Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik HM-11 logic level shifter für arduino


von Vorname N. (icefiesta)


Lesenswert?

Tag zusammen,

ich betreibe ein Bluetooth HM-11 (gleich wie HM-10 nur kleiner) mit 
einem Arduino Mega 2560. Via UART kommuniziert er mit dem Arduino.
Ich möchte meinen Aufbau gerne in eine Platine übertragen und daher 
statt eines HM-11 breakout boards das HM-11 Modul direkt auf die Platine 
löten.
Die zum Betrieb benötigten 3,3V gibt mir der Arduino ja schon, 
allerdings spricht der HM-11 nur 3,3V, der Arduino aber 5V.

Ich hab das hier schon gelesen 
https://www.mikrocontroller.net/articles/Pegelwandler

Da ich RX und TX separat habe, benötige ich zwei Unidirektionale 
Bauteile nehme ich an? (ich möchte die 3,3V von TX vom HM-11 auch auf 5V 
hochschieben, selbst wenn der Arduino mit 3,3V zurecht käme)

Wenn ich jetzt einen 74HCT125 und einen 74HC4050 nehme ist das schon 
ziemlich viel platz, den die Teile benötigen, und ein Haufen ungenutzter 
ports.

Kann ich auch zwei SN74LV1T04 nehmen? Ich möchte den Krempel mit der 
Hand einlöten, das Zeug darf daher nicht zu klein sein. Kriegt man das 
bei letzterem noch gescheit hin? Ansonsten scheint mir das die beste 
Lösung, oder?

von jemand (Gast)


Lesenswert?

Mach's nicht  komplizierter, als es ist.

3,3V erkennt der Arduino zuverlässig als High und 5V -> 3,3V erledigt 
ein Spannungsteiler.

Kein Levelshifter nötig.

Vorname N. schrieb:
> ich möchte die 3,3V von TX vom HM-11 auch auf 5V
> hochschieben, selbst wenn der Arduino mit 3,3V zurecht käme

Warum? Probleme lösen, die es nicht gibt, sorgt nur für noch mehr 
Probleme.

von fchk (Gast)


Lesenswert?

Für sowas gibts 74LVC1T45. Ist universell und kann auf jeder Seite mit 
1.8V bis 5.5V betrieben werden.

fchk

von Vorname N. (icefiesta)


Lesenswert?

Funktioniert das über den Spannungsteiler auch bei 115200 baud 
zuverlässig?

von jemand (Gast)


Lesenswert?

Ja, auch 2M Baud, schneller hab ich nicht getestet. (1k1 + 2k2)

In der Zeit, in der du hier im Forum lang fragst oder über Lösungen mit 
weiteren Bauteilen nachdenkst, hättest du das aber auch ausprobieren 
können...

von Vorname N. (icefiesta)


Lesenswert?

Der 74LVC1T45 sieht gut aus. Kann ich den DIR pin einfach auf Masse 
legen ohne C?
Ich würde dann noch pulldown widerstände auf die Leitungen legen, oder 
kann ich mir das sparen?

jemand schrieb:
> In der Zeit, in der du hier im Forum lang fragst oder über Lösungen mit
> weiteren Bauteilen nachdenkst, hättest du das aber auch ausprobieren
> können...

Ja kann gut sein. Ich frage lieber nach statt das Oszilloskope 
rauszukramen und einen Testaufbau zu machen um dann alles noch zu 
messen. Das beschriebene Szenario ist für den HM-11 ein Standardproblem 
und ich halte es für sinnvoller das hier zu diskutieren, damit andere 
auch noch was davon haben.

: Bearbeitet durch User
von Vorname N. (icefiesta)


Angehängte Dateien:

Lesenswert?

Kann man das so umsetzen?
Wenn man den nur Unidirektional verwendet kann man sich vcca doch 
prinzipiell sparen oder nicht? Was macht man dann mir DIR? Spannung 
drauf und gut?

Der Aufbau ist mit zwei von den Geräten, damit die software sich nicht 
um DIR kümmern muss.

von jemand (Gast)


Lesenswert?

Vorname N. schrieb:
> Das beschriebene Szenario ist für den HM-11 ein Standardproblem
> und ich halte es für sinnvoller das hier zu diskutieren, damit andere
> auch noch was davon haben.

Prinzipiell lobenswert.

Das Standardproblem hier hat aber nichts mit dem HM-11 zu tun, sondern 
ist viel allgemeiner: UART mit unterschiedlichen Pegeln.

Und das Problem wurde im Internet eben schon hunderttausend mal 
diskutiert und gelöst.

von DAVID B. (bastler-david)


Lesenswert?

Ja genau wo zu der Aufwand ?
vom Modul aus kannst du TX direkt mit RX vom mega verbinden und RX zb 
über 1Kohm + 3,3 volt Z diode verbinden betreibe ich selber so seit 
langer zeit genau so und geht super.

von Vorname N. (icefiesta)


Lesenswert?

Mh, ist es denn so verwerflich dass ich an dem Arduino gerne 5V hätte?

von jemand (Gast)


Lesenswert?

Wenn es nicht nötig ist... Ja.

Bauteil- Zeit- und Platzverschwendung, unnötige Fehlerquellen.

3,3V ist in der Spezifikation (0.6 Vcc) und damit ist die Sache 
gegessen.

von DAVID B. (bastler-david)


Lesenswert?

Wir sagen ja nicht das du es nicht darfst nur das es so nicht nötig ist 
was du dann draus machst bleibt DIR überlassen.

ICH kann nur für mich sprechen und sagen ICH würde mir nur so viel 
arbeit machen wie unbedingt nötig.

Und eine 3,3 Volt Z diode und einen 1 Kohm ( kann auch bissel größer 
oder kleiner sein) hat man eigentlich als Bastler immer irgend wo 
rumfliegen ( alte Platinen)

von Vorname N. (icefiesta)


Lesenswert?

Ich kann gut verstehen warum du das so machst.

Ich möchte es nur gerne anders machen.
Für mich spricht nichts gegen zwei separate unidirektionale level 
shifter die 3V=>5V und 5V=>3V umsetzen.

Es geht mir auch nicht darum ob das zeug hier rumliegt oder nicht und es 
geht mir auch nicht darum das schnell oder billig zu lösen.
Ob ich jetzt zwei kleine shifter einlöte oder zwei widerstände und eine 
diode ist mir auch gleich.

Ich suche daher immer noch zwei unidirektionale shifter, die zum einen 
3V=>5V und 5V=>3V umsetzen.

Ich verstehe nicht warum der SN74LV1T04 als inverter bezeichnet wird. 
Was wird da denn invertiert?

von Vorname N. (icefiesta)


Lesenswert?

Falls jemand auf der suche nach information ist, ich habe versucht 
alleine rauszufinden wie sich mein problem lösen lässt:

Gesucht ist glaube ich ein buffer gate. Warum das so heißt weiß ich 
nicht.

Ich bin bei meiner Suche auf 74AHC1G125 gestoßen damit lässt sich genau 
das umsetzen was ich machen möchte, soweit ich das verstanden habe.
Der 74AHC125 hat 4 stück davon in einem package in ist im DIP format, 
ließe sich also einfach per hand löten.

Man sollte wahrscheinlich noch Kondensatoren an den gates anbringen.

Der 74AHC1G125 hat noch einen OE (output enable) pin, den lege ich auf 
GND und hoffe das das so funktioniert.

von jemand (Gast)


Lesenswert?

Vorname N. schrieb:
> Ich bin bei meiner Suche auf 74AHC1G125 gestoßen damit lässt sich genau
> das umsetzen was ich machen möchte

Wie das denn? Schau dir mal die spezifizierten Spannungsbereiche für 
High und Low an.

DAMIT hast du jetzt tatsächlich ein Problem mit den Leveln.

von Vorname N. (icefiesta)


Lesenswert?

Kann sein

du könntest vielleicht ein Bauteil vorschlagen, was passt?

von jemand (Gast)


Lesenswert?

Hab ich bereits, einen Spannungsteiler.

Wenn's nur sein soll, um mal damit gearbeitet zu haben: 
https://www.mikrocontroller.net/articles/Pegelwandler

von Vorname N. (icefiesta)


Lesenswert?

Danke ich habe verstanden wie du es machen würdest.
Nein ich werde weder einen Spannungsteiler benutzen, noch den Arduino 
mit 3,3V füttern.

Meine Frage ist: Welches Bauteil benötige ich, damit ich es so machen 
kann wie ich es möchte?

Den Artikel habe ich bereits gelesen, da stehen aber einige Bauteile 
deren Unterschied ich nicht verstehe, deswegen Frage ich.

von jemand (Gast)


Lesenswert?

Gut, wenn du weder Rat annehmen möchtest, noch erklären wo das Problem 
liegt, noch lesen, kann ich auch nicht helfen.

Schönen Tag noch

von Vorname N. (icefiesta)


Lesenswert?

Das kann doch nicht dein Ernst sein, mein Problem ist klipp und klar:

Ich habe eine Bluetooth Modul, dieses arbeitet an RX und TX mit 3,3V.
Ich habe einen Arduino, dieser arbeitet an TX und RX mit 5V.
Ich möchte auf meine Platine zwei Level Shifter einbauen, wodurch
1. TX vom Arduino (5V) auf  3,3V reduziert werden. (Nein, kein 
Spannungsteiler)
2. TX vom Bluetooth Modul (3,3V) soll auf 5V erhöht werden (Nein, mein 
Arduino bekommt 5V, auch wenn ihm 3,3V reichen)

Zur Verfügung habe ich 3,3V Stromversorgung und 5V Stromversorgung. GND 
ist natürlich auch vorhanden. Welche Bauteile kann ich auf den 
jeweiligen Leitungen einbauen, um oben angegebenes Ziel zu erreichen?

von Manfred (Gast)


Lesenswert?

jemand schrieb:
> 3,3V erkennt der Arduino zuverlässig als High

Das machen Bastler, ein sauberes Schaltungsdesign geht so nicht .

Für den Übergang 3V3 zu 5V0 habe ich mir tatsächlich einen 74HCT125 
gegönnt. In der Gegenrichtung sitzt ein 74LVC125, der ist bei 
3V3-Versorgung für 5,5V-Input spezifiziert.

Braucht man beide Richtungen und mehrere Leitungen, ist der TXS0108 
(SO-20) günstig zu bekommen. Der hat auch kleinere Geschwister, die ich 
aber noch nicht eingesetzt habe.

von jemand (Gast)


Lesenswert?

Manfred schrieb:
> Das machen Bastler

Ne, Bastler lesen die Spezifikation nicht. In der steht 0.6*Vcc - Vcc + 
0.5V.
Also bei Vcc = 5V 3.0-5.5V

3.3V liegt locker drin, die Frequenzen sind niedrig, das 
Angst-Levelshifting im Design zahlt dir im professionellen Umfeld 
keiner.

Zurecht.

von Vorname N. (icefiesta)


Lesenswert?

jemand schrieb:
> 3.3V liegt locker drin, die Frequenzen sind niedrig, das
> Angst-Levelshifting im Design zahlt dir im professionellen Umfeld
> keiner.

Wo schleift es bei dir?

Manfred schrieb:
> Das machen Bastler, ein sauberes Schaltungsdesign geht so nicht .
>
> Für den Übergang 3V3 zu 5V0 habe ich mir tatsächlich einen 74HCT125
> gegönnt. In der Gegenrichtung sitzt ein 74LVC125, der ist bei
> 3V3-Versorgung für 5,5V-Input spezifiziert.
>
> Braucht man beide Richtungen und mehrere Leitungen, ist der TXS0108
> (SO-20) günstig zu bekommen. Der hat auch kleinere Geschwister, die ich
> aber noch nicht eingesetzt habe.

Danke danke danke für den konstruktiven Beitrag!

von Joachim B. (jar)


Lesenswert?


von Manfred (Gast)


Angehängte Dateien:

Lesenswert?

Joachim B. schrieb:
> ich komme prima mit 2 MOSFETs zurecht

Das riecht mir nach der Applikation Note von Philips - Anhang?

von Vorname N. (icefiesta)


Lesenswert?

Dann stehts ja im grunde genommen

Für 3,3V=>5V einen 74HCT1G125
Für 5V=>3,3V einen 74LVC1G125

Dann noch passende Kondensatoren dazu und es passt :-)
danke :-)

von jemand (Gast)


Lesenswert?

Vorname N. schrieb:
> Wo schleift es bei dir?

Nirgends, es rennt alles super, weil ich nur Probleme löse, die 
existieren ;)

von Hans (Gast)


Lesenswert?

Warum muss es unbedingt ein IC sein und nicht der zuverlässige 
Spannungsteiler oder die Mosfet Variante?

Beitrag #5726388 wurde von einem Moderator gelöscht.
von Vorname N. (icefiesta)


Lesenswert?

Ich finde gegen eine IC spricht nichts, außerdem sind die von mir 
geposteten teile die einzelnen Gates der großen Packages, also TSSOP5 
und nehmen daher sehr wenig platz weg.
Gegen den Mosfet spricht nichts, die ICs sind aber genau für diesen 
Zweck gemacht und das ist mir sympathisch.

Einen Spannungsteiler finde ich persönlich in der Umgebung einfach nicht 
angebracht.

von Georg S. Ohm (Gast)


Lesenswert?

Vorname N. schrieb:
> Einen Spannungsteiler finde ich persönlich in der Umgebung einfach nicht
> angebracht.

Es wird nicht einfach sämtliche Spannungsteiler aus deiner Schaltung 
rauszubekommen... Worauf beruht deine Einschätzung?

Vorname N. schrieb:
> die ICs sind aber genau für diesen Zweck gemacht und das ist mir
> sympathisch.

Na, wenn du das erkannt hast, wo liegt dann das Problem?

von Vorname N. (icefiesta)


Angehängte Dateien:

Lesenswert?

Georg S. Ohm schrieb:
> Es wird nicht einfach sämtliche Spannungsteiler aus deiner Schaltung
> rauszubekommen... Worauf beruht deine Einschätzung?

Ich find es anstrengend für jede 12V abtastung schon 2 Widerstände und 
eine diode einzubauen, aber es macht in dem Falle sinn.
Bei einer digitalen UART Kommunikation finde ich gehört ein 
Spannungsteiler einfach nicht dahin, das sollte sich eleganter lösen 
lassen.

Georg S. Ohm schrieb:
> Na, wenn du das erkannt hast, wo liegt dann das Problem?

Jetzt sind meine Probleme gelöst, da ich weiß was ich für Teile 
verwenden muss um das zu erreichen was ich möchte, siehe Anhang.

Die Pads sind in dem Falle zum auflöten des Moduls, mit +3,3V, GND, RX 
und TX.

von Georg S. Ohm (Gast)


Lesenswert?

Vorname N. schrieb:
> Bei einer digitalen UART Kommunikation finde ich gehört ein
> Spannungsteiler einfach nicht dahin, das sollte sich eleganter lösen
> lassen.

Ja, deine Meinung kennen wir ja jetzt, die will dir auch keiner nehmen, 
aber das ist kein physikalisch nachvollziehbarer Grund

Bei höheren Frequenzen und/oder Leitungslängen wird irgendwann der 
resultierende Quellenwiderstand eines Spannungsteilers und auch die 
Induktivität der Bauteile an sich ein Problem.
Aber innerhalb einer Platine bei 155.200 Baud UART?

Nä.

Eleganz ist sicher subjektiv, aber ich versteh wirklich nicht, was an 
einem um Größenordnungen teureren Bauteil elegant sein soll, das auch 
noch mehr Platz einnimmt, der ja laut deiner Aussage eh schon rar ist.

von Vorname N. (icefiesta)


Lesenswert?

Preislich gesehen spielt es für mich nicht relevant ob ich 80ct für zwei 
teile ausgebe. Das mag im professionellen Umfeld anders sein, spielt für 
mich aber keine Rolle.

Aber das mit dem Platz stimmt nicht, ich nehme ja nicht die großen DIP 
ICs sondern die einzelnen gates. Die sind TSSOP5 und haben 1.3 mm pitch; 
2.1 mm x 1.25 mm x 0.95 mm body. Das ist wenig platz, den die beiden 
einnehmen.

Bitte melde dich an um einen Beitrag zu schreiben. Anmeldung ist kostenlos und dauert nur eine Minute.
Bestehender Account
Schon ein Account bei Google/GoogleMail? Keine Anmeldung erforderlich!
Mit Google-Account einloggen
Noch kein Account? Hier anmelden.