Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik USB mit Atmel und externer Spannungsquelle


von Josef H (Gast)


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Hallo,

ich möchte eine Schaltung mit einem Atmega16 bauen, die einerseits per 
USB mit einem PC kommuniziert und andererseits einige LEDs steuert.

Für den USB-Part möchte ich V-USB [1] ausprobieren. Da läuft dann direkt 
auf dem Atmel eine USB-Implementierung und die Datenleitungen kommen an 
INT0/PD2 und INT1/PD3.

Es gibt da eine kleine Beispielschaltung auf der Seite, die den Atmel 
direkt auch per USB stromversorgt. Das wird hier aber nicht ausreichen. 
Ich brauche wohl eine externe Spannungsquelle für den µc, die LEDs und 
das ganze Gedöns drumherum.

Die Frage, die ich mir nach meinen bisherigen Recherchen nicht 
beantworten konnte: Kann ich das ganz einfach machen? Wenn die USB-Masse 
und die Masse der externen SQ zusammengelegt werden, ist dann damit zu 
rechnen, dass das funktioniert und nirgendwo was abbrennt? Ich wäre 
davon ausgegangen, dass das nicht geht, weil ja dann ggf viel 
Ausgleichsstrom (ist das die korrekte Bezeichng?) über die 
USB-Elektronik im PC muss. Aber auf [2] wird das scheinbar auch so 
gemacht, oder?

Oder muss ich irgendeine haarsträubende Optokoppler-Schaltung 
davorsetzen? Sind die überhaupt schnell genug dann für USB?

Vielen Dank schonmal für eure Hilfe!

Josef

[1] http://www.obdev.at/products/vusb/index.html
[2] https://metalab.at/wiki/Metaboard

von Oliver J. (skriptkiddy)


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500mA reichen dir nicht aus?

von Josef H (Gast)


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Nope... Das Ding schaltet, wenn alles so klappt wie ich denke, nachher 
54 LEDs. Wenn jede davon 20mA fließen lässt, sind die 500mA weit 
überschritten :-/

von pompete (Gast)


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....ich rate dir dringend davon ab,denn es wird dir sämtliche elkos vom 
motherboard sprengen!!!
mal im ernst, wie koppelst du denn andere geräte mit eigener 
stromversorgung an deinen computer, wie z.b. drucker?
die haben auch eine masse,welche direkt mit der deines computers 
verbunden wird.
auf dieses  gemeinsame potenzial beziehen sich dann alle abweichenden 
spannungen, also z.b. die pegel deiner usb-verbindung.
vielleicht solltest du dich erst mal mit den grundlagen der e-technik 
vertraut machen,bevor du dich an das von dir beschriebene projekt 
machst...

von Josef H (Gast)


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Vielen Dank erstmal für die fachliche Auskunft. Vom theoretischen 
Gesichtspunkt war mir das auch nicht ganz unklar, aber ich hatte eben 
Bedenken damit, dass das in der Praxis dann auch reibungslos so 
funktioniert, ohne dass man 'irgendwelche' zusätzlichen Bauteile 
braucht.

Eine fast identische Schaltung habe ich vor einer ganzen Weile schon 
gebaut, und sie hat prima funktioniert. Die basiert aber auf RS232. Da 
werde ich vor dem selben Problem gestanden haben. Aber da habe ich mir 
wahrscheinlich nichts weiter bei gedacht haben, weil das ja robuster ist 
:-D Oder weil ich diesen Pegelkonverter in der Vermittlerrolle gesehen 
habe.

Ich hoffe, dass mein Elektrotechnikhalbwissen auch diesmal wieder 
ausreicht :-) Ich habe nicht die Zeit, mich intensiv mit Grundlagen zu 
befassen. Für ein Spaßprojekt alle paar Jahre lohnt sich das auch 
nicht...

Viele Grüße & Vielen Dank
Josef

von pompete (Gast)


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Josef H schrieb:
> Für ein Spaßprojekt alle paar Jahre lohnt sich das auch
> nicht...

....manchmal wird schnell mehr draus und das erworbene grundwissen ist 
gerade in der elektrotechnik (vor allem heutzutage)oftmals ein guter 
helfer um komplexere zusammenhänge schnell durchschauen zu können ;-)

von Daniel (Gast)


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Wie lösen denn aktive USB-Hubs das Problem?

von Michael S. (rbs_phoenix)


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Also so wie ich das sehe, ist bei [2] ein Jumper (JP5), wo man entweder 
von 1-2 oder von 3-2 "jumpert". Also werden entweder die 5V vom USB 
genommen ODER die 5V über den 7805 oder allgemein der externen 
Spannungsquelle.

Aber:
Manche Projekte sind mit Halbwissen kaum/schlecht oder auch garnicht 
möglich. Ich will nicht sagen, wieviel wissen man hierfür braucht, ganz 
davon ab wieviel oder wie tief das Halbwissen ist, aber für manches 
braucht man eben schon viel wissen. Es kommt halt auf das Projekt an.

Wenn du 54 LEDs a 20mA haben willst, sind das 1,08A, also ist da ein 
7805 auch schon sehr knapp bemessen. Es gibt allerdings auch fertige 
Steckernetzteile, die auch 2A oder mehr liefern. Dennoch musst du dir 
Überlegen, ob du wirklich 54 einzeln ansteuerbare LEDs brauchst (dafür 
brauchst du entweder 54 einzelne Outputs oder du musst dich zusätzlich 
mit Multiplexing beschäftigen), ob man ein paar LEDs in Reihe schalten 
kann (da in der Reihenschaltung der Strom gleich bleibt, jedoch die 
Spannung addiert wird) und ob es wirklich 20mA LEDs sein müssen, oder ob 
nicht auch Low-Current LEDs reichen. Gerade bei z.B. einer Anzeige für 
Laufschrift sind die 20mA LEDs viel zu hell um gut reingucken zu können.

von Josef H (Gast)


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Ja, das habe ich bei [2] mit den Jumpern auch so verstanden. Daraus 
leitet sich aber ja dann ab, dass es auch mit externer Versorgung und 
gemeinsamer Masse gehen muss. Die Ansteuerung der 54 LEDs (18*RGB) 
funktioniert über eine Schaltung aus D-Flipflops, die das Taktsignal vom 
µc bekommen. Die Kalkulation ist, dass ich 32 Leitungen habe; zwei gehen 
für USB weg und zwei für die Taktsignale. Es bleiben 28 übrig; 27 davon 
werden mit den Flipflops zu 54. Bleibt noch eine Leitung für eine 
Power-LED :-) Bisher sind nur exemplarisch einige LEDs montiert. Und ich 
habe noch keine Erfahrung damit, ob ich in Zusammenhang mit dieser V-USB 
Firmware uneingeschränkt die anderen sechs Leitungen auf dem Port 
benutzen kann. Meine Spannungsquelle macht glücklicherweise 3A mit; ohne 
dass ich bei der Zusammenstellung darauf ausdrücklich geachtet hätte 
grins

@pompete: Nichts liegt mir ferner als Grundsatzdebatten vom Zaun zu 
brechen; aber damals mein Lateinlehrer wollte mir schon weißmachen, dass 
Latein zu lernen 'fürs Leben' hilft. Noch warte ich auf den Augenblick. 
Ich glaube, dass Wissen über Elektrotechnik im wesentlichen in der 
Elektrotechnik weiterhilft... Und komplexe Zusammenhänge zu durchschauen 
ist von Berufs wegen gelegentlich auch meine Aufgabe :-P

von Josef H (Gast)


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Achso, das eigentliche Anliegen habe ich bei meiner letzten Nachricht 
dann vergessen gehabt.

Meine Ausgangsfrage war ja, in wie fern sich das mit der gemeinsamen 
Masse in der Praxis problemlos umsetzen lässt. Inzwischen weiß ich, dass 
man das problemlos kann, und dass schon die Frage eines eingefleischten 
Elektrotechnikers nicht würdig gewesen wäre :-)

Ich frage mich immernoch, warum das so selbstverständlich ist. Wenn 
jemand hier zufällig Lust hat, das kurz zu erklären, würde ich mich 
freuen :-) Wenn die beiden Geräte sowieso schon auf gleicher Masse 
liegen, kann ich mir das gut vorstellen. Bei meinem Desktop-PC wird das 
zutreffen, weil der dann seinen Strom sowieso von der gleichen Steckdose 
bekommt. Aber wie sieht das aus, wenn ich den µc dann beispielsweise ans 
Notebook anschließe? Es muss doch dann im Allgemeinen permanent ein 
Strom über die Masseleitung fließen, oder? Oder was verstehe ich da 
falsch?

Viele Grüße
Josef

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