Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Potentialausgleich zwischen 2 unterschiedlichen Spannungsquellen


von Eee E. (snake4)


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Hallo,

ich habe 2 PIC Mikrocontroller, verbunden über I2C. Das Ganze ist 
theoretisch plug n play. Jeder Mikrocontroller hat sein eigenes Netzteil 
und sie sind über 3 Adern verbunden (Clock, Data, GND).

Das Problem kommt wenn ich die beiden GNDs verbinde. Dann resetten sich 
die PICs. Ich nehme an, wenn sich die Potenziale angleichen bricht die 
Spannungsversorgung kurz zusammen.
Ich habe auf jeder Seite 10uF, hilft aber auch nichts.

Ich möchte eigentlich auch keinen Stromfluss zwischen den 2 GNDs. Wie 
kann ich diese am Besten trennen? Reicht ein einfacher großer 
Widerstand? z.B. 100k? Oder gibts was besseres?

MfG

von Purzel H. (hacky)


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Wenn die GNDs nicht auf demselben Potential sind, fliesst ein Strom. 
Weshalb sind die denn verschieden ? Wenn alle PIC floating gespeist 
waeren, duerfte man die GND verbinden.

Da sich die Signale Clk & Data auf GND beziehen ist eine GND Verbindung 
zwingend. Falls nicht kann man den Signal-Eingang/Ausgang zerschiessen.
Zap und weg isser...
Falls die GND-Potentiale verschieden sein muessen, muss man die Signale 
ueber Potentialtrenner fuehren. zB die ADuM1300 & ADuM1400 serie.

von olaf (Gast)


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Eee E. schrieb:

> Ich möchte eigentlich auch keinen Stromfluss zwischen den 2 GNDs.

...wie möchtest du dann die signale übertragen, wenn gnd als "gegenpol" 
fehlt??

von Eee E. (snake4)


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Die beiden GNDs sollen ja das gleiche Potenzial haben. Aber sie müssen 
nicht unbedingt verbunden sein, oder wenn sollte nur ein kleiner Strom 
fließen.

von olaf (Gast)


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....warum gehst du von zwei unterschiedlichen potenzialen aus?

von Dietrich L. (dietrichl)


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Eee E. schrieb:
> Jeder Mikrocontroller hat sein eigenes Netzteil
> und sie sind über 3 Adern verbunden (Clock, Data, GND)

Wenn Du die µCs miteinander verbindest, muss zuerst der GND verbunden 
werden, dann Clock und Data (voreilender Kontakt). Anderfalls kann ein 
µC kaputt gehen.
Ohne Schutzmaßnahmen ist eine Kopplung sowieso gefährlich: wenn z.B. bei 
einem µC die Versorgung abgeschaltet wird fließt unkontrollierter 
Querstrom über die Eingangsdioden der Ports.

Gruß Dietrich

von Krapao (Gast)


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von olaf (Gast)


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...

Eee E. schrieb:
> Die beiden GNDs sollen ja das gleiche Potenzial haben. Aber sie müssen
> nicht unbedingt verbunden sein, oder wenn sollte nur ein kleiner Strom
> fließen.

es flie0t eben der strom,den man am anderen ende zum "messen" des 
signales aufnimmt....

wenn mehr strom fließt, stimmt etwas grundlegendes nicht....wie z.b. 
nicht ganz geglättete versorgungsspannung,weshalb sich in den pausen die 
eine schaltung über die andere versorgt (...ist nur eine möglichkeit)

von olaf (Gast)


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....wie ist deine beschaltung am resetpin? hast du 100n paral. zur 
versorgung des pic um kleine peaks abzufangen?

von Krapao (Gast)


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Komisch den 2. Link hat's zerhauen.

Nächster Versuch

Beitrag "IIC Bus trennen"

Soll der Thread IIC "Bus trennen" sein
h**p://www.mikrocontroller.net/topic/17425

von Eee E. (snake4)


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Ich wollte eigentlich keine komplette galvanische Trennung, das scheint 
mir ein bisschen oversized.

Kondensatoren sind überall dran. 100nF an den PICs und noch je 2x 10uF 
an den beiden Spannungen.

Ich habe mal Stecker gesehen, wo manche Pins zuerst verbunden werden, 
beim einstecken. Ich weis nur leider nicht mehr wo. Aber das sollte ich 
vermutlich nehmen?

Eigentlich geht es mir nur darum, dass sich das Potenzial am Anfang 
langsam ausgleicht und es nicht im Sinne eines "Funkens" passiert.

Später sollte also kein Strom mehr fließen? Was von einem Netzteil 
kommt, sollte da auch wieder hinfließen? Hat das einen Grund?

Wäre ein einfacher Widerstands zwischen den GNDs nun schlecht? 
Verhindert er den Potentialausgleich?

von Funkenlöscher (Gast)


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Eee E. schrieb:
> Eigentlich geht es mir nur darum, dass sich das Potenzial am Anfang
> langsam ausgleicht und es nicht im Sinne eines "Funkens" passiert.
>
> Später sollte also kein Strom mehr fließen? Was von einem Netzteil
> kommt, sollte da auch wieder hinfließen? Hat das einen Grund?
>
> Wäre ein einfacher Widerstands zwischen den GNDs nun schlecht?
> Verhindert er den Potentialausgleich?

Warum gibst du deine Samlamitaktik nicht endlich auf und schreibst klipp 
und klar wie die beiden Seiten versorgt werden. (Schaltplan Bild)
Eigentlich sollte kein 'Funken' passieren wenn du die Massen verbindest, 
da hast du schon ein Problem, oder funkt es wenn du dein IPod oder dein 
USB Stick in den PC steckst?

von Eee E. (snake4)


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Die eine Spannung kommt von einem Pickit 3. Die andere Spannung kommt 
aus einem Labornetzteil. Das Pickit hängt an einem Computer der in einer 
anderen Steckdose steckt wie das Labornetzeil. Ansonsten gibts nicht 
viel, nur Kondensatoren.

Wenn ich die GNDs zusammenbringe resettet sich aufjedenfall der eine 
PIC, danach läuft alles einwandfrei.

Ich habe ja keine Ahnung, aber muss es sein dass beide das exakt gleiche 
GND Potential haben?

Ich frage mich immernoch, wieso der Strom durch das Netzteil wieder 
abfließen muss, durch das er gekommen ist?

von slow (Gast)


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>Ich frage mich immernoch, wieso der Strom durch das Netzteil wieder
>abfließen muss, durch das er gekommen ist?

Vielleicht weils ein Stromkreis ist?

von Eee E. (snake4)


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Ich dachte Strom sucht sich immer den einfachsten Weg zum fließen? Wieso 
sollte er dann einen Umweg über das Netzteil machen, wenn er auch z.B. 
direkt in die Steckdose zurück könnte?

Ist das GND hinter einem Schaltnetzteil immer mit dem "Steckdosen GND" 
direkt verbunden?

von slow (Gast)


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GND mit Schutzleiter verbunden wäre nicht so der Hit. Wieso sollte man 
das auch machen? Gibt nur Probleme. Wenn das bei Deinem Aufbau der Fall 
ist, würd ich sagen : such Dir eine anständige Stromversorgung.

von Eee E. (snake4)


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Überhaupt niemand hat irgendwas von Schutzleiter gesagt?

von Bernd R. (Firma: Promaxx.net) (bigwumpus)


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Nur mal so...

Notebooknetzteile mit Schuko-Steckern haben i.d.R. eine kapazitive 
Kopplung zwischen "Erde" (PE) und Gnd. Ist irgendwie so eine 
EMV-Euro-Ka**e.

Netzteile mit Euro-Stecker (2-polig) haben das nicht. Ich arbeite lieber 
mit diesen Netzteilen.

So ein Notebook ist grundsätzlich eine schlechte Spannungsquelle !

Ansonsten kannst Du problemlos die GND-Schiene beider Schaltungen 
verbinden, wenn sie denn völlig potentialfrei sind.
Die Signalleitungen sollten nicht direkt verbunden werden. Da setzt man 
Serienwiderstände ein, um den Stromfluß auf den Leitungen zu begrenzen. 
Bei I2C ist das nicht ganz problemlos.

Aber ohne Schaltung und so ist das alles höchstens heiße Luft !

von Eee E. (snake4)


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Danke.

Hier steht das mit den Serienwiderständen:
http://www.i2c-bus.org/de/terminierung-und-serienwiderstaende/
Das sollte ich wohl noch einbauen.

Wobei ich mich jetzt wieder Frage, wieso ich das mit den I2C Leitungen 
machen soll, aber mit dem GND nicht?

Mein Computernetzeil ist von einem echten Computer, mit ohne Notebook. 
Ein relativ hochwertiges.

Ist das GND hinter einem Netzteil nun direkt mit dem GND davor 
verbunden?

von Klaus D. (kolisson)


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hi, Autor: Eee E. (snake4) ,

irgendwie scheinst du die zum Teil sehr sinnvollen Hinweise, die
dir gegeben wurden, nicht verstehen zu wollen.

Wenn du nur die Massen ( also nur einen Pol ) zweier Geräte verbindest
passiert rein garnichts, da kein Strom fliessen kann.

Sollte trotzdem etwas passieren, fliesst Strom.
Wenn jedoch Strom fliesst ist es klar, das einen Stromkreis gibt.
Da aber nur die vermeintlichen Massen verbunden hast (einen Pol) und
offenbar trotzdem Strom fliesst wird es wohl einen zweiten Pol
geben (anders gibt es die Physik nicht her).

Dies kann über die Entstörkondensatoren in deinem PC Netzteil oder
sonstetwas hervorgerufen werden. (Glaub den Leuten mal, die dir helfen
wollten).

Da das nun so ist halte ich eine eine galvanische Trennung nicht für
Oversized sondern für notwendig.
Ob du das dann auf der I2C Seite machst oder einfach einen Isolated 
DC/DC
Wandler für das externe Device einbaust ist eigentlich egal.

Also vergiss bitte die Serienwiderstände aus deinem letzen Post und
gib auch deinen Verständniswiderstand auf.  Es ist wie es ist !

Ich hoffe du verstehst das nun.

Gruss Klaus

von olaf (Gast)


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...Du bist schon ein schwieriger Fall, mein Freund ;-)


Eee E. schrieb:
> Ich dachte Strom sucht sich immer den einfachsten Weg zum fließen? Wieso
> sollte er dann einen Umweg über das Netzteil machen, wenn er auch z.B.
> direkt in die Steckdose zurück könnte?
>
> Ist das GND hinter einem Schaltnetzteil immer mit dem "Steckdosen GND"
> direkt verbunden?

...ja,da liegst Du richtig,der Strom sucht sich immer den kürzesten Weg!
Er wird also von der Signalquelle (1.MCU) irgendwo nach GND fließen 
müssen(wenn auch ganz gering),da ansonsten keine Arbeit verrichtet wird 
und auch nix gemessen,oder ausgewertet werden kann.
Logisch,oder?
Damit dieser Strom etwas in Deiner 2.MCU ausrichten kann (Signalempfang) 
muss er durch die "Auswerteelektronik" dieser 2.MCU fließen.
Auch logisch,oder?
Damit er dies auch tut,braucht er sein "Gegenpotenzial" nämlich das 
gemeinsame GND der beiden MCU welche Du >ohne< Widerstand miteinander 
verbindest.

Ein Schaltplan Deines Aufbaues wäre nicht schlecht...vielleicht finden 
wir da den Fehler....

von olaf (Gast)


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.....funktioniert Dein Aufbau,wenn Du beide MCU mit einem Netzteil 
versorgst?

von Dietrich L. (dietrichl)


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Eee E. schrieb:
> Mein Computernetzeil ist von einem echten Computer, mit ohne Notebook.
> Ein relativ hochwertiges.
> Ist das GND hinter einem Netzteil nun direkt mit dem GND davor
> verbunden?

Bei PCs (Desktop) ist der GND (d.h. auch der USB-GND) mit der Schutzerde 
(PE) verbunden. Wenn dieser GND jetzt mit einem anderen GND verbunden 
wird, fließt kein Strom, wenn dieser andere potentialfrei ist. 
Labornetzgeräte sind üblicherweise potentialfrei - aber das kannst Du ja 
mit einem Ohmmeter messen.
Kapazitive Kopplung (z.B. Trafo im Netzgerät) kann ggf. einen (kleinen) 
Ausgleichsstrom bewirken, der allerdings meist nicht stört. Widerstände 
zwischen den GNDs sind in dem Fall schädlich, da dieser Ausgleichsstrom 
zu Potentialunterschieden zwischen den GNDs führt und damit die 
Signalpegel von I2C negativ beeinflusst.
Ein Reset des µC sollte aber erstmal nicht passieren, es sei denn, Dein 
Layout ist zu schlecht: ungünstige GND-Verdrahtung, fehlende 
Stützkondensatoren, empfindliche Reset-Leitung...

Gruß Dietrich

von slow (Gast)


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>Überhaupt niemand hat irgendwas von Schutzleiter gesagt?

Stimmt genau, gesagt oder geschrieben hat das noch niemand.

Aber was meinst Du mit :

>Ist das GND hinter einem Netzteil nun direkt mit dem GND davor
>verbunden?

Was ist ein GND vor dem Netzteil? Erklär das doch bitte mal, dann können 
wir weiter reden.

Schätze bei Audio würde man sagen, Du hast eine Erdschleife, da brummts. 
Im Digitalen glaubt niemand dran, ist ja digital, die Auswirkung ist 
aber genau die gleiche: Fehlfunktion.

Eine Skizze, ein Foto, ein Schaltplan, all das sagt viel mehr aus als 
Deine Worte. Her damit, sonst wirds nix mit der Beratung.

von Eee E. (snake4)


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Ich sage ja nicht, dass ich nicht glaube was ihr mir sagt. Ich nehme das 
schon ernst. Ich möchte nur als gern verstehen wieso das so ist.

@slow: Ich dachte mit GND eigentlich an den nichtleitenden Leiter, den 
"blauen" aus der Steckdose. Ist das kein GND?

Ich habe mal ein paar Messungen durchgeführt mit einem Multimeter:
- Die Spannung zwischen den 2 nicht verbundenen GNDs: zwischen 0.01 und 
0.15V
- Stromfluss zwischen 2 GNDs: ca 7uA
- Stromfluss bei I2C übertragung: ca 70uA
Sollte das so sein?

Den entscheidenden Tipp hat Dietrich L. gegeben. Das Reset vom PIC. Laut 
Datenblatt soll da ein Kondensator dran. Da ich aber noch beim 
Programmieren mit PicKit war musste der weg.

Ich danke euch, dass ihr die Aufregung mit gemacht habt (-: Immerhin 
habe ich wieder ein paar Sachen dazugelernt. Danke.

Also würden die Serienwiderstände in der I2C Leitung dann doch 
ausreichen?

von Klaus D. (kolisson)


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Eee E. schrieb:
> Also würden die Serienwiderstände in der I2C Leitung dann doch
> ausreichen?

NEEEEEIIINNNNNNNNN ... NEIN NEIN.

k.

von Ralph (Gast)


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Eee E. schrieb:
> @slow: Ich dachte mit GND eigentlich an den nichtleitenden Leiter, den
> "blauen" aus der Steckdose. Ist das kein GND?

Das tut Weh !!!!!!!!

Fang mal mit den Grundlagen von Wechselstrom ( insbesondere 
Stromversorgungsnetze) und Gleichstrom an bevor du mit µC rumspielst.

von Rolf M. (rmagnus)


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Eee E. schrieb:
> @slow: Ich dachte mit GND eigentlich an den nichtleitenden Leiter, den
> "blauen" aus der Steckdose. Ist das kein GND?

Geh mal zu einer Steckdose und schaue sie dir von vorne an. Welches von 
den beiden Löchern ist am blauen Kabel angeschlossen?

von Huldreich (Gast)


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Die Diskussion ist schon interessant, verstanden habe ich jedoch das 
ganze nicht.
Ich möchte nun zwei Platinen (z.B. jeweils mit ATMega8) per I2C 
verbinden, d.h. der eine wird zum Master, der andere zum Slave erklärt. 
Jede Platine hat eine eigene Spannungsversorgung. Wie vorstehend 
beschrieben werden die beiden I2C-Leitungen und GND verbunden.

Werden nun die Controller durch unkontrollierte Ströme beschädigt oder 
nicht?

Wo sitzen die Pullupwiderstände - auf einer Platine oder auf beiden?

Gibt es zu dieser Frage irgendwo präzise Ausführungen? (Freund google 
konnte mit seinen 12000 links nicht recht weiterhelfen)

U.

von chick (Gast)


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Die Diskussion war nicht interessant, sondern recht sinnlos. Der TE hat 
nicht viel von allem verstanden, hatte verschiedene Stromversorgungen an 
verschieden Steckdosen, wußte aber nicht ob einer der GND oder evtl. 
auch beide mit dem Netz verbunden waren. Ohne so grundlegende Dinge zu 
wissen, kann man keine Lösung finden.

Ob Deine Applikation besser ist, solltest Du klären können.

>Werden nun die Controller durch unkontrollierte Ströme beschädigt oder
>nicht?

Die wichtige Frage ist doch, ob Dein Aufbau unkontrollierte Ströme 
hervorruft. Oder ob Du diese Ströme gar nicht erst aufkommen läßt.

Wie sehen denn bei Dir die Verhältnisse aus? Kopplung über das 
Stromnetz, entweder galvanisch oder kapazitiv? Weißt Du es?

von Dietrich L. (dietrichl)


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Huldreich schrieb:
> Werden nun die Controller durch unkontrollierte Ströme beschädigt oder
> nicht?

Du musst bei getrennter Versorgung die beiden Fälle durchspielen, wo 
jeweils nur 1 Teil versorgt wird. Liegt dann beim nicht versorgten Teil 
eine Spannung an oder kann dort ein Strom fließen, der die erlaubten 
Werte (Absolute Maximum Ratings) überschreitet? Das sind üblicherweise 
Eingänge, die von der anderen Seite "bedient" werden. Die Überschreitung 
der Grenzwerte muss unbedingt verhindert werden.

> Wo sitzen die Pullupwiderstände - auf einer Platine oder auf beiden?

Die sitzen dann dort, wo die oben genannten Fälle nicht auftreten, d.h. 
Ziehwiderstände auf der Eingangsseite. Bei bidirektionalen Signalen ist 
das allerdings schwierig...

Gruß Dietrich

von Weingut P. (weinbauer)


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AUTSCH ... jetzt wirds gefährlich ... LEBENSGEFAHR!!!

Nur weil das Kabel an Deinem Netzteil blau ist ists noch lange
nicht der Neutralleiter, da Du NIE sicher weißt, dass vom
Stecker her blau auf blau steckt, der kann genausogut auf der Phase,
also auf 230V liegen, je nachdem wie herum der Stecker in der Dose 
steckt. Die Wahrscheinlichkeit ist 50:50. Außerdem kann auch auf dem 
Neutralleiter eine Spannung anliegen je nachdem wie die Hausinstallation 
gemacht ist und welche Verbraucher gerade am laufen sind.

FINGER WEG VON NETZLEITUNGEN BEVOR DU DICH AUSGIEBIG KUNDIG GEMACHT 
HAST.

Wenn überhaupt, dann ist grün-gelb Dein Freund als GND bzw. Erde.
Schau auf alle Fälle mal in Deinen Sicherungskasten ob da ein
Fehlerstromschutzschalter installiert ist und prüf den auch mal auf 
Funktion durch Prüftaste drücken ob der noch geht.

von Huldreich (Gast)


Angehängte Dateien:

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chick schrieb:
> Wie sehen denn bei Dir die Verhältnisse aus? Kopplung über das
> Stromnetz, entweder galvanisch oder kapazitiv? Weißt Du es?

Zur Erläuterung habe ich einen Schaltplan angehängt.
Ich möchte gerne zwei identische Platinen über ein dreiadriges Kabel 
verbinden. Damit möchte ich zur Vorbereitung eines späteren Projekts den 
TWI-Bus erforschen. Die erste Platine will ich per USB mit einem PC 
verbinden, an die zweite soll ein LCD-Display angehängt werden. So 
könnte ich dann die TWI-Funktionalität erproben.
Falls diese Schaltung zu unsicher ist, werde ich auf der ersten Platine 
die Stromversorgung stillegen und einfach beide +5V-Leitungen verbinden.
U.

von .... (Gast)


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Sollte so wie dir das denkst funktionieren.
Interressant finde ich die Kombination 7806 + Diode. Warum nicht gleich 
7805?

von spess53 (Gast)


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Hi

>Sollte so wie dir das denkst funktionieren.

Nein. Da fehlen die Pull-Up-Widerstände.

MfG Spess

von Huldreich (Gast)


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.... schrieb:
> Interressant finde ich die Kombination 7806 + Diode. Warum nicht gleich
> 7805?

Die Schaltung ist von myAVR. (Ich darf mich hier nicht mit fremden 
Federn schmücken) Grund: Die Platine kann über USB vom PC aus versorgt 
werden. Falls das nicht ausreicht, wird an das Netzteil auf der Platine 
eine Spannungsquelle angeschlossen. Damit es dann keine unkontrollierten 
Ströme gibt, wird die Diode eingebaut.
Wenn die Spannungsversorgung aus Richtung USB abgeklemmt wird, kann der 
7805 verwendet werden (ohne Diode)
U.

von Huldreich (Gast)


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spess53 schrieb:
> Nein. Da fehlen die Pull-Up-Widerstände.

Stimmt, habe ich weggelassen. Ich wollte nämlich fragen, wo die denn nun 
einzubauen sind. Diese Fragestellung habe ich aber vergessen.
U.

von spess53 (Gast)


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Hi

>Stimmt, habe ich weggelassen. Ich wollte nämlich fragen, wo die denn nun
>einzubauen sind. Diese Fragestellung habe ich aber vergessen.
>U.

Siehe hier:
http://www.datasheetarchive.com/indexdl/Datasheet-076/DSAE0020805.pdf

MfG Spess

von spess53 (Gast)


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Hi

Hoffentlich ist der Link besser

http://www.nxp.com/documents/user_manual/UM10204.pdf

MfG Spess

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