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Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik 5.60V an einen 3.3V I/O vom µC anschließen


Autor: peterguy (Gast)
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Hallo liebe Mikrcontroller-Gemeinde,

für ein automotivtaugliches Gerät suche ich eine Schaltung, die mir das 
5..60V Eingangssignal auf verträgliche 3.3V herunterbricht. Optimal wäre 
eine zusätzliche Filterung/Schutzbeschaltung, um den elektrischen 
Schmutz aus meinem Gerät herauszuhalten.
Es muß keine Leistung umgewandelt werden, es geht um eine reine AN/AUS 
Erkennnung!
Wie macht man sowas am geschicktesten? Gibt es da Standardschaltungen, 
auf die ich zurückgreifen kann, oder könnt ihr mir bei dem 
Schaltungsdesign weiterhelfen?

Danke und Gruß,
Peter

Autor: Falk Brunner (falk)
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@ peterguy (Gast)

>5..60V Eingangssignal auf verträgliche 3.3V herunterbricht. Optimal wäre

Das macht ein Pegelwandler.

MfG
Falk

Autor: störimpuls (Gast)
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Optokoppler mit Vorwiderstand

Beispiel: H11L1 mit 3,1k Vorwiderstand -> I = 1,6mA-19,4mA
-> der H11L1 schalten sicher bei 1,6mA ein und verträgt bis 60mA
-> besitzt einen integrierten Schmitt-Trigger
-> evtl. primärseitig noch einen Tiefpass einbauen (je nach Signal)
-> Vorteil: galvanische Trennung

Autor: Kevin K. (nemon) Benutzerseite
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wenn es nur um ein eingangssignal geht, würde ich eine 3,3v zenerdiode 
und einen vorwiderstand nehmen

Autor: peterguy (Gast)
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Vielen dank für die Hinweise!
Ich denke, daß alle drei Bauteile zum Ziel führen.

Zu dem Signal: Es geht um eine Erkenung, ob Klemme 15 (Zündung) 
angeschaltet ist. Der µC soll das Signal auswerten und bei KL15=AUS 
seine Daten sichern und die Spannungsversorgung abschalten. Ich denke, 
daß keine wilden Störungen auf der Leitung liegen werden, aber sicher 
sein kann man im KFz ja nie.

@Kevin: Wäre die Verwendung einer Zenerdiode denn eine 
"saubere/professionelle" Lösung, oder ist das eher als Bastellösung 
einzustufen? Rein kostenseitig wäre das ja schon optimal...

@störimpuls: Optokoppler ist auch eine sehr gute und vor allem sichere 
Lösung. Ist halt mit ein wenig mehr Aufwand verbunden als z.B. die 
Zenerdiode.

@falk: Nach Pegelwandlern habe ich auch schon gesucht, aber nur welche 
mit niedrigen Eingangsspannungen gefunden. Zudem werden für die Wandlung 
wohl FETs verwendet, und diese sind leider relativ ESD-empfindlich!
Kannst du mir vielleicht einen geeigneten Beispieltypen nennen?

Autor: Knut Ballhause (Firma: TravelRec.) (travelrec) Benutzerseite
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Bei AVR-Controllern sind interne Schutzdioden in die Port-Pins 
eingebaut. In diesem Fall würde ein 68kOhm Widerstand in Serie zum Pin 
ausreichen. An den Pin selbst schaltet man noch einmal 1MOhm nach Masse 
(für definiertes Massepotential, wenn das (+) Signal ausgeschaltet ist) 
und 100nF parallel dazu. Damit hat man dann auch einen Tiefpaß gegen 
Störungen.

Autor: Bastian (Gast)
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Hallo,

ich habe auch schonmal eine Schaltung fürs Auto mit einem µC aufgebaut, 
um dir selbst einen Gefallen zutun empfehle ich dir dringend galvanische 
Trennung um die Störimpulse so klein wie möglich zu halten. Mein Problem 
war damals das der µC in schöner Unregelmäßigkeit einfach abgestürzt 
ist, und das lag nicht wie zu erwarten an den Spannungsspitzen der 
Lichtmaschine, sondern an den Zündimpulsen der Zündspule (mim Oskar 
nachgemessen).

Wichtig ist vorallendingen auch eine gute stabilisierte 
Spannungsreglung, bloß nicht einfach 78xx nehmen und fertig sondern auch 
da an die Spule zum drosseln denken.

PS. Das mit dem Aufwand ist meiner Meinung nach relativ, ein OK braucht 
ja auch "nur" einen Vorwiderstand, eine Zenerdiode ebenfalls. Und 
Preislich bewegt sich das zumindest bei dem Elektronikversand aus dem 
hohen Norden im 30 Cent Bereich.

Gruß Bastian

Autor: Bastian (Gast)
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"Bei AVR-Controllern sind interne Schutzdioden in die Port-Pins
eingebaut."

Das ist zwar richtig, aber die Schutzdioden sind eben nur für 
Schutzzwecke gedacht und nicht um da absichtlich eine höhere Spannung 
anzulegen!!!
Weil auf Dauer brennen die Dioden auch durch und dann ist Schicht im 
Schacht mit dem Controller.

Und gerade bei direkten Klemmen (Klemme 15 ist einfach nur Zündungsplus) 
von der LIMA kannst du die Kondensatorlösungen vergessen, war zumindest 
bei meiner Schaltung so.

Autor: Knut Ballhause (Firma: TravelRec.) (travelrec) Benutzerseite
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>Das ist zwar richtig, aber die Schutzdioden sind eben nur für
>Schutzzwecke gedacht und nicht um da absichtlich eine höhere Spannung
>anzulegen!!!
>Weil auf Dauer brennen die Dioden auch durch und dann ist Schicht im
>Schacht mit dem Controller.

Bei 68kOhm Vorwiderstand fließt bei 60V Peak gerade 1 mA für sehr kurze 
Zeit durch die Diode(n), das halten die aus!

Autor: Bastian (Gast)
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Nicht nur zu großer Strom, sondern auch zu hohe Sperrspannungen können 
Dioden beschädigen, weil die Störungen sind ja meist Wechselspannungen 
und so ist eine Diode immer leitend und die andere sperrend.
Guck mal ins Datenblatt, da steht Vcc + 0,5V unter den absolut maximum 
ratings.

Das ist jetzt nicht böse gemeint und vielleicht funktioniert das auch, 
aber es ist m.E. keine Dauerlösung und es ist und bleibt aber trotzdem 
eine Bastellösung.

Autor: peterguy (Gast)
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Vielen Dank nocheinmal für die Antworten!

Die Spannungsversorgung wird eh über speziel für Automotivezwecke 
gekennzeichnete Step-down regler realisiert. Wenn mich an die in den 
Datenblättern verankerten Application examples halte, sollte dieses 
Thema keine Kopfschmerzen bereiten. So zumindest die Theorie... Layout 
und andere Details werden mich sowieso wieder eines besseren belehren 
;-) Eventuell werde ich mir noch eine Filterbeschaltung für alle 
Versorgungspins (inkl. Fuses und Verpolschutz) ausdenken - oder hier 
erfragen :-)). Diese kann ich dann natürlich auch für meine KL15 
Information verwenden.

Die vorgeschlagene Lösung mit der internen Schutzdiode kommt für meine 
Zwecke nicht in Frage. Zum einen kostet mich die Platine mit dem ARM9 
BGA zuviel Geld, als daß ich dort ein Risiko eingehen würde und zum 
anderen liegen die Peaks im Boardnetz deutlich über den  Die 60V Grenze 
ist die oerse Nominalspannung, d.h. bei dauerhaftem Anliegen von 60V 
soll mein Gerät noch tun!

Autor: Bastian (Gast)
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Also wenn das Gerät wirklich noch bei 60V Dauerspannung funktionieren 
soll dann kommst du wohl um einen Optokoppler nicht herum. Zumal wenn du 
sowieso schon so einen teueren Controller nimmst dann würde ich an den 
0,17€ für den OK auch nicht sparen.

Und wenn du die speziellen Step Down Regler verwendest hast du in der 
Regel keine Probleme, zumindest meine Erfahrung, mir war das Spielchen 
mit den 78xx auch irgendwann zu dumm und hab dann so einen LM Typen 
genommen.

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