Transistor als Schalter: Mit Masse Masse durchschalten?

Also, ich habe irgendwie nicht verstanden was du willst. Anderen geht es 
offenbar auch so, denn immerhin haben schon 33 das Bild angeschaut und 
ratlos weitergeklickt.

Die einzige Frage, die sich stellt ist die: Was willst du?
Einen Portpin ansteuern?
Einen Levelshifter?
Die Versorgungsmasse vom uC wegschalten?

Sonst: mit Masse Masse schalten geht einfach über einen Draht. Wenn da 
am einen Ende Masse ist, ist auch am anderen Ende Masse. Wenn du ein 
schlechtes Gefühl dabei hast, nimm einen Widerstand.
Ein Halbleiter (Transistor) schützt niemals. Im Extremfall legiert der 
kurz durch und hat dann Leitfähigkeit in alle Richtungen.

einen einfachen optokoppler mit NPN fototransistor ausgang ? ;)

> Und dies möglichst so, daß die Leitung auch keine 5V führen muß, sondern
> "nichts" und nur auf anlegen von Masse reagiert.
Na gut, in der Elektronik ist "nichts" oft gleichzusetzen mit 0V. 
Genauso ist Masse i.A. gleichzusetzen mit 0V. Wie sollte der uC das dann 
unterscheiden können?
Auch in der von dir gefundenen Schaltung mit dem Transistor ist der 
"Ruhepegel" am Emitter ca. 5V (sonst würde der ja durchschalten...).

Fazit:
Schalte den Pullup vom uC ein (--> min. ca. 30k). Dann nimm einen 
Widerstand (4k7), schließ den an den uC an und fertig ist dein Eingang. 
Als Gimmick kannst du dann noch einen 100nF Kondensator vom uC-Pin nach 
GND schalten, dann bist du etwas robuster gegen ESD.

da helfen dir auch keine transistoren, wenn du spannungsspitzen etc auf 
den leitungen fürchtest...
optokoppler sind da das einzig sinnvolle.

Einfach mal so gefragt: um was geht es hier eigentlich?
Eine Strippe vom anderen Ende der Hütte, die auf Masse geschaltet wird?
Auf welche Masse überhaupt?

> Was für Optokoppler (bezahlbar und bekommbar) im SMD-Format
> würde sich denn da empfehlen?
Gib doch mal bei Reichelts Angelika auf der HP die Begriffe "optok smd" 
ein. Da wirst du schon was finden.

Nur: wie wirst du die LED vom OK versorgen?
Doch nicht etwa über dieselbe Spannung wie den uC?
Falls doch: dann war die ganze Mühe (fast) umsonst, denn irgendwelche 
Störungen bekommst du so immer noch auf die Masse.

1

      +5V         +5V        +5V

2

       o           o          o

3

       |           |          |

4

  .----o---.      .-.         |

5

  |        |      | |         |

6

  | uC     |      | |         |

7

  |        |      '-'       / V

8

  |        |       |        / -

9

  |        |       |          |      ___

10

  |    In  o-------o          '-----|___|-----------------------.

11

  |        |       |                                            |

12

  |        |       |                                            o

13

  |        |        \|  /                                       '\

14

  '----o---'         |  /                    lange Leitung        \

15

       |            <|                                          o  \

16

       |           |                                            |

17

       o-----------o--------------------------------------------'

18

       |

19

      ---

Erst mit einer kompletten Entkopplung des LED-Kreises vom uC bist du 
wirklich auf sicherem Boden. So etwa:

1

      +5V         +5V                 +LED

2

       o           o                    o

3

       |           |                    |

4

  .----o---.      .-.                   |

5

  |        |      | |                   |

6

  | uC     |      | |                   |

7

  |        |      '-'                 / V

8

  |        |       |                  / -

9

  |        |       |                    |      ___

10

  |    In  o-------o                    '-----|___|-------------.

11

  |        |       |                                            |

12

  |        |       |                                            o

13

  |        |        \|  /                                       '\

14

  '----o---'         |  /                    lange Leitung        \

15

       |            <|                                          o  \

16

       |           |                                            |

17

       o-----------'                     -----------------------'

18

       |                                |

19

      ---                              ===

20

                                     GND_LED

So, in der Art:
Beitrag "Re: Transistor als Schalter: Mit Masse Masse durchschalten?"

Ohne Witz:
was sollten jetzt noch für Vorschläge kommen?
Entweder du traust dich, deine uC-Masse im ganzen Gebäude zu verteilen,
oder du verwendest einen OK zur Entkopplung.

> ich mir da Störungen einfangen kann,
> die allgemein die 5V verseuchen können
Die 5V sind hier weniger das Problem. Du hast hier eher mit einer 
freilaufenden Masse zu kämpfen. Angenommen du willst 2 Taster 
anschliessen, den einen im Keller, den anderen unterm Dach, und deine 
Elektronik sitzt im EG. Jetzt koppelt der eine Taster irgendwas auf 
seine Massestrippe ein, der Andere auch, und dazwischen hängt irgendwo 
deine Elektronik auch noch mit drauf... Ob das gut geht?

Also: nimm die Lösung mit dem OK, dann läuft wenigstens noch der uC, 
auch wenn die Signale auf den Tasterleitungen etwas "versaut" 
sind/wären.

Max wrote:
> Gut, dann fasse ich mal OK ins Auge. Gibt es da einen empfehlenswerten,
> bezahlbaren, bekommbaren Typen?
> Reichelt hat eigentlich nur 2 Typen (laut suche)LTV 356T-SMD und LTV
> 357T-SMD welche preislich in Frage kämen. Aber zu beiden finde ich bei
> google kein Datenblatt...
Google hat auch keine Datenblätter ;-)

Aber der 1. Link mit dem Suchbegriff LTV356T führt zu 
http://www1.schukat.com/schukat/schukat_cms_de.nsf/index/CMSDF15D356B046D53BC1256D550038A9E0?OpenDocument&wg=X7225&refDoc=CMS5906A9FA1311538CC12570C80053C521
und da gibts das DB, der dritte Link führt dann zu
http://www.datasheetarchive.com/pdf-datasheets/Datasheets-17/DSA-323085.html

ansonsten evtl. ein J-fet nehmen? also 5v -> widerstand -> jfet -> masse

> Jetzt stellt sich die Frage nach dem richtigen Widerstand bei 5V,
> gehen 1K?
Mach das mal ruhig ein wenig niederohmiger, damit über den Taster auch 
sowas wie ein Strom fließt. Etwa 330R-470R als Richtlinie.

Und, nur damit wir uns richtig verstehen: Die 5V für die OK-LED sind 
nicht die selben 5V wie auf dem uC, und die Masse am OK ist nicht 
dieselbe Masse wie auf den uC. Das ist eine eigene getrennte Spannung. 
Ich habe da nicht aus Versehen andere Symbole und Namen gewählt ;-)
Evtl. kannst du die Versorgung für die Widerstand-Taster-LED-Strecke mit 
einem 1-Watt DCDC-Wandler erzeugen.

> ansonsten evtl. ein J-fet nehmen
Die Konstantstromquelle mit dem J-Fet kommt bei dieser kleinen Spannung 
fast nicht mehr in den richtigen Arbeitspunkt. Also rausgeworfenes Geld.
Und zudem würde ich aus diesem Kreis alles unnötige halbleiterige 
herauslassen.

> ... wenn da eine Masseleitung von der Platine nach draussen geht ...
Nein. Denn genau das soll der OK ja verhindern, sonst könnten wir uns 
das Geld und den Platz sparen und die Lösung rein passiv (Widerstände) 
realisieren.

Es geht nicht darum, den Eingangs-Pin vom uC von der "bösen" Aussenwelt 
abzukoppeln, sondern darum, den ganzen uC von der Aussenwelt 
abzukoppeln. Das wichtigste, was eine elektronische Schaltung zum 
Funktionieren braucht, ist ein halbwegs verlässlicher Referenzpegel 
(hier: die Masse). Und deshalb bleibt die Masse lokal am uC und der 
Taster draußen vor dem Optokoppler.

> galvanische Trennung
Ja, das wars, was mir partout nicht einfallen wollte... ;-)

> Und wenn ich den OK auch mit der selben Masse betreibe, kann ich
> gleich Passiv mit Widerständen und Kondensatoren arbeiten, richtig?
Is so.
Der EMV- und ESD-Dreck kommt dann über die Masseleitung rein,
und du mußt dir klar werden, ob deine Schaltung damit klarkommt.

Machs etwa wie im Bild:

1

       +5V         +5V

2

        o           o

3

        |           |

4

   .----o---.      .-.

5

   |        |      | | 2k2

6

   | uC     |      | |

7

   |        |      '-'

8

   |        |       |

9

   |        |  ___  |     ___

10

   |    In  o-|___|-o----|___|-----------------------------------.

11

   |        | 10k   |     47R                                    |

12

   |        |       |                                            o

13

   |        |      ---                                           '\

14

   '----o---'      ---                        lange Leitung        \

15

        |           | 100n                                       o  \

16

        |           |     ___                                    |

17

        o-----------o----|___|-----------------------------------'

18

        |                 47R

19

       ---

Der 10k entkoppelt den Pin vom Taster, damit ist klar:
interner Pullup aus.

Der Kondensator sorgt dafür, dass zusammen mit den beiden Widerständen 
47R bei Betätigen des Tasters kurz ein Strom von ca. 50mA fließt, der 
irgendwelche Oxidschichten im Taster entfernt.

Relais?

Ich muß die Reihenfolge der Fragen etwas umsortieren, dann ist die 
Antwort schlüssiger:
> Und warum ist durch den 10k etwas entkoppelt?
Dieser 10k Widerstand schützt den Eingang deines uCs. Da fliessen 
(rechnerisch) bei 100V Störspannung gerade mal 10mA in den uC-Pin. Das 
hält der aus.

> warum den internen Pullup aus?
Der interne Pullup hat einen Wert zwischen 30k und 100k. Wird der 
10k-Widerstand an Masse gelegt, dann gibt das einen Spannungsteiler aus 
z.B. 30k und 10k. Daraus ergibt sich bei 5V Versorgung ein Pegel von 
1,25V am Pin. Das ist wenigstens störend, eher aber ungünstig, weil 
durch den unnötigen internen Pullup jetzt keine saubere '0' mehr 
ankommen kann.
Siehe dazu das Bild mit aktiviertem internen Pullup:

1

       +5V         +5V

2

        o           o

3

        |           |

4

   .----o---.      .-.

5

   |uC  |   |      | | 2k2

6

   |   .-.  |      | |

7

   |   | |30k      '-'

8

   |   '-'  | ~1,5V | ~0,25V

9

   |    |   |/ ___  |/    ___

10

   |In<-o---o-|___|-o----|___|-----------------------------------.

11

   |        |   10k |     47R                                    |

12

   |        |       |                                            o

13

   |        |      ---                                           |

14

   '----o---'      ---                        lange Leitung      | gedrückt

15

        |           | 100n                                       o

16

        |           |     ___                                    |

17

        o-----------o----|___|-----------------------------------'

18

        |            \     47R

19

       ---            0V

Mit ausgeschaltetem Pullup sieht das viel schöner aus:

1

       +5V         +5V

2

        o           o

3

        |           |

4

   .----o---.      .-.

5

   |uC      |      | | 2k2

6

   |        |      | |

7

   |        |      '-'

8

   |        | 0,2V  | 0,2V

9

   |        |/ ___  |/    ___

10

   |In <----o-|___|-o----|___|-----------------------------------.

11

   |        |   10k |     47R                                    |

12

   |        |       |                                            o

13

   |        |      ---                                           |

14

   '----o---'      ---                        lange Leitung      | gedrückt

15

        |           | 100n                                       o

16

        |           |     ___                                    |

17

        o-----------o----|___|-----------------------------------'

18

        |            \     47R

19

       ---            0V

> Schadet es, wenn er dennoch an ist?
Ja, eventuell. S.o.

> Relais sind ... wie der Optikoppler - oder sehe ich da was falsch?
Nein, das siehst du richtig.

> Gut, daß heißt also, nicht den Pull-up einschalten,
> sondern den Pull-Down, oder?
> Weil etwas muß ja immer eingeschaltet sein, oder irre ich mich?
Jetzt wird mir das aber langsam zu trollig ;-)
Lies dir bitte das Datenblatt durch, und dir wird sich die Wahrheit 
offenbaren: Es gibt einen dritten Zustand neben hi und lo. Wie würdest 
du z.B. ein EPROM, ein RAM, einen AD-Wandler und einen DA-Wandler an 
einen Datenbus anschliessen? Alle mit Pullup, oder Pulldown, oder was?

> Welche Formel benutzt ihr da zum ausrechnen der Spannung?
Am einfachsten ist das Zeitintegral über die Ladung... ;-|
Etwas schwieriger wirds mit U=R*I, weil man diese Formel immer in der 
falschen Stellung hat, und sie deshalb jedesmal umstellen muß. Wenn ich 
z.B. den Widerstand wissen will, komme ich mit U=R*I nicht weiter. Da 
hilft nur das ausmultiplizieren mit dem Kehrwert von I. Aber dazu 
könntest du mit Google schnell mal was finden, ich bin dann weg.

Lothar Miller wrote:
>> Und warum ist durch den 10k etwas entkoppelt?
> Dieser 10k Widerstand schützt den Eingang deines uCs. Da fliessen
> (rechnerisch) bei 100V Störspannung gerade mal 10mA in den uC-Pin. Das
> hält der aus.

Passt zwar nicht ganz zum Thema, aber das hat mich gerade an etwas 
erinnert. Atmel hat eine Nulldurchgangserkennung für 230V AC, bei der 
sie über zwei 1MOhm-Widerstände die Netzspannung auf GND und einem 
Eingangspin des AVRs gegeben haben. Gibt eine Application Note dazu ...

Der hält also viel aus :)

MfG
Thomas Pototschnig

> bei der sie über zwei 1MOhm-Widerstände die Netzspannung auf GND
> und einem Eingangspin des AVRs gegeben haben.
>
> Der hält also viel aus :)
Da fließen ja gerade mal max. 150uA.
Das sollten die Schutzdioden schon abkönnen.

Aber irgendwie tun mir die Widerstände leid... :-)
Den Strom (Leistung) hält bei 230V sogar ein 1206 aus.
Aber die Spannung nicht.

> so ohne feste Definition geht auch?
Ja, steht üblicherweise im Datenblatt zum entsprechenden uC.
Welchen verwendest du denn (AVR, PIC, 8051, MSP)?

Max wrote:
> Ganz harmlos einen Mega16
Da gibts keinen konfigurierbaren Pulldown am Eingang. Siehe DB.

Michael H* wrote:
> lothar, tiefen respekt für deine geduld! =)
Es ist nur so, dass ich unbedingt das letzte Wort haben will ;-)