Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik OpenCollector-Ausgang ohne PullUp/PullDown-Widerstände


von Bastler (Gast)


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Hi! Kann ich den Schaltzustand von einem Messgerät mit einem 
OpenCollector-Ausgang direkt mit einem Oszilloskop messen ohne den 
PullUp/PullDown-Widerstand?

von MaWin (Gast)


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Bastler schrieb:
> Kann ich den Schaltzustand von einem Messgerät mit einem
> OpenCollector-Ausgang direkt mit einem Oszilloskop messen ohne den
> PullUp/PullDown-Widerstand?

Nur mit einem Oszilloskop, ohne weitere Hilfsmittel wie ein 
Konstantstromnetzteil ? Nein.

von MaWin (Gast)


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Ok, viele Oszilloskope haben einen kurzschlussfesten Kalibrierausgang...

von Christian S. (roehrenvorheizer)


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Nein, nur mit Hilfe einer Batterie und passendem Widerstand.

MfG

von Bastler (Gast)


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Hallo,

schon mal vielen Dank für die Antworten. Ich habe hier mal das Schaubild 
zu den beiden Ausgängen, die ich gerne mit dem Oszilloskop messen 
möchte, aufgezeichnet. Ich verstehe das Bild leider nich nicht so recht.

Man sieht dort den Transistor und die beiden Anschlusspins (die beiden 
Kreise). Den unteren Anschluss muss ich mit Masse verbinden. Dort steht 
z.B. der Parameter V_OL. Was könnte dieser denn bedeuten? Und dann steht 
noch ein Stromparameter I_OL mit 400 µA. Sind die 400 µA der maximale 
Strom, der über den Transistor fließen darf?

Oben bei dem anderen Anschlusspin (Data oder CLK) steht -0,3 bis 7,0 
Volt. Bedeutet das, dass ich dort an den Pin eine Spannung in diesem 
Bereich bereitstellen muss?

Wie muss ich denn die drei Pins (Data, CLK und GND mit dem Oszilloskop 
verbinden? Ich habe mal versucht, von einem möglichen Aufbau eine Skizze 
zu machen. Für PullUP/PullDown-Widerstände habe ich früher immer 
irgendwie einen 10k-Widerstand verwendet. Ich hab also einfach mal einen 
10k-Widerstand dort zwischen Spannungsquelle und dem Data-Pin (oder auch 
CLK-Pin) eingesetzt. Am Labornetzteil stelle ich 5V Spannung ein.

I = U/R = 5V/10.000 Ohm = 500µA - es würden also über den Transitor 
zwischen Emitter und Kollektor 500µA von der Spannungsquelle aus 
fließen. Wenn I_OL der maximale Strom mit 400µA ist, dann wäre 
wahrscheinlich der 10k-Widerstand noch zu klein.

Ist denn die Anschluss-Skizze so richtig und müsste ggf. noch der 
Widerstand vom Wert angepasst werden, damit ich 5V-Pegel am Oszilloskop 
messen kann?

von Bastler (Gast)


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Sorry, das eine Bild steht auf dem Kopf, aber ich habe es richtig herum 
hochgeladen. Scheinbar muss der Server es um 180° gedreht haben. Ich 
bitte dies zu entschuldigen.

von Wolfgang (Gast)


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Bastler schrieb:
> Ist denn die Anschluss-Skizze so richtig und müsste ggf. noch der
> Widerstand vom Wert angepasst werden, damit ich 5V-Pegel am Oszilloskop
> messen kann?

Die Schaltung ist so ok. Falls die 400µA einen maximal zulässigen Wert 
darstellen, was eher unwahrscheinlich ist, kann es nicht schaden, den 
Widerstandswert zu erhöhen. Falls es beim Oszi nur um die Erkennung des 
Schaltzustandes der Leitungen an kommt, nimm irgendetwas im Bereich 
22..100kΩ - absolut unkritisch. Wenn die Ecken des Signals zu rund 
werden, wars zu viel ;-)

von Bastler (Gast)



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cool, vielen Dank für die Antwort.

Die Uhr hat neben den zwei Ausgängen CLK und Data noch einen 
REQ-Eingang. Aus dem Datenblatt habe ich mal das Schaubild dazu 
fotographiert und hier hochgeladen.


Dort ist der Anschlusskreis zu sehen. Dann steht dort CMOS, von dem ein 
Widerstand nach 1,55V geht. Ich habe das Gerät aufgemacht und die 
Batterie darin hat eine Versorgungsspannung von 1,55 Volt. Scheinbar 
scheint es diese Spannung zu sein, wo gegen der Widerstand intern 
verschaltet ist. Dann sieht man danach noch ein Dreieck. Leider weis ich 
grad nicht, was das Dreieck bedeuten soll. Zunächst dachte ich, dass das 
Dreieck eine Diode sei, aber dazu fehlt an der Spitze des Dreiecks, die 
mit dem Leiter verbunden ist, noch ein Strich oder etwas Ähnliches.


Bei der Suche habe ich bei Wikipedia gefunden, dass ein Dreieck ein 
Äquipotential darstellen könnte: 
https://de.wikipedia.org/wiki/Liste_der_Schaltzeichen_(Elektrik/Elektronik)#/media/File:Equipotential.svg 
, aber sicher bin ich mir nicht, ob das zutreffend ist.


Ich habe auch mal das Timig-Diagramm angehängt. Der !REQ-Pegel muss 
einmal von HIGH auf LOW gehen, damit die Uhr anfängt, über !CLK und Data 
Werte zu senden.


Ich weis leider grade nicht, wie man das erreichen kann. Im einfachsten 
Fall natürlich durch einen Schalter, der mit GND verbunden ist. Aus 
dieser Quelle

https://www.elektronik-kompendium.de/public/schaerer/pullr.htm

habe ich entnommen, denn dort steht:


"... Der Pulldown-Widerstand liegt zwischen dem Eingang und GND. Beim 
Öffnen des Kontaktes zieht der Pulldown-Widerstand die Spannung am 
Eingang hinunter auf GND, was logisch LOW entspricht. LOW oder HIGH wird 
am Eingang nur dann per Widerstand erreicht, wenn es ein CMOS-Eingang 
ist, weil dieser extrem hochohmig ist. ..."


Und weil dort CMOS steht, müsste das zutreffen. Ich frage mich nur 
gerade, wenn ich dies nicht mit einem Schalter machen will, sondern z.B. 
durch einen I/O-Pin eines uCs. So ein uC liefert ja z.B. bei LOW 0V und 
3.3/5.0V bei HIGH.


Wenn ich den Pin auf LOW setze, dann kein Problem, das System ist mit 
Masse verbunden und zieht dann den Pegel herunter. Was ist aber, wenn 
ich den Pegel auf HIGH setze, dann liegen aber dort bsp. 5 Volt an, 
naja, und dann gingen ja 5V in das CMOS rein - könnte es dadurch kaputt 
gehen? Oder müsste ich dafür sorgen, dass dann die 5V z.B. durch einen 
Spannungsteiler zu 1,55V heruntergeteilt würden? Ich habe mal ein Bild 
mit einem Spannungsteiler angefügt. Die Werte von 15k und 35k sind 
erstmal nur vom Verhältnis, man müsste dann noch schauen, wie groß der 
Maximalstrom vom uC pro Pin ist und ggf. größere Widerstandswerte 
nehmen.

von Rufus Τ. F. (rufus) Benutzerseite


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Bastler schrieb:
> Was ist aber, wenn ich den Pegel auf HIGH setze

Der High-Pegel muss zur Betriebsspannung des angesteuerten Bausteins 
passen.

Zeig doch mal ein Datenblatt davon, statt Deiner Schnipsel.

von Wolfgang (Gast)


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Bastler schrieb:
> Wenn ich den Pin auf LOW setze, dann kein Problem, das System ist mit
> Masse verbunden und zieht dann den Pegel herunter.

ok

> Was ist aber, wenn ich den Pegel auf HIGH setze, dann liegen aber dort
> bsp. 5 Volt an, naja, und dann gingen ja 5V in das CMOS rein - könnte
> es dadurch kaputt gehen?

Warum willst du das machen? Der \REQ-Eingang ist doch offenbar 
zufrieden, wenn du beim µC zwischen Low und High-Z umschaltest, d.h. du 
setzt den Output auf 0 und erzeugst dein Signal durch Steuerung vom DDR.

von MaWin (Gast)


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Das Dreieck ist ein Buffer (Verstärker, damit das Eingangssignal erfasst 
werden kann ohne den Eingang zu belasten in dem man zu viel Strom aus 
ihm entnimmt) und der Widerstand an die 1.5V ist ein pull up, also alles 
in Ordnung und messbar.

von Bastler (Gast)


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Rufus Τ. F. schrieb:
> Zeig doch mal ein Datenblatt davon, statt Deiner Schnipsel.

Naja, eigentlich gibt es nur die zwei "Schnipsel", den Schnipsel von den 
beiden Output-Ports !CLK und Data, und dem Input-Port !REQ.

von Bastler (Gast)


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Wolfgang schrieb:
> erzeugst dein Signal durch Steuerung vom DDR.

Was genau bedeutet denn DDR? Wenn ich google oder so bemühe und auch 
nach "DDR Elektrotechnik" suche, dann komme ich immer zu Informationen 
zu dem Land, was früher existierte und eingemauert war.

Mit welcher Spannung darf man denn an so ein CMOS gehen? Kann die 
Spannung auch höher sein als die 1,55 Volt? Ich dachte, dass man dann 
nicht höer als die 1,55 Volt gehen darf, weil der interne 
PullUp-Widerstand auf die 1,55 Volt geht, daher meine Idee mit dem 
Spannungsteiler, der aus 5V an einer Stelle 1,5 Volt macht. Aber so wie 
ich den CMOS jetzt vom Prinzip her vereinfacht verstanden habe, schaltet 
der CMOS nur gegen die 1,55 Volt und die reingehende Spannung dient als 
Steuerspannung für den imaginären "Schalter"

Auf dem Bild bei Wikipedia

https://en.wikipedia.org/wiki/CMOS#/media/File:CMOS_Inverter.svg

sieht man einmal einen Transistor mit einem normalen Eingang und einem 
negierten Eingang. Also, wenn der Pegel Null ist, dann verbindet er den 
Ausgang mit GND und ist der Pegel 1, dann wird der Ausgang mit den 1,55 
Volt (V_dd) verbunden. Die Frage ist jetzt nur, wie groß die Spannung 
maximal sein darf, mit der man den CMOS an der Uhr betreibt, das geht 
leider aus dem mir verfügbaren Datenblatt, dass bei der Uhr mit dabei 
war, grad nicht heraus.

von Alex D. (allu)


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Bastler schrieb:
> Hi! Kann ich den Schaltzustand von einem Messgerät mit einem
> OpenCollector-Ausgang direkt mit einem Oszilloskop messen ohne den
> PullUp/PullDown-Widerstand?

Nein ...

von Bastler (Gast)


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MaWin schrieb:
> Das Dreieck ist ein Buffer

Könnte das dann z.B. ein Operationsverstärker sein? Dessen Schaltbild 
ist ja auch ein Dreieck mit mehreren Anschlüssen.

von Wolfgang (Gast)


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Bastler schrieb:
> Was genau bedeutet denn DDR? Wenn ich google oder so bemühe und auch
> nach "DDR Elektrotechnik" suche, dann komme ich immer zu Informationen
> zu dem Land, was früher existierte und eingemauert war.

Dann guck mal im Kontext "µC".
DDR wird dort meist für Data-Direction-Register verwendet.
Da du nicht verraten hast, welchen µC du verwendest, ist es schwierig zu 
sagen, wie das Ding bei deinem µC im Datenblatt bezeichnet ist ;-)

von Wolfgang (Gast)


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Bastler schrieb:
> Also, wenn der Pegel Null ist, dann verbindet er den
> Ausgang mit GND und ist der Pegel 1, dann wird der Ausgang mit den 1,55
> Volt (V_dd) verbunden.

Warum willst du den Eingang überhaupt unbedingt mit einem Push-Pull 
Ausgang ansteuern? Es reicht doch ein Open-Drain Ausgang.

von Rufus Τ. F. (rufus) Benutzerseite


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Bastler schrieb:
> Naja, eigentlich gibt es nur die zwei "Schnipsel",

Das ist alles an Papier/Beschreibung, was Du da hast? Kein bisschen 
Text?


Ist das diese Messuhr mit Digitalausgang, um die es hier vor ein paar 
Tagen ging?

Fass' doch bitte mal zusammen, was Du eigentlich wirklich erreichen 
willst.

von Bastler (Gast)


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Wolfgang schrieb:
> Warum willst du den Eingang überhaupt unbedingt mit einem Push-Pull
> Ausgang ansteuern? Es reicht doch ein Open-Drain Ausgang.

Weil ich bis eben noch nicht wusste, dass es auch eine 
Open-Drain-Ausgang gibt, ich habe immer gedacht, dass man von Seiten des 
Mikrocontrollers aus mit einem PullUp oder PullDown-Widerstand den Pegel 
definiert setzen muss (manche uCs haben ja auch interne 
PullUp/Down-Widerstände). Damit habe ich bisher so gearbeitet und auch 
immer über DIO-Pins Signale gelesen oder empfangen.

von Wolfgang (Gast)


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Bastler schrieb:
> Weil ich bis eben noch nicht wusste, dass es auch eine
> Open-Drain-Ausgang gibt, ich habe immer gedacht, dass man von Seiten des
> Mikrocontrollers aus mit einem PullUp oder PullDown-Widerstand den Pegel
> definiert setzen muss (manche uCs haben ja auch interne
> PullUp/Down-Widerstände).

Verrate mal, um welchen µC es bei dir geht. Das würde vieles einfacher 
machen.
Bei vielen µC ist es eine reine Frage der Steuerung, ob die Ausgänge als 
Push-Pull oder als Open-Drain arbeiten. Explizite Open-Drain Ausgänge 
sind eher selten.

von Bastler (Gast)


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Wolfgang schrieb:
> Verrate mal, um welchen µC es bei dir geht.

Ich habe zwei Geräte, mit denen ich das machen ausprobieren will:

Einmal ein NI- myDAQ mit 8 digitalen I/O-Ports:

http://www.ni.com/pdf/manuals/373061f_0113.pdf

und ein Nucleo-Entwicklerboard:

https://www.voelkner.de/products/876280/STMicroelectronics-Entwicklungsboard-NUCLEO-F411RE.html?ref=43&products_model=W980561&gclid=EAIaIQobChMIy8uS0_CO1gIVUCjTCh3FvgJNEAYYASABEgJhbvD_BwE

Das hat auch mehrere I/O-Ports, mit denen ich auch schon mal Lampen 
angesteuert habe oder Taster ausgewertete. Als erstes würde ich es mit 
dem NI myDAQ ausprobieren wollen, weil ich dazu schon ein kleines 
Programm habe, mit dem ich Daten von den Ports auslesen kann und dann 
etwas später mit dem Nucleo-Board. Dort kann ich auch schon Ergebnisse 
von dem Programm an den PC senden, weil das Board beim Anschließen einen 
COM-Port bekommt, über den ich auch Daten vom PC zu dem Nucleo senden 
und empfangen kann.

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