen anfänglichen
Ladestrom begrenzt, irgendwas in der Größenordnung 500 Ohm müsste
gehen...
Micha schrieb:> Liegt es eventuell nur am Breadboard-Effekt,
Auch auf dem Steckbrett können Abblockkondensatoren direkt am uC nicht
schaden. Hast du sowas?
> Es gibt auch elektromagnetische Summer in derselben Bauform.
Selbst damit hat der AVR kein Problem, wenn den die Spannungsversorgung
stabil genug ist. Abblock-Kondensatoren nicht vergessen!
stefanus schrieb:>> Es gibt auch elektromagnetische Summer in derselben Bauform.>> Selbst damit hat der AVR kein Problem, wenn den die Spannungsversorgung> stabil genug ist. Abblock-Kondensatoren nicht vergessen!
Oh. Da wäre aber dann eine Freilaufdiode nicht verkehrt.
stefanus schrieb:> Selbst damit hat der AVR kein Problem, wenn den die Spannungsversorgung> stabil genug ist.
Ähem, nö. Die Pins sind nicht dauerhaft kurzschlussfest (und so ein
elektromagnetischer Summer ist de facto fast ein Kurzschluss).
Aber ja: der Pin wird mit großer Wahrscheinlichkeit nicht sofort
abrauchen. Und wenn die Frequenz, mit der er angesteuert wird, nur hoch
genug ist, wird er auch dauerhaft damit leben können, weil es dann eben
kein Quasi-Kurzschluß mehr ist.
Aber Dauer-"Aktiv" wird den Pin mit ziemlicher Sicherheit irgendwann
grillen. Da fehlt dann nach einige Betriebszeit nur der Zünder für den
Latch-Up. Und der kommt im Moment der Abschaltung des Pins
unfreundlicherweise vom Summer selber.
> Abblock-Kondensatoren nicht vergessen!
Die können im Allgemeinen nie schaden, können aber im Falle, daß es
wirklich ein elektromagnetischer Summer ist, den bei unpassender
Ansteuerung potentiell zu erwartenden bleibenden Schaden an der
Treiberstufe des Pins sicher nicht verhindern.
> Die Pins sind nicht dauerhaft kurzschlussfest
Kann man das irgendwo nachlesen? IMHO gibt es eine Grenze für den
maximal Zulässigen Strom über VCC, GND, sowie die Summer der Ströme von
I/O Pins, die zu einer gewissen Gruppe gehören.
Aber einzelne Pins (also wenn die anderen unbelastet sind) sind immer
Kuzschlussfest - dachte ich bislang.
stefanus schrieb:> Aber einzelne Pins sind immer> Kuzschlussfest - dachte ich bislang.
Das hat nichts mit Denken zu tun: es steht so nicht im Datenblatt, aber
sie sind es...
c-hater schrieb:>> Abblock-Kondensatoren nicht vergessen!>> Die können im Allgemeinen nie schaden, können aber im Falle, daß es> wirklich ein elektromagnetischer Summer ist, den bei unpassender> Ansteuerung potentiell zu erwartenden bleibenden Schaden an der> Treiberstufe des Pins sicher nicht verhindern.
Es ist auch nicht die Aufgabe von Abblock-Kondensatoren, physikalische
Schäden, hervorgerufen durch falsche Beschaltung, zu verhindern...
Ein Piezo-Summer funktioniert in beide Richtungen. Legt man eine
(Wechsel-)Spannung an, piepst er. Klopft man dagegen, erzeugt das Teil
eine Spannung, die weit über der des Controllers liegen kann. In
Resonanz betrieben kann die Spannung über dem Piezo für den Controller
gefährliche Ausmaße annehmen. Daher ist die Variante mit dem Transistor
auf jeden Fall sicherer und robuster und auch am lautesten - gegenüber
einer Frickellösung mit Serienwiderstand.
Knut Ballhause schrieb:> Ein Piezo-Summer funktioniert in beide Richtungen. Legt man eine> (Wechsel-)Spannung an, piepst er. Klopft man dagegen, erzeugt das Teil> eine Spannung
So weit korrekt.
> die weit über der des Controllers liegen kann. In> Resonanz betrieben kann die Spannung über dem Piezo für den Controller> gefährliche Ausmaße annehmen.
Aber hier wirds albern. Normale [1] CMOS Ein- und Ausgänge haben jeweils
Schutzdioden gegen Vcc und GND. Wenn die Spannung am Piezo betragsmäßig
die Betriebsspannung des µC überschreitet, wird die Energie die der
Piezo liefert, in die Spannungsversorgung der Schaltung abgeleitet. Und
weil der Piezo nur ein paar µA liefern kann, besteht da keine Gefahr.
Ein "nacktes" MOSFET Gate wäre etwas anderes.
> Daher ist die Variante mit dem Transistor> auf jeden Fall sicherer und robuster und auch am lautesten - gegenüber> einer Frickellösung mit Serienwiderstand.
Es ist überhaupt kein Problem, einen Piezo direkt von einem CMOS-Ausgang
gegen GND oder Vcc (wahlweise, vollkommen egal) zu treiben. Wenn man es
lauter braucht, zwischen zwei im Gegentakt schaltenden Pins. Wenn es
beim TE nicht funktioniert, dann liegt es mit an Sicherheit grenzender
Wahrscheinlichkeit an fehlenden Abblock-Kondensatoren und/oder zu hohen
Impedanzen auf den Vcc/GND Verbindungen, Breadboards haben leider sehr
oft Kontaktprobleme sobald sie nicht mehr neu sind.
XL
[1] bekannte Ausnahme beim AVR: der Reset-Pin, wegen HVSP
Axel Schwenke schrieb:> Aber hier wirds albern. Normale [1] CMOS Ein- und Ausgänge haben jeweils> Schutzdioden gegen Vcc und GND. Wenn die Spannung am Piezo betragsmäßig> die Betriebsspannung des µC überschreitet, wird die Energie die der> Piezo liefert, in die Spannungsversorgung der Schaltung abgeleitet. Und> weil der Piezo nur ein paar µA liefern kann, besteht da keine Gefahr.
Aha. Ich erinnere mich an eine Schaltung (nicht meine), bei der ein
Kunde über Geräteausfälle berichtet hatte. Wie sich herausstellte, waren
alle Geräte betroffen, die mal von der Tischkante gefallen waren und bei
denen der Summer in die Rückwand geklebt war und direkt am Controller
hing. Die Ausfälle gingen von Summerdefekt bis komisches Verhalten des
Controllers, der wohl durch Überspannung Schaden genommen hatte. Das
Verhalten war reproduzierbar. Die "Schutzdioden" im AVR können lediglich
0.5mA ableiten.
Knut Ballhause schrieb:> Aha. Ich erinnere mich an eine Schaltung (nicht meine), bei der ein> Kunde über Geräteausfälle berichtet hatte. Wie sich herausstellte, waren> alle Geräte betroffen, die mal von der Tischkante gefallen waren und bei> denen der Summer in die Rückwand geklebt war und direkt am Controller> hing. Die Ausfälle gingen von Summerdefekt bis komisches Verhalten des> Controllers, der wohl durch Überspannung Schaden genommen hatte. Das> Verhalten war reproduzierbar. Die "Schutzdioden" im AVR können lediglich> 0.5mA ableiten.
Interessanter Beitrag - vielen Dank.
Also hatte offenbar der heftige Aufprall für eine extreme
Spannungsspitze gesorgt.
Bisher hatten wir mit unseren Piezos kein großes Problem (Gegentakt über
Transistoren), aber es ist vielleicht eine Überlegung wert, eine
passende Schutzdiode über den Piezo zu setzen.
Quack schrieb:> Interessant, dass es fuer die ganze Debatte wohl voellig egal ist, was> fuer Kenndaten der Summer hat.
Solange es ein Piezo ist, ist das vollkommen korrekt. Elektrisch ist das
ein Kondensator von ca. 2..20nF (je nach Größe der Scheibe).
XL
Dachte ich melde mich noch mal kurz. Vielen Dank für die zahlreichen
Tips und Meinungen.
Hatte auch noch mal einen Bekannten gefragt, der ein sehr ambitionierter
Bastler ist (Grant Searle). Der hat bestätigt, dass er mit einem direkt
an den Atmega auf GND oder Masse angeschlossenen Piezo schon mal
Probleme bezügl. Stabilität festgestellt hat. Bei Umspringen der
Spannung fliesst da wohl initial ein Strom, den der Atmel nicht mag.
Grants Lösung war dann auch die simple Variante, einen 220 Ohm
Widerstand in Reihe zu schalten. Hab ich inzwischen auch probiert -
läuft stabil.
Ich denk ich werd dann auch die einfachere Lösung mit dem
Reihenwiderstand nehmen - gut genug für meinen Zweck, der Piepser ist
lediglich dazu gedacht zu signalisieren dass Daten übertragen werden,
muss also nicht HiFi sein ;-)
Aha. Ich erinnere mich an eine Schaltung (nicht meine), bei der ein
Kunde über Geräteausfälle berichtet hatte. Wie sich herausstellte, waren
alle Geräte betroffen, die mal von der Tischkante gefallen waren und bei
denen der Summer in die Rückwand geklebt war und direkt am Controller
hing. Die Ausfälle gingen von Summerdefekt bis komisches Verhalten des
Controllers, der wohl durch Überspannung Schaden genommen hatte. Das
Verhalten war reproduzierbar. Die "Schutzdioden" im AVR können lediglich
0.5mA ableiten.
Interessanter Beitrag - vielen Dank.
Also hatte offenbar der heftige Aufprall für eine extreme
Spannungsspitze gesorgt.
Bisher hatten wir mit unseren Piezos kein großes Problem (Gegentakt über
Transistoren), aber es ist vielleicht eine Überlegung wert, eine
passende Schutzdiode über den Piezo zu setzen.
Sorry, dass ich hier den alten Thread ausgrabe, aber das Thema ist interessant.
Geht es hier um Piezos oder Piepser mit Schwingspule?
Ich hab das mal am Oszi getestet. Es entstehen beim Aufprall (Piepser mit Schwingspule) um die +-1,5V.
Wie berechne ich die ungefähre Stromstärke, die die internen Schutzdioden abbekommen?
Müsste es strenggenommen immer eine Diode über dem Piepser sein, oder reicht auch ein Serienwiderstand?
Geht es hier um Piezos oder Piepser mit Schwingspule?
Meinst du nicht, dass du in der Lage gewesen wärest, das selber festzustellen?
Im Titel steht "Piezo" und dann hat der Bürovorsteher vor gut 11 Jahren "elektromagnetische Summer" in die Runde geworfen.
Präsens ist also sicher nicht angebracht und um Mikrocontroller oder digitale Elektronik handelt es sich auch eher nicht ;-)
Klasse, danke für die Feststellung, hilft enorm.
Die Antwort, auf die ich mich beziehe, war nicht konkret auf Piezos bezogen, sondern auf Summer. Die Begriffe werden bei dem Thema eh oft durcheinander geworfen, deswegen frage ich hier.
Schließe zwischen den Pins des Summers einen 1 Ohm Widerstand an und messe die Spannung, die dann beim Klopfen auftritt. Wegen I = U/R entspricht dann die gemessene Spannung dem fließenden Strom. Weil der Summer einen Innenwiderstand von 50 Ohm hat, addierst du noch 2% dazu. Fertig.
Das wäre dann der theoretisch maximale Strom, den der Summer ausgeben kann.
Wie berechne ich die ungefähre Stromstärke, die die internen
Schutzdioden abbekommen?
Du machst dir unnötige und völlig theoretische Sorgen, denn wenn du den elektromagnetischen Summer an die Portpins angeschlossen hast und beide Ausgänge aktiv treiben, dann fließt über die Schutzdioden kein Strom, sondern über die eingeschalteten Mosfets des Pintreibers.
Und wenn du den Summer inaktiv schaltest, indem beide Portpins auf "low" oder "high" geschaltet werden, dann fließt der Strom über die beiden Low-seitigen Mosfets und die jeweilige Versorgungsschiene:
1
µC µC
2
Pintreiber Pintreiber
3
--o-----------------------o----- Vcc
4
| |
5
-| Hi-Mosfet |-
6
| |
7
o---------Summer--------o
8
| |
9
-| Lo-Mosfet |-
10
| |
11
--o-----------------------o---- GND
Dieser Strom fließt dann über Vcc bzw. GND, ohne dass er den µC überhaupt verlässt.
Die Begriffe werden bei dem Thema eh oft durcheinander geworfen
Nein, diese beiden Bauarten lassen sich sehr exakt unterscheiden. Wenn Laien das dann gleichsetzen, dann ist das was anderes. Aber für alle anderen ist ein Piezo ein Piezo und damit diametral von einem magnetischen Summer entfernt.
Nachdem das geklärt ist: warum fragst du? Bekommst du Probleme beim Runterwerfen des Geräts oder wenn du draufschlägst?
Die Frage war erstmal allgemein zu verstehen, nicht mit Bezug auf den verlinkten Thread.😊
Theoretisch ist das eine ungewöhnliche Fehlerquelle, wenn Ausfälle bei Herunterfallen auftreten, wie oben geschildert.
Wenn man das weiß, kann man es ja verhindern.
Es wäre wichtig zu wissen, ob der Fall nur bei Piezos auftritt.
1 Ohm, das wäre bei ausgeschaltetem Ausgang, oder? Aber was passiert, wenn bei aktiven Ausgängen eine Spannung rückinduziert wird?
Die obige Antwort vom Knut, auf die ich dann geantwortet habe bezieht sich doch auf Summer.
(…waren alle Geräte betroffen, die mal von der Tischkante gefallen waren und bei denen der Summer in die Rückwand geklebt war..“)
Es wäre wichtig zu wissen, ob der Fall nur bei Piezos auftritt.
So ziemlich überall, wo elektrische Energie in Bewegungsenergie umgesetzt wird, ist der Effekt umkehrbar (man kann auch Lautsprecher als Mikrofone benutzen...)
Irgendwelche Wechselstrommaschinen (ohne Magneten) mal ausgenommen.
1 Ohm, das wäre bei ausgeschaltetem Ausgang, oder?
In meiner Beschreibung des Messaufbaus war gar kein Ausgang beteiligt, sondern nur Summer, Widerstand und Oszi.
Aber was passiert, wenn bei aktiven Ausgängen eine Spannung
rückinduziert wird?
Dann fließt ein Strom durch den grade aktiv eingeschalteten Mosfet.
Wenn man das weiß, kann man es ja verhindern.
Man kann sich auch zu Tode schützen.
Es wäre wichtig zu wissen, ob der Fall nur bei Piezos auftritt.
Es ist nur dann wichtig, etwas zu tun, wenn auch etwas passieren kann. Bei solchen "Spezialproblemen" tut man gut daran, einfach mal zu warten ob überhaupt was passiert.
Ok, hab zum Test einem Ton ein 10s Delay vorangestellt und den Ton ausgelöst (während des Delays sind die Ausgänge somit aktiv, richtig?). Währenddessen mit dem Piepser auf den Tisch geklopft. Dabei konnte ich maximal 400mV messen. Der Lautsprecher hat einen Widerstand von 40 Ohm (DC).
piezo.png
(22 KB)
