Absicherung eines Mikrocontroller-Pins

Hmm, ja gut meinetwegen dann darf halt ein Bauteil kaputt gehen.

Dachte an sowas wie einen Optokoppler, allerdings mit evtl. weniger 
Stromaufnahme.

Markus schrieb:
> Patrick L. schrieb:
>> Ausgangspegel sollen 0V / 5V sein.
>
> Bei welchem Strom?

Kann recht hochohmig sein, als Last kommt höchstens ein Oszilloskop mit 
einem Eingangswiderstand von 1MOhm dran.

Patrick L. schrieb:
> - Es wird extern eine höhere Spannung an den Ausgang angeschlossen

Grenzwert? Es ist ein Unterschied ob man eine 5-Volt-Schaltung gegen 
Spannungen bis 12 Volt oder Blitzschlag sichert. Es gibt da viele 
Möglichkeiten. Entscheidend ist wie, extrem die Anforderungen sind. Das 
ist etwas genauer Festzulegen. Darum findet man solche Angaben auch 
immer in guten Datenblättern.

Oft reicht ein einfacher Widerstand, der den Strom für viele 
Microcontroller ausreichend begrenzt, da diese intern oft schon 
Schutzdioden integriert haben, welche kleine Ströme nach Vcc bzw. GND 
ableiten. Genau darum steht in den Datenblättern auch immer Vcc+0,3 Volt 
als Maximalspannung am Portpin. Bei 0,3 Volt jenseits der 
Versorgungsspannung sprechen die Dioden an und dann muß der Strom 
begrenzt sein damit die Diode das überlebt und den Strom auch ableiten 
kann um den Kern vor Überspannung zu schützen.

Allerdings wird eine Überspannung in die Versorgungsspopannung 
abgeleitet. Daher muß die Versorgung entweder rückstromfähig sein, also 
Strom aufnehmen können, oder es muß mindestens so viel Strom 
verbraucht werden wie maximal auf "falschem Wege" in die Versorgung 
eingespeist werden könnte. Oft reichen schon diverse Statuslämpchen 
(Power on) um dies zu gewährleisten. Zur Not muß die Energie verbraten 
werden. (Lastwidrstand/Shuntregler/etc...)

Patrick L. schrieb:
> Das ganze möchte ich auch nochmal in umgekehrte Richtung realisieren,
> als ein Pegelwechsel durch ein externes Gerät (0 - 5V) verursacht, das
> dann durch einen externen Interrupt durch den µC erfasst wird.

Da ist mir nicht ganz klar was Du meinst.

Patrick L. schrieb:
> Hmm, ja gut meinetwegen dann darf halt ein Bauteil kaputt gehen.
>
> Dachte an sowas wie einen Optokoppler, allerdings mit evtl. weniger
> Stromaufnahme.

Ich würde einen 74LVC1G34 als Buffer nehmen. Im Falle des Falles ist ein 
SOT353 einfacher getauscht als ein TFQP100, das Gatter kann ±24mA 
liefern und ist dank größerer Strukturen unempfindlicher gegenüber ESD.

http://www.nxp.com/documents/data_sheet/74LVC1G34.pdf

fchk

Carsten R. schrieb:
> Patrick L. schrieb:
>> - Es wird extern eine höhere Spannung an den Ausgang angeschlossen
>
> Grenzwert? Es ist ein Unterschied ob man eine 5-Volt-Schaltung gegen
> Spannungen bis 12 Volt oder Blitzschlag sichert. Es gibt da viele
> Möglichkeiten. Entscheidend ist wie, extrem die Anforderungen sind. Das
> ist etwas genauer Festzulegen. Darum findet man solche Angaben auch
> immer in guten Datenblättern.
>

Also ich sag. mal +12V am Ausgang sollte sollte das ganze schon 
aushalten.
Aber im Grunde sollte der Ausgang auch durch elektrostatische Aufladung 
durch einen Menschen geschützt sein. Als Spannungsversorgung nutze ich 
einen 7805.


> Da ist mir nicht ganz klar was Du meinst.

Ganz einfach gesagt einmal möchte ich einen Pegelwechsel (Triggersignal) 
einlesen (ext. Interrupt) und einmal möchte ich ein Signal ausgeben.

Patrick L. schrieb:
> Aber im Grunde sollte der Ausgang auch durch elektrostatische Aufladung
> durch einen Menschen geschützt sein.

Dann würde ich Optokoppler in Betracht ziehen. Alternativ würde ich mich 
zum Porteingangswiderstand zusätzlich beim Thema Ferritperlen einlesen. 
Die sind dazu da um steile Flanken und Nadeln zu absorbieren. Mit 
Sicherheit gibt es hier aber noch einige Leute die wesentlich mehr über 
das Thema ESD wissen.

Die normalen Zenerdioden-ähnlichen Typen (Transzorb, Transil je nach 
Hersteller) haben Kapazitäten um 1 nF, das ist für einen schnellen 
Digitalanschluss zu viel. Es gibt Spezialtypen bis 5 pF herunter.

Dann gibt es die Möglichkeit, mit zwei Dioden nach Vcc und GND, jeweils 
im Normalfall gesperrt. Die Betriebsspannung kann dann mit einer 
normalen Schutzdiode wie oben genannt gesichert sein, da stört 1 nF 
nicht.

Von Diodes-Inc. und ähnlichen Herstellern gibt es dafür auch 
Dioden-Arrays, damit wird das etwas kompakter.
http://www.diodes.com/catalog/data_line_protection_48/

Danke für die ganzen Antworten. Das mit den Dioden hört sich interessant 
an.
Aber irgendwie ist mir nicht wohl dabei, den µC nur über einen 
Widerstand + ein paar Dioden mit der Außenwelt zu verbinden, mach es 
ggf. noch Sinn zwei Transistoren dazwischen zu schalten, dann würden die 
Fehlerfall draufgehen?

Die billigste Lösung dürften gesockelte Buffer wie 40106 sein. Kaputt -> 
neuen draufstecken. Kosten nur paar cent.

Ein Blitzschutz im Sicherungskasten oder Stechdose(nleiste) arbeitet so 
ähnlich. Überschüssige Energiespitze trifft auf Impedanz, bei dir 
ohmscher Widerstand, und wird größtenteils gegen Erde abgelenkt, nur daß 
hier (bei Seppi)zusätzlich zur Supressordiode auf der anderen Seite des 
Widerstandes weitere Dioden sind.

Wie gesagt können zusätzliche Ferritperlen helfen, die verschleifen aber 
auch die Flanken, denn das ist ihr Job. Weitere Vor-Transen oder Puffer 
erhöhen die Laufzeiten.

Du kannst auch noch Optokoppler davorpacken und davor einen Seilzug der 
die TaschenLampe auf die Solarzelle vor dem Optokoppler schalten läßt. 
Der Seilzug wird von einem Hamsterrad angetrieben. Der Hamster wird 
durch die Eingangselektroden angesteuert. Total sicher. Bei Gewitter 
macht es im Hamsterrad einfach nur PFUPP Dann mußt Du den Hamster 
wechseln. Und wahrscheinlich das Zimmer lüften und putzen.

Mach dir nicht so einen Kopf. Für gewöhnlich reichen Vorwiderstand und 
die integrierten Schutzdioden. Es sei den es gelten besondere 
Anforderungen: Hohe garantierte Ausfallsicherheit... Wenn man es 
verkaufen will, wenden Entwickler noch weiter Hilfsmittel an, weil 
Retourekosten etc. noch hinzukommen.

Wenn ich Stundenlang für eine Hobbybastelei nachdenken und suchen muß 
wie ich sie am Besten absichere um Hardware für ein paar Euro zu 
schützen, dann Frage ich mich für welchen Stundenlohn ich da eigentlich 
arbeite. Manchmal kann man es einfach auch mal darauf ankommen lassen 
wenn schlimmstenfalls Elektroschrott im ehemaligen Wert von ein paar 
Euro dabei rauskommen können. Wie gesagt, oft reicht der Vorwiderstand 
mit den internen Dioden.

Alles klar überzeugt.

Hinweis:

Bei meinem letzten Post wurden keine Tiere verletzt,
auch wenn michchon das schlechte Gewissen plagt.
Ich hatte ohl einen Kaffee zuviel.^^