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Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik µC (AVR) an Autobatterie (ohne Auto) ?? Hilfe benötigt ...


Autor: Der Hubert (Gast)
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Hallo Leute,

ich möchte eine Steuerung realisieren, die einige Zeit an einer 
Autobatterie laufen soll.

Gewünscht wird:

- µC stabilisiert an 12V (auch wenn Bat. etwas mehr oder weniger bringt)
- µC soll Last von 12V bis 10A steuern, Last auch an Autobatterie

Zuerst einmal möchte ich die Grundvoraussetzungen schaffen, damit ein 
AVR an einer Autobatterie über einen gewissen Zeitraum betrieben werden 
kann, so dass z.B. Spitzenspannungen abgefangen werden und bei 
Unterspannung die ganze Geschichte abgeschaltet wird. Elektronische 
Sicherung und Verpolungsschutz wäre super, da man im Stress auch mal auf 
die Schnelle was "verwechseln" kann ....

Wenn das erledigt ist, soll der AVR galvanisch getrennt eine oder zwei 
Lasten mit bis zu max. 10A regeln, wobei hier eben 0V bis 12V regelbar 
sein sollen, 12V muss dabei nicht genau sein, da hier ein paar Volt mehr 
kein Problem darstellen, die 12V sind nur für den AVR angestrebt (oder 
eben das, was er benötigt, ich denke aber, der Spannungsteiler wird wohl 
mit ner "glatten" Einstellung besser laufen, oder ??).

Wenn eine Spannungsversorgung von XX bis YY (soll was von 8V bis 30V 
geben ??) relisierbar wäre, auch nicht schlecht.

Was benötige ich also für den Betrieb eines Mikrocontrollers an einer 
Autobatterie, damit dieser möglichst idiotensicher und geschützt 
betrieben werden kann ??

Viele Grüße
Der Hubert

Autor: Matthias (Gast)
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Ja ok.
Dann stell mal deine Lösung vor, wir geben dir dann Hinweise ob das so 
geht oder was verändert werden muss...

Autor: Der Hubert (Gast)
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Jau, ne Lösung habe ich leider noch nicht.

Meine erster Ansatz wäre einen geeigneten Spannungsteiler zu finden, der 
aus der Batterie (auch bei unterschiedlichen Spannungen) die 
Scahltungsspannung liefert.

Was nehme ich also am Besten für einen Spannungsregler, der eine über 
einen größeren Bereich konstannte Versorgungsspannung des AVR liefert ??

Ich habe hier im Forum einige Sachen zuM Thema Autobatterie gelesen, bin 
nun aber doch ein wenig verwirrt, weil sich doch einiges auf den 
eingebauten Zustand im Auto bezieht und anscheinend gut gefiltert werden 
will oder einiges veilief im Sand oder artete etwas ins OT aus ....

Also daher mein erster Versuch:

Welcher Spannungsregler wird im Allgemeinen für Autobatterien in 
Verbindung mit AVRs empfohlen ??

Autor: romanua (Gast)
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Hubert, Du redest von 12V fuer AVR, warum? Mit einem Teiler kriegst Du 
natuerlich 12V nicht, wenn die Battarie 10V hat.

Du sollst eher einen 7805 uber einen LC Filter an die Battarie klemmen 
und  den AVR mit 5V betreiben.

Autor: Peter Bühler (Gast)
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ich würde sagen, dass für die Stromversorgung ein lm7805 die richtige 
Wahl ist
http://www.mikrocontroller.net/articles/AVR-Tutori...

Autor: aaa (Gast)
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die eingänge mit optokopler abfragen das macht man bei industrie SPS wie 
siemens auch.ist super störsicher.für den proz. einfach einen 7805 
stabie nehmen.

Autor: Heiko (Gast)
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Eine Möglichkeit ist, das gesamte System (gedanklich) in Module zu 
zerlegen.

1. Stromversorgung für die Steuerung
2. Stromversorgung für die Aktoren (Relais, etc, ...)
3. Tiefentladeschutz für die Batterie
4. Steuerung selbst.

Die Stromversorgung gibt's evtl. schon als Bausatz zu kaufen, ebenso den 
Tiefentladeschutz.

Autor: Der Hubert (Gast)
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Hallo und danke für die Infos.

Also nehme ich den 7805, scheint am verbreitesten zu sein, erinnere mich 
aber noch dunkel, dass da mal jemand wegen einer gewissen 
"Ungenauigkeit" was anderes genommen hat, finde aber den Link nimmer.

Und ja, das gesamte System soll in Module zerlegt werden aber trotzdem 
auf 1 Platine kommen.

Zuerst will ich die AVR Versorgung hinbekommen.

Natürlich brauche ich verm. keine 12V für die Steuerung, das war nur ein 
Gedanke. Wenn dem AVR und seinen Hilfskumpanen die 5V reichen, ist das 
auch perfekt.

Was für einen AVR (welches DIL Gehäuse) bräuchte ich denn, wenn ich 
einen Motor und eine Wirbelstrombremse steuern will ??

Ich denke, 2 Ausgänge würde vorerst reichen, da müsste doch ein 8pin AVR 
reichen, oder ??

Oder soll ich wegen zukünftiger Erweiterungen gleich einen 40pin nehmen, 
es soll auch mal ein Display dran.

Ich frage deshalb, weil ich ein erstes Layout/Schaltplan mit Eagle 
stricken will, wo ich die ersten Entwürfe mit "basteln" kann.

Aber primär wäre jetzt erst mal die Stromversorgung wichtig.

Tiefentladung ??

Hmmmm, ich denke, die Sachltung wird nicht dauerhaft an der Batterie 
hängen oder per Schalter abgekoppelt. Wenn es aber kein großer Akt ist, 
wäre das natürlich auch nicht schlecht gleich mit zu berücksichtigen, 
wenns kein großer Aufwand wird.

Autor: Der Hubert (Gast)
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Ok, ich habe den Teil wieder gefunden, wo der 7805 eher nicht verwendet 
werden soll:

http://www.blafusel.de/misc/atmega8_io.html

>> Die Spannungsversorgung wird stets mit dem billigen 7805 realisiert.
>> Bei höheren Eingangsspannungen, wie sie z. B. eine Autobatterie
>> liefert, wird das Ding sehr heiß. Die von mir benutzte Schaltung mit
>> Schaltregler ist nicht wesentlich aufwendiger/teurer, aber sehr viel
>> leistungsfähiger.

Kann ich die dort gezeigte Spannungsversorgung so übernehmen ??

Oder ist das "Overkill" ??

Autor: Matthias (Gast)
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Ich weiß nicht, ob es ratsam ist, mittels eines µC einen Motor mit 
Wirbelstrombremse realisieren zu wollen (vielleicht nocht mit digitalem 
Regler) und aber noch nicht mal eine Stromversorgung für den µC von 12V 
auf 5V hinbekommen....

Vielleicht solltest du klein anfangen, wie alle hier..?
Grundlagen,
Spannungsteiler, Vorwiderstand einer LED..
einfache digitale Gatter UND, ODER...
Flipflops...
..
..
..
(viel später)
..
..
..
..
..
µC

Autor: Der Hubert (Gast)
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Mir geht es primär um die Steuerung nachher aber zuerst muss ich ja die 
Grundlagen dazu schaffen.

Ich möchte das Rad net neu erfinden und ich denke, viele hier haben das 
Rad bereits ideal vorliegen, daher nützt mir das nix, wenn ich jetzt ne 
LED an nem Spannungsteiler zum Laufen bekomme.

Klar, ich kann jetzt nen 2jährigen Kurs in Elektronik machen aber wenn 
ich hier anhand der Vorschläge verstehe was warum wie gemacht wird oder 
warum viele diesen Spannungsteiler benutzen, andere was anderes, so sehe 
ich darin mehr den Nutzen praktischer Erfahrung als nochmal nen 
Grundkurs zu machen.

Ich sehe ein, es war naiv hier nach Grundlagen zu fragen aber ich bin 
eher der Programmierer denn der Schaltungsentwickler.

Sorry für die Störung ....

Gruß
Der Hubert

Autor: Der Hubert (Gast)
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Ach so, die Grundlagen habe ich vor einigen Jahrzehnten mal mit auf den 
Weg bekommen, seit dem hat sich vieles verändert und es it auch (noch) 
nicht ganz so meine Welt. Mein Weg liegt eben mehr in der AVR 
Programmierung. Ok, damit fange ich auch erst an aber Basic, Assembler, 
Pascal, Delphi waren lange Zeit meine Begleiter, jetzt wird es wohl auf 
eine Mischung von C und Assembler hinauslaufen.

Das Drumherum ist auch notwendig aber sekundär und hier lerne ich eben 
wieder neu und frage eben nach Erfahrungen der heutigen Zeit.

War eben einige Jahre nicht mehr im Bereich Stromversorgung tätig, das 
Alter eben .... ;):D

Autor: Power (Gast)
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Also als Stromversorgung empfehle ich einen TRACO DC-DC-Wandler mit 
flexiblem Eingangsspannungsbereich. Das Reicht auch bei großen 
Schwankungen (ca.9V .. 35V). Leistung , die er liefern muss hängt von dr 
Stromaufnahme der Schaltung ab. Eingänge und Ausgänge mit Optokopplern 
realisieren, wie oben schon gesagt. Die Lasten kannst du per 
N-Kanal-MOSFET schalten. Für PWM sollten keine Optokoppler verwendet 
werden, eher Transistoren zur Ansteuerung der MOSFETs um die Flanken 
nicht zu verschleifen.
Für die Unterspannungsüberwachung kannst du den integrierten Komparator 
benutzen. Die Stabilisierten 5V der Spannungsreglers als Referenz und 
die Batteriespannung über Spannungsteiler vergleichen.

Die kleinen AVR (Tinys) solltest du in Assembler programmieren, da sonst 
sehr schnell die Ressourcen ausgehen (die ohne SRAM musst du eh in ASM 
proggen).
So als 'eierlegende Wollmilchsau' ist der Mega8 nicht schlecht, bietet 
auch noch Platz und Pins für Erweiterungen.

Autor: Der Hubert (Gast)
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Danke für die Info. Ich hab mich mal bei Traco umgeschaut, ich denke, 
der TEL 5-1211 macht nen guten Eindruck: 9V bis 18V, 5V Ausgang, 1A, 81% 
Wirkungsgrad und integrierte Filter und Unterspannungsabschaltung.

Daher müsste sich doch die Unterspannungsüberwachung erledigt haben.

Autor: Jörg B. (manos)
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Vergiss mal den Zusammenhang Autobatterie und Auto in Deinem Fall... Du 
hast einfach nur eine 12V Spannungsquelle. Bei einem Auto kommen durch 
die Zündspule und andere elektrische Verbraucher noch Spannungsspitzen 
ins Boardnetz die in einem Auto rausgefiltert werden müssen. Ohne Deine 
Last hast Du aber erstmal nur eine saubere Batteriespannung.

Die Frage günstiger oder ungünstiger Regler hängt ein wenig von der 
Stromaufnahme der Schaltung ab... Bei einem Linearregler (7805) muss der 
der Regler die überschüssigen 7V (12V-5V) * dem Strom in Wärme umwandeln 
was schnell zu warmen Bauteilen führen kann... Schaltregler sind etwas 
teurer, werden aber auch bei deutlich höheren Eingangsspannungen 
bestenfalls warm da hier die Energie nicht einfach verheizt wird.
Bei 7V Spannungsdifferenz reicht eine Diode als Verpolungsschutz für die 
Spannungsversorgung aus.

Autor: Der Hubert (Gast)
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Also die Stromaufnahem sollte nicht so hoch sein, es wird vorerst nur 
ein AVR µC mit den dazugehörigen Bauteilen (Kondensatoren, Widerstände) 
versorgt (und später mal noch ein Display).

Das, was der µC steuern soll (DC Motor & Wirbelstrombremse) wird 
galvanisch getrennt versorgt, also direkt über die Autobatterie.

Hier dachte ich an die Trennung bei den Ausgängen des µC. Ein Ausgang 
für die Motorsteuerung, ein Ausgang für die Bremse. Dabei soll dort ein 
Optokoppler zum Einsatz kommen, der dann auf der anderen Platine(nseite) 
die Mosfets steuert, falls das geht oder eben entsprechende 
Transistoren.

Macht eigentlich auf der µC Seite eine elektronische Sicherung einen 
Sinn oder ist mit der Diode eigentlich alles abgedeckt ?? Ok, gegen 
Kurzschluss wird die Diode wohl net helfen.

Autor: Quake (Gast)
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>Ich möchte das Rad net neu erfinden und ich denke, viele hier haben das
>Rad bereits ideal vorliegen, daher nützt mir das nix, wenn ich jetzt ne
>LED an nem Spannungsteiler zum Laufen bekomme.

Du solltest aber verstehen, wie das Rad funktioniert und am Ohmschen 
Gesetz hat sich die letzen 500 Jahre auch nix geändert. Ergo -> 
Grundlagen aneignen.

Autor: Der Hubert (Gast)
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Grundlagen habe ich ....

ich habe im Anhang mal meinen 1. Eagle Entwurf angehängt. Die Diode 
1N4001 konnte ich in Eagle net finden, so habe ich die 1N4004 genommen 
und umbenannt. Müsste sicherlich zum Layouten später noch korrigiert 
werden, auch bei den Kondensatoren habe ich jetzt mal irgendwelche 
genommen, damit der Schaltplan fertig wird, auch hier müsste noch was 
für später korrigiert werden.

Könnt Ihr mal checken ??

Wie gesagt, das it die Grundschaltung (Mega8P) an 12V noch ohne 
Ausgänge.

Gruß
Der Hubert

Autor: Der Hubert (Gast)
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Hier die Eagle Schaltung im Anhang.

Autor: Der Hubert (Gast)
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Hier das Bild als Bitmap.

Ich weiß leider nicht, wie man hier mehrere Dateien anhängen kann.

Gruß
Der Hubert

Autor: Power (Gast)
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Mach direkt an die Versorgungspins vom mC noch 100nF KerKo und 10µF 
Elko, dann ist der µC bei Schaltvorgängen sicher vor 
Spannungseinbrüchen.
Avcc und Aref würde ich über 10µH in Reihe und 100nF gegen Masse 
versorgen, so wie's im Datenblatt steht.

Sonst sieht's gut aus.

Autor: Der Hubert (Gast)
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Brauch ich dann den 100nF vom 7805 Ausgang noch, denn der wäre ja dann 
mit dem am µC parallel ??

Autor: Andreas K. (a-k)
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Aref offen lassen. An Vcc ist bei AT90 richtig, bei ATMega falsch. Wenn 
der ADC verwendet wird, sollte AVcc entkoppelt werden (siehe Datasheet), 
und ARef kriegt seinen Kondensator nach GND (aber immer noch kein Vcc).

Autor: Power (Gast)
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@ Andreas:
Hängt von der Einstellung ab! Wenn externe Uref verwendet wird muss Uref 
eine Spannung >2V bekommen.
Bei interner Uref mit 100nF Kerko gegen Masse.

@ Hubert:
Ja. Blockkondensatoren haben ihre Wirkung nur direkt am Bauteil.

Autor: Andreas K. (a-k)
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Der Kondensator am Ausgang ist nicht zwingend. Du solltest dir aber 
besser garnicht erst angewöhnen, an diesen Dingern zu sparen.

Autor: Andreas K. (a-k)
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> Wenn externe Uref verwendet wird muss Uref
> eine Spannung >2V bekommen.

Klar. Aber Vcc ist immer noch sinnlos, denn das kann der ADC auch intern 
so einrichten. Aber forsch mal per Datasheet nach, passiert wenn die 
interne Referenz verwendet wird: Die liegt an an Aref an und wird gegen 
Vcc kurzgeschlossen.

Autor: Der Hubert (Gast)
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Ok, dann hänge ich nochmal je einen 100nF und einen 10µF sowohl an VCC 
und an GND am µC ??

Aref hatte ich so aus einer Mega32 Schaltung übernommen aber nun doch 
mit 100nF gegen Masse ??

Noch eine Frage zur Spule: welche nimmt Bauart nimmt man da am Besten ??

Autor: Power (Gast)
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>Die liegt an an Aref an und wird gegen Vcc kurzgeschlossen.

Genau aus diesem Grund sollte man diesen Modus nicht verwenden! In den 
Datenblättern steht auch, wie man 'Rauschen' und andere Störungen durch 
den Takt des Prozessors vermeiden sollte: durch versorgen von Uref über 
10µH und 100nF.

Autor: Der Hubert (Gast)
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Hoppala, also VCC auch nicht beschalten ??

Autor: Andreas K. (a-k)
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Das hiesige Tutorial hatte jahrelang einen AT90 drin und alle Welt hat 
das dann direkt davon genauso für die Megas und Tinys übernommen, 
inklusive des unsinnigen 47pF Kondensators an Reset (einfacher 
Schreibfehler, aber sehr sehr hartnäckig). Daher finden sich beliebig 
viele falsche Beispiele. Woraus sich auch ergibt, dass beide Fehler 
nicht kritisch sind.

Autor: Power (Gast)
Datum:

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>welche nimmt Bauart nimmt man da am Besten ??

Nennt sich 'SMCC' und sieht aus wie ein Widerstand. Gibt's bei Reichelt, 
wenn auch nicht mehr im Papierkatalog.

Autor: Andreas K. (a-k)
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> Genau aus diesem Grund sollte man diesen Modus nicht verwenden!

Ach? Man sollte also die interne Referenz nicht verwenden? Denn sobald 
du das tust, liegt die am Aref Pin an.

Ob du die interne Aref gegen AVcc oder gegen Vcc kurzschliesst, ist für 
dieses Problem ziemlich wenig relevant.

Autor: Andreas K. (a-k)
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> Hoppala, also VCC auch nicht beschalten ??

Vcc am ARef Pin ist sinnlos, ja. Vcc am Vcc Pin ist nicht sinnlos ;-).

Autor: Power (Gast)
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Ich denke wir reden aneinander vorbei!
Avcc UND Aref (wenn 5V für Aref verwendet werden sollen) sollten über 
10µH und 100nF versorgt werden.

Autor: Power (Gast)
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>Vcc am ARef Pin ist sinnlos

Wie kommst du bloß darauf?

Autor: Andreas K. (a-k)
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NEIN.

Wenn 5V als Referenzspannung verwendet werden soll, dann Aref über 
10-100nF an GND und das intern so einstellen.

Wenn die interne Referenz verwendet werden soll, dann Aref über 10-100nF 
an GND.

Wenn eine externe Referent verwendet werden soll, dann liegt ebendie an 
Aref.

In keinem dieser Fälle landet Aref an AVcc. Weil das rein garnix 
einbringt, ausser dem Risiko des Kurzschlusses.

Autor: Matthias (Gast)
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Am besten du erklärst mal GANZ GENAU, mit techn Daten, was du konkret 
umsetzen willst.
Dann können wir dir besser tips bzgl der Schaltung/Realisierung geben..

Autor: Andreas K. (a-k)
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@power: weil mal das besser am ADC selber so einstellt.

Autor: Power (Gast)
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@ Andreas:
Ist in tausenden von Schaltungen so verwirklicht und für gut befunden. 
Ich denke, du erfindest das Rad grade neu ;)

Autor: Hannes Lux (hannes)
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Power wrote:
>>Vcc am ARef Pin ist sinnlos
>
> Wie kommst du bloß darauf?

Weil man bei den moderneren AVRs die Referenz intern (durch Software, 
siehe ADMUX) auf AVcc schalten kann. Da ist es nicht mehr nötig (wie bei 
den Classic-AVRs) AVcc extern an AREF anzulegen. An AREF gehört bei 
modernen AVRs nur ein C gegen GND.

...

Autor: Power (Gast)
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Nochmal @Andreas:
Das ist Mist! Auch wenn's im Datenblatt steht. Du hängst mit Uref direkt 
an der digitalen Vcc und damit fängst du dir sämtliche Störungen des 
Systemtaktes ein!

Autor: Andreas K. (a-k)
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Die externe Verbindung mit AVcc ist also besser und störarmer als die 
interne Verbindung mit AVcc? Wieso?

Autor: Der Hubert (Gast)
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Also in meiner Schaltung habe ich VCC, AVCC und AREF direkt auf die 5V 
des 7805 gelegt. Wenn ich das alles nun verstanden habe, war das nicht 
ok.

Interne Referenz ?? Externe Referenz ??

Also watt mach ich nu und was lege ich wohin ??

Mein Ziel (um auf die Frage von Matthias einzugehen):

Der µC soll an einem Ausgang einen Gleichstrommotor per 
Spannungsregelung steuern und an einem anderen Ausgang eine 
Wirbelstrombremse.

Meine Schaltung hier befasst sich jetzt hjedoch noch rein mit der 
Versorgungsspannung eines Atmegas an einer Autobatterie ohne Auto ....

Autor: Hannes Lux (hannes)
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Power wrote:
> @ Andreas:
> Ist in tausenden von Schaltungen so verwirklicht und für gut befunden.
> Ich denke, du erfindest das Rad grade neu ;)

Es gibt auch tausende Programme mit unzureichender Tastenentprellungen. 
Die Menge der Anwendungen sagt also nix über die Qualität aus.

...

Autor: Andreas K. (a-k)
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Wenn der ADC nicht verwendet wird, Aref offen lassen und gut ist. Ja, 
diesen einen Pin kann darf und sollte man dann ausnahmsweise offen 
hängen lassen.

Autor: Power (Gast)
Datum:

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>Die externe Verbindung mit AVcc ist also besser und störarmer als die
>interne Verbindung mit AVcc? Wieso?

Weil der komplette Analogbereich über ein LC-Glied vom Digitalbereich 
entkoppelt/gefiltert wird. Interne Referenzen sind nicht nur ungenau, 
sondern auch den Impulsen des Prozessortaktes voll ausgeliefert.

Autor: Andreas K. (a-k)
Datum:

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Wenn du damit sagen willst, dass man generell auf die interne Referenz 
verzichten sollte, ok, das ist immerhin ein Standpunkt.

Das hängt aber dann stark von den Anforderungen ab, denn nicht jeder 
braucht jedes Bit das der kriegen kann. Mancher erspart sich diese 
Störungen auch mit den speziellen ADC noise-reduction mode.

Autor: Andreas K. (a-k)
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> Weil der komplette Analogbereich über ein LC-Glied vom Digitalbereich
> entkoppelt/gefiltert wird.

Der Umschalter für die Referenzspannung macht genau das, was du extern 
machst. Ein Analogschalter verbindet den Referenzanschluss vom ADC mit 
AVcc (AAAA-Vcc, nicht Vcc). Bei dir ist es ersatzweise ein Stück Kupfer. 
Vorteil? Es ist immer noch die gleiche gefilterte AVcc.

Autor: Power (Gast)
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Stimmt schon. Für z.B. 'ne Batteriespannungsüberwachung reicht die 
interne Ref dicke. Bei 10 bit braucht man eh keine hohen Ansprüche 
stellen.

Autor: Der Hubert (Gast)
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Schieb ....

Autor: Karl Heinz (kbuchegg) (Moderator)
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Der Hubert wrote:
> Also in meiner Schaltung habe ich VCC, AVCC und AREF direkt auf die 5V
> des 7805 gelegt. Wenn ich das alles nun verstanden habe, war das nicht
> ok.
>
> Interne Referenz ?? Externe Referenz ??
>
> Also watt mach ich nu und was lege ich wohin ??

Nochmal zusammengefasst

Du schliesst an:

Vom Prozessor
   Vcc (Pin 7)    an Vcc
   GND (Pin 6)    an GND

       zwischen Pin 7 und Pin 6 kommt ein 100nF Kerko. Möglichst
       dicht an das µC Gehäuse ran.

   AVcc (Pin 20)  an Vcc
   AGND (Pin 22)  an GND

       zwischen Pin 20 und Pin 22 kommt ein 100nF Kerko. Möglichst
       dicht an das µC Gehäuse ran.


   ARef (Pin 21)
       den kannst du theoretisch offen lassen. Für die Zukunft
       empfiehlt es sich aber zumindest den Pin mit einem
       100nF Kerko nach GND zu schalten. Also nicht den Pin mit
       GND verbinden, sondern  Pin - Kerko - GND
       Das ist die Minimalbeschaltung um die µC interne
       Referenzspannung zu blocken. Wenn das nicht reicht
       (die Qualität der µC internen Referenzspannung zu
        schlecht ist), dann kommt der Klimbim mit Spule
       und Kerko zum Zug.

       Aber: Du schliesst ARef nicht, so wie jetzt, an Vcc an.
       Das bringt nichts und du läufst nur Gefahr per Software
       einen Kurzschluss zu bauen.


Und nein: Die 100nF Kerkos am µC-IC sind keine Ausrede, den 100nF
Kondensator am 7805 einzusparen. Bei diesen Kondensatoren kommt
es nicht nur darauf an, dass sie vorhanden sind, sondern auch
wo sie vorhanden sind. Sie müssen so dicht als möglich (1cm)
an der Quelle sitzen, die ins Schwingen gerät oder Schaltspitzen
erzeugt. Ein 100nF Kerko der 10cm vom Vcc/GND des Mega8 entfernt
ist, erfüllt seinen Zweck nicht mehr.


Autor: Der Hubert (Gast)
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Danke für die Info. Habe den Plan währenddessen etwas erweitert, checke 
aber nochmal Deine Angaben und korrigiere das Ganze nochmal.

Da hatte ich doch einiges anders verstanden, hatte z.B. zwischen VCC und 
5V einen Kondensator ....

Ich überarbeite das mal kurz und melde mich nochmal.

Autor: Der Hubert (Gast)
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Warum jetzt Avcc an Vcc ??

Weiter oben hieß es doch, per 100nF an GND ??

Woran merke ich eigentlich, ob die interne referenz zu schlecht ist ?? 
Oszi ?? (habe leider keins) oder reicht ein Multimeter ??

Im Anhang nochmal mein neuer Plan.

Autor: Hannes Lux (hannes)
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Der Hubert wrote:
> Da hatte ich doch einiges anders verstanden, hatte z.B. zwischen VCC und
> 5V einen Kondensator ....

Muss ich das jetzt verstehen?
Ich dachte immer, dass Vcc und +5V identisch ist...

Nochmal zum Nachdenken:
Die 100nF-Kerkos solltest Du nicht als Teil der "Schaltung" sehen, 
sondern als Teil der Platine. Du kannst sie weglassen, wenn Du in der 
Lage bist, die "ideale" Platine (also ohne induktive, kapazitive und 
Ohmsche Komponenten der Leiterzüge) anzufertigen. Das ist aber technisch 
nicht möglich. Daher müssen die Unzulänglichkeiten der Platine durch 
entsprechende Maßnahmen kompensiert werden.

- 100nF Keramik-C vor und nach dem Spannungsregler zwischen Plus und 
GND.
  Diese sollen die Schwingneigung der Spannungsregler unterdrücken und
  müssen so dicht wie möglich an die Spannungsregler-Pins geschaltet
  werden. Sie sind unverzichtbarer Teil der Spannungsreglerschaltung
  und sollten weder eingespart noch woandershin verlagert werden.

- 100nF Keramik-C an jedem Stromversorgungsanschluss jedes Digital-IC,
  der im Umschaltmoment seiner Transistor-Paare eine Spitze in der
  Stromaufnahme hat. Dieser C muss so dicht wie möglich an die
  Versorgungspins des ICs angeschlossen werden, damit er nicht mit der
  Induktivität der Leiterzüge einen Schwingkreis bildet und das
  Gegenteil von dem bewirkt, was er eigentlich soll. Hat ein IC (AVR)
  mehrere Stromversorgungs-Anschlüsse, dann sollte man jedem 
Versorgungs-
  Anschluss auch diesen C spendieren. Dies erhöht die 
Betriebssicherheit.

- Vcc und AVcc sind getrennt herausgeführt, damit man dem Analogteil
  eine besonders aufbereitete Versorgungsspannung bereitstellen kann.
  Im Datenblatt diverser AVRs wird gezeigt, wie man mittels LC-Tiefpass
  die sowiso vorhandene Vcc "filtern" kann, um sie als AVcc zu nutzen.

- GND und AGND sind bei einigen AVRs getrennt, damit der Benutzer die
  Möglichkeit erhält, Analog-Masse und Digital-Masse voneinander zu
  trennen. Beide "Massen" werden dann an nur einem Punkt verbunden, und
  zwar dort, wo der Ursprung der Betriebsspannung ist (Ausgang 
Spannungs-
  regler). Dies hat folgenden Grund: Auf der Masseleitung der
  Stromversorgung fließen ja Ströme. Diese erzeugen laut Onkel Ohm
  einen Spannungsabfall. Dieser ist von der Höhe des Stroms abhängig,
  bei wechselnder Belastung (was beim AVR schon aufgrund des Taktes
  und dem damit verbundenen Umschalten von CMOS-Paaren auftritt) führt
  GND also eine (geringe) Wechselspannung, die umso höher ist, je weiter
  der Punkt vom Spannungsregler entfernt ist, bzw. je näher der Punkt
  am Verbraucher, der die Stromänderungen verursacht, ist. Nimmt man nun
  diese "verseuchte" Masse für Analog-Zwecke, so wird dieser
  Wechselspannungsanteil (wenige Millivolt) auf das ADC-Ergebnis
  aufmoduliert, was zu unsauberen ADC-Ergebnissen führt. Bei anderen
  Analogschaltungen (NF-Bereich, HF-Bereich) ist dieses Verhalten so
  gravierend, dass man getrennte Massen für Eingänge und Ausgänge von
  Verstärkern legt, damit der Spannungsabfall des Ausgangsstroms nicht
  die Eingangsmasse moduliert. Deshalb legt man für Digitalteil, Analog-
  teil, Steuerteil, Leistungsteil, usw. möglichst getrennte "Massen", 
die
  am Fußpunkt der Stromversorgung sternförmig zusammengeführt werden.

- AREF kann Eingang oder Ausgang sein. Wird mittels ADMUX eine interne
  Referenz eingestellt, so ist AREF Ausgang. Muss aus bestimmten Gründen
  mit einer externen Referenz gearbeitet werden, so ist mittels ADMUX
  dafür zu sorgen, dass keine interne Referenz (auch AVcc ist bei
  modernen AVRs intern einschaltbar) eingeschaltet ist. In beiden Fällen
  ist AREF mit einem Kerko 100nF gegen AGND abzublocken, um Störsignale
  kurzzuschließen (die Spannung zu glätten).

Es gibt noch ein paar Punkte mehr, die man beim Platinendesign beachten 
muss. Elektronikentwicklung ist halt doch etwas komplexer als die 
Benutzung eines MP3-Players. Etwas Grundlagenwissen sollte also nicht 
schaden.

...

Autor: Der Hubert (Gast)
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Jau, danke für die ausführlichen Infos. Als ich zu meiner Lehrzeit 
Platinen bruzzeln musste, war das alles noch viel "gröber". Ok, da waren 
auch noch keine µCs im Spiel aber nun gehen mir ein paar Lichter auf.

Hatte mich eh schon gewundert, warum auf meinem vor kurzem nachgebauten 
Flasher dermaßen viele 100nF Kerkos verbaut wurden, nu wird mir einiges 
klarer.

Schaltungsgrundlagen habe ich aber Platinenentwicklungsgrundlagen eben 
noch nicht, zumindes nicht, was eben dieses Thema angeht. Habe früher 
viel mit Lochraster gemacht, da war alles kein Thema ohne "Prozzi".

Autor: Der Hubert (Gast)
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>> Die 100nF-Kerkos solltest Du nicht als Teil der "Schaltung" sehen,
>> sondern als Teil der Platine.

Das war der springende Punkt. Ich vermutete zwar schon die 
Störungsbeseitigung aber habe es fälschlicherweise wirklich als 
Schaltungsteil gesehen. Hab mich auch gewundert, warum man Power und 
Masse über nen C "kurzschliesst" .... ;):D

Autor: Hannes Lux (hannes)
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> Hab mich auch gewundert, warum man Power und
> Masse über nen C "kurzschliesst" .... ;):D

Weil 'n C für Gleichspannung (Versorgungsspannung) nicht leitet,
aber die Wechselspannung (ungewollter Müll) "kurzschließt".

Und damit der C möglichst wenig induktive Komponenten hat, nimmt man 
dazu eben einen Keramik-Vielschicht-Kondensator. Und wenn man die Preise 
vergleicht, stellt man fest, dass die Chipausführung (SMD) bedeutend 
preiswerter ist und sich oftmals direkt an den Pins auf die Leiterzüge 
"pappen" lässt. So'n Streifen 100nF Chip-Kerko gehört also inzwischen in 
jede (MC-) Bastlerkiste...

...

Autor: Hannes Lux (hannes)
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Übrigens: Ich habe einige "Geräte" mit AVRs gebaut, die mit 
12V-Blei-Gel-Akkus betrieben werden. Als Spannungsregler habe ich den 
78L05 im Einsatz. Neben dem AVR (der hauptsächlich LL-FETs steuert) wird 
die 5V aber nur für LCD, MAX232 und ein paar LEDs (ultrahell, dafür nur 
3mA) gebraucht.

...

Autor: Gast123 (Gast)
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Also als Spannungsversorgung würde ich einen Schaltregler einsetzen. 
Aber was man so raushört solltest du bei deinem Kenntnisstand erst 
einmal bei einem Linearregler bleiben (bitte nicht falsch verstehen, 
aber man soll ja erstmal klein anfangen). Bei kleinen Strömen spielt es 
ja auch keine große Rolle. Aber behalte das vielleicht im Hinterkopf.

Zu den Kondensatoren noch eine kleine Anmerkung: Ziel ist es nicht nur, 
die "Wechselspannung" kurzzuschließen, sondern zu einem gewissen Teil 
auch zu "verheizen". Man hat nämlich nicht viel davon, wenn die 
Spannungsspitzen zwar weg sind, aber man dadurch Stromspitzen im 
Kondensator erzeugt. Dann kriegt man vielleicht wo anders Probleme.

Aber für eine so relativ einfache Schaltung spielt es jetzt auch nicht 
so die Rolle. Die dürfte ja auch noch bequem auf einer Lochrasterplatine 
aufzubauen sein.

Autor: Der Hubert (Gast)
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Schaltregler ??

Sowas hier ??

http://www.blafusel.de/bilder/misc/upc/atmega8-1.gif

Gruß
Der Hubert

Autor: Der Hubert (Gast)
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Ich würde schon gerne 1 Schaltung "erfahren" und diese dann immer für 
diesen Zweck verwenden.

Wenn der Spannungsregler aus dem obigen Link für meinen Zweck ok ist, 
würde ich meinen Plan darauf hin umstricken.

Weiter oben hatte ich schon mal den Traco TEL 5-1211 angesprochen, würde 
das auch mit dem gehen ??

Autor: Der Hubert (Gast)
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Kann ich nicht eigentlich die ganze Schaltung aus 
http://www.blafusel.de/misc/atmega8_io.html übernehmen ??

Display ist ja eh irgendwann gefragt und RS232 wäre auch nicht schlecht 
....

Autor: Der Hubert (Gast)
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Im obigen Link ist der weiter oben angesprochene 47µ Kondensator drin. 
Der war doch überflüssig, wenn ich es richtig verstanden habe ??

Gruß
Der Hubert

Autor: Hannes Lux (hannes)
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Schaltregler sind dann vorteilhaft, wenn der Strombedarf auf der 
5V-Strecke so hoch wird, dass einem Linearen Regler warm wird. Solange 
da nur der AVR, evtl. ein Display und einige sparsame LEDs dranhängen, 
schafft das ein 7805 oder 78L05 ohne nennenswert warm zu werden. Man 
sollte eben darauf achten, dass die wirklichen Lasten (z.B. Relais) aus 
der 12V-Strecke versorgt werden.

...

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