Absicherung Ein/Ausgänge Controller

[Heiko (Gast)]

Hallo,

ich habe folgendes Problem: Ich möchte einen Arduino als 
"Steuerzentrale" für Fischertechnik für meine Kinder verwenden. Da die 
Kinder sicherlich nicht immer auf korrekte Polung, Spannung, etc achten, 
würde ich die Eingänge/Ausgänge gerne "kindergerecht" absichern.

1.) Gibt es eine vernünftige Absicherung, so dass ich die Eingänge 
weiterhin als Ausgang/Eingang verwenden kann, oder macht es mehr Sinn, 
die Eiausgänge fix zu definieren und dann entsprechend abzusichern.

2.) Genügen Optokoppler und Zenerdiode+ Widerstand oder wie wäre eine 
sinnvolle Absicherung.

Ich bin für jeden Vorschlag dankbar.

Viele Grüße

Heiko

[D. V. (mazze69)]

Optokoppler sind deine Freunde. Sowohl Eingangs- als auch 
Ausgsngssseitig.

[Amateur (Gast)]

Es ist fast unmöglich etwas Idiotensicher zu machen denn: Idioten sind 
sehr erfinderisch.

Aus diesem Grunde solltest Du das Problem etwas genauer spezifizieren.
In der Form: "Wie sichere ich den Ausgang eines µP gegenüber 229V 
Wechselspannung ab".
Im Grunde genommen kein Problem, aber entsprechend aufwändig.

[Markus (Gast)]

Kommt auch darauf an, was für eine Spannung sonst noch "herumfliegt" und 
was damit direkt mit den IOs geschalten werden soll.
Die Speisung selbst könnte mit einem Polyswitch abgesichert werden.

Als Kompromis an den IOs würde doch ein Widerstand in Serie das Meiste 
abfangen und den Strom begrenzen. Wenn nur 5V gefährlich werden kann für 
die IOs reicht 100Ohm, wenn 12V auf den IO-Pin gelangen können wären 
etwa 240 Ohm angebracht.

Als Eingang stört er nicht und bei der Beschaltung als Ausgang muss halt 
der Widerstand ggf. berücksichtigt werden (z.B. Vorwiderstand kleiner 
bei LED).
Aber z.B. ein ULN2003 könnte trotzdem noch angeschlossen werden.
Wenn mehr Absicherung gewünscht wird, wird es aufwendiger.
(z.B. etwas mit einer Konstantstromquelle und BF246, muss jedoch bipolar 
aufgebaut werden.)

[Heiko (Gast)]

Hallo,

zunächst vielen Dank für die bereits eingeangenen Antworten. Anbei 
möchte ich mein Problem nochmals etwas genauer beschreiben.

Anstatt des original Fischertechnik Controllers möchte ich das Steuern 
von Fischertechnik mit einem Arduino übernehmen, um sehr flexibel zu 
sein und das Verständnis/Einstieg für Mikrocontroller bei meinen Kindern 
zu fördern.

Aktuell verwende ich den Arduino und ein Motorshield für die Ansteuerung 
der Motoren. Aktuell nehme aber ausschließlich ich die Verkabelung vor 
(nicht Sinn der Sache).

Die Spannungen die falsch verdrahtet werden können sind 9V sowie 
induktive Spannungen durch die Motoren. Also relative kleine Spannungen. 
Beim Arduino kann ich nun die I/O sowohl als Ein- als auch Ausgang 
definieren. Wenn ich diese fixieren würde sind mir die Absicherungen 
relativ klar (Optokoppler für Ausgänge und Widerstand + Zenerdiode für 
Eingänge). Mein Problem ist nun, dass ich gerne die Flexibilät ob der 
Pin ein Ein- oder Ausgang ist beibehalten möchte. Hier fehlt mir nun die 
Idee, welche Bauteile zur Absicherung sinnvoll sind.

Macht es Sinn Optokoppler parallel in unterschiedlicher "Richtung" 
einzubauen, um die Signale in beide Richtungen zu übertagen? Was gibt es 
sonst für sinnvolle Schaltungen für diesen Anwendungsfall.

Vielen Dank für Eure Unterstützung.

Viele Grüße

Heiko

[Markus (Gast)]

Ich kenne den Fischertechnik Controller jetzt nicht, aber warum die 
Optokopler? Arbeitet das dann mit zwei Speisungen? Nur für den Schutz 
braucht es die ja eigentlich nicht.
Soll denn +9 V oder GND oder beides am Ausgang schalten?

Wenn +9V geschalten werden soll, so könnte z.B. ein udn2987 als Ausgang 
verwendet werden (plus noch Schutzdioden nach VCC). Auf den gleichen PIN 
kann dann einfach ein 10k Widerstand (und allenfalls noch einen Pullup) 
geschalten werden, so ist der uC als Eingang geschützt.