Benötigt man für µC Boards (Arduino, Launchpad, Raspberry Pi) eine galvanische Trennung für USB?

[Ground (Gast)]

Benötigt man für µC Boards (Arduino, Launchpad, Raspberry Pi usw.) eine 
galvanische Trennung, wenn man sie per USB mit seinem Desktop PC 
verbindet?


Kann das Mainboard des PCs bzw. dessen USB Teil z.B. Schaden nehmen, 
wenn man z.B. ausversehen am µC Board einen GPIO mit Masse kurz 
schließt?


Ich nehme auch mal stark an, falls man mit einem Oszilloskop an einer 
Schaltung misst, die mit den GPIO des µC Boards verbunden, welches 
wiederum per USB mit dem PC verbunden ist, der wiederum aus der 230 V 
Steckdose mit Strom versorgt wird, dass man hier dann zwingend eine 
galvanische Trennung für die USB Verbindung benötigt.
Richtig?

[M. K. (sylaina)]

Ground schrieb:
> Kann das Mainboard des PCs bzw. dessen USB Teil z.B. Schaden nehmen,
> wenn man z.B. ausversehen am µC Board einen GPIO mit Masse kurz
> schließt?

Nein, dagegen sind sie geschützt. Was aber passieren kann ist, dass du 
ungewollte Verbindungen eine Überspannung auf den USB-Port des PCs gibst 
und damit das Mainboard schädigst, zumindest den USB-Port. Daher sollte 
man immer vorher überlegen was man hier vor hat und welche Folgen das 
haben kann. 30 V z.B. sind nicht sonderlich viel, die tun idR nicht weh, 
für einen USB-Port können sie aber zu viel sein im Fehlerfall.

[Olaf (Gast)]

> Benötigt man für µC Boards (Arduino, Launchpad, Raspberry Pi usw.) eine
> galvanische Trennung, wenn man sie per USB mit seinem Desktop PC
> verbindet?

Nein. Sowas ist nur sinnvoll wenn man Signale von so einem Board mit 
etwas verbinden will das selbst auf einem anderen Potential liegen 
koennte.

Oder wenn man allerhoechste Ansprueche an eine Anwendung stellt. (vgl: 
Brummschleife)

> Kann das Mainboard des PCs bzw. dessen USB Teil z.B. Schaden nehmen,
> wenn man z.B. ausversehen am µC Board einen GPIO mit Masse kurz
> schließt?

Nein. Das kann hoechstens den Controller auf dem Board beschaedigen. 
Interessanter ist die Frage was passiert wenn man an einem GPIO eine zu 
hohe Spannung an legt. (z.b 24V) Da wird den betroffenen Pin sicher 
zerstoeren, es waere aber auch denkbar das dann diese Spannung bis an 
USB weitergeleitet wird und den USB-Port am Computer zerstoert.

> galvanische Trennung für die USB Verbindung benötigt.
> Richtig?

Nein. Im idealfalle liegen ja sowohl die Massepotentiale von Schaltung 
wie auch Oszi ueber die Erdung der Steckdose auf demselben Potential. 
Solange das also alles auf deinem Schreibtisch stattfindet ist das kein 
Problem. Wenn aber das Oszi ueber eine Kabeltrommer beim Nachbarn 
angesteckt sein sollte, dann koennte das zu einem Problem werden. Und 
wenn man sehr empfindlich misst, sagen mal mit einem echten 
24Bit-AD-Wandler dann kann das auch bereits auf dem Schreibtisch zu 
einem Problem werden.
Das ganze haengt also sehr von den Pegeln und auch den Frequenzen ab. 
Aber auch davon was man in der Umgebung an Stoerungen hat.

Olaf

[Horst (Gast)]

USB ist Kurzschlussfest (sollte sein), von daher sollte dem PC keine 
Gefahr drohen.

Galvanische Trennung ist für den hausgebrauch unnötig, auch denn der PC 
an der Steckdose hängt, er ist schon im Netzteil galvanisch getrennt.

[Ground (Gast)]

M. K. schrieb:
> Ground schrieb:
>> Kann das Mainboard des PCs bzw. dessen USB Teil z.B. Schaden nehmen,
>> wenn man z.B. ausversehen am µC Board einen GPIO mit Masse kurz
>> schließt?
>
> Nein, dagegen sind sie geschützt. Was aber passieren kann ist, dass du
> ungewollte Verbindungen eine Überspannung auf den USB-Port des PCs gibst
> und damit das Mainboard schädigst, zumindest den USB-Port. Daher sollte
> man immer vorher überlegen was man hier vor hat und welche Folgen das
> haben kann. 30 V z.B. sind nicht sonderlich viel, die tun idR nicht weh,
> für einen USB-Port können sie aber zu viel sein im Fehlerfall.

Danke, das mit der Überspannung ist ein wichtiger Hinweis.
Also ist es doch besser, wenn man sie galvanisch trennt, so dass im fall 
der Fälle zumindest dem Mainboard nichts passieren kann.
Wenn dabei das µC Board gegrillt wird, ist das meiner Meinung nach nicht 
so schlimm, aber so ein PC Mainboard ist halt schon deutlich teurer.

Olaf schrieb:
>> Kann das Mainboard des PCs bzw. dessen USB Teil z.B. Schaden nehmen,
>> wenn man z.B. ausversehen am µC Board einen GPIO mit Masse kurz
>> schließt?
>
> Nein. Das kann hoechstens den Controller auf dem Board beschaedigen.
> Interessanter ist die Frage was passiert wenn man an einem GPIO eine zu
> hohe Spannung an legt. (z.b 24V) Da wird den betroffenen Pin sicher
> zerstoeren, es waere aber auch denkbar das dann diese Spannung bis an
> USB weitergeleitet wird und den USB-Port am Computer zerstoert.

Thx.


>
>> galvanische Trennung für die USB Verbindung benötigt.
>> Richtig?
>
> Nein. Im idealfalle liegen ja sowohl die Massepotentiale von Schaltung
> wie auch Oszi ueber die Erdung der Steckdose auf demselben Potential.
> Solange das also alles auf deinem Schreibtisch stattfindet ist das kein
> Problem. Wenn aber das Oszi ueber eine Kabeltrommer beim Nachbarn
> angesteckt sein sollte, dann koennte das zu einem Problem werden. Und
> wenn man sehr empfindlich misst, sagen mal mit einem echten
> 24Bit-AD-Wandler dann kann das auch bereits auf dem Schreibtisch zu
> einem Problem werden.
> Das ganze haengt also sehr von den Pegeln und auch den Frequenzen ab.
> Aber auch davon was man in der Umgebung an Stoerungen hat.
>
> Olaf

Dann habe ich wohl EEVblog's Video nicht verstanden:
"EEVblog #279 - How NOT To Blow Up Your Oscilloscope!"
https://www.youtube.com/watch?v=xaELqAo4kkQ

[M. K. (sylaina)]

Ground schrieb:
> Also ist es doch besser, wenn man sie galvanisch trennt, so dass im fall
> der Fälle zumindest dem Mainboard nichts passieren kann.

Das kann man schlicht nicht so verallgemeinert sagen. Es kommt ganz 
darauf an welche Fehlerfälle möglich sind und welche Schutzmaßnahmen 
diesen entgegen stehen.

[Ground (Gast)]

Ground schrieb:
> Dann habe ich wohl EEVblog's Video nicht verstanden:
> "EEVblog #279 - How NOT To Blow Up Your Oscilloscope!"
> Youtube-Video "EEVblog #279 - How NOT To Blow Up Your Oscilloscope!"

Ab 15:11 kommt der relevante Teil, den ich meine:
https://youtu.be/xaELqAo4kkQ?t=15m11s

M. K. schrieb:
> Ground schrieb:
>> Also ist es doch besser, wenn man sie galvanisch trennt, so dass im fall
>> der Fälle zumindest dem Mainboard nichts passieren kann.
>
> Das kann man schlicht nicht so verallgemeinert sagen. Es kommt ganz
> darauf an welche Fehlerfälle möglich sind und welche Schutzmaßnahmen
> diesen entgegen stehen.

Hm, okay. Also wenn man unter 30 V bleibt, sollten andere Schutzmethoden 
ausreichend sein.
Aber wenn man ne Spule in der Schaltung hat, die vielleicht noch als 
Step-Up Converter arbeitet, dann könnte es schon kritisch werden mit der 
Spannung, richtig?

[M. K. (sylaina)]

Ground schrieb:
> Aber wenn man ne Spule in der Schaltung hat, die vielleicht noch als
> Step-Up Converter arbeitet, dann könnte es schon kritisch werden mit der
> Spannung, richtig?

Öhm, könnte, könnte aber auch nicht. Es kann bei 230 V AC auch sinnvoll 
sein eine galvanische Trennung zu machen. Es gibt aber auch andere 
Schutzmaßnahmen. Wie schon gesagt, es kommt auf den konkreten Fall und 
seiner Schutzmaßnahmen bzgl. des Fehlerfalls an.

[Knut B. (Firma: TravelRec.) (travelrec)]

Wenn man an den USB-Port einen virtuellen COM-Port in Form eines 
Schnittstellenwandlers anschließt, kann man diesen sehr einfach 
galvanisch trennen, da die Übertragungsraten des UART deutlich niedriger 
als die USB-Signale sind. Der Schnittstellenwandler ist meist 
selbstversorgend oder kann so aufgebaut werden. Die UART-Signale führt 
man über Optokoppler (bspw. 6N137) und damit hat man eine 2kV-Trennung, 
was für die meisten Anwendungen im Heimbereich völlig ausreichend ist.

[Kurt (Gast)]

Ground schrieb:
>> 30 V z.B. sind nicht sonderlich viel, die tun idR nicht weh,
>> für einen USB-Port können sie aber zu viel sein im Fehlerfall.
>
> Danke, das mit der Überspannung ist ein wichtiger Hinweis.
> Also ist es doch besser, wenn man sie galvanisch trennt, so dass im fall
> der Fälle zumindest dem Mainboard nichts passieren kann.

Wenn Du 30V rein jagst, hilft galvanische Trennung genau gar nichts. 
Hilft auch nicht gegen Kurzschlüsse.

[Stefan F. (Gast)]

> USB ist Kurzschlussfest (sollte sein)

Wobei die Betonung bei "sollte sein" liegt. Verlass dich nicht drauf.

Mir ist mal bei einem Laptop eine Leiterbahn weg gebrannt, weil sich ein 
Drahtstück in die USB Buchse meines µC-Moduls verirrt hatte. Seit dem 
benutze ich einen aktiven Hub, darin brennt schlimmstenfalls eine 5 Cent 
Diode durch.

Nach der Sache mit dem Laptop hatte ich die Diode in dem Hub zum Glück 
nur zwei mal gekillt. Ich bin da inzwischen sehr vorsichtig geworden.

[Horst V. (hoschti)]

Horst schrieb:
> USB ist Kurzschlussfest (sollte sein), von daher sollte dem PC keine
> Gefahr drohen.

Das ist so nicht richtig. Beim USB-Port ist der Spannungs-Ausgang zwar 
gegen Kurzschluss gesichert. Aber wenn man, wie schon in einigen Posts 
richtig geschrieben stand, "rückwärts" in den USB-Port etwas einspeist, 
kann alles mögliche passieren. Es kostet dann keine große Mühe, das 
Mainboard des PCs zu verheizen.


> Galvanische Trennung ist für den hausgebrauch unnötig, auch denn der PC
> an der Steckdose hängt, er ist schon im Netzteil galvanisch getrennt.

Das ist glatter, und nebenbei gefährlicher, Unfug. Sobald ein PC (nicht 
Laptop im Akku-Betrieb) mit der Steckdose verbunden ist, besteht eine 
direkte Verbindung des Gehäuses mit dem Schutzleter des Stromnetzes. 
Jetzt muss ma nur noch ein bezogen auf den Schutzleiter "hohes" 
Potential" an den "USB-Satelitten" anschließen und das Unglück nimmt 
seinen Lauf. Der Schwächere wird irgendwann aufgeben und abrauchen.

Aber auch der Laptop, der nur aus dem internen Akku gespeist wird, kann 
recht leicht in den Elektronik-Himmel geschickt werden. Es reicht schon 
das angeschlossene Netzwerk-Kabel um einen Bezug zum Schutzleiter (und 
damit zur Netzspannung) herzustellen. Rest s.o.

[Stefan F. (Gast)]

Das Risiko, den PC bzw. Laptop zu verschrotten, ist auf jedenfall da und 
man sollte sich dessen ständig bewusst sein.

> Kann das Mainboard des PCs bzw. dessen USB Teil z.B. Schaden nehmen,
> wenn man z.B. ausversehen am µC Board einen GPIO mit Masse kurz
> schließt?

Klares nein. Die GPIO Ports liefern nur wenige Millimapere, die tun den 
VCC und GND Leitungen des USB Ports nicht weh.

Und da GND vom Oszilloskop und GND vom PC normalerweise in der selben 
Steckdose zusammen laufen, brauchst Du Dir um unterschiedlichens GND 
Potential keine Sorgen machen.

[Horst (Gast)]

Horst V. schrieb:
> Das ist glatter, und nebenbei gefährlicher, Unfug. Sobald ein PC (nicht
> Laptop im Akku-Betrieb) mit der Steckdose verbunden ist, besteht eine
> direkte Verbindung des Gehäuses mit dem Schutzleter des Stromnetzes.
> Jetzt muss ma nur noch ein bezogen auf den Schutzleiter "hohes"
> Potential" an den "USB-Satelitten" anschließen und das Unglück nimmt
> seinen Lauf. Der Schwächere wird irgendwann aufgeben und abrauchen.

Und das sind jetzt an den Haaren herbeigezogene Argumente die mit der 
eigendlichen Frage wenig zu tun haben. Wenn ich Spannung gegen eine 
Erdung kurzschließe fließt Strom. Ob das jetzt an einem PC über die 
Erdung vom USB ist, die übrigend von vielen USB-Isolatoren nicht 
aufgetrennt wird, oder im Auto der Schraubenschlüssel der beim Batterie 
abschrauben gegen's Blech kommt.
99,9% der USB-Geräte haben keine galvanische Trennung und sind trotzdem 
betriebssicher.
Natürlich muß man aufpassen, wo man Spannungen oder Massepotentiale in 
eine Schaltung einbringt, das muß man aber auch noch wenn man manche 
Teile galvanisch trennt. Daß muß man halt lernen. Mich hat es damals 
einen Fernseher und ein Oszi gekostet, mit dem Erfolg daß ich seit dem 
aufpasse wo ich irgendwas anklemme.

[Werner H. (pic16)]

Kurt schrieb:
> Wenn Du 30V rein jagst, hilft galvanische Trennung genau gar nichts.
> Hilft auch nicht gegen Kurzschlüsse.

Blödsinn, warum meinst du wohl wofür USB Isolatoren gut sind?

[Schreiber (Gast)]

Ground schrieb:
> Benötigt man für µC Boards (Arduino, Launchpad, Raspberry Pi usw.)
> eine
> galvanische Trennung, wenn man sie per USB mit seinem Desktop PC
> verbindet?

Wirklich benötigen tut man es nicht, aber ein neues Mainboard ist sehr, 
sehr viel teurer wie ein neuer ADUM-irgendwas.
Vernünftige Menschen verwenden daher einen USB-Isolator.

[Alexander S. (alex998)]

Stefan U. schrieb:
> Und da GND vom Oszilloskop und GND vom PC normalerweise in der selben
> Steckdose zusammen laufen, brauchst Du Dir um unterschiedlichens GND
> Potential keine Sorgen machen.

Die Betonung liegt auf Normalerweise. Wenn man eine etwas ungünstige 
PC-Konfiguration hat (zB. Motherboard ohne Erdbezug mit PicoPSU und 
Laptop-Netzteil versorgt, daran per HDMI ein Monitor + aktive Boxen mit 
eigenem Netzteil) kann man sich "schöne" Masseschleifen aufbauen. Kann 
einen in den Wahnsinn treiben, spreche aus Erfahrung...

[Manfred (Gast)]

Stefan U. schrieb:
>> USB ist Kurzschlussfest (sollte sein)
> Wobei die Betonung bei "sollte sein" liegt. Verlass dich nicht drauf.
> Mir ist mal bei einem Laptop eine Leiterbahn weg gebrannt, weil sich ein
> Drahtstück in die USB Buchse meines µC-Moduls verirrt hatte.
Weisst Du, was "ein Horst" ist, wie man sich "zum Horst macht"? Soviel 
Unfug liest man selten.

Ich bin beim Messen abgerutscht, da ist nur die Diode auf dem µC-Board 
abgequalmt, weil mein Desktop auf dem USB über 2A liefert.

Aktuell habe ich eine USB-Seriell Platine, wo die 5V durchverbunden 
sind, das Ding also zurückspeist.

Ich hatte schon vor längerem komische Effekte, mit einen USB-Adapter 
angefertigt, wo die 5V nicht durchgereicht werden.

Daraus ergibt sich, dass Dein Vorschlag sinnvoll und angebracht ist:
> Seit dem benutze ich einen aktiven Hub.

Das ist ebenfalls ein Vorschlag aus der Praxis, der preiswert umsetzbar 
ist:
Knut B. schrieb:
> Wenn man an den USB-Port einen virtuellen COM-Port in Form eines
> Schnittstellenwandlers anschließt, kann man diesen sehr einfach
> galvanisch trennen, da die Übertragungsraten des UART deutlich niedriger
> als die USB-Signale sind.

[Stefan F. (Gast)]

> Soviel Unfug liest man selten.

Das ist wirklich passiert, kann daher kein Unfug sein. Dass wir diesen 
laptop als schlecht konstruiert bezeichnen würden, ändert nichts an der 
Tatsache, dass es passiert ist.

[Manfred (Gast)]

Stefan U. schrieb:
>> Soviel Unfug liest man selten.
> Das ist wirklich passiert,

Entschuldige, dass ich mich mißverständlich ausgedrückt habe!

Der Unfug stammt vom Horst, Deine Anmerkungen sind zutreffend und von 
mir als sinnvoll anerkannt.

[Schreiber (Gast)]

Manfred schrieb:
> Daraus ergibt sich, dass Dein Vorschlag sinnvoll und angebracht ist:
>> Seit dem benutze ich einen aktiven Hub.

...funktioniert nur dann, wenn der auch Normgerecht ist. Die Auslegung 
der üblichen USB-Hubs ist teilweise sehr "kostenoptimiert", wenn man 
irgendwo ein Körnchen Hühnerfutter sparen kann, dann wird das 
eingespart. Das Problem "Masseschleife" kann man damit auch nicht lösen.

Ein ADUM ist besser.

[Horst (Gast)]

Na dann mache ich mich doch nochmal zum Horst und fasse zusammen:

Ground schrieb:
> Benötigt man für µC Boards (Arduino, Launchpad, Raspberry Pi usw.) eine
> galvanische Trennung, wenn man sie per USB mit seinem Desktop PC
> verbindet?

Die ganze weltweite Arduino- und Raspberry-Community kommen ohne aus, 
nur die Fachleute hier im Forum machen ständig ihre Computer kaputt wenn 
sie keine haben.

Du hast also zwei Möglichkeiten: Du kaufst Die einen USB-Isolator 
(unbedingt den teuersten, alles andere könnte ja kaputt gehen und den 
Computer mitnehmen) oder Du machst es wie der Rest der Welt, liest hier 
nicht mehr mit und kommst gut ohne aus.
Aufpassen was Du wo steckst mußt Du eh immer und daß man die Spannung 
trennt bevor man an der Schaltung rumsteck, lernt man als erstes.

[Christopher J. (christopher_j23)]

Ground schrieb:
> Benötigt man für µC Boards (Arduino, Launchpad, Raspberry Pi usw.) eine
> galvanische Trennung, wenn man sie per USB mit seinem Desktop PC
> verbindet?

Nein, nur in seltenen Fällen.


Ground schrieb:
> Kann das Mainboard des PCs bzw. dessen USB Teil z.B. Schaden nehmen,
> wenn man z.B. ausversehen am µC Board einen GPIO mit Masse kurz
> schließt?

Normalerweise sind die USB-Ports abgesichert, d.h. es raucht nicht 
gleich das ganze Mainboard ab wenn man einen Kurzschluss verursacht (bei 
GPIO von einem uC sowieso nicht) aber es kann durchaus dazu kommen, dass 
dein USB-Port nachher nicht mehr funktioniert.


Ground schrieb:
> Ich nehme auch mal stark an, falls man mit einem Oszilloskop an einer
> Schaltung misst, die mit den GPIO des µC Boards verbunden, welches
> wiederum per USB mit dem PC verbunden ist, der wiederum aus der 230 V
> Steckdose mit Strom versorgt wird, dass man hier dann zwingend eine
> galvanische Trennung für die USB Verbindung benötigt.
> Richtig?

So lange du die GND-Klemme auch nur an GND klemmst ist alles gut.
https://www.youtube.com/watch?v=xaELqAo4kkQ


Horst schrieb:
> Galvanische Trennung ist für den hausgebrauch unnötig, auch denn der PC
> an der Steckdose hängt, er ist schon im Netzteil galvanisch getrennt.

Nein, ein gewöhnliches ATX-Netzteil hängt immer mit dem DC-GND am PE. 
Auch bei Laptopnetzteilen gibt es meist eine (wenn auch hochohmige) 
Verbindung zwischen DC-GND und PE. Muss man halt aufpassen das man das 
schöne neue Oszi nicht schrottet.

[Joachim B. (jar)]

Horst schrieb:
> auch denn der PC
> an der Steckdose hängt, er ist schon im Netzteil galvanisch getrennt.

ja und, du hast es nicht verstanden:

Christopher J. schrieb:
> Nein, ein gewöhnliches ATX-Netzteil hängt immer mit dem DC-GND am PE.
> Auch bei Laptopnetzteilen gibt es meist eine (wenn auch hochohmige)
> Verbindung zwischen DC-GND und PE

eben und bei Dell Laptops sogar niederohmig mit dem 3-poligen 
SchukoAnschluß nur Laptops mit 2-poligen Eurostecker sind Netzgetrennt!

Stefan U. schrieb:
> Das Risiko, den PC bzw. Laptop zu verschrotten, ist auf jedenfall da und
> man sollte sich dessen ständig bewusst sein.

und deswegen bei kritischen Sachen ausserhalb vom Schreibtisch kann es 
sehr sinnvoll sein echte USB Trenner auch mit 5V-DC/DC Trennung und 
Versorgung einzusetzen, erst recht bei Meßaufgaben und im Labor.

[Mampf F. (mampf)]

Ground schrieb:
> Ab 15:11 kommt der relevante Teil, den ich meine:

Naja, da hat er nur davon erzählt, dass du in dem Video gezeigten Fall, 
die Masse vom Oszi nicht an "+" der Schaltung hängen solltest (die vor 
der Verbindung über USB floatend war), weil es sonst über der 
Schutzleiter einen Kurzschluss gibt.

Deine Bedenken bzgl galvanische Trennung sind durchweg unbegründet. :)

[Mampf F. (mampf)]

Schreiber schrieb:
> Ein ADUM ist besser.

Die ADUMs gibt es für USB? Problem ist ja, USB ist bidirektional ... Mit 
ADUM hätte ich auch gerne mal einen 1-Wire getrennt, aber das geht ja 
leider auch nicht ...

[Horst (Gast)]

Joachim B. schrieb:
> nur Laptops mit 2-poligen Eurostecker sind Netzgetrennt!

Vorsicht, gerade die können für nachfolgende Schaltungen gefahrlich 
sein, weil die Entstörkondensatoren gegen Gerätemasse und nicht gegen PE 
liegen.
Gut zu sehen ist das Problem bei Satreceivern und den Funken, die 
entstehen können wenn ein korrekt geerdetes Antennenkabel angeschlossen 
wird. Ungefährlich für Menschen aber es kann einen ungeschützten Fet 
sofort killen.

Mampf F. schrieb:
> Die ADUMs gibt es für USB?

ADUM3160 und 4160

[Mampf F. (mampf)]

Horst schrieb:
> Mampf F. schrieb:
>> Die ADUMs gibt es für USB?
>
> ADUM3160 und 4160

Wow sehr geil! Danke!

[Stefan F. (Gast)]

> kann es sehr sinnvoll sein echte USB Trenner ... einzusetzen

Schade, dass die Dinger so teuer sind. Ich benutze daher lieber meinen 
alten Laptop, der kostet nichts.

[Schreiber (Gast)]

Stefan U. schrieb:
> Schade, dass die Dinger so teuer sind. Ich benutze daher lieber meinen
> alten Laptop, der kostet nichts.

So ein "USB-Isolator" kostet 30-40€, da ist auch ein alter Laptop noch 
mehr wert...

[Soul E. (Gast)]

Horst schrieb:

> Die ganze weltweite Arduino- und Raspberry-Community kommen ohne aus,
> nur die Fachleute hier im Forum machen ständig ihre Computer kaputt wenn
> sie keine haben.
>

Richtig. Der Arduino-Bastler arbeitet am Küchentisch und hat Oszi, 
Netzteil und Computer an der gleichen Steckdosenleiste stecken.

Der Profi hat seinen PC am IT-Netz hängen und seinen Labortisch an einer 
separaten 32 A-Einspeisung. Deren PEs treffen sich im Keller an der 
Potentialausgleichschiene. Da fliesst zwischen dem Schirm des 
USB-Steckers und dem Gehäuse des PCs durchaus schonmal ein 
Ausgleichstrom.

Fast alle Defekte an Emulatoren und Debuggern sind auf solchen 
Potentialversatz zurückzuführen.

[Janaha (Gast)]

Also ich habe mir bereits zwei alte PC- Motherboards aufgrund von 
Unachtsamkeiten beim Basteln über den USB- Port zerschossen. Einmal hab 
ich einfach nur vergessen das USB- Kabel zu ziehen als ich mit dem 
Lötkolben schnell noch eine kleine Veränderung habe vornehmen wollen. Da 
gabs dann einen kleinen Funken und schubs war der USB- Controller des 
PC's hobs gegangen...

Um das in Zukunft dann lieber zu vermeiden, habe ich mir einen 
USB-Switch mit eigener Stromversorgung besorgt und zwischen diesem und 
meinem PC einen selbst gebauten USB- Isolator dazwischen geschaltet. Man 
bekommt diese USB-Isolatoren zum Beispiel bei Reichelt für ab ca. 80 
Euro fertig aufgebaut (siehe Reichelt Artikel-Nr.: USB CARE01).

Für den selbstbau einer galvanischen USB- Trennung habe ich einfach mal 
die Datenblätter zum Chip ADUM 4160 angeschaut. Ich habe mir da einfach 
selbst eine kleine 5*5cm Platine mit der Minimalbeschaltung aus dem 
Datenblatt gebaut. Seit dem habe keine kaputten PC- Ports mehr zu 
beklagen. Ich verdende diese nur für Hobbybasteleien im 
Niederspannungsberech und dort sowohl für das ISP- Programmieren als 
auch für die Anbindung von ARDUINOs über USB. Nachteil der 
Minimalbeschaltung ohne galvanisch getrennten DC-DC Konverter sind, das 
man die USB- Geschwindigkeit von Hand vorgeben muss und das der ADUM auf 
beiden Seiten der Verbindung eine Spannungsversorgung braucht. Das muss 
man dann beim design seiner Schaltung berücksichtigen.

Freundliche Grüße
Janaha

[Manfred (Gast)]

Horst schrieb:
> Die ganze weltweite Arduino- und Raspberry-Community kommen ohne aus,
> nur die Fachleute hier im Forum machen ständig ihre Computer kaputt wenn
> sie keine haben.
Die Fachleute hier machen nicht ständig ihre Computer kaputt, weil sie 
sich Gedanken über mögliche Fehlersituationen machen? Sobald man etwas 
mehr macht als LEDs blinken zu lassen oder ein Temperaturshield auf den 
Uno zu stecken, gibt es Risiken.

Dabei geht es aber um mehr als die zwei Datenleitungen.

Was ich für heikel halte, ist die manchmal fehlende Trennung der 
5V-Leitung(en) - einen solchen Aufbau habe ich derzeit auf dem Tisch, da 
werde ich die Tage einen trennbaren Adapter aufbauen müssen.

Horst schrieb:
>> nur Laptops mit 2-poligen Eurostecker sind Netzgetrennt!
> Vorsicht, gerade die können für nachfolgende Schaltungen gefahrlich
> sein, weil die Entstörkondensatoren gegen Gerätemasse und nicht gegen PE
> liegen.
> Gut zu sehen ist das Problem bei Satreceivern und den Funken, die
> entstehen können wenn ein korrekt geerdetes Antennenkabel angeschlossen
> wird. Ungefährlich für Menschen aber es kann einen ungeschützten Fet
> sofort killen.
Eigentor - hier beschreibst Du höchstpersönlich ein Szenario, wo die 
Trennung hilfreich wäre! Es ging vor einigen Jahren durch die Presse, 
dass jede Menge USB-Ports wegen ESD gestorben sind. Ob das bei dem 
bisschen Strom und Spannung aus dem Y-Kondensdator auch passieren kann 
... wer weiß es?

[Schreiber (Gast)]

soul e. schrieb:
> Der Profi hat seinen PC am IT-Netz hängen und seinen Labortisch an einer
> separaten 32 A-Einspeisung. Deren PEs treffen sich im Keller an der
> Potentialausgleichschiene. Da fliesst zwischen dem Schirm des
> USB-Steckers und dem Gehäuse des PCs durchaus schonmal ein
> Ausgleichstrom.

Der Ausgleichsstrom kann auch durch Netzwerkkabel, Antennenkabel (sofern 
Antenne geerdet), Audiokabel... kommen
Man wird IRRE, wenn man eine Erdschleife von der Radioantenne (auf dem 
Dach, daher geerdet) über das Antennenkabel, Stereoanlage, Audiokabel, 
Laptop, USB-Kabel, µC-USB-ISP-Adapter, Versuchsaufbau, Oszilloskop und 
Schutzleiter suchen muss. Bis man die erstmal gefunden hat...

Manfred schrieb:
> Ob das bei dem
> bisschen Strom und Spannung aus dem Y-Kondensdator auch passieren kann

Ist definitiv ausreichend. Quelle: eigene Erfahrung!
Besonders "toll" sind die ungeschirmten USB-Stecker, da dann die 
voreilende Masseverbindung fehlt.

[Manfred (Gast)]

Ground schrieb:
> Benötigt man für µC Boards (Arduino, Launchpad, Raspberry Pi usw.) eine
> galvanische Trennung, wenn man sie per USB mit seinem Desktop PC
> verbindet?
Nicht unbedingt.

> Kann das Mainboard des PCs bzw. dessen USB Teil z.B. Schaden nehmen,
> wenn man z.B. ausversehen am µC Board einen GPIO mit Masse kurz
> schließt?
Vermutlich nicht. Kritischer ist es, wenn die Potentiale nicht passen 
oder um den µC herum Spannungen vorkommen, die deutlich höher sind.

Ich hatte vor einer Weile einen Zwischenfall, wo in der Testphase um 20V 
auf meinen ProMini geraten sind: Der µC tot, der USB-TTL-Adapter tot. 
Glück_gehabt, dass es nicht auch den Port am PC erwischt hat. In einem 
anderen Thread hatte ich es beschrieben, habe mir eine galvanische 
Trennung der seriellen Seite aufgebaut:
Beitrag "Re: Arduino ProMini galvanisch getrennt"

Da ich auch A*-Nano verwende und potentiell das gleiche Problem 
auftreten kann, eine Weile gesucht, heute kam die Sendung von der 
Chinafrau:
https://www.aliexpress.com/item/New-USB-Isolator-1500v-Isolator-ADUM4160-USB-To-USB-ADUM4160-ADUM3160-Module/32745353166.html

Mit über 10€ relativ teuer, aber nur ein Bruchteil dessen, was deutsche 
Anbieter wollen. Der Schutz des PC sollte es wert sein, solche Fehler im 
Zielsystem können jederzeit passieren.

Auf den Isolator muß jetzt noch eine Lage Isolierband drauf, die chice 
blaue LED reicht als Notbeleuchtung und brennt einem die Augen weg.

[Volker S. (vloki)]

Janaha schrieb:
> Für den selbstbau einer galvanischen USB- Trennung habe ich einfach mal
> die Datenblätter zum Chip ADUM 4160 angeschaut. Ich habe mir da einfach
> selbst eine kleine 5*5cm Platine mit der Minimalbeschaltung aus dem
> Datenblatt gebaut.
> ...Nachteil der
> Minimalbeschaltung ohne galvanisch getrennten DC-DC Konverter sind, das
> man die USB- Geschwindigkeit von Hand vorgeben muss und das der ADUM auf
> beiden Seiten der Verbindung eine Spannungsversorgung braucht. Das muss
> man dann beim design seiner Schaltung berücksichtigen.

Braucht man nicht allzuviel Strom (<100mA) kann man für den DC-DC 
einfach einen weiteren ADUM nehmen.
Je nachdem ob 2,5kV reichen, oder man möglicherweise sogar 5kV haben 
will, eine Kombination von 4160 und 6000 oder 3160 und 5000.
Wenn man die genau gegenüberliegend auf Top und Bottom einer Platine 
anordnet wird das recht klein. (siehe Anhang)

<edit>Rot ist im Pdf die Oberseite mit dem DC-DC, blau die Unterseite 
mit den Daten. Das Foto zeigt die Unterseite...

[Manfred (Gast)]

Volker S. schrieb:
> Janaha schrieb:
>> ...Nachteil der
>> Minimalbeschaltung ohne galvanisch getrennten DC-DC Konverter sind, das
>> man die USB- Geschwindigkeit von Hand vorgeben muss
Diese Funktion habe ich nicht verstanden. Das Chinaboard bzw. die AD 
AppNote CN0159 haben eine Umschaltung, zumindest zum Controller-Download 
funktioniert nur eine Stellung.

>> und das der ADUM auf
>> beiden Seiten der Verbindung eine Spannungsversorgung braucht.
Stromversorgung am Zielsystem ist ein Problem, da der dortige USB ja 
nicht speisen darf. Von daher sollte schon noch ein DC-Wandler drauf.

> Braucht man nicht allzuviel Strom (<100mA) kann man für den DC-DC
> einfach einen weiteren ADUM nehmen.
Auf meinem Chinesen ist ein ADUM3160 drauf, daneben ein Optokoppler 
EL817 und ein DC-DC mit 1Watt (= 200 mA).

> Je nachdem ob 2,5kV reichen, oder man möglicherweise sogar 5kV haben
> will, eine Kombination von 4160 und 6000 oder 3160 und 5000.
> Wenn man die genau gegenüberliegend auf Top und Bottom einer Platine
> anordnet wird das recht klein. (siehe Anhang)
Fuer die Erstellung von Leiterplatten bin ich nicht gerüstet, 
letztendlich dürfte der Fertigchinese sogar billiger als ein Eigenbau 
sein.

[Peter D. (peda)]

Horst schrieb:
> Die ganze weltweite Arduino- und Raspberry-Community kommen ohne aus,

Und posten dann hier, daß sie ihren Laptop gegrillt haben. Hier findest 
Du reichlich Threads zu USB-Schäden durch Fremdeinspeisung.

[Volker S. (vloki)]

Manfred schrieb:
> letztendlich dürfte der Fertigchinese sogar billiger als ein Eigenbau
> sein.

In Einzelstücken sind die ADuM schon recht teuer. Da muss man schon in 
Zehnerpaketen einkaufen oder irgendwie an Muster kommen, wenn man mit 
Ali mithalten will...

Für den normalen Arduinojünger auf jeden Fall besser kaufen! Da braucht 
man auch keine 5kV.
Obwohl - mit EKG Shield eigentlich schon ;-)

[Volker S. (vloki)]

Manfred schrieb:
> Diese Funktion habe ich nicht verstanden. Das Chinaboard bzw. die AD
> AppNote CN0159 haben eine Umschaltung, zumindest zum Controller-Download
> funktioniert nur eine Stellung.

Da kann man zwischen  low-speed (1Mbit/s) und Full-speed (12Mbit/s) 
umschalten. Habe ich fest auf full-speed verdrahtet.

[Manfred (Gast)]

Volker S. schrieb:
> Manfred schrieb:
>> letztendlich dürfte der Fertigchinese sogar billiger als ein Eigenbau
>> sein.
> In Einzelstücken sind die ADuM schon recht teuer. Da muss man schon in
> Zehnerpaketen einkaufen oder irgendwie an Muster kommen, wenn man mit
> Ali mithalten will...
Jou! Da ich für mich keine Menge brauche, wäre der niedrigste Ali-Preis 
für den ADuM4160 bei 4,40€, lohnt keinen Eigenbau.

> Für den normalen Arduinojünger auf jeden Fall besser kaufen!
Der "normale Arduinojünger" hat doch ein Problem, den Lötkolben zu 
benutzen?

> Da braucht man auch keine 5kV.
Mein Chinese schreibt "USB Isolator 1500v Isolator" und hat dann einen 
DC-DC drauf, der nur 1000V im Datenblatt stehen hat. Mir egal, die zu 
befürchtenden Fremdsignale haben eher zweistellige Volt.

Volker S. schrieb:
> Manfred schrieb:
>> Diese Funktion habe ich nicht verstanden. Das Chinaboard bzw. die AD
>> AppNote CN0159 haben eine Umschaltung, zumindest zum Controller-Download
>> funktioniert nur eine Stellung.
> Da kann man zwischen  low-speed (1Mbit/s) und Full-speed (12Mbit/s)
> umschalten. Habe ich fest auf full-speed verdrahtet.
In Full-Speed kann ich den Arduino programmieren oder ein anderes 
Industriegerät mit FTDI-Adapter bearbeiten. Eine Maus funktioniert damit 
nicht, da muß ich auf Low umschalten. Ich werde es nicht weiter 
hinterforschen, an der Maus brauche ich sowas nicht.