Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik VCC an allen µC-Inputs?


von Matze (Gast)


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Hi Leute !!!

Ich experimentiere gerade mal wieder ein bißchen herum und wollte mit 
einem ATTiny45 mit eigener Stromversorgung (3 x AAA Akku) die 
Stromversorgung einer zweiten Schaltung überwachen (ebenfalls 3 x AAA 
Akku). Dazu habe ich den Pluspol der zu überwachenden Akkus mit ADC1 
sowie den Minuspol mit GND des Tiny verbunden. Wenn dieser nun startet, 
leuchtet quasi als Startsignal kurz eine LED auf. Danach mißt er in 
regelmäßigen Abständen die Akkuspannung, und falls diese einen 
bestimmten Wert unterschreitet, blinkt die LED.

So weit, so gut. Nur ist dann eben Folgendes passiert.

> ATTiny ist ausgeschaltet
> zu überwachende Schaltung wird in Betrieb genommen
> ATTiny-Stromversorgung ist noch immer aus, also an VCC liegt keine Spannung an, 
und trotzdem startet der µC (LED leuchtet kurz auf)

Ich habe das Ganze noch zweimal wiederholt, jeweils mit dem Pluspol der 
zu überwachenden Spannung an ADC2 und ADC3. Aber jedes Mal startet der 
Tiny, obwohl er eigentlich noch gar nicht angeschaltet ist.

Wie kann das sein ???

Grüße,
Matze

von Peter II (Gast)


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Matze schrieb:
> Wie kann das sein ???

man kann wegen die Schutzdioden die Controller auch über eine IO-Pin mit 
Strom versorgen.

von spess53 (Gast)


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Hi

> Aber jedes Mal startet der
>Tiny, obwohl er eigentlich noch gar nicht angeschaltet ist.

>Wie kann das sein ???

Stromversorgung über Schutzdioden.

Siehe Datenblatt S.53.

MfG Spess

von ich (Gast)


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Hallo,
wenn ich mich recht erinnere: V_in <= VCC+0.5V.
Vcc bei dir 0 Volt. Daher versorgt sich der Chip über die eingebaute 
Diode über den Eingang.
Irgendwo hat es einer geschaft nen RFID nachzubauen in dem er die 
Empfangsspule über 2 IO angeschlossen hat oder so. Also die Internen 
schutzdioden als Gleichrichter missbraucht hat.
MfG
ich

von Jürgen S. (jurs)


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Matze schrieb:
> Wie kann das sein ???

Völlige Misachtung des Datenblatts.

Das Datenblatt sagt zur erlaubten Pin-Voltage:

Voltage on any Pin except RESET
with respect to Ground ................................-0.5V to VCC+0.5V

Das bedeutet: Wenn VCC=GND=0V ist, dürfen an jedem I/O-Pin maximal +0.5V 
anliegen.

Du betreibst Deinen Controller weit außerhalb der Spezifikation!

Das Verhalten eines Controllers außerhalb der Spezifikation ist "nicht 
spezifiziert", d.h. selbst wenn er Dir dabei durchschmort und 
verbruzzelt wäre das vollkommen in Übereinstimmung mit dem Datenblatt.

von Peter II (Gast)


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Jürgen S. schrieb:
> Völlige Misachtung des Datenblatts.

nein

Jürgen S. schrieb:
> Das bedeutet: Wenn VCC=GND=0V ist, dürfen an jedem I/O-Pin maximal +0.5V
> anliegen.
ja, aber das ist ja nicht der fall.

Denn wenn am IO-Pin 5V anliegen, dann liegen am VCC 4.5V an.

Unzulässig ist es erst wenn man die Vcc Spannung weiter belastet, so das 
eine größere Differenz entsteht.

von Matze (Gast)


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Aha, das ist ja sehr interessant.

" ... All I/O pins have protection diodes to both VCC and Ground ... "

Also ist der Effekt so gewollt? Ich möchte den Tiny aber separat 
versorgen. Kann ich demnach irgendwie verhindern, daß der "sich einfach 
den Fremdstrom zieht", also sich quasi selbständig anschaltet?

Ach ja, selbst wenn ich den Tiny zuerst einschalte und danach erst die 
zu überwachende Schaltung, passiert Ähnliches, d. h. der Tiny bleibt 
dann auch an, wenn ich ihn (seine Stromversorgung) wieder abschalte.

Grüße,
Matze

von Axel S. (a-za-z0-9)


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Peter II schrieb:
> Jürgen S. schrieb:
>> Völlige Misachtung des Datenblatts.
>
> nein
>
> Jürgen S. schrieb:
>> Das bedeutet: Wenn VCC=GND=0V ist, dürfen an jedem I/O-Pin maximal +0.5V
>> anliegen.
> ja, aber das ist ja nicht der fall.
>
> Denn wenn am IO-Pin 5V anliegen, dann liegen am VCC 4.5V an.

Auch falsch. An Vcc liegen dann 5V minus die Schwellspannung der 
Schutzdiode an. Und das sind normal mehr als 0.5V. Die 0.5V sind extra 
deswegen genannt, weil die Schutzdiode da noch nicht (oder doch 
zumindest nur unwesentlich) leitet.

Die Spannungsversorgung des µC über die Schutzdioden ist immer ein 
Betrieb außerhalb der Spezifikation. Was aber natürlich nicht bedeutet, 
daß es notorisch nicht funktioniert. In der Praxis funktioniert es 
prima, so lange man sich der Konsequenzen bewußt ist.

> Unzulässig ist es ... wenn man die Vcc Spannung weiter belastet

Das ist z.B. eine davon.


XL

von Simon S. (-schumi-)


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Matze schrieb:
> Also ist der Effekt so gewollt? Ich möchte den Tiny aber separat
> versorgen. Kann ich demnach irgendwie verhindern, daß der "sich einfach
> den Fremdstrom zieht", also sich quasi selbständig anschaltet?

Einfachste Lösung ist vermutlich ein kleines Relais vor den ADC zu 
schalten, das mit der Versorgungsspannung des Mess-Tinys geschlossen 
wird.

Zusätzlich solltest du noch einen Widerstand (z.B. 10k) vor den ADC 
löten, damit sich das Relais nicht über die Schutzdiode selbst halten 
kann. Und als Angstwiderstand ist der auch nicht schlecht

von npn (Gast)


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Matze schrieb:
> Kann ich demnach irgendwie verhindern, daß der "sich einfach
> den Fremdstrom zieht", also sich quasi selbständig anschaltet?

Du willst doch nur Spannungen messen, richtig? Dann wäre es am 
einfachsten, du schaltest in Reihe zum ADC-Eingang einen Widerstand (ca. 
10k..47k). Der ADC ist hochohmig genug, sodaß der Widerstand keine 
Verfälschung bringt. Aber dadurch wird der µC nicht mehr über den 
ADC-Eingang "versorgt".

von Dietrich L. (dietrichl)


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Besser als ein Widerstand wäre ein Spannungsteiler. Dann kann der 
ATTiny45 auch noch messen, wenn die Spannung der zweiten Schaltung 
größer ist als die eigene Spannung.
Wenn Du einigermaßen vernünftig messen willst, brauchst Du sowieso einen 
Spannungsteiler und eine stabile Referenz, also
- die interne 1,1V
- die interne 2,56V
- eine externe Referenz.
Aber Vcc ist nicht als Referenz geeignet, wenn Vcc direkt am Akku 
hängt und nicht geregelt ist.

Gruß Dietrich

von npn (Gast)


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Dietrich L. schrieb:
> Besser als ein Widerstand wäre ein Spannungsteiler. Dann kann der
> ATTiny45 auch noch messen, wenn die Spannung der zweiten Schaltung
> größer ist als die eigene Spannung.
> Wenn Du einigermaßen vernünftig messen willst, brauchst Du sowieso einen
> Spannungsteiler und eine stabile Referenz, also
> - die interne 1,1V
> - die interne 2,56V
> - eine externe Referenz.
> Aber Vcc ist nicht als Referenz geeignet, wenn Vcc direkt am Akku
> hängt und nicht geregelt ist.
>
> Gruß Dietrich

Das ist richtig. Vielleicht der Hinweis noch, daß der Spannungsteiler 
dann natürlich nicht zu niederohmig gemacht werden sollte. Und ein 
Widerstand zusätzlich in Reihe zum ADC-Eingang schadet auch nichts als 
Schutz.

von Dietrich L. (dietrichl)


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npn schrieb:
> Und ein
> Widerstand zusätzlich in Reihe zum ADC-Eingang schadet auch nichts als
> Schutz.

Den zusätzlichen Widerstand kann man sich aber vollständig sparen, wenn 
der Spannungteiler entsprechend hochohmig ist.

Wenn schon dann wäre diese Schaltung interessant:
1
Umess -----+
2
           |
3
          R1
4
           +----+---R3---> ADC
5
           |    |
6
          R2    C
7
           |    |
8
          GND  GND
Dabei wäre R1 || R2 + C ein Tiefpassfilter, um Störungen auf Umess zu 
unterdrücken. Und R3 begrenzt den Entladestrom von C beim Abschalten des 
µC.

Gruß Dietrich

von sfg (Gast)


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Axel Schwenke schrieb:
> Die Spannungsversorgung des µC über die Schutzdioden ist immer ein
> Betrieb außerhalb der Spezifikation.


Richtig.

http://en.wikipedia.org/wiki/Sneak_circuit_analysis


Dietrich L. schrieb:
> Den zusätzlichen Widerstand kann man sich aber vollständig sparen, wenn
> der Spannungteiler entsprechend hochohmig ist.


Nein. Es gibt µC-Hersteller, die sogar den maximal erlaubten
Peak-Current der ADC-Pins im Datenblatt definieren.
Daher sollte R3 nie fehlen.


Dietrich L. schrieb:
> Und R3 begrenzt den Entladestrom von C beim Abschalten des
> µC.

Vor allem beim Umschalten des ADC-Multiplexers im Betrieb
(in Kombination mit Sample-and-Hold-Stufe).

von Dietrich L. (dietrichl)


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sfg schrieb:
> Dietrich L. schrieb:
>> Den zusätzlichen Widerstand kann man sich aber vollständig sparen, wenn
>> der Spannungteiler entsprechend hochohmig ist.
>
> Nein. Es gibt µC-Hersteller, die sogar den maximal erlaubten
> Peak-Current der ADC-Pins im Datenblatt definieren.
> Daher sollte R3 nie fehlen.

Das hast Du falsch verstanden. Ich bezog mich auf:
npn schrieb:
> Und ein
> Widerstand zusätzlich in Reihe zum ADC-Eingang schadet auch nichts als
> Schutz.
Da war noch kein Kondensator im Spiel, sondern nur ein 
Spannungsteiler. Da begrenzt der Spannungsteiler den Strom. In meiner 
Schaltung mit C ist das natürlich anders.

Gruß Dietrich

von Matze (Gast)


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Danke für Eure Hinweise.

Ich habe zunächst mal der Einfachheit halber nur einen 10 kOhm 
Widerstand in Reihe zum ADC-Eingang eingesetzt. Damit funktioniert's 
schon wunderbar, d. h. der Tiny bleibt auch aus, bis ich dessen separate 
Stromversorgung einschalte.

Grüße,
Matze

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