Hallo,
ich habe ein Entwicklerboard von Nuvoton, welches über USB seine
Versorgungsspannung bezieht, also ca. 3V. Jetzt möchte ich Verbraucher
anschließen, die mehr Spannung benötigen, z.B. 5V oder 12V.
Nach langem Suchen kam hier im Forum öfter der Vorschlag ein externes
Netzteil zu verwenden und die Massen miteinander zu verbinden. Leider
habe ich noch keine Erklärung gefunden, wieso die Massen verbunden
werden können. Welches Prinzip steckt dahinter? Geht das mit jedem
Netzteil?
Nachdem es ja (mir nicht ganz klare) Besonderheiten bei z.B.
Computernetzteilen in Bezug auf Schutzleiter oder Masseschleifen gibt,
bin ich mir da nicht ganz sicher. Ich würde ein externes Steckernetzteil
für die 5V bzw. 12V verwenden.
Wenn ich die Massen verbinde, behalten beide Spannungsquellen
(Computer/USB und Steckernetzteil) trotzdem ihre ursprünglichen
Potentialdifferenzen, aber jetzt bezogen auf die gleiche Masse? Wieso?
Welche Risiken gibt es dabei?
Konzepte wie Pegelwandler sind mir bekannt, aber es geht mir eher um
die physikalischen Grundsätze.
Ich will im Endeffekt den Mikrocontroller nur zum Senden/Emfpangen von
Steuersignalen verwenden und leistungsstärkere, externe Stromkreise, die
durch Transistoren an/aus geschaltet werden, zum Betreiben von
Verbrauchern (Lampen, Relais, LEDs,...) verwenden. (Naja wo wie es halt
gedacht ist ;)
Erklärungen oder zumindest Hinweise in die richtige Richtung wären
super! Ich steh auf dem Schlauch :)
Freddy schrieb:> Leider habe ich noch keine Erklärung gefunden, wieso die Massen> verbunden werden können.
Die Netzteile besitzen eine galvanische Trennung zwischen dem
Ausgangssignal und dem 230V-Netz. Sonst könnte es dir passieren, dass
du, je nach dem, wie der Stecker in der 230V Steckdose steckt, am
Ausgang gegenüber zB. der Heizung eine ungesunde Spannung von 230VAC
hast.
Die Frage kann als nur lauten, wieso die Massen verbunden werden
müssen. Ist das deine eigentliche Frage?
Wenn du die Massen nicht verbindest, kann leicht eine Potentialdifferenz
zwischen den Massen entstehen. Dann stimmen saemtliche Pegel zwischen
den Schaltungen nicht und du faengst dir mindestens einen Haufen
Probleme ein, schlimmstenfalls geht was kaputt.
Wenn du sie verbindest, sind +5V in einer Schaltung auch +5V bezogen auf
Ground der anderen Schaltung :)
Du kannst eine komplette Trennunng zwischen Steuer- und Leistungskreis
erzielen, wenn du mit Optokopplern arbeitest. Die Optokoppler verhalten
sich auf der Steuerseite (MC) wie eine LED. Damit verhinderst du
jegliche Masseprobleme.
Optokoppler eigenen sich nicht für alle Anwendungen ( wenn du z.B.
analoge Signale übertragen willst ), sind für Relais und andere Schalter
aber gut geeignet. Auf der Leistungsseite wird noch eine Verstärkerstufe
bennötigt, wenn du z.B. per Optokoppler ein Relais schalten willst.
Es gibt auch Optokoppler, die direkt einen Triac ansteuern können, um
z.B. 230 Volt Kreise zu schalten.
Hallo,
vielen Dank für eure Antworten, jetzt bin ich schonmal etwas schlauer.
@T.A.E:
"Die Frage kann als nur lauten, wieso die Massen verbunden werden
müssen. Ist das deine eigentliche Frage?"
Nein, eigentlich eher wieso ich das machen "kann".
Wie David geschrieben hat:
"Wenn du die Massen nicht verbindest, kann leicht eine
Potentialdifferenz
zwischen den Massen entstehen."
So in etwa habe ich mir das schon gedacht. Aber jetzt ist mir folgendes
nicht klar:
Eine Spannungsquelle (z.B. Netzteil) generiert eine Potentialdifferenz
von z.B. 12V. Ein anderer Stromkreis (z.B. USB) hat eine
Potentialdifferenz von 3V.
Die Potentiale stehen ja zunächst (mit getrennter Masse) nicht in Bezug
zueinander bzw. haben die Massen eine Potentialdifferenz untereinander.
Jetzt wird durch Verbinden der Massen deren Potentialdifferenz
ausgeglichen (= auf 0 gesetzt). Da die Spannungsquellen eine bestimmte
Potentialdifferenz erzeugen behalten beide Spannungsquellen ihre
Potentialdifferenz, aber nun bezogen auf die gemeinsame Masse.
Ist das so korrekt? (Ich nehme mal ja an, da "Wenn du sie verbindest,
sind +5V in einer Schaltung auch +5V bezogen auf Ground der anderen
Schaltung :)")
Aber wieso? Weil Potentialdifferenzen nur eine relative Größe zwischen
zwei Potentialen darstellen und die Potentiale an sich keinen absoluten
Bezugspunkt haben?
Es geht mir um die physikalische, theoretische Grundlage (die ich
anscheinend noch nicht ganz kapiert habe, vielleicht stell ich mich zu
doof an ;).
Und mal andersherum gefragt:
Wann gibt es Probleme bei der Zusammenschaltung von Massen? Ich habe da
etwas in Bezug auf Analog-Digital-Stromkreise gelesen, aber bisher noch
keine (mir ausreichende) Erklärung gefunden.
(Hinweise auf die dahinterstehende Theorie oder Schlagworte wären auch
sehr hilfreich.)
@Matthias:
Danke für die Erklärung zu den Optokopplern. Ich habe mir das mal
angeschaut, aber wann bzw. wie oft werden Optokoppler im Gegensatz zu
Transistoren eingesetzt? Ein Transistor ist billig verglichen mit einem
Optokoppler und verbraucht weniger Platz. Ist es üblich auch kleinere
Lasten wie z.B. ein paar LEDs mit Optokopplern anzusteuern? Für
komplexere oder leistungsstärkere Schaltungen sehe ich einen Vorteil der
Optokoppler.
Hallo,
kommt ja immer wieder, diese Frage...
Du hast Entwicklerboard und "Leistungsbaugruppe" an verschiedenen
Stromversorgungen. Zeichne Dir die Stromkreise für die Baugruppe
Entwicklerboard, die Leistungsbaugruppe und den Ansteuerkreis, der beide
verbindet, auf.
Auf welchem Weg soll der Steuerstromkreis geschlossen werden, wenn die
GNDs der Spannungsquellen nicht verbunden sind???
Gruß aus Berlin
Michael
