Eingänge mit 24V schalten.

[hagbart]

Hallo Leute,

habe nur eine kleine Frage.

Und zwar möchte ich einen Eingang meines AVR's mit 24-30V schalten.

Nun die Frage kann ich das einfach mit einen Vorwiderstand machen oder gibt es elegantere lösungen, wie zum Beispiel eine Z-Diode (5,1V)?

Und wie müsste ich die Z-Diode richtig schalten?

Schönen Tag noch und frohes schaffen.

[ogni42]

Nimm einen Spannungsteiler (2 Widerstände in Reihe) der die Spannung auf 6V (bei 24V) runter teilt. An den unteren Teil eine 5,1V Zenerdiode. Die Zenerdiode sorgt dann dafür, dass auch wenn die Eingangsspannung zwischen 24 und 30V schwankt, am Eingang des AVR max. 5.1V liegen.

(Annahmen ist, dass Du 0/24-30V schalten willst)

[hagbart]

Die anwendung is für eine Produkrionsstrecke und da arbeite ich mit 24V also steuerspannung.

Und der Schaltbereich bis 30V is nur als sicherheit gedacht. Aber das mit dem Spannungsteiler werde ich mir mal zu gemüde führen.

Dank schonmal.

[hagbart]

Hallo zusammen,

also ich hab das mit dem Spannungsteiler mit einer simulation versucht, komme aber auf kein vernümpftiges ergebnis.

Habe ich etwas in meiner schaltungs falsch gemacht weil die Z Diode die spannung nich auf 5,1V regelt?

[ogni42]

Sieht mir eher danach aus, dass das Modell für die Zenerdiode nicht stimmt.

Bau's doch einfach mal auf. Dauert doch nur ein paar Minuten.

[DerWarze]

hallo

In Deinem Plan hast Du einen Widerstand paralell zur Z-Diode was keinen Sinn macht da die ja dann damit überbrückt wird. Daher sicher auch die merkwürdigen Angaben in der Simulation.
In der Praxis reicht ein 10k Widerstand und die Zdiode die ja die max Spannung begrenzt. Kannst aber auch eine mit 4,7V nehmen wenn Du sicher gehen willst da die werte mitunter etwas streuen aber der Atmel da schon sicher schaltet.

[gamecounter]

Hey!

Ich persönlich würde in diesem Fall eine Galvanische Trennung durch Optokoppler verwenden. Is nebenbei auch sicherer ;)

mfg gamecounter

[Klaus_0168]

Hi hagbart,

durch die Z-Diode fließen nur etwa 1mA. Das reicht nicht aus, um die Diode richtig durchzuschalten. Bei einer Maximalleistung von 400mW beträgt der Maximalstrom ca 78mA - somit ist der Mindeststrom der zur korrekten Funktion gebraucht wird (10% von Imax.) ca. 7.8mA

Die Widerstände sind zu groß gewählt worden.

Grüße Klaus

[Dirk]

Hallo hagbart,

für die 24V brauchst du ja einen Spannungsteiler 5:1 (25V : 5V).

Die Widerstände wären dann z.B.: 20k : 4,99K (4 : 1 !!!).

Die Z-Diode ist o.k., ich würde sie drin lassen, wenn auch Spannungen über 25V auftreten.

Gruß Dirk

[Klaus_0168]

Hi all,

@Dirk :

... und die Z-Diode hat wieder keinen Strom um korrekt arbeiten zu können.

Wenn der Diode 8mA (der benötigten 7.8mA) gegönnt werden und dem Parallelwiderstand (R2) 2mA, dann fliessen durch den Vorwiderstand R1 10mA.

R1 : 10mA bei 19V -> 1.9 kOhm
R2 : 2mA bei 5V -> 2.5 kOhm

und dann müßte es funktionieren.

Wenn der Vorwiderstand mit 1kOhm gewählt wird, arbeitet die Schaltung ab einer Eingangsspannung von 15V und sichert den AVR auch bei höheren Eingangsspannungen (ca. 80V) sicher vor möglichen Überspannungen ab.

Bitte vergesst nicht die auftretenden Leistungen zu berücksichtigen. Ein "kleiner Indianer" ist schnell am Abrauchen.

Grüße Klaus

[ogni42]

Also bei dem Datenblatt, dass ich hier für Zenerdioden habe (Motorola DO35 500mW), reichen bei der 5,1V Zenerdiode, 50uA für einwandfreie Funktion.

Woher kommt denn die Daumenregel?

[Klaus_0168]

Hi ogni42,

diese Daumenregel kommt aus meiner Lehrzeit. Ist schon einige Tage (besser 20 Jahre) her. Hat dafür immer funktioniert. Kann sein, das bessere Dotierungen gefunden wurden und die Z-Dioden früher in den Regelbereich kommen. Ich lasse mich da gerne eines Besseren belehren.

Grüße Klaus

[ogni42]

Ich hab's auch nur aus dem Datenblatt entnommen.

Die Daumenregel funktioniert ja sicher (zumindest nach dem Datenblatt) führt aber u.U. dazu, dass der Spannungsteiler niederohmiger wird als nötig.

50uA würde ich wahrscheinlich auch nicht nehmen, eher 1-2 mA

[Dirk]

@Klaus_0168:
Ich will ja keine Spannungsstabilisierung mit der Z-Diode machen; dafür bräuchte ich sicher einen höheren Laststrom.
Ich brauche eigentlich nur den Spannungsteiler für das angefragte Problem. Wird an den z.B. irrtümlich 50V gelegt, dann hätte ich rund 10V am Abgriff des Teilers und das wäre zu viel für den TTL-Eingang. Nur davor schützt die Z-Diode.

Ich würde spätestens jetzt das auch mal probieren: Müßte eigentlich prima so klappen. Wenn nicht, würde ich den Längsstrom erhöhen (Widerstände 10k : 2,49k). Die Z-Diode wie gesagt drinlassen.

@hagbart:
Poste doch hier mal, wie's geklappt hat.

Gruß Dirk

[E-Fan]

Nimm nen Optokoppler und gut ist. ;)

[hagbart]

Hallo Leute,

Also hier mal mein erfahrung.

Ich hab beide möglichkeiten getestet und muss sagen mit der Z-Diode funktioniert das ganze sehr gut. Wahrscheinlich liegt es mit daran das man in der Industrie halt 24Vdc verwendet. Und mit spannungsspitzen hatte ich noch keine Probleme.

Aber in der Fertigeversion werde ich eine Galvanischetrennung machen den bei uns im Betrieb gibt es ein Motto. Jeder Provisorum is für die ewigkeit.

Also frohes schaffen und Danke für die vielen antworten.

P.S. habe auch viel gelernt mit diesem Post

[Kater_5]

Ich würde eher eine normale Diode vom Widerstand auf VCC legen. Wenn dann die Eingangsspannung über der Versorgungsspannung liegt, leitet die den Strom ab. Dann schützt die den Baustein auch dann, wenn keine Versorgungsspannung anliegt. Ist auch billiger als eine Zenerdiode.

Gruss
Axel

[dennisstrehl]

Hab gerade gelesen, dass die AVRs interne Begrenzungsdioden haben. Diese werden bei Vcc+0,5V bzw -0,5V leitend, zusammen mit einem genügend großen Vorwiederstand kann man also fast jedes Signal direkt auf den Pin geben.

MfG



"To protect the device from voltages above VCC and below GND, the AVR
has internal clamping diodes on the I/O pins. The diodes are connected
from the pins to VCC and GND and keep all input signals within the
AVR’s operating voltage.
Any voltage higher than VCC + 0.5V will be forced down to VCC + 0.5V
(0.5V is the voltage drop over the diode) and any voltage below GND -
0.5V will be forced up to GND - 0.5V.
By adding a large resistor in series, these diodes can be used to
convert a high voltage
sinus signal down to a low voltage square wave signal, with amplitude
within the AVR’s
operating voltage ± 0.5V. The diodes will thus clamp the high voltage
signal down to the
AVR’s operating voltage."