Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Eingangsschaltung m. Festspannungsregler AVR


von Max F. (mfh)


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Hallo,

ich bin neu hier, da ich bezüglich meines ersten 
Mikrocontroller-Projekts eine Frage an euch habe.
Wahrscheinlich wird mein Prozessor ein ATMEGA32 - 5V (aber erstmal 
egal), den ich mittels Festspannungsregler an Gleichspannung zwischen 
10-15V betreiben möchte (Oldtimer).
Siehe: http://www.mikrocontroller.net/articles/Datei:V_Regler.gif
Vlt noch die Diode wie hier in Bild1: 
www.elektronik-kompendium.de/public/schaerer/ureg3pin.htm
Würde was kaputt gehen, wenn ich am Eingang des Festspannungsreglers mal 
Plus und Minus vertausche oder können die das ab?

Möchte dann mittles Transistor-Ausgangsschaltung Relais ansteuern.
(http://www.mikrocontroller.net/articles/Relais_mit_Logik_ansteuern)

Meine Frage ist, wie ihr es machen würdet die Eingänge des 
Mikrocontrollers zu beschalten. Habe dazu schon ein paar Artikel mit 
Diodenschaltungen gefunden, bin aber noch nicht so richtig schlau draus 
geworden.
Ich möchte den AVR lediglich für einfache Bitverarbeitungen nutzen. 
Komme daher direkt von Schaltern, die entweder 10-15V durchschalten oder 
halt nicht auf die Eingänge. Um die Eingänge nicht zu überfordern fehlt 
noch ein Bauteil, das daraus 5V macht.
Ich habe jetzt gedacht, ich mache mir einfach vor jeden Eingang diese 
Festspannungsregler-Schaltung. Problem ist nur, dass durch 
Fertigungstoleranzen der Spannungsregler minimal unterschiedliche 
Potentiale entstehen, auf den verschiedenen Eingängen. Ich weiß nicht, 
ob das was macht?! Und ich weiß nicht wie ein Festspannungsregler sich 
im Einschaltmoment verhält bezüglich eventueller Peaks oder 
Spitzenspannungen.
Meint ihr das würde gehen?
Eine alternative wären vlt Z-Dioden, die alles größer als 5V durch 
lassen? Da fließt dann glaub zuviel Strom...
Ich habe auch an Optokoppler gedacht, die aber LED seitig eine 
Stromvorgabe haben (zB. 15mA), welche mittels Widerständen angepasst 
werden müsste. Problem sind die Spannungsschwankungen 10-15V, da 
schwankt der Strom ja auch mit.
Ich könnte für jeden Eingang einen Festspannungsregler machen, der einen 
Optokoppler ansteuert, der wiederum das Spannungspotential des 
Versorgungsspannungs-Festspannungsreglers des Mikrocontrollers auf den 
jeweiligen Eingang durchschaltet. Aber ist irgendwie ein bisschen 
heavy.. Oder?

Vielen Dank für Tipps!!

von MaWin (Gast)


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Max Frommann schrieb:
> Würde was kaputt gehen, wenn ich am Eingang des Festspannungsreglers mal
> Plus und Minus vertausche oder können die das ab?

Ja.

Der geht im Auto auch kaputt, wenn du ihn ungeschützt richtigrum 
anschliesst.

http://www.dse-faq.elektronik-kompendium.de/dse-faq.htm#F.23

Max Frommann schrieb:
> Meine Frage ist, wie ihr es machen würdet die Eingänge des
> Mikrocontrollers zu beschalten

Steht auch in dem Artikel, die dort angegebene Beschaltung über einen 
Vorwiderstand und klenen Kondenstaor reicht für Schalteingänge.

Max Frommann schrieb:
> Möchte dann mittles Transistor-Ausgangsschaltung Relais ansteuern.

Das ist ok, nimm keine 5V Relais (die würden den Spannungsregler nur 
unnötig belasten und stören) sondern schliesse die Relais an 12V an und 
verwende Transistoren die 100V aushalten.

von Bitflüsterer (Gast)


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Die Variante mit dem Festspannungsregler ist sehr kreativ, aber nicht 
sinnvoll.

Ich ersehe aus Deinem Text keinen Grund, nicht einfach einen 
Spanngungsteiler aus Widerständen zu verwenden.

von Bitflüsterer (Gast)


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Tut mir leid. Ich sehe eben erst, das Du davon ausgehst, auch die Taster 
an die selbe Versorgungsspannung 10V-15V zu schalten wie die 
Stromversorgung des uC. Das kann man natürlich machen, aber Du kannst 
die Taster genauso gut auch an die 5V des uCs schalten (oder 3,3V). Dann 
entfällt jegliche Schaltung zwischen Taster und uC.

von Max F. (mfh)


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Oh, gleich schon ein paar Antworten, danke erstmal!

MaWin, du meinst der Spannungsregler geht kaputt wegen den 
Überspannungen?
Hätte gar nicht gedacht, dass das so heftig ist mit Batterie dazwischen 
usw...
Dh. deine Schaltung wäre besser geeignet? Es ist schon spät.. aber wovon 
mache ich die Bauteile abhängig, die nicht genau bezeichnet sind, wie 
Drossel, R, Transil?

Bei der Eingangsschaltung reichen die Dioden im Mikrocontroller aus?
                    +-|>|- +5V
                    |
Eingang --10k--+----+--1k--| CMOS-Eingang
               |    |
              10nF  +-|<|- GND
               |
              GND
CMOS-Eingang wäre dann geeigent an einen AVR mit 5V benötigter 
Eingangsspannung zu gehen?

Das hier vor den 7805 Festspannungsregler wäre ausreichend, um die 
Porblematik im Auto zu bekämpfen?
                               SB130
  --Sicherung--+----+--47uH--+--|>|--+--- 7805 etc.
               |    |        |       |
       +--|>|--+  S14K14  P6KE22A  10uF
       |            |        |       |
  -----+------------+--------+-------+---
Welche Diode würdest Du unterhalb der Sicherung empfehlen? Die Sicherung 
auf I-max des 7805?

Vielen Dank!

Bitflüsterer, das wäre eine Lösung mit nem entsprechenden Stromkreis für 
alles, was nen Eingang schaltet. Aber ich will im Auto nicht mit ner 2. 
Spannung anfangen, das gibt sonst Kuddelmuddel irgendwann. Wollte alles 
lassen wie es ist und nur vorhanden Signale abgreifen.
Aber Danke für die Antwort auf jeden Fall!

von Bitflüsterer (Gast)


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>... im Auto ...

Oje. Ich habe das Wort "Oldtimer" übersehen. Na dann... Viel Erfolg.

von Thomas (kosmos)


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ein 7805 an 10-15V wird je nach Strombedarf sehr heiß du solltest deine 
Schaltung sehr sparsam auslegen.

Dein Relais sollte möglichst hochohmig an der Spule sein damit es wenig 
Strom aufnimmt gibt einige die du direkt mittels Widerstand am µC Pin 
anklemmen kannst vergess aber die Freilaufdiode nicht.

von Micha H. (mlh) Benutzerseite


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Max F. schrieb:

> Das hier vor den 7805 Festspannungsregler wäre ausreichend, um die
> Porblematik im Auto zu bekämpfen?

Das ist ausreichend.
Wenn Du allerdings nicht vorhast, die Schaltung mal zu verkaufen und 
dazu in ein Prüflabor zu geben, dann genügt eine Diode und ein Elko.

Micha

von Stefan F. (Gast)


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> Bei der Eingangsschaltung reichen die Dioden im Mikrocontroller aus?

Ja, also so:
1
                                   
2
Eingang --10k--+----> Mikrocontroller
3
               |    
4
              10nF 
5
               |
6
              GND
Allerdings setzt diese Schaltung voraus, dass der Eingang High/Low 
Signale Liefert. Wenn da ein Schalter oder Taster dran kommt, brauchst 
Du noch einen Pull-Up oder Pull-Down Widerstand:
1
 
2
      12V
3
       |
4
      Taster 
5
       |                           
6
       +--10k--+----> Mikrocontroller
7
       |       |    
8
      10k     10nF 
9
       |       |
10
      GND     GND
Für langsame Signale (wie von tastern und Schaltern) würde ich den 
Kondensator auf 1µF vergrößern, um Störimpulse wirkungsvoller heraus zu 
filtern.

> Welche Diode würdest Du unterhalb der Sicherung empfehlen?

Sie muss den Kurzschlusstrom so lange aushalten, bis die Sicherung 
durchbrennt. Im Datenblatt der Diode findet man oft Zeitdiagramme, soran 
man das ablesen kann. Schiweriger wird es, den Kurzschlusstrom zu 
ermitteln, der ja im Wesentlichen vom Innenwiderstand der 
Anschlussleitungen und der Sicherung abhängt.

Mangels Fachwissen würde ich es einfach mal mit einer 3A Diode testen, 
denn die sind noch klein und billig zu haben.
Welche Diode würdest Du unterhalb der Sicherung empfehlen?

von Max F. (mfh)


Angehängte Dateien:

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Guten Abend,

danke für die Antworten!

Thomas, mein Plan ist mit dem Mikrocontroller die 
Transistor-Ausgangsschaltung anzusteuern (Link oben). Die Transistoren 
sollen dann 10-15V durchschalten, mit denen ich 12V Relais schalte. Das 
dürfte doch keine große Belastung des 7805 verursachen, oder?

Micha, vielen Dank für den Tipp! Du meinst ich bräuchte nur noch den 
Elko und die Diode.
Meinst du das so?

  --Sicherung--+--+- 7805 etc.
               |  |
       +--|>|--+ 10uF
       |          |
  -----+----------+

Dann wäre die Schaltung im Anhang vlt doch ne Alternative?

Stefanus, vielen Dank auch dir! Was meinst du welchen Spannungsbereich 
ich da, wo jetzt 12V an der von dir skizzierten Eingangsschaltung steht, 
anlegen kann, damit der Mikrocontroller noch schaltet aber noch nicht 
beschädigt wird. 10-15V?


Danke!!

von Micha H. (mlh) Benutzerseite


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Max F. schrieb:

> Meinst du das so?

Nein...

> Dann wäre die Schaltung im Anhang vlt doch ne Alternative?

Genau so war's gemeint. Der Elko darf ruhig 1-2 Zehnerpotenzen größer 
sein, um Pulse zu schlucken.

Micha

von Erwin (Gast)


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Püh, macht ihr das alles kompliziert!

Vor dem Spannungsregler eine Sicherung 1 A / T, eine Spule von
100 µH / 1 A und eine 1N4007, dann eine ZPD18 und 470 µF gegen
Masse. Das funktioniert bestens, wenn die 5 V - Schaltung nur
< 0,5 A braucht.

Damit ist
- die Verpolung keine Gefahr mehr.
- werden pos. Spannungsspitzen verlangsamt und begrenzt.
- werden neg. Spannungsspitzen verlangsamt, begrenzt und
  gepuffert.

Welche "negativen Energien" außer Spannungseinbrüchen,
sollen da zerstörerisch durchkommen???
Schlimmstenfalls wird ein Neustart ausgelöst.

Eingangsspannungen von 8...16 V die ohne Zeitnot nur digital
ausgewertet werden sollen, werden einfach über einen
Spannungsteiler z.B. 22k-22k an die Eingänge geführt.
4 V sind HIGH, 8 V über 11k ungefährlich.

Relais steuert man über einen spannungsfesten (> 100 V)
Transistor an. Relaisspule liegt natürlich an den 12 V Ubat
und kriegt eine Diode parallel.

von Max F. (mfh)


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Danke nochmal für die Antworten!

Habe ein bisschen hin und her überlegt und würde momentan die 
7805-Schaltung aus meinem letzten Post bevorzugen. Ein größerer Elko 
kann wahrscheinlich nichts schaden, wie wärs mit dem?
http://www.reichelt.de/Elkos-radial/RAD-470-100/3/index.html?&ACTION=3&LA=2&ARTICLE=15147&GROUPID=3143&artnr=RAD+470%2F100
Ob da irgendwelche Spannungen anfangen würden aufzuschwingen oder so, 
kann man wahrscheinlich schlecht vorhersagen, oder?

Die Diode D1 würde mir Schutz gegen versehentlicher Verpolung bieten, 
schätze ich (+ und - vertauscht würde den 7805 und angeschlossenen 
Mikrocontroller nicht zerstören)?!
Und der Fall, dass die Ausgangsseitige Spannung höher als die 
Eingangsseitige ist und dadurch ein Stromfluss in falscher Richtung zu 
stande käme, wäre auch erschlagen?!
Will eh nur den Mikroprozessor bzw. Transistoren mit dem 7805 betreiben, 
daher eigentlich eh ausgeschlossen, denke ich.

Würde mir helfen, wenn mir nochmal ein Fachmann sagen könnte, ob ich da 
richtig liege! Vielen Dank!

von Micha H. (mlh) Benutzerseite


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100V für den Kondensator sind übertrieben, 25V Spannungsfestigkeit sind 
völlig ausreichend. Die Diode gibt Dir nicht nur Schutz vor 
versehentlicher Verpolung, sondern mit dem Elko zusammen auch Schutz vor 
Störungen aus dem Bordnetz. Mit den 100nF-Kerkos zusammen hast Du durch 
den 7805 eine stabile Spannungsversorgung für den µC.

Micha

von Thomas (kosmos)


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nimm lieber soetwas RAD 105 2.200/25

Für µC Schaltungen kann es von Vorteil sein wenn die Quelle nicht 
umbedingt 1A leifern kann, damit bei einem Fehler evtl. noch etwas 
überlebt. Suche mal nach einen Spannungsregler im TO92 Gehäuse die 
können dann meist nur 100mA liefern, durch die geringe Wärmeabführ 
sollte man da aber nicht mit einer zu hohen Spannung rein.

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