Hallo Leute, ich hab ein Projekt bei dem ich dringend eure Hilfe benötige. Ich habe einen µC mit drei Taster, von denen 2 direkt am µC sind, aber der 3. rausgeführt wird. Ich will diesen rausgeführten T. ziemlich gut gegen z.B. unerwünschten Induktionsspg. schützen, damit der µC keinen Schaden nimmt und er soll auf gar keinen Fall falsch auslösen. Hierfür benutze ich einen Wemos D1 mini. Der hat auch einen Spannungsregler 5V auf 3,3V an Port und Vcc ist auch schon mit C's bestückt. Ich habe jetzt den Schaltplan entworfen (auch wenn es nicht so aussieht, ich habe mir Mühe gegeben) und wollte euch fragen, was ihr davon haltet oder wo Verbesserungsbedarf besteht. Bei der Versorgungsspannung wäre ich variable, ob ich jetzt alles mit 3,3V versorge oder wie hier, 5V benutze und leider die Verlustleistung vom Spgs.-Regler in Kauf nehme. Hier will ich den µC mit einem Optokoppler (4N35) schützen. Soll ich die Base in der Luft hängen lassen oder mit ca. 470 Ohm gegen Masse anschließen? Man ließt unterschiedliches... Soll ich noch nen 10µF am Optokoppler (Anode - Kathode) dranhängen? Würdet ihr hier generell PullUps verwenden oder doch eher PullDowns? Schon mal Danke für eure Hilfe! Gruß Frank
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> Hier will ich den µC mit einem Optokoppler (4N35) schützen. Das geht natuerlich, ist aber etwas uebertrieben. Du solltet auch bedenken das nun jemand 1000V ueber deinen 1k auf deine 5V Versorgung einkoppeln kann. Teile sie also in zwei 470R auf und mach in der Mitte noch einen Kondensator und eine Schutzdiode. > Soll ich die Base in der Luft hängen lassen oder mit ca. 470 Ohm gegen > Masse anschließen? Bei deiner Anwendung kannst du da einfach nichts anschliessen. > Soll ich noch nen 10µF am Optokoppler (Anode - Kathode) dranhängen? Siehe oben. Vermutlich reichen 100nF oder auch 10nF. Achte lieber darauf das dieser Kondensator dann viel Spannung aushaelt weil der sich von deinem Angorapullover aufladen kann. > Würdet ihr hier generell PullUps verwenden oder doch eher PullDowns? Egal.
Wenn du auf beiden Seiten des Optokopplers die gleiche Masse hast, hast du auch keine Potenzialtrennung. Dann bringt das Ganze nichts oder nicht viel. Besser wäre eine Schutzschaltung vor dem µC-Eingang, bestehend aus R-C-R + Schutzdioden:
1 | +3,3V -----+-------+----- Vcc |
2 | | | |
3 | 1k D1 |
4 | | | |
5 | +-R1-+--+-R2-- µC-Eingang |
6 | | | | |
7 | \ C D2 |
8 | o | | |
9 | | | | |
10 | GND -------+----+--+----- GND |
Welcher µC ist es denn?
Dietrich L. schrieb: > Welcher µC ist es denn? Frank W. schrieb: > Hierfür benutze ich einen Wemos D1 mini. Also ein ESP8266
> Soll ich die Base in der Luft hängen lassen oder mit ca. 470 Ohm > gegen Masse anschließen? Ich lasse sie immer in der Luft hängen. Ob das die optimale Lösung ist, weiß ich nicht. Hatte damit bisher jedoch keine Probleme.
Frank W. schrieb: > Soll ich die Base in der Luft hängen lassen oder mit ca. 470 Ohm gegen > Masse anschließen? Wenn schon, dann eher mit 470k oder 1Meg. Das macht den OK schneller und unempfindlicher (CTR). Mit 470R kommt nichts mehr raus.
> Wenn schon, dann eher mit 470k oder 1Meg. > Das macht den OK schneller und unempfindlicher (CTR). Braucht er hier aber nicht. Man koennte vielleicht 47pF dran machen damit er da kein Radio empfaengt. Ich wuerde aber auch auf den Optokoppler verzichten. Ich wuerde am Port einen Pullup von 1MOhm machen. Dann sollte man dort ja mit 100k als Pulldown sicher schalten koennen. Diese 100k dann in zweimal 47k aufteilen und an den Ausgang. Ausserdem da noch einen Kondensator gegen EMV und eine Z-Diode gegen Ueberspannung. Keine Ahnung ob man damit jetzt durch einen EMV-Test kommt, aber damit sollte man fuer den normalen Alltag schon relativ sicher sein. Eventuell beachten ob der Taster einen Mindeststrom braucht damit seine Kontakte sauber bleiben! Olaf
Olaf schrieb: > Braucht er hier aber nicht. Man koennte vielleicht 47pF dran machen > damit er da kein Radio empfaengt. Na ob die reichen? Eher was im pF Bereich über den Koppler um ihn gegen ESD zu schützen.
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Danke für eure schnelle Hilfe! @Olaf: Bin mir nicht sicher, wie deine Schaltung aussehen soll... So (s. Anhang)? Und wo soll genau die Z-Diode hin? Gruß Frank
@Dietrich L.: Meinst du soviele Teile sind wirklich nötig? Was würdest du für D1, D2, R1, R2 und C verwenden? Danke!
Frank W. schrieb: > So (s. Anhang)? Und wo soll genau die Z-Diode hin? Sicher nicht!
1 | VCC |
2 | | |
3 | 1Meg |
4 | o--- 47k --+-- 47k --+-- Pin |
5 | C ZD |
6 | | | |
7 | GND GND |
Eingang - 47k - C nach GND - 47k auf Pin, Pullup auf Pin. Z-Diode von Pin nach GND. Aber um weniger störempfindlich zu sein würde ich die Widerstände deutlich verkleinern! Faktor 10 mindestens!
Frank W. schrieb: > @Dietrich L.: Meinst du soviele Teile sind wirklich nötig? Das hängt davon ab, wieviel Störleistung du abfangen willst. Die Schaltung wäre meine Maximallösung. Wenn der µC Schutzdioden am Eingang hat und die erwarteten Störungen überschaubar sind, kann am auch D1, D2, C und R2 weglassen.
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@HildeK: Sieht so ganz gut und verständlich aus. Meint ihr, so passt das? Ich finde allerdings 100k als PullUp auch viel. ZD dient ja nur als Überspannungsschutz und sollte im Normalfall gesperrt sein, richtig? Vcc 3,3 V, oder? Würde doch jetzt auch mit 5 V funktionieren, richtig? 10 µF OK? Z-Diode 3,3V und auf wieviel Watt ausgelegt? 0,5 , 1,5 oder lieber n nisschen mehr 5W? Sollte man gegen Ground noch was absichern? Nochmal Danke an alle! Gruß Frank
> Z-Diode 3,3V und auf wieviel Watt ausgelegt? 0,5 , 1,5 oder lieber n > nisschen mehr 5W? Auf jedenfall 5W. Man kann schliesslich nie wissen wer da an dein Schaltung dauerhaft 14kV anlegt. Seufz... Olaf
Frank W. schrieb: > Meint ihr, so passt das? Auch wenn ich das gemalt habe: es war nur das, was Olaf vorschlug und du missverstanden hattest. > Ich finde allerdings 100k als PullUp auch viel. Perfekt ist meine Dimensionierung nicht. 100k PU ist sehr viel, aber wenn du vorne schon zweimal 4k7 hast, dann kann der nicht viel kleiner sein. Oder eben alles nochmals um einen Faktor kleiner dimensionieren. Ich hatte nur den Vorschlag von Olaf aufgegriffen und nicht unbedingt seinen Vorschlag bestätigt. > ZD dient ja nur als Überspannungsschutz und sollte im Normalfall > gesperrt sein, richtig? Ja. Die kann aber besser durch zwei Dioden in Sperrrichtung (VCC-D1-PIN-D2-GND) ersetzt werden. dann geht das auch mit 2V oder 5V. > Vcc 3,3 V, oder? Würde doch jetzt auch mit 5 V funktionieren, richtig? Siehe meinen letzten Satz. > 10 µF OK? Hängt davon ab, wie schnell du vorne umschalten willst. Das C verlangsamt die Anstiegsgeschwindigkeit des Signals und erfordert dann einen Schmitt-Trigger-Eingang. Und ist auch davon abhängig, was du unterdrücken willst. Für irgendwelche HF-Einstreuungen sind 10nF besser. > Z-Diode 3,3V und auf wieviel Watt ausgelegt? 0,5 , 1,5 oder lieber n > nisschen mehr 5W? Neee! 250mW oder 400mW reichen gut. Auch die Diodenlösung kommt mit 1N4148 aus. > Sollte man gegen Ground noch was absichern? Wogegen? Ich hab mal meinen Vorschlag angehängt.
1 | VCC VCC |
2 | + + |
3 | | | |
4 | .-. | |
5 | | |4k7 - D |
6 | | | ^ |
7 | 220R '-' | |
8 | ___ | ___ |\ |
9 | .--|___|- +-|___|- + -----| >O- |
10 | | | 10k |/ |
11 | o --- | |
12 | '\ --- - |
13 | \ | 100n ^ D |
14 | o \ | | |
15 | | | | |
16 | | | | |
17 | === === === |
18 | GND GND GND |
19 | (created by AACircuit v1.28.6 beta 04/19/05 www.tech-chat.de) |
Die beiden Dioden sind faktisch schon im Eingang eines typischen CMOS-Bausteins verbaut und können deshalb fast immer entfallen. Zur Erklärung: 220R verhindert harte Entladungsströme des C über den Kontakt, liefert aber trotzdem noch einen kurzen Stromimpuls zur Kontaktreinigung. Pullup ist weit vorne und kann zusammen mit den 220R auch noch niederohmiger werden (z.B Faktor 2). Die 10k schützen vor zu hohem Strom in den Eingang bzw. die Dioden, wenn mal ESD oder ähnliches ankommt. Die Dioden sind idealerweise Schottkydioden, aber, wie gesagt, schon in den IC-Eingängen vorhanden. Nur oft nicht näher spezifiziert. Deshalb kann man auch außen welche spendieren, deren Daten man kennt. Der Inverter soll nur den IC-Eingang verdeutlichen, muss aber bei sehr großem C und Pullup einen Schmitt-Trigger-Eingang haben, besonders dann, wenn das Signal flankensensitiv ausgewertet wird. Das geht so mit jeder typischen Logikspannung (gut, bei 24V muss man nochmals die Werte bzw. Verlustleistungen abprüfen).
Zu aller erst, hier ist echt ein super Forum mit lauter netten und hilfsbereiten Leuten ;-) Der µC müsste Schutzdioden drin haben, deshalb verzichte ich auf diese vorerst. Ich habe jetzt geplant, den 4k7-Pullup mit 3k1 und den 220R mit 150R zu ersetzen. Würde doch passen, oder? Wie berechnet man das eigtl. soll das Verhältnis ca. 1:20 sein? Und wie kommt man hier auf 100nF? Welchen Kondensatortyp nimmt man da am besten? Hätte noch 100nF-MLCC-Keramikkondensatoren da... PS: Habe mal am ESP8266 grob getestet, welche PullUps noch zuverlässig funktionieren, bis 100k gut, ab 600k zieht er nichts mehr auf High. War auch nur eine simple Schaltung: GPIO--R--VCC Gruß Frank
Frank W. schrieb: > Ich habe jetzt geplant, den 4k7-Pullup mit 3k1 und den 220R mit 150R zu > ersetzen. Würde doch passen, oder? Ja, passt auch. Zieht beim Drücken der Tast etwas mehr Strom. Irgendwann ist halt dann die Grenze nach unten erreicht. Aber zur Vermeidung von Einstreuungen ist ein kleinerer PU besser als ein zu großer. > Wie berechnet man das eigtl. soll das Verhältnis ca. 1:20 sein? Der PU zieht nach HIGH, der Taster nach LOW. Der entstehende Spannungsteiler sollte so ausgelegt sein, dass sich noch ein zuverlässiger LOW-Pegel ergibt. Z.B. 5V/20 = 250mV: passt! > Und wie kommt man hier auf 100nF? Aus dem Bauch heraus ... Man will hochfrequente Störungen loswerden. 5k PU und 100nF geben so ca. 330Hz Grenzfrequenz. Es würden auch 10n reichen... > Welchen Kondensatortyp nimmt man da am besten? > Hätte noch 100nF-MLCC-Keramikkondensatoren da... Fast egal. Keramik-C passt auf jeden Fall.
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