ich entwickle gerade meine erste Mikrocontrollerschaltung (Ja, es wird langsam Zeit!) und wollte hier mal fragen, wie ihr Inputpins an die reale Welt anbindet. Der Kunde hat zum Beispiel einen weit entfernten (30 m) Schließer, der PinD.0 auf Masse ziehen muss. Das könnte ich direkt machen (nur mit Varistor an den Leitungen?) oder 24 V aufschalten lassen und damit einen Transistor ansteuern, der den Pin schaltet.
Ich möchte halt von Anfang an was Rechtes machen ohne später an solch "einfachen" Stellen Probleme zu bekommen. Trotz Durchsuchen diverser Applicationnotes habe ich nirgends was gefunden, was sich mit diesen Fragen auseinander setzt.
Wir haben bei jeden Pin in oder von der realen Welt zu unseren Karten den Gedanken, dass egal was man draussen mit den Pin macht, nichts passieren kann. Soll heissen bei Ausgängen Serienwiderstaede zur Strombegrenzung fuer den Kurzschlussfall, Eingaenge Vaaristoren bzw. Klemmdioden, vor den Dioden ebenfalls Serienwiederstand zum Strombegrenzen. EMV Schutz, z.B. Kondensatoren gegen Shield / GND - naechste Diskussion wie und wo und mit was verbinde diese beide. Dabei habe ich die 24V Geschichte / Pegel der Eingänge ignoriert. MFG Matthias
Potentialtrennung ist wohl nicht erforderlich. Die genannten 24 V kommen ohnehin aus der gleichen Schaltung.
An Entprellung dachte ich auch schon. Allerdings wollte ich das softwareseitig lösen, zum Beispiel indem die Änderung erst nach zwei Timerinterrupts angenommen wird.
"Michael Redmann" wrote in news:dblmac$298$00$1 @news.t-online.com:
Also die D3 "Zener" würde ich lieber nach rechts zur "realen" Welt verschieben. Da bringt die dann wirklich was. Bei ESD-Entladungen stellen sich über einem 5V Typ so 20-50V (bei z.B. 30A) ein, die dann teilweise doch über die internen Schutzdioden abgeführt werden. Die Protectordioden sind dafür ausgelegt, direkt die hohen Stromspitzen (und Spannungen) so einer Entladung auszuhalten (als eine der wenigen Bauteile überhaupt). Der Widerstand halt nur max 500V oder weniger aus, bei wiederholten Entladungen ist der in der Schaltung oben bald kaputt, bzw. der Funke springt drüber, so das er wirkungslos ist. Man kann die ESD-Diode dann auch höher auslegen (z.B. 40V und auch bidirektional, so dass "normale" Fehlspannungen noch nichts ausrichten). R1 so bemessen, dass nur 1mA@40V fliessen.
Rafael Deliano wrote in news: snipped-for-privacy@t-online.de:
Also ich würde am Eingang immer direkt eine Protector-Diode (z.B. P6KE) einsetzen. Leute, die Widerstände sind nicht für Hochspannung ausgelegt, es sei denn Ihr verbaut da 8kV-Typen! Einen ESD-Testbericht von SMD-Widerständen habe ich noch nicht gefunden, aber einen von SMD-Kondensatoren. Es gibt Ausfälle!
Mach' ich bei meinen Atmels so aehnlich wie Heinz und Rafael. Zusaetzlich ist bei mir ein EMI-Glied von Murata vorne (real world-seitig) dran. z.B.:
(langer Link)
formatting link
Filtert breitbandig und ist guenstig bei RS oder anderen Versendern in verschiedenen Frequenzbe- reichen zu haben. Braucht mit RM5 wenig Platz. Danach Widerstaende und 5,1V-Zener oder Suppressor- diode. Je nach Bedarf. Pullup hat ja der Atmel schon eingebaut.
auch wenn die 24 V =FCberall aus der gleichen Schaltung kommen, bei=20 Distanzen von 30 m und mehr haben Optokoppler trotzdem Vorz=FCge, wenn es= =20 Massepotentialunterschiede gibt, insbesondere wenn ein Blitz in der N=E4h= e=20 einschl=E4gt.
ja, wäre auch eine Möglichkeit. Eventuell R1 splitten und in die Mitte die Zenerdiode rein. Bei heftiger ESD ist die sonst schnell weg, weil keine Strombegrenzung da ist.
ack. Ich bin (hab ich unterschlagen) von meiner typischen
12V/24V-Umgebung ausgegangen (also Auto-Bordnetz, wo im PKW/LKW Spitzen von 60V/100V auftreten können.
Heinz Liebhart wrote in news: snipped-for-privacy@4ax.com:
Man muss natuerlich die richtig "dicken Dinger" verwenden. Je nach Anforderung. Von st.com gibt es die gerade so ausgelegt, dass die z.B. das "Human-Body-Modell" überleben u.a auch im SO14 Gehäuse, auch mit kleinen Kapazitäten (für schnelle Datenleitungen). Die vertragen es direkt an der "real-world" zu hängen, auch ohne R. Wenn du R splittest muss der vordere "R" dafür ausgelegt sein (Dickschicht und gross damit der Funken nicht direkt hopst - recht seltene Teile). Der R wäre nötig, wenn z.B. auch mal 100V für längere Zeit anliegen können, was die Diode natuerlich nicht aushält, es sei denn man benutzt eine 120V Diode oder Varistor und legt den Rest dann entsprechend für 120V aus, dann mit normalen R's.
Einzig wichtig ist bei den Bauteilen an der "Real-World" eine hohe Kurzzeitstrombelastbarkeit - für das HBM ist die ähnlich hoch wie z.B. bei 1N4001 1A-Dioden (so um die 25A?) bzw. bei hochohmigen Bauteilen in Reihe eine hohe Spannungsfestigkeit - der Funke darf da auch nicht drüberspringen können (damit fallen 1206 und kleiner schon aus).
Naja, bei den meisten Consumerprodukten ist da nur so ein Protectorarray direkt am IC Pin. (oder bei den MAX232 z.B. der Chip gleich 15kV fest - laut Werbung). Damit werden die Labortests überstanden, der MSX232E z-B. fällt im richtigen Leben aber trotzdem aus. ;-)
Die sind relativ teuer. Bei Reichelt 0,21, genausoviel wie ein Optokoppler 4N25. Bei sonderbaren Massewegen muß sich Blitz da nicht freiwillig in Wärme umwandeln. Optokoppler bringt mehr. Eine normale Z-Diode braucht einen Serienwiderstand um nicht selber auszufallen bzw. damit die Klemmspannung in vernünftigen Grenzen bleibt. Insofern ist die Schaltung von Heinz Liebhart völlig ok.
Natürlich schlägt ESD über und führt zu Absturz bis der Watchdog den Prozessor wieder zum Anlaufen bringt. Das ist aber in vielen Anwendungen akzeptabel, weil selten. Echten dauerhaften Ausfall von Baugruppen durch ESD habe ich an Rückläufern nie gesehen.
Muß man sich klarwerden gegen was man wieviel Aufwand für solche I/O-Leitungen treiben will. Unerwünscht sind z.B. Dauerausfälle wo Baugruppe danach hin ist. Das ist typisch der niederfrequente, energiereiche Fall. Z.B. gibt es Geräte die Fehlverdrahtung gegen 220V oder gegen
24V ( niederohmig ) haben können. Man kann a) fordern das die das über längeren Zeitraum aushalten bis der Fehler behoben ist. Z.B. weil Kunde in Fernost oder USA sitzt und lokale Vertretung nicht ausreichend mit Ersatzteilen bestückt ist. b) Reparaturfähigkeit verbessern durch Sicherung/Widerstand als Sollbruchstelle. Das sind Fehlerfälle die plausibel und gut testbar sind. Bei pulsförmigen Störungen ist die Testbarkeit eher mau. Ohne Verifizierung durch Test sollte man "Schutz"-Bauteilgräber meiden. Sich besser Gedanken über Layout und das ganze EMV-Konzept des Geräts machen. Einzelne Bauteile kann man im Bedarfsfall später immer noch reinfriemeln.
NAK. Dazu müßte auch die Versorgung der LED des Optokopplers galvanisch getrennt sein, sonst bringt das fast nix. Probleme mit Massepotentialunterschieden hat man nur, wenn verschiedene Quellen an verschiedenen Punkten geerdet sind (also Stromschleifen entstehen). Wenn nur ein Schließer (also erst mal erdfrei) anzubinden ist, bringt ein Optokoppler Null Vorteile. Im Gegenteil: Wenn man am Eingang als Störung einen Fremdstrom einspeist, ist die LED eher kaputt als eine einfache Schutzschaltung. Dazu kommt, daß z.B. bei elektrostatischer Entladung der Funke einfach über den Optokoppler überspringt. Wenn die ganze Schaltung ein sauberes Massepotential hat, ist das dagegen kein Problem. Ich würde eine einfache Schutzschaltung, z.B. Serienwiderstand - Zenerdiode an GND - Serienwiderstand - Portpin bevorzugen.
Eben. Ich möchte nicht unbedingt Matthias' Maximalschutz einsetzen. Vielleicht noch ein Wort zum geplanten Einsatz: Unsere Geräte sind an Druckmaschinen verbaut und werden von potenzialfreien Kontakten gesteuert, die max. 30 m entfernt im Schaltschrank sitzen.
Deshalb sollte Blitzeinschlag nicht unbedingt das Problem sein. Die jetzige analoge Lösung sieht so aus, dass wir 24 V hinschicken, zurückbekommen und damit Relais oder Transistoren schalten. Bisher ohne Probleme.
Ich denke eher an Schutz vor Einkopplungen in die lange Steuerleitung. Bis ein Relais abfällt oder anzieht, vergeht Zeit und es muss Energie umgesetzt werden. Das sieht bei einem µC anders aus.
Vertauschungen der Anschlussleitungen kann man gut durchspielen und das Risiko bewerten. Eine Verpolschutzdiode zu spendieren, die noch 0.4 V der manchmal knappen Versorgungsspannung frisst, tut dann schon weh.
"Michael Redmann" wrote in news:dbncrf$944$01$ snipped-for-privacy@news.t-online.com:
Naja "Bauteilgrab" ist gut. Die Beschaltung, die in den meisten Fällen ausreicht, ist die Protectordiode am Eingang und dahinter einen Widerstand in Reihe zum Eingang (Ausgang). Mehr nicht. Alle Bauteile sind genau für diesen Zweck vom Hersteller spezifiziert. Die Arrays von st.com sind meist auch besser als Einzelbauteile. (Wenn nötig muss man manchmal aber noch ein EMI-Filter spendieren.) Logisch das auch da gilt -> ohne Test kann man davon ausgehen, das die Beschaltung nicht funktioniert ;-). Die uC-Resets verhindert man dadurch aber auch nicht. Die werden ja eher durch (Entlade-) Querströme über die GND-Plane hervorgerufen. Da muss man sich dann eher Gedanken um das Chassis oder Isolation der Komponenten machen. Die Optolösung verhindert solche Querströme manchmal ganz gut, da man die GND's von Schaltung und der Aussenwelt sehr gut auseinanderhalten kann.
Maximalschutz? Naja eigentlich würde ich das als Industrie-Standard bezeichnen.
Gegen Blitzeinschlag hilft die Diode auch nicht, nur gegen die normale Energie, die so ein Mensch so manchmal mit sich herumträgt ;-)
Da hilft ein dicker C, Niederohmigkeit und symmetrische Übertragung. (Wenn man es sich genau anschaut, ist ein Optokoppler ja auch ein Wandler von unsymmetrisch auf symmetrisch). M.
"Michael Redmann" wrote in news:dbncrf$944$01$ snipped-for-privacy@news.t-online.com:
Naja "Grab" ist gut. Die Beschaltung, die in den meisten Fällen ausreicht, ist die Protectordiode am Eingang und dahinter einen Widerstand in Reihe zum Eingang (Ausgang). Mehr nicht. Alle Bauteile sind genau für diesen Zweck vom Hersteller spezifiziert. Die Arrays von st.com sind meist auch besser als Einzelbauteile. (Wenn nötig muss man manchmal aber noch ein EMI-Filter spendieren.) Logisch das auch da gilt -> ohne Test kann man davon ausgehen, das die Beschaltung nicht funktioniert ;-). Die uC-Resets verhindert man dadurch aber auch nicht. Die werden ja eher durch (Entlade-) Querströme über die GND-Plane hervorgerufen. Da muss man sich dann eher Gedanken um das Chassis oder Isolation der Komponenten machen. Die Optolösung verhindert solche Querströme manchmal ganz gut, da man die GND's von Schaltung und der Aussenwelt sehr gut auseinanderhalten kann.
Maximalschutz? Naja eigentlich würde ich das als Industrie-Standard bezeichnen.
Gegen Blitzeinschlag hilft die Diode auch nicht, nur gegen die normale Energie, die so ein Mensch so manchmal mit sich herumträgt ;-)
Da hilft ein dicker C, Niederohmigkeit und symmetrische Übertragung. (Wenn man es sich genau anschaut, ist ein Optokoppler ja auch ein Wandler von unsymmetrisch auf symmetrisch). M.
ElectronDepot website is not affiliated with any of the manufacturers or service providers discussed here.
All logos and trade names are the property of their respective owners.