24V auf 3,3V

[ruby (Gast)]

Hi ich würde gern einen Mikrocontroller (stm32f4 discovery board) mit 
24V schalten.

Also im Endeffekt 24V auf 3.3V. Meine Idee wäre dafür ein ULN2003 oder 
ähnliches. Also von 3.3 auf 24 V funktioniert das ganze ja aber wenn ich 
Spannungsversorgung auf 3.3V mache und die Eingänge mit 24V beschalte. 
Würde das funktionieren? Oder habt ihr da eine andere Idee oder ICs mit 
denen die zu erwerben sind.

Grüße

[Matthias S. (Firma: matzetronics) (mschoeldgen)]

Am gefahrlosesten sind vermutlich Optokoppler - du speist die LED mit 
einem entsprechenden Vorwiderstand und hast am Phototransistor ganz 
einfach und galvanisch getrennt dein Signal im MC kompatiblen Pegel, ob 
es nun 3,3V oder 5V sind.

[Rainer U. (r-u)]

http://www.mikrocontroller.net/articles/Pegelwandler

[Crazy Harry (crazy_h)]

Spannungsteiler mit Schutzdioden am Eingang des uC (sorry mein Tablet 
kann kein "mü")

[jz (Gast)]

Ich würde auch einen Optokoppler nehmen. Mit nem Spannungsteiler hätte 
ich immer die Sorge was passiert wenn die 24V schwanken...

Crazy H. schrieb:
> (sorry mein Tablet
> kann kein "mü")

Mit einem langen Druck aufs m kann das eigentlich jedes Touch-Gerät. 
Sonst würde ich das Tablet wechseln :D

[G. H. (schufti)]

also am einfachsten so:

          ^ +3V3              
          |
          R 1k                            BC238    
          |                             1k  |/-----o out OC
in o--|<--+----> uC in         uC out >--R--|
                                            |\
                                             |
                                             GND

das ist das einfachste Interface für Logiksignale. Am Eingang wird nur 
das vorhandensein von GND detektiert, der Ausgang ist als open-collector 
ausgeführt, damit ist man unabhängig von der Spannung des Hostsystems.

[Crazy Harry (crazy_h)]

jz schrieb:
> Crazy H. schrieb:
> (sorry mein Tablet
> kann kein "mü")
>
> Mit einem langen Druck aufs m kann das eigentlich jedes Touch-Gerät.
> Sonst würde ich das Tablet wechseln :D

Nein geht nicht. Samsung Galaxy Tab 10.1
.... noch ne Idee ? Ja das Update auf 4.x hätte ich nicht machen sollen 
:(

[Harald W. (wilhelms)]

ruby schrieb:

> Hi ich würde gern einen Mikrocontroller (stm32f4 discovery board) mit
> 24V schalten.

Wenn Du keine besonderen Geschwindigkeitsanforderungen hast,
geht das am einfachsten per Spannungsteiler. Ein Optokoppler
ist nur dann sinnvoll, wenn Du die galvanische Trennung brauchst.
Gruss
Harald

[Stefan F. (Gast)]

             100k
Eingang o---[===]--+------+-----o zum Mikrocontroller
                   |      |
                  |~|    ===
             22k  |_|     | 100nF
                   |      |
                  GND    GND

Der Spannungsteiler setzt die Eingangsspannung herunter. Der Kondensator 
blockt hochfrequente Störimpulse ab. Das ist sinnvoll, weil so 
hochohmige Spannungsteiler für Radiowellen sehr empfänglich sind.

Falls die Engangsspannung mal über 24V oder negativ ist, wirken die ESD 
Dioden im Eingang des Mikrocontrollers schützend. Bei Atmega COntrollern 
dürfen die ESD Dioden mit maximal 2mA belastet werden, was grob 
geschätzt 200 Volt entspricht. Bei STM32 wird es sicher ähnlich sen.

[Matthias L. (Gast)]

>Also von 3.3 auf 24 V funktioniert das ganze ja aber wenn ich
>Spannungsversorgung auf 3.3V mache und die Eingänge mit 24V beschalte.
>Würde das funktionieren?

Klingt etwas nach SPS.

Sieh dir mal folgende Bauteile an:
http://www.st.com/web/catalog/sense_power/FM142/CL1499/SC903/PF100984?sc=internet/analog/product/100984.jsp


http://www.st.com/web/catalog/sense_power/FM114/FM114/SC480/PF66610

[Conny G. (conny_g)]

G. H. schrieb:
> also am einfachsten so:

> 
>           ^ +3V3
>           |
>           R 1k                            BC238
>           |                             1k  |/-----o out OC
> in o--|<--+----> uC in         uC out >--R--|
>                                             |\
>                                              |
>                                              GND
> 
>

>
> das ist das einfachste Interface für Logiksignale. Am Eingang wird nur
> das vorhandensein von GND detektiert, der Ausgang ist als open-collector
> ausgeführt, damit ist man unabhängig von der Spannung des Hostsystems.

Kann man das wirklich guten Gewissens so machen?
Zieht diese Eingangsschaltung nicht die Versorgungsspannung der ganzen 
Schaltung hoch, wenn da 24v draufkommen?

[Mit gutem Gewissen (Gast)]

Die Diode leitet nur, wenn der Eingang auf Low liegt, nicht bei 24V.

Da sind dann die Pegel recht kritisch. Max-Low des Ausgangs + 
Spannungsabfall an der Diode muss kleiner als Max-Low der Eingangs sein.

[mü (Gast)]

Crazy H. schrieb:
> jz schrieb:
>> Crazy H. schrieb:
>> (sorry mein Tablet
>> kann kein "mü")
>>
>> Mit einem langen Druck aufs m kann das eigentlich jedes Touch-Gerät.
>> Sonst würde ich das Tablet wechseln :D
>
> Nein geht nicht. Samsung Galaxy Tab 10.1
> .... noch ne Idee ? Ja das Update auf 4.x hätte ich nicht machen sollen
> :(

µ (copy & paste)

[Conny G. (conny_g)]

Mit gutem Gewissen schrieb:
> Die Diode leitet nur, wenn der Eingang auf Low liegt, nicht bei 24V.
>
> Da sind dann die Pegel recht kritisch. Max-Low des Ausgangs +
> Spannungsabfall an der Diode muss kleiner als Max-Low der Eingangs sein.

Aaah, ich hab die Diode übersehen!

[Praktiker (Gast)]

> Die Diode leitet nur, wenn der Eingang auf Low liegt, nicht bei 24V.

Dumm nur, das praktisch alle SPS-Ausgänge und die ganze 24-Volt-Technik 
bei Industriesteuerungen ausschließlich reine "PNP-Schalter" sind, also 
nur die 24 Volt ein- und ausgeschaltet werden. Nix Push-Pull.

D.h. diese Diode-Version funktioniert nicht.

[Bastler (Gast)]

Dann muß ganz vorne eben noch ein R auf Masse, an dem der Strom aus der 
SPS sich austoben kann:

             ^ +3V3
             |
             |
 in o-+-|<|--+----> uC
      |
      R 10k
      |
     GND

[Markus M. (Firma: EleLa - www.elela.de) (mmvisual)]

Wie viel Strom soll geschaltet werden?

[Werner (Gast)]

ruby schrieb:
> Hi ich würde gern einen Mikrocontroller (stm32f4 discovery board) mit
> 24V schalten.

Markus Müller schrieb:
> Wie viel Strom soll geschaltet werden?

Na, was wird so ein stm32f4 discovery board schon ziehen?

[Markus M. (Firma: EleLa - www.elela.de) (mmvisual)]

Da ist sicher noch etwas mehr als nur das Board dran. 1-2A Sollte der 
Transi schon können.

[Praktiker (Gast)]

Bastler schrieb:
> Dann muß ganz vorne eben noch ein R auf Masse, an dem der Strom aus der
> SPS sich austoben kann:
>
>              ^ +3V3
>              |
>              |
>  in o-+-|<|--+----> uC
>       |
>       R 10k
>       |
>      GND

Auch das ist Murks, funktioniert nämlich nicht. Der Controller sieht 
hier immer 3,3 Volt, unabhängig davon, ob am Eingang 24 Volt anliegt, 
oder nicht.

So ist das beim Basteln. Es wird nur rumgepfuscht.

[Bastler (Gast)]

Ja ich gebe zu, daß ich beim kopieren/abändern den oberen R gelöscht zu 
haben. Wäre ich Lehrer, hätte ich gesagt "um euch zu testen" ;-)

             ^ +3V3
             |
             R 10k
             |
 in o-+-|<|--+----> uC
      |
      R 1k
      |
     GND

[Fieser Praktiker (Gast)]

Bastler schrieb:
> Ja ich gebe zu, daß ich beim kopieren/abändern den oberen R gelöscht zu
> haben. Wäre ich Lehrer, hätte ich gesagt "um euch zu testen" ;-)
>
>              ^ +3V3
>              |
>              R 10k
>              |
>  in o-+-|<|--+----> uC
>       |
>       R 1k
>       |
>      GND

Auch diese Schaltung ist nix:

- Bei 24 Volt Eingangsspannung werden fast 0,6 Watt verbraten

- Jede Spannung größer als ca. 1,5 Volt am Eingang wird als High 
erkannt.

Vollkommen untauglich für die SPS-Welt. Dort darf Low-Pegel bis zu 
ungefähr 5 Volt hoch sein.

[Bastler (Gast)]

Vielleicht kommt ja mal ein schlauer Praktiker vorbei ...

[Matthias L. (Gast)]

>Vollkommen untauglich für die SPS-Welt. Dort darf Low-Pegel bis zu
>ungefähr 5 Volt hoch sein.

>Vielleicht kommt ja mal ein schlauer Praktiker vorbei ...

Mein Post mit den SPS üblichen ICs habt ihr bisher ignoriert...

[G. H. (schufti)]

leider hat sich der TO ja kein weiteres Mal gemeldet um zu bestätigen ob 
es sich überhaupt um SPS handelt, könnte ja auch KFZ sein. Und dann wäre 
ja noch interessant um wieviele Ein- / Audgänge es sich handelt. Je nach 
Anzahl relativiert sich der vertretbare Aufwand ...

[Freundlicher Praktiker (Gast)]

Richtig ist, wie  Matthias Lipinsky geschrieben hat, dass man bei einer 
professionellen Lösung meistens Spezialbausteine einsetzt.

Für eine praktikable Lösung, ohne galvanische Trennung, die nicht 
Normgerecht ist, allerdings der Norm nahekommt und in der Praxis 
meistens funktioniert, ist das mein Lösungsvorschlag:


 in o---+
        |
        R1
        |
        +----R3----> uC
        |
        R2
        |
       GND


R1 = 12k, R2 = 2.2k, R3 = 10k. Voraussetzung ist ein 
Mikrocontrollereingang mit Schutzdioden nach Vcc und GND, so wie 
praktisch in allen Controllern vorhanden.

Funktion:

  Spannungsteiler: R2 / (R1 + R2) = 0,155

  Low-Pegel: 5 Volt * 0,155 = 0,78 Volt.

  High-pegel, 13 Volt * 0,155 = 2 Volt

  High-Pegel, 24 Volt * 0,155 = 3,7 Volt

  High-Pegel, 30 Volt * 0,155 = 4,7 Volt


D.h. bei bis zu 5 Volt Eingangsspannung, gerade unter 0,8 Volt 
LVTTL-Level für Low. Ab 13 Volt Eingangsspannung, über LVTTL-Level für 
High. Bei 24 Volt Eingangsspannung leitet die ESD-Schutzdiode im 
Mikrocontroller gerade so noch nicht. Bei 30 Volt Eingangsspannung muss 
die ESD-Diode ca. 60 uA ableiteten.

Der Innenwiderstand des Spannungsteiler R1/R2 ist hinreichend klein, so 
dass nicht jeder Hennenfurz ein High-Pegel generiert. Bei Bedarf kann 
R1/R2 natürlich noch entsprechend verkleinert werden um noch ESD-fester 
zu werden. Am Knotenpunkt der Widerstände können auch noch Kondensator 
und/oder Zenerdiode als weiterer ESD-Schutz angeschlossen werden, wenn 
nötig.