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Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Wie schützt Ihr Eure Tools vor Zerstörung durch Spannungsspitzen?


Autor: Bernd (Gast)
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Ich möchte mich demnächst mal mit Schrittmotoren beschäftigen. Da die 
Ansteuerschaltung allerdings mit >30V arbeitet und beim schnellen 
Schalten von induktiven Lasten vielleicht auch mal Spannungsspitzen 
auftretenten können, frage ich mich, wie ich meine Tools (Microchip ICD3 
und Tech-Tools DV-100) am besten vor Spikes schützen kann.

Meine erste Idee wäre, die Steuerschaltung (Mikrocontroller) und die 
Motoransteuerung getrennt aufzubauen und beide Schaltungsteile über 
Optokoppler miteinander sprechen zu lassen. Allerdings weiß ich nicht, 
ob durch die Signallaufzeiten (>1µs) vielleicht Probleme auftreten, 
insbesondere wenn es um Microschritte geht (TMC 236-A).

Oder gibt es effiziente Möglichkeiten über Suppressordioden die Eingänge 
meines Logic-Analysers (ist glaube ich ein weitgehend ungeschützter FPGA 
drin) zu schützen?

Autor: Rooney Bob (rooney)
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Diode und Serienwiderstand würde einen Eingang vor Überspannung 
schützen.

Wenn du eine Freilaufdiode einsetzt solltest du das Problem ja ohnehin 
in den Griff bekommen...

Problem wäre nur, wenn der Motor nach dem Abschaltvorgang in den 
Generatorbetrieb wechselt, dann bringt dir die Freilaufdiode nichts. In 
diesem Fall könntest du einen Surpressor-Diode einsetzen. Sie müßte 
jedoch die Energie aushalten.

Autor: Bernd (Gast)
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Mein Problem ist, daß ich noch keine Erfahrung diesbezüglich habe und 
meinen Logic-Analyzer nicht abschießen möchte.

Gibt es eigentlich "schnelle" Optokoppler? Also welche, die 10 oder 100 
MBit übergragen können?

Wie schnell müssen Surpressor-Dioden eigentlich schalten, damit der FPGA 
dahinter keinen Schaden nimmt? Oder tun's auch 1N4148.

Ich habe mal in das Datenblatt einer BYV28 Ultra Fast Avalanche 
Sinterglass Diode geworfen. Die hat eine Recovery Time von 30ns. Da 
steht allerdings nichts davon, wie schnell sie in Durchlaßrichtung 
schaltet. Kann man sich daß irgendwie selber herleiten?

Autor: Rooney Bob (rooney)
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Zum Dimensionieren der Dioden musst du mal wissen welche Energie 
überhaupt auftreten kann, also welche Energie "verbraten" werden muss 
und welche Spannungen deine Gerätschaften aushalten.

Außerdem hängt deine Schutzbeschaltung davon ab, ob die Spannungspulse 
positiv oder negativ sind oder gar beides eintreffen kann.

Autor: Bernd (Gast)
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Der DIGIVIEW-100 kann angeblich +10V/-5V. Beim ICD3 weiß ich es nicht.

Da ich nicht weiß was mich erwartet (die Motore werden mit ca 36V 
betreiben), sollten es wohl schon Dioden sein, die etwas mehr Leistung 
vertragen können. Mir ist es ehrlichgesagt lieber, daß die Dioden 
nachher einen dauerhaften Kurzschluß haben, als daß eines der Tools 
kaput geht.

Autor: Wegbruzzler (Gast)
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Halt mich für naiv, aber warum mußt du die Treiberschaltung deiner 
Schrittmotorsteuerung analysieren?
Die Ansteuerung (wahrscheinlich 5V µC) kannste ja auch ohne Motor an den 
Logikanalysator hängen und wenn alles stimmt, Logikanalysator wieder weg 
und Motor mit bösem Strom wieder ran.
Wenn dann noch was faul ist kannste das auch statisch messen.

Stimmt doch, oder?

Autor: Gast (Gast)
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IMHO sollte es ausreichen, eine saubere Endstufe aufzubauen. Ich habe 
hier eine FET-H-Brücke liegen, die ich teilweise mit über 10A bei 80V 
betreibe, an die Treiber habe ich direkt einen Atmega 8 angeschlossen.

Bis jetzt habe ich es noch nicht geschafft, egal wie die Last auch immer 
aussah, irgendein Messgerät oder µC zu zerlegen.

Du solltest dich evtl. mal nach fertigen Mosfet-Treibern umsehen, die 
haben auch einige Sicherungen eingebaut um eine saubere Trennung zu 
gewährleisten.

Zum Thema Optokoppler: Ich verwende an einer CNC-Fräse zwischen PC und 
Steuerung Optokoppler. Die 6n136 gibt es bei Reichelt extrem preiswert, 
da schmerzt es nciht wenn welche kaputt gehen.
An der Maschine fahre ich Schrittfrequenzen um 100 kHz, völlig 
problemlos. Allerdings habe ich hinter die Koppler noch einen 
Schmitt-Trigger gesetzt, um wirklich ein sauberes Signal zu bekommen.

Autor: 6789 (Gast)
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Wichtig ist zuerst ein sauberes Layout, bei dem man sich ueberlegt wo 
die Stroeme fliessen. Die Stroeme fliessen naemlich nicht irgendwo 
durch, sondern durch Kupfer und durch Komponenten. Dabei sollte man nun 
so vorgehen, dass geschaltete Spulenstroeme nicht durch die Logik 
hindurch fliessen muessen. Das erreicht man, indem nur dort Kupfer ist, 
wo es auch sein soll. Das hoert sich unheimlich trivial an, ist aber so.

Autor: Winfried (Gast)
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Messeingänge sind ja normal recht hochohmig, also macht es z.B. nichts, 
wenn du 10KOhm in Reihe schaltest und dahinter dann jeweils eine 1N4148 
gegen +5V und Masse. Da fließen selbst bei 100 V nur 10 mA. Und die 
Kapazität der Dioden sollte gering genug sein, damit du auch im MHz 
Bereich noch sinnvoll messen kannst.

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