Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Spannungsversorgung & Beschaltung des µC


von USER (Gast)


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Hallo, mein erstes kleines Projekt soll Gestalt annehmen.

Mit der Eagle Light Version habe ich dazu versucht den Hardware 
Schaltplan zu entwickeln.

Ich steuere eine Anzeige über den µC, welche z.B. über 2 Taster hoch 
bzw. runter Zählt. Mit dem Fotowiderstand erfasse ich über den ADC die 
Umgebungshelligkeit und passe die Helligkeit der Anzeige entsprechend 
an.

Ist die Grundbeschaltung erstmal soweit richtig? (vgl Bild 1)
Muss der RESET auch über den C7 mit GND verbunden werden?

Nun stehe ich noch vor 2 Größeren Problemen:

1. ISP und Überspannungsschutz

Ich möchte den Steckverbinder zur ISP benutzen.
Anschließend möchte ich die PINS "SCK, MISO und MOSI" als ganz normale 
Eingänge für die o.g. Schalter nutzen.
Soweit sollte dies ja ersteinmal funktionieren, oder?
Nun möchte ich aber aus Sicherheitsgründen die Eingänge vor Überspannung 
schützen, da das System mal an 14V angeschlossen werden soll und es ja 
sein kann, dass ich ausversehen die 14V auf einen Eingang klemme.
Gibt es diesbezüglich Möglichkeiten alles über 5V "abzublocken" ohne die 
anfängliche ISP zu behindern?


2. Spannungsversorgung

Wie bereits erwähnt soll das System an 14V betrieben werden, um genauer 
zu sein, in einem KFZ. (Das ich bei der ISP 5V benötige ist mir klar)
Bekanntlich gibt es in einem KFZ ja einige Spannungsspitzen und 
Schwankungen.

http://www.dse-faq.elektronik-kompendium.de/dse-faq.htm#F.23
F.23. Das KFZ-Bordnetz

In diesem Artikel wird Variante 2 als Lösung gezeigt. (vgl. Bild 2)
Variante 1 sollte so aber auch Funktionieren und kommt mit weniger 
Bauteilen aus.
Was meint ihr?
Oder gibt es noch andere Vorschläge für meine Spannungsversorgung?

mfg

von USER (Gast)


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:(

zu viele Fragen? Zu viel Text? Wo liegt das Problem?

von Sönke O. (soenio)


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> Muss der RESET auch über den C7 mit GND verbunden werden?

Ja ist so Richtig. Es wird noch eine Diode nach VCC empfohlen, aber es 
funktioniert auch ohne. Der Wert sollte so zwischen 10nF und 100nF 
liegen. siehe Kapitel 3: http://www.atmel.com/images/doc2521.pdf

Warum ist die PIN Belegung des ISP Steckers so beliebig gewählt worden? 
Siehe dazu Seite 6 des application note.


> 1. ISP und Überspannungsschutz
>
> Ich möchte den Steckverbinder zur ISP benutzen.
> Anschließend möchte ich die PINS "SCK, MISO und MOSI" als ganz normale
> Eingänge für die o.g. Schalter nutzen.
> Soweit sollte dies ja ersteinmal funktionieren, oder?
> Nun möchte ich aber aus Sicherheitsgründen die Eingänge vor Überspannung
> schützen, da das System mal an 14V angeschlossen werden soll und es ja
> sein kann, dass ich ausversehen die 14V auf einen Eingang klemme.
> Gibt es diesbezüglich Möglichkeiten alles über 5V "abzublocken" ohne die
> anfängliche ISP zu behindern?

Ja des geht, dazu ist doch was auf der von dir verlinkten Seite 
geschrieben worden. Diode nach Masse und gegen +5V und ein Widerstand 
dahinter. Am Eingang der Taster noch ein RC-Tiefpass und das sollte 
langen.


> 2. Spannungsversorgung
>
> Wie bereits erwähnt soll das System an 14V betrieben werden, um genauer
> zu sein, in einem KFZ. (Das ich bei der ISP 5V benötige ist mir klar)
> Bekanntlich gibt es in einem KFZ ja einige Spannungsspitzen und
> Schwankungen.
>
> http://www.dse-faq.elektronik-kompendium.de/dse-faq.htm#F.23
> F.23. Das KFZ-Bordnetz
>
> In diesem Artikel wird Variante 2 als Lösung gezeigt. (vgl. Bild 2)
> Variante 1 sollte so aber auch Funktionieren und kommt mit weniger
> Bauteilen aus.
> Was meint ihr?

Variante 1 hilft gar nichts. Variante 2 ist gut, würde aber noch vor der 
Drossel eine Sicherung vorsehen. Es kann auch ein 7805 als Regler z.B. 
genommen werden.

Was für eine sieben segment anzeige verwendest du? Wie willst du den die 
Helligkeit so Regeln? Du musst ein Transistor an die gemeinsamen Kathode 
anschließen und den Transitor mit einer PWM betreiben...

Die Vorwiderstände sind mit 1K etwas zu groß. 330R sind so normale 
Werte.

von USER (Gast)


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> Was für eine sieben segment anzeige verwendest du? Wie willst du den die
> Helligkeit so Regeln? Du musst ein Transistor an die gemeinsamen Kathode
> anschließen und den Transitor mit einer PWM betreiben...

Die 7-Segmentanzeige kann ich doch direkt ansteuern, ohne Transistoren 
dazwischen. (ca. 10mA pro Segment mit 330Ohm Vorwiderstand)
Die gemeinsame Kathode direkt auf Masse und per PWM die einzelnen Anoden 
schalten.

> Diode nach Masse und gegen +5V und ein Widerstand
> dahinter. Am Eingang der Taster noch ein RC-Tiefpass und das sollte
> langen.

Ich habe gelesen das einige µC von Atmel die beiden Dioden schon 
integriert haben? Ich finde im Datenblatt meines Attiny26 leider nichts 
dazu?!

> Variante 1 hilft gar nichts. Variante 2 ist gut, würde aber noch vor der
> Drossel eine Sicherung vorsehen. Es kann auch ein 7805 als Regler z.B.
> genommen werden.

Eine Sicherung ist nicht möglich, die ganze Schaltung soll sehr sehr 
klein werden.
Sowas wie den LM2931 gibt es nicht zufällig auch in SMD?
Wie sieht es mit der Wärmeentwicklung aus?
Bei 14V auf 5V und ca. 70mA müsste die doch sehr hoch sein!?
Es werden dann ja schließlich 0,6W verheizt.

von Michael S. (rbs_phoenix)


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USER schrieb:
> Die 7-Segmentanzeige kann ich doch direkt ansteuern, ohne Transistoren
> dazwischen. (ca. 10mA pro Segment mit 330Ohm Vorwiderstand)
> Die gemeinsame Kathode direkt auf Masse und per PWM die einzelnen Anoden
> schalten.

Dann brauchst du aber 7 PWM-Ausgänge. Du kannst auch mit normalen 
Ausgängen die Anoden treiben und die Kathode mit Transistor und nur 
EINER PWM dimmen. Die Segmente sollen ja gleich hell leuchten.

von USER (Gast)


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Ja - die PWM läuft doch, ob ich anschließend 1 Port PIN schalte oder 7, 
sollte doch aufs gleiche hinaus laufen, oder?
So halte ich ein PIN frei und Spare einen Transistor.
Ist halt nur mehr Programmieraufwand.
Oder siehst du da noch andere Probleme?

von Wastl F. (rescuetigerchen)


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nein, denn die PWM kannst du nur auf den entsprechenden OCx Pins 
ausgeben. Was Michael Skropski meinte ist, daß du die Anoden mit dem 
einen PWM Signal versorgst. Spannungen sind ja immer 
Potentialunterschiede, d.h. der LED ist es egal ob sie die etwa 2V von 
5V und 3V bekommt, oder von 2V und 0V. Heisst, deine Kathoden  (einzelne 
Elemente) sind wenn sie an sind auf 5V, die Anode dann entsprechend der 
Helligkeit... gut, das kann man bestimmt noch intelligenter ausdrücken, 
aber ich denke du verstehst was ich meine.

von Michael S. (rbs_phoenix)


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Er hat aber eine gemeinsame Kathode und einzelne Anoden..

Würdest du nicht dimmen wollen, wäre soweit alles ok. Nur da du dimmen 
willst, machst du das am Einfachsten über einen Transistor an der 
Kathode. High schaltet den Transistor zur Masse durch und Low sperrt den 
Transistor, sodass kein Strom fließt. Demnach fließt auch kein Strom 
durch deine LEDs. Und so kannst du dann alle gleichmäßig dimmen.

von USER (Gast)


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Ok - ich möchte mich jetzt nicht wegen der PWM streiten.
Ich habe es wie im Tutorial gemacht:

"PWM in Software"
http://www.mikrocontroller.net/articles/AVR-Tutorial:_PWM

So kann ich jedes PIN PW Modellieren. Und es läuft.
Somit kann ich die gemeinsame Kathode direkt auf Masse legen, habe einen 
PIN mehr zur Verfügung und benötige kein Transistor, als Treiber.

Mir ist aber folgendes viel wichtiger:

USER schrieb:

> Diode nach Masse und gegen +5V und ein Widerstand
> dahinter. Am Eingang der Taster noch ein RC-Tiefpass und das sollte
> langen.

Ich habe gelesen das einige µC von Atmel die beiden Dioden schon
integriert haben? Ich finde im Datenblatt meines Attiny26 leider nichts
dazu?!

> Variante 1 hilft gar nichts. Variante 2 ist gut, würde aber noch vor der
> Drossel eine Sicherung vorsehen. Es kann auch ein 7805 als Regler z.B.
> genommen werden.

Eine Sicherung ist nicht möglich, die ganze Schaltung soll sehr sehr
klein werden.
Sowas wie den LM2931 gibt es nicht zufällig auch in SMD?
Wie sieht es mit der Wärmeentwicklung aus?
Bei 14V auf 5V und ca. 70mA müsste die doch sehr hoch sein!?
Es werden dann ja schließlich 0,6W verheizt.

von spess53 (Gast)


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Hi

>Ich habe gelesen das einige µC von Atmel die beiden Dioden schon
>integriert haben? Ich finde im Datenblatt meines Attiny26 leider nichts
>dazu?!

Haben alle AVRs (außer am Resetpin). S.41

http://www.atmel.com/Images/doc1477.pdf

>Eine Sicherung ist nicht möglich, die ganze Schaltung soll sehr sehr
>klein werden.

Es gibt auch SMD-Sicherungen:

http://such002.reichelt.de/index.html?;ACTION=446;LA=446;SEARCH=Sicherung+SMD;OFFSET=500;SORT=-rank;SHOW=1;SID=11TtIBhn8AAAIAAAc7Xt81947bd91e6b9f7b4f948e7806d93cfc4;GROUPID=2123

MfG Spess

von USER (Gast)


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> Haben alle AVRs (außer am Resetpin). S.41
>
> http://www.atmel.com/Images/doc1477.pdf

Also brauch ich diese Beschaltung extern nicht mehr vornehmen und nur 
noch den 10k davor?

> Es gibt auch SMD-Sicherungen:

Die Schaltung ist am Ende nicht mehr zugänglich.
...wenn ich nur den Widerstand davor schalte um den Strom zu begrenzen, 
damit die Überspannungsschutzdiode am leben bleibt?

und zu guter Letzt noch:

Wie sieht es mit der Wärmeentwicklung aus?
Bei 14V auf 5V und ca. 70mA müsste die doch sehr hoch sein!?
Es werden dann ja schließlich 0,6W verheizt.

von va325tfw (Gast)


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Die internen Clamping-Dioden sind immer als "Nice-to-have" anzusehen und 
sollen niemals im Normalbetrieb (mit)benutzt werden.

Sind höhere Spannungen an Eingängen, als die I/O-Spannung zu erwarten, 
sind externe Clamping-Strukturen zu nutzen.

Ein µC-Pin ist im Normalfall nie (!) direkt an irgendeinen Stecker und 
vor allem nicht den Systemstecker zu führen.

Beachte hier die grundlegenden Misuse-Cases wie Über- und Unterspannung, 
Verpolung, Kurzschluss gegen alle möglichen Potenziale.

von va325tfw (Gast)


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0,6W zu verheizen geht noch ganz gut in die Platine hinein.

Du musst jetzt abwägen zwischen einer Regelung mittels Linearregler oder 
Schaltregler. Das hat alles Vor- und Nachteile.

Der Schaltregler hat für Dich das größte Problem die EMV-Störungen, die 
hier entstehen und die Du zu Hause weder messen, noch wirkungsvoll 
unterdrücken kannst.

von Floh (Gast)


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va325tfw schrieb:
> Die internen Clamping-Dioden sind immer als "Nice-to-have" anzusehen und
> sollen niemals im Normalbetrieb (mit)benutzt werden.

Warum nicht?
Diese Dioden sind im Datenblatt spezifiziert. Bis zur darin vorgegebenen 
Grenze kann man diese ja auch nutzen.
Ist ja bei Mos-FETs nict anders, in den meisten Fällen kann man die 
Bodydiode gebrauchen. Sie sollte halt innerhalb ihrer Spezifikation 
betrieben werden.

von USER (Gast)


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Floh schrieb:
> Diese Dioden sind im Datenblatt spezifiziert. Bis zur darin vorgegebenen
> Grenze kann man diese ja auch nutzen.

Wo steht denn die vorgegebene Grenze?
Du würdest also auch nur noch ein Widerstand zur Strombegrenzung davor 
schalten?

von USER (Gast)


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Gibt es noch andere Meinungen zu den internen Überspannungsschutzdioden?

Was ich im allgemeinen bräuchte, wäre ein Leitfaden zur 
Hardwarebeschaltung von µC - gib es sowas ausführlich?

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