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Thema: GPIO-Schutz mit simplen Dioden oder LEDs?

  1. #21
    Erfahrener Benutzer Roboter Genie
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    Powerstation Test
    Mir ist einfach noch nicht klar wo seine Led und wo sein Signal dranhängt. Da gibts es ja so einige Möglichkeiten.
    Daher wäre eine exaktes Schaltbild sinnvoll. Wenn es so ist wie mein letztes Bild, dann kann ich nur sagen, es gibt kein Problem....
    Dann muss er aber den Pulldown einschalten, oder extern einen dran machen.

  2. #22
    Erfahrener Benutzer Robotik Einstein
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    Ich denke, die Idee ist:

    5V -> LED (-1.7V) -> 3.3V -> 3.3V Output, kein Stromfluß
    5V -> LED (-1.7V) -> 3.3V -> 0V Input, Strom durch Vorwiderstand begrenzt

    Für ersten Fall wäre vielleicht ein Spannungsteiler vor der LED sinnvoll, um auf jeden Fall danach weniger als 3.3V zu bekommen (bspw. 3.0V), die am Ausgang anliegen, damit wirklich kein Strom zum Ausgang hin fließt.

  3. #23
    Erfahrener Benutzer Roboter Genie
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    Zitat Zitat von Gnom67 Beitrag anzeigen
    Vielleicht fehlen mir die Grundlagen, um deine Frage richtig einzuordnen... aber ich sehe weder dein Problem noch einen Zusammenhang mit meiner Frage.
    Ich habe Deine Anfrage so verstanden, dass Deine geplante Diodenpegelkonvertierung sowohl für Ein- als auch für Ausgänge verwendbar ist.
    Wenn Du z.B. an den GPIO einen BS170 hängst (einen FET, der erst bei ca. 4..5V sauber durchzuschalten beginnt), wie genau soll die erforderliche Pegelwandlung aussehen?
    Bitte Schaltbild malen, Zustände des GPIO einzeichnen inklusive der daraus folgenden Spannungen/Strome (für alle beteiligten Komponenten, also bis hin zum Transistor).

    Ob Dir Grundlagen fehlen, kann ich aus der Ferne nicht sagen. Aber mal so als Test:
    Dass an einer Diode nur Spannung abfällt, wenn Strom fließt, ist Dir bewusst? Eine Diodenkennlinie hast Du auch schon mal intensiver betrachtet und einen Arbeitspunkt darin ermittelt? Impedanz oder Innenwiderstand einer Quelle sagt Dir auch etwas? Auch nicht unerheblich bei so Schaltgeschichten sind vielleicht noch Kenntnisse über das kapazitive Verhalten von Bauteilen?
    Geändert von Holomino (03.10.2020 um 12:13 Uhr)

  4. #24
    Erfahrener Benutzer Roboter-Spezialist
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    Zitat Zitat von Moppi Beitrag anzeigen
    Für solche Zwecke, wo LEDs angesteuert werden sollen, könnte auch ein ULN2803 eingesetzt werden...
    Ich wiederhole mich ja ungern, aber ICH Suche KEINE ALTERNATIVEN, UM DEN EINGANG ZU SCHÜTZEN. Die kenne ich alle!

    Ich möchte wissen, ob der GPIO bei der von mir vorgelegten Beschaltung Schaden nehmen kann.

    - - - Aktualisiert - - -

    Zitat Zitat von Siro Beitrag anzeigen
    Ich glaube wir sprechen noch immer von einer anderen Schaltung, daher nochmal die Nachfrage:
    Meinst Du das so ?

    Anhang 35245
    Ich glaube, ich habe in #9 hinreichend deutlichgesag: JA, GENAU SO! Du kannst das Bild noch dreimal in verschiedenen Drehungen und Wendungen zeichnen... JA, genau so ist es gemeint.

    - - - Aktualisiert - - -

    Zitat Zitat von Moppi Beitrag anzeigen
    @Siro

    Die Frage war wohl nicht nach einem "GPIO-Schutz mit simplen Dioden oder LEDs" gestellt, sondern, ob für die Beschaltung einer LED zwischen 5V und einem 3.3V-RasPi-Ausgang ein Schutz notwendig ist und wenn, was für einer. Oder ob man einfach die LED an 5V hängt, mit einem Widerstand natürlich, und dann an den Ausgang dran, der 3.3V hat. Wobei die LED vermutlich leuchten sollte, wenn der Ausgang auf 0V ist und aus sein sollte, wenn der Ausgang 3.3V hat.
    Letztlich läuft es mehr oder minder darauf raus. ja.
    Bei low würde die LED leuchten, bei high wäre die Spannungsdifferenz zwischen 5 und 3,3 Volt gerade so groß wie der Spannungsabfall in der LED und sie sollte nicht oder kaum leuchten.

    Es geht mir aber weniger darum, ob oder wie sie leuchtet, sondern darum, ob der GPIO bei dieser Beschaltung mit 5 V in Kontakt kommt oder ob der Spannungsabfall der LED JEDERZEIT dafür sorgt, dass die Spannung am GPIO nicht kritisch wird.

    - - - Aktualisiert - - -

    Zitat Zitat von Siro Beitrag anzeigen
    Mir ist einfach noch nicht klar wo seine Led und wo sein Signal dranhängt.
    Ich hoffe, es ist inzwischen klar.

    - - - Aktualisiert - - -

    Zitat Zitat von Moppi Beitrag anzeigen
    Für ersten Fall wäre vielleicht ein Spannungsteiler...
    Nein, die Schaltung soll NICHT verändert werden. Wie oft soll ich das noch sagen?

    - - - Aktualisiert - - -

    Zitat Zitat von Holomino Beitrag anzeigen
    Ob Dir Grundlagen fehlen, ...
    Ich weiß ja schon, dass hier einige dazu neigen, ihre Artgenossen für unerfahren zu halten... Du musst dir weder anmaßen, meine Fähigkeiten zu testen, noch irelevante Dinge wie Impedanzen, Innenwiderstände von Stromquellen und Kapazitäten anzubringen. Es geht hier schlicht um eine hgw LED in einem Gleichstromkreis. Wenn du dich im Glanz deiner Fachkenntnisse sonnen willst, bist du bei mir falsch.

    Ich will weder Signale anlegen, noch Mosfets einbauen!!!

    Ich will für die vorgelegte Schaltung einfach nur wissen, ob sie in IRGENDEINEM ZUSTAND DES GPIO (Eingang/Ausgang, mit oder ohne Pullups/Pulldowns) einen nicht 5-V-toleranten GPIO beschädigen kann.

    Leider kann dazu offenbar niemand eine klare und begründete Aussage machen.

  5. #25
    Erfahrener Benutzer Roboter Genie
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    Ok,
    da Du meine Bereitschaft zur Hilfe scheinbar in den völlig falschen Hals bekommen hast und Deine bisherigen Ausführungen für mich einfach nur wirr scheinen, muss ich Dir sagen: Wenn Du jetzt noch ein zwischenmenschliches Problem hier aufbaust, kann ich Dir fachlich nicht helfen.

    Nichtsdestotrotz, ich hab's so gelernt: Der bisher Deinen Vorstellungen scheinbar am nächsten kommende hier gepostete Schaltplan ist unvollständig, solange Innenwiderstand und Frequenz der Quelle nicht geklärt sind. Neben dem Wunsch, Deinen GPIO nicht zu zerstören sollte doch zumindest auch noch der Wunsch bestehen, den Pegel richtig zu erkennen, oder?

  6. #26
    Erfahrener Benutzer Roboter-Spezialist
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    Betrachte einfach den statischen Zustand (f = 0 Hz) und wenn dir das zu abstrakt ist, nimm 0 < f < 1 Hz.
    Und für die Stromquelle darfst du annehmen, dass der Innenwiderstand gering genug ist, um nicht relevant zu sein.

  7. #27
    Erfahrener Benutzer Roboter Genie
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    ich habe meine Schaltung nicht gedreht sondern das ist ein andere Variante.
    Einmal liegt die LED fest an +5 Volt und einmal ist die LED der Porteingang.
    Ich bin es aber auch Leid, da Du anscheinend nicht in der Lage bist ein Schaltbild zu liefern.

  8. #28
    Erfahrener Benutzer Roboter Genie
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    SO kommen wir weiter:
    OK, Dein GPIO ist als Input konfiguriert, der Widerstand des GPIO mit 1M angenommen. Der Vorwiderstand ist 10k, die Diode bricht bei 1,7V durch, 5V sind angelegt. Von der Quelle (0R) alleine über Vorwiderstand und GPIO-Widerstand wird der Strom auf maximal 4,95µA (5V/1,01M ohne den Spannungsabfall an der Diode) begrenzt.

    Das ist ziemlich mickrig und man müsste schauen, ob der Spannungsabfall an der Diode bei so geringen Strömen noch 1,7V erreicht.
    Das Diagramm "Forward Current vs. Forward Voltage" z.B. unter https://cdn-reichelt.de/documents/da...33_ENG_TDS.pdf lässt da nichts gutes erahnen. Die Kurve ist zwar nur bis ca. 1mA gezeichnet, wird aber tatsächlich zu 0 hin immer flacher.

    Fazit: Es liegen mehr als 3,3V am GPIO. Wenn das trotzdem gut geht, liegt es alleine an der Schutzdiode im GPIO. Die überbrückt quasi den Innenwiderstand des GPIO, indem sie bei einem Pegel von > 3,3V anfängt zu leiten. Dann wirkt nur noch der Vorwiderstand mit 10k als Strombegrenzer, der Strom und damit auch der Spannungsabfall an der Diode werden größer. Das pegelt sich dann schätzungsweise auf 3,7..4V am GPIO ein, da auch die Schutzdiode einen Spannungsabfall bewirkt.

    Also, die Sache schwimmt irgendwo zwischen kann gutgehen oder auch nicht (eigentlich liegts an der Schutzschaltung). Diese Unsicherheit wäre mit einem stinknormalen Spannungsteiler beseitigt.

    (Leuchten wird die LED so auch nicht)
    Geändert von Holomino (03.10.2020 um 14:43 Uhr)

  9. #29
    Erfahrener Benutzer Roboter-Spezialist
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    Ich hab schon in 9 gesagt, dass die Zeichnung stimmt. Und wenn du später statt 5 V "Signal" schreibst, ist das das gleiche. Ein 5 V Signal, statsiche 5 V oder von mir aus auch ein neiderfrequentes Signal mit einem Pegel von 5 V und sucht euch eine Frequenz raus... Es geht mir um die 5 V und die Kette Widerstand-LED und die Wirkung auf den Eingang. Ob das "Signal" oder "5 V" heißt, spielt doch gar keine Rolle - es sind 5 Volt! Erklär mir mal den Unterschied zwischen "Signal" und "5 V". Und NEIN, es geht nicht um hochfrequente Signale.

  10. #30
    Erfahrener Benutzer Roboter Genie
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    Anhang 35246
    Für mich ist es nicht das Gleiche und die Schaltungen verhalten sich nunmal völlig unterschiedlich....

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