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Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Verpolschutz


Autor: Matthias Weisser (Gast)
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die Spannungen für Mikrocontroller
werden immer kleiner. 2 Mignonbatterien
reichen heute oft aus.
Die Spannungsregler sind oft nicht
verpolsicher, so daß ein Verpolschutz
notwendig wird.

Mit einer einfachen Seriendiode geht
viel (zuviel) Spannung verloren. Ca. 0.3V
bei 2.4-2V ist eine ganze Menge.

Eine Paralleldiode die bei Verpolung
kurzschließt in Verbindung mit einer
Sicherung, die dann fliegt erscheint etwas
unelegant.

Also sind andere Lösungen gefragt.

Gerne höre ich, was Euch dazu eingefallen
ist.

Autor: Tobias Breckle (Gast)
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die standard spannungsregler der 78xx serie sind laut meinem datenblatt 
kurzschlussfest.

Autor: Tobias Breckle (Gast)
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doh hab ned richtig gekuckt. die 78xxer gibts ja nur ab 5v. sorry!

Autor: Eckhard (Gast)
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Hallo,

das ganze kann man auch mechanisch lösen. Ich mache den Stecker für die 
Spannungsversorgung einfach 4 polig. Anordnung dann so.

GND VCC VCC GND da ist dann egal wirum Du den Stecker da raufsteckst. 
Wenn Du allerdings zu den Leuten gehörst die Batterien vekehrt herum 
einlegen hilft das natürlich nicht.

Eckhard

Autor: Armin Kniesel (Gast)
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Ich habe mal beim Elektor eine Ersatzschaltung für eine Diode gefunden. 
Das ist ein Transistor mit ein paar Widerständen wenn ich mich richtig 
erinnere. Die Funktion ist die gleiche wie bei einer Diode, nur der 
Spannungsabfall ist geringer, d.h. UceSat vom Transistor von ca. 0.2V.

Wäre das etwas?
Wenn ihr wollt suche ich die Schaltung raus.

Armin

Autor: Matthias Weisser (Gast)
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Danke für die Beiträge.
@Eckhard: das Problem ist in der Tat der Anwender,
      der möglicherweise die Batterien verkehrtherum
      einsetzt. Und dann wird es teuer, wenn eine
      Menge SMD-Teile incl. CPU defekt sind.
      Also sollte hier eine Lösung her. Die Batterie-
      halter für Mignon erlauben leider die Verpolung.
@Tobias: Spannungsregler sind oft zwar kurzschlußfest
      aber nur sehr selten (und teuer) auch verpolsicher.
      Mein Schaltregler von TI ist nicht verpolsicher.
@Armin: Die Idee mit der Diode ist gut. Dumm ist nur, daß
      bei nur ca. 2V Betriebsspannung mit 0.2V Verlust
      bereits 10% der Spannung fehlen und der
      Schaltregler dann immer mehr Strom zieht, um die
      niedrige Spannungslage zu kompensieren. Die Batterie-
      belastung nimmt so durch den Schutz stark zu.
      Die Idee hört sich trotzdem gut an! :-)

Es sollte eine Lösung ohne diese Nachteile sein.
Ich sah mal eine Verpolschutzdiode, die die Batterie
bei Verpolung kurzschließt und davor war eine Sicherung,
die dann abbrennt. Ob das der beste Weg ist?
Vielleicht hat jemand mal was Besseres gesehen . . .

Autor: Peter Dannegger (peda)
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Es gibt aber auch verpolsichere Batteriehalterlösungen.

Vielleicht kannst Du auf die + Seite eine Kunststoffscheibe kleben. 
Diese Scheibe hat ein Loch, wo der + Pol durchpaßt.
Aber der - Pol kann nur aufliegen, d.h dann isoliert die Scheibe.


Peter

Autor: Matthias Weisser (Gast)
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gute Idee Peter!

Autor: Jan (Gast)
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Bei der Lösung mit antiparalleler Diode in Verbindung mit einer 
Sicherung lässt sich anstelle der Sicherung auch eine sog. 
PTC-Resable-Fuse einsetzen.

Schau doch mal unter

http://www.bourns.com/2/mf.html

oder

http://www.raychem.de/circuitp.asp

Vielleicht hilft Dir das weiter   ;-)

Jan

Autor: Matthias Weisser (Gast)
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Danke Jan für den Tipp! :-)

Am billigsten, platzsparendsten und verlustärmsten
ist natürlich die mechanische Lösung.
Es ist gut die andere Lösung im Auge zu
behalten.

Matthias

Autor: Armin Kniesel (Gast)
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Hallo,

anbei die Schaltung. Ich glaube fast, die ist eine Nummer zu groß für 
Eure Anwendungen, aber mal als Hinweis...


Armin

Autor: Ratber (Gast)
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Sorry abwr das ist alles viel zu umständlich und erinnert mich stark an 
die Schnupftabakautomaten.

Bei denen ist es nucr Gaudi abwer das Problem hier ist ja ein 
Praktisches und wenn ich schon Schaltungen unterbringen muß dann kann 
ich auch gleich ne Batterie Extra unterbringen und ne gewöhnliche 
Schottkydiode einsetzen.

Platzmäßig ist das das gleiche und nebenbei bekommt man noch mehr 
Energie für längere Laufdauer.

Wem das zuviel ist der muß schlichtweg die Klüsen aufmachen und 
aufpassen wierum er seine Batts einsetzt.

Ich höhre mich vieleicht Agressiv an aber wer Idiotensichere Schaltungen 
will der muß eben Aufwand betreiben was sich in Preis,Platz und Gewicht 
niederschlägt.

Andernfalls: Augen auf,Hirn an,Aufpassen ;-)


Noch etwas zu 2 Zellenversorgung.

Mit 2x1.5V also 3V biste recht dicht am untersten Limmit so das bei 50% 
Kapazität nurnoch 2x1.3=2.6V die meisten Controller eh nicht mehr 
laufen.
Das ist Energieverschwendung wenn man die Bats dann rausnehmen muß.

Da auch bei Batterien die Entladeschlußspannung bei ca. 1V pro Zelle 
angesiedelt werden kann (Ja ich weiß ist recht Wischiwaschi die Angabe 
aber ich stell es mal als einfachen Leitwert in den Raum.Man möge mir 
das verzeihen)müßte der Controller bis ca 2V noch stabil laufen was ich 
eigenlich bezweifle.

Bei 3 Zellen hatste von 4.5V-3V (Abzüglich der 0.3V für Diode dann 
4.2-2.7V) immer stabile verhältnisse.

Da eine Zelle mehr im Spiel ist kann ein kleinerer Typ genommen werden 
was die Größe und das Gewicht wieder drückt ohne an Kapazität zu 
verlieren.

Autor: Peter Dannegger (peda)
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Man kann durchaus mit einem MOSFET eine Diode nachbilden, an der fast 
nichts abfällt. Man muß ihn nur verkehrt herum polen, da er eine 
parasitäre Diode enthält.

Also:
+Batterie an +Last und Gate
-Batterie an Drain
-Last an Source

Problem ist eigentlich nur, einen MOSFET zu finden, der bei so kleinen 
Spannungen schon richtig aufmacht.


Aber wie schon gesagt, in den alten 7-Transistor Kofferradios waren 
Batteriehalter üblich, die bei falscher Lage zuverlässig isolieren.
Alles andere ist nur Gedankenlosigkeit der Geräteentwickler. Oder etwa 
Absicht !?


Peter

Autor: Ratber (Gast)
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Wedernoch.

Einfach Sparwut ;)

Autor: Matthias Weisser (Gast)
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@armin: Danke für die Schaltung. Ist in der Tat
    recht groß geraten.
@peter: die Sache mit dem Mosfet hatte ich probiert.
    Bei einem Muster lief es, nur leider bei den
    nächsten nicht. Warum weiß der Himmel.
    Die dumme Sache dabei ist, daß die Spannung
    bei 2 Zellen eben gerade nicht reicht, um den
    FET sicher niederohmig zu machen. Daher hatte
    ich die Idee, die höhere Spannung des Schaltreglers
    dann dafür zu nutzen. Das sind aber 26V und damit
    für das Gate zu groß. Also ein Teiler. Wurden
    immer mehr Teile und zuverlässig ist es wohl
    leider nicht. Liegt vielleicht auch am Schaltregler,
    den ich dahinter habe und der anfangs massiv
    Strom zieht und so die Spannung der Batterie nach
    unten zieht . . . und damit der Strom weiter rauf.
    und der Verlust anfangs über der Diode verschärft
    das Problem noch zusätzlich . . .
@ratber: Du hast recht. Alles zuviel Aufwand.
    Und eine weitere Zelle täte gut. Dummerweise findet
    man leicht Batteriehalter für 2 Mignonzellen aber
    nur schwer welche für 3 Zellen.
    Vielleicht weiß jemand eine Quelle? . . .

Danke für Eure Beiträge

Autor: Ratber (Gast)
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@Matthias

Yo,das spielchen kenn ich.
4.5V Geräte sind total aus der Mode gekommen so das auch die 3er Halter 
nicht mehr erhältlich sind.

Es gibt aber Anreihbare Einzelfassungen die kaum größer als die Zellen 
sind.
Die Sind zwar auch schlecht zu bekommen aber immerhin gibt es sie.

Eine Quelle wüßte ich jetzt allerdings auch nicht so aus den Stehgreif.

Autor: Matthias Weisser (Gast)
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@ratber: Komisch, daß da nicht mehr Leute
     das Problem haben. Der Eingangsspannungsbereich
     ist doch nicht so ungebräuchlich.
     Ich vermute, daß die meisten halt Li-Akkus
     verwenden. Und die liefern halt vermutlich
     etwas mehr Spannung. . .

Autor: ERDI - Soft (Gast)
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@Matthias:

Eben. Nimm doch ne Lithium-Batterie aus nem Handy. Haste gleich ein
Ladegerät dabei. Ich glaube, auf der Yampp MP3-Player Page ist sogar so
ein Design vorgestellt. Kannste dir ja mal reinziehen. Gibt vielleicht
nen Denkanstoss in ne neue Richtung. :-)

Autor: Matthias Weisser (Gast)
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@ERDI: Hast Du eine Idee, wo ich solche LiIon-
     Zellen günstig herbekommen kann. Das Problem
     ist halt immer, daß keiner viel Geld bezahlen
     möchte für ein Gerät. Und Mignon sind sehr billig.
     Li kann hier vermutlich nicht so mithalten. . .

     Die Idee finde ich sehr gut, Es muß halt bezahlbar
     sein . . .

Autor: ERDI - Soft (Gast)
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Günstig? Keine Ahnung. Solltest mal die Handy-Shops abklappern nach
NoName-Akkus. Dürften für 10,- Euro zu haben sein. Hast du mal beim
Yampp-Player geschaut?

Ach ja, hier der Link: http://www.myplace.nu/mp3/index2.htm

Denke aber schon, dass Li gegenüber Mignon mithalten kann. Halten mit
Sicherheit genauso lang, kein Memory-Effekt (sagt man zumindest), ...
Aber ich denke, ich brauche dich nicht über die Vorzüge von Li-Akkus
aufzuklären. Zudem haben mit Sicherheit noch viele ein altes Handy
rumliegen, von dem man den Akku klauen kann.

Autor: ERDI - Soft (Gast)
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Akkus findest du zum Beispiel hier:

http://www.handyzubehoer1.de/

Einfach mal googeln. Vielleicht kannst du ja auch mit deinem Händler
nen guten Preis vereinbaren, wenn du mehrere nimmst. :-)

Was baust du denn eigentlich?

Autor: Bernhard T (Gast)
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Interessantes Thema. Ich bin der Meinung es ist für Anwender nicht nur
preisgünstiger, sondern auch wirklich praktikabeler einfache Mignons zu
verwenden. Die gibt es in jedem Supermarkt für viele Geräte ist ein
Einsatz von Lio-Akkus wirklich wie mit Kanonen auf Spatzen zu schießen
( bei mir liegen eher alte Handys rum, bei denen sich der Kauf der
teuren Akkus nicht mehr lohnt). 3er Batteriehalter bekommt man noch bei
den üblichen Lieferanten  (Schukat, Ettinger... und selbst bei
Reichelt) natürlich leider alle ohne mechanischen Verpolungsschutz. Ich
hab zurzeit ein ähnliches Problem und die Stepup-Wandler mit
Verpolungsschutz scheinen recht rar zu sein. Mich würde sehr
interessieren welcher Fet bei 3V noch zuverlässig niederohmig
durchschaltet ?
Gruß Bernhard

Autor: Thorsten (Gast)
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Hallo,

nur so am Rande, bei Reichelt gibts Batteriehalter für 3xMignon, ist
eine geschlossene Ausführung mit Deckel, aber besser als nichts.

www.reichelt.de
Best-Nr.: HALTER 3XAA

Gruß
Thorsten

Autor: Ratber (Gast)
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Na also,geht doch.


@Bernhard

Tja,das Problemchen hatte ich auch mal un mit dem üblichen Brett vorm
Kopf hat es auch einige Tage gedauert bis mir ne Lösung eingefallen
ist.

Allerdings ist das wieder ne Spatzen/Kanonen Geschichte gewesen.

Ich hab einfach das gemacht was ich auch sonst mache um bei begrenzrten
Spannungen den Drop zu drücken.

ormalerweise nen alten NE555 Timer als Oszilator und 2 Dioden/2
Kondensatoren als Kaskade um duie nötigen 4V über Ue zu bekommen mit
denen ich den Fet in dei Sättigung treibe.

Bei 3V ist mit dem 555 natürlich kaum was anzufangen so das eben nen
Cmosschwinger (Einige Gatter.Standard) herhalten muß.

Das funktioniert zwar aber wie du sicher schon bemerkt hast ist das
wieder etwas Overkill denn wer keinen Platz hat der will diese
Schaltung nixcht und wer Platz hat der Kjnallt einfach ne Zelle mehr
rein.

Vermutlich gibt es sogar irgendwo ne kleine laufende Lösung aber ich
hab das für mich mit Lösung Nr. 2 erledigt. (Statt 2 Mignon einfach 3
Microakkus (GP 750mA/h)+ Ladebuschse).

Autor: BernhardT (Gast)
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@Ratber,
ich will auf alle Fälle 3 Mignons (AA) verwenden (Batteriehalter ist
schon im Gehäuse vorhanden). 3er AAA (Micron) Batteriehalter gibt es
aber auch noch überall.
Ich will Leistung einsparen. Das geht sicher nicht mit zusätzlichem 555
(74HC555), Dioden etc.
Leider muss ich zusätzlich eine Analogschaltung mit bis zu ca. 20 mA
bei sauberen 5V versorgen. Darauf habe ich keinen Einfluß. Ungeregelte
4,5V - irgendwas kommen nicht in Frage.

@Matthias Weisser
Ich hab mir jetzt verschiedene Datenblätter von Fet's angeschaut.
Sieht in der Nähe von 3V meist eher bescheiden aus.

Gruß Bernhard

Autor: Matthias Weisser (Gast)
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@Bernhard: Dass es mit FETs schlecht aussieht
     habe ich auch festgestellt. Daher die Idee
     mit dem Feedback der höheren Spannung des
     Schaltreglers auf den FET. Nur werden es eben
     immer mehr Teile und es ging nicht so toll . . .
     Daher nehme ich jetzt wohl 3 Zellen mit mechan.
     Verpolschutz.

@Thorsten: Danke für den Tipp mit Reichelt . . .

Autor: Ratber (Gast)
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@Bernhardt

Eben deswegen bin ich ja am Ende auch bei den 3 Zellen +Diode geblieben
weil der Aufwand den Nutzen überstiegen hat.
Machbar ist vieles nur achte ich normalerweise schon auf die
verhältnismäßigkeit der Mittel.

Ne weitere möglichkeit für stabile 5V aus 2 Zellen ist nen LT-1301
Der kleine -Beinige Schaltregler erzeugt mit hoher effizienz 5V bei max
40mA und braucht neben ner kleinen Drossel,Diode und Kondensator nix
weiteres was die Schaltung klein und Sparsam macht.

allerdings ist er nicht ganz billig.(Conrad 171557  7.64 Euro)

Vieleicht ne möglichkeit für dich.

Autor: J. Lesselich (Gast)
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Die Spannungsregler der LM 2139 Reihe, z.B. von On-Semi kommen mit einer
Spannungsdifferenz von 0,6V aus und sind (u.A.) bis 50V gegen verpolte
Eingansgsspannung geschützt.
Die schaffen zwar nur 100mA, aber ich vermute die wird es auch in
größeren Ausführungen geben.
JL

Autor: Ratber (Gast)
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Tja,das ist der erste Gedankengang aber wenn es dann mal versionen mit
"etwas mehr Druck" gibt dann fast immer zu Preisen die einem die
Schamesröte ins Gesicht treiben.

Ich habe letztes Jahr einen Low-Dropregler gesucht aber entweder
Reichte der Strom nicht oder Der Preis lag viel zu hoch.
Oder wenn man was halbwegs Bezahlbares hatte dann wurde es einfach
nicht vertrieben oder die Serie is schon weider eingestellt.

Mir ist allerdings noch ne alte ,zugegeben etwas Brutale,Methode
eingefallen die gänzlich ohne Spannungsverlust auskommt,Überall
erhältlich und Preislich kaum noch zu Schlagen ist.

2 Bauteile.:  1 Diode
              1 Sicherung.

Die Diode kommt einfach in Sperrichtung geschaltet hinter einer Flinken
und knapp kalkulierten Sicherung Parallel zur Versorgungsspannung.

Wird die Spannung verpolt angelegt dann schließt se diese Kurz und löst
die Sicherung aus.
Natürlich sollte die Diode ausreichend Dimensioniert sein das se auch
sicher bis zur auslösung der Sicherung hält.

Wie schon gesagt ist die Methode etwas Brutal aber se hat mehrere
Vorteile:

1. Absolut besorgbar und preiswert.
2. Keinerlei Spanungsverlust.
3. Wenig Platzbedarf.

Autor: Ratber (Gast)
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Hier nochmal der "Komplizierte"
[url=http://www.8ung.at/ratber/verpolschutz.jpg]Plan[/url] ;);)

Wenn das mit dem Hinterlegten Link nicht klappt weil nicht im Forum
frei hier nochmal ohne alles.

http://www.8ung.at/ratber/verpolschutz.jpg

Autor: ing. (Gast)
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Also ich würde zum FET (mit seinem geringen rDSon greifen).
Tja und um aus den 2 x 1,5V eine Spannung zu zaubern, damit
der FET schaltet lässt sich eine simple Ladungspumpe realisieren,
die in etwa den Platz der 3.Batterie einnimmt (vom Gewicht ganzzu
schweigen).

Autor: xXx (Gast)
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"wer hat an der uhr gedreht?" sing
der thread ist 3 jahre alt...

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