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Thema: Induktiv Sensor am 3,3 Volt Port mit Z-Diode

  1. #1
    Erfahrener Benutzer Fleißiges Mitglied
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    Induktiv Sensor am 3,3 Volt Port mit Z-Diode

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    Hallo,

    ich habe einen Induktiv-Sensor der 12 Volt auf seinem Ausgang Schaltet. Das Signal wollte ich an einem 3,3 Volt Kontroller verarbeiten. Meine Idee war einen Pulldown Widerstand von 10K an Masse zu legen das wenn kein Sensor angeschlossen ist der Port auf Low bleibt. Die 12 Volt des Sensors dann über einen Spannungsteiler aus 220 Ohm und einer 1N4728A (3,3 V Z-Diode) an den Port legen.

    Dabei ist mir aufgefallen das die Z-Diode nur 3 Volt Spannungsabfall erzeugt. Sind die so ungenau eigentlich sollte die 5% Genauigkeit haben. Es reicht natürlich locker das es als High erkannt wird. Was auch doof ist das macht eine Menge Verluste der 220 Ohm Widerstand wird doch deutlich warm unschön für eine Schaltung die 365 Tage Dauerbetrieb machen soll.

    Geht das auch wenn ich einen BC517 mit dem Sensor ansteuere und dann die 3,3 Volt des Kontrollers auf den Port Schalte. Das müsste doch dann auch deutlich weniger Verluste verursachen?

    Kennt Ihr vielleicht noch eine bessere Idee?

    Grüße
    Alexander

  2. #2
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    Hallo,

    falls es auch ein IC sein darf, der 74HC4050 erlaubt bei 2 bis 6 V Versorgungsspannung eine Eingangsspannung bis 15 V.
    http://www.nxp.com/documents/data_sheet/74HC4050.pdf

  3. #3
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    Hallo,
    der Strom durch die Z-Diode ist unnötig hoch.
    Grob gerechnet sind (12V-3,3V)/220 Ohm etwa 40mA ! Typischerweise mutet man einer Z-Diode eher so 1-5 mA zu...
    Varianten für eine Pegelanpassung gibt es viele: Spannungsteiler, Z-Diode mit Vorwiderstand, Transistorstufe, FET-Stufe, Optokoppler, Spezial-ICs... mit all ihren Vor- und Nachteilen.
    Grüße,
    Bernhard

  4. #4
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    @ Mxt: Danke gute Idee, leider habe ich da keinen. Ich setze den mal auf die Bestellliste weil ich keinen Händler in der nähe habe der sowas verkauft. Bis dahin benutze ich halt die Z-Dioden Lösung für die habe ich alle Teile hier.

    Bei einem geringeren Strom hält die Z-Diode die 3,3 Volt nicht mal annähernd ein. Belastung war nur ein Voltmeter ...

    Gesucht ist eine einfache Methode die 3,3 Volt High nicht überschreitet, Low auch einhält und eine geringe Verlustleistung hat. Was sollte man noch mehr wollen?

  5. #5
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    Reicht dann nicht ein einfacher Spannungsteiler ?

  6. #6
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    Vom Prinzip her schon ich bin mir nur nicht sicher ob ein Spannungsteiler mit Widerständen bei Schwankungen der Versorgung die High Low Pegel einhalten kann. Deshalb dachte ich Spannungsteiler mit Z-Diode was aber wie oben beschrieben auch nicht so schön ist. Es sollte zwar nicht vorkommen aber ich hätte schon gerne auch bei Unterspannung zuverlässig die Pegel.

  7. #7
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    Welche Spannungen schwanken denn ? Die 3,3 V auch ? Das wäre in soweit gefährlich, weil die maximalen Eingangspegel da auf die Versorgungsspannung bezogen sind.

    Ansonsten, nehmen wir z.B. mal einen Spannungsteiler 3,3 kOhm und 1,0 kOhm. Der macht aus 12 V vom Sensor etwa 2,8 V am Eingang. Normale CMOS Logik hat einen High-Pegel ab 2 V, d.h. wenn die 3,3 V stabil sind, dürften die 12 V bis auf etwa 8,7V einbrechen, damit noch sicher High erkannt wird. Umgekehrt kenne ich keinen 3,3V Chip, der schon bei 3,4V am Eingang kaputt ginge, man wäre also bis 15 V sicher.

    Wenn das nicht reicht, wäre ein Transistor die nächste Idee. Wahrscheinlich einfach mit Basisvorwiderstand zum Sensor hin und einem Arbeitswiderstand zu 3,3V am Kollektor. Der Basiswiderstand kann offen bleiben, wenn kein Sensor angeschlossen ist. Den Strom würde man so wählen, dass bei 12 V schon ordentlich übersteuert wird und es bei weniger Spannung auch noch reicht.
    Geändert von Mxt (02.12.2015 um 14:56 Uhr) Grund: Kollektor statt Emiitter

  8. #8
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    Hallo,
    Zitat Zitat von alexander_ro Beitrag anzeigen
    @ Bei einem geringeren Strom hält die Z-Diode die 3,3 Volt nicht mal annähernd ein. Belastung war nur ein Voltmeter ...
    Zur Z-Diode gehört auch ein Datenblatt!
    Die 1N4728A wird mit einem Teststrom von 76mA gemessen.
    https://www.fairchildsemi.com/datasheets/1N/1N4749A.pdf

    MfG Peter(TOO)
    Manchmal frage ich mich, wieso meine Generation Geräte ohne Simulation entwickeln konnte?

  9. #9
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    @Mxt
    Die 12 Volt schwanken. Die kommen im normal Fall vom Netzteil im Problemfall vom 12 Volt Akku. Man muss da vermutlich mit Spannungen von 10,8 bis 15 Volt rechnen.

    Die 3,3 Volt kommen vom Arduino Due der macht die mit seinem Spannungsregler. Ja mir ist bekannt das maximal 12 Volt am Arduino anliegen sollen. Geht bei mir aber Problemlos wird nur leicht warm der Regler.

    Das mit dem Transistor habe ich in meinem ersten Posting ja auch schon angedeutet. Ich hätte hier einen BC517 rumliegen. Wie man aber korrekt die Widerstände berechnet bin ich mir nicht ganz sicher. Das wäre dann auch eine Invertierende Lösung oder sehe ich das falsch. Kann zwar die Software wieder korrigieren aber logischer wäre es in meiner Anwendung nicht invertiert.

    @Peter(TOO)
    Stimmt die Testen die Diode so hatte ich auch gelesen. Eine Testbedingung muss aber nicht zwangsweise eine Betriebsbedingung sein. Es ist aber korrekt das eine Z-Diode einen Mindeststrom erfordert.

  10. #10
    Erfahrener Benutzer Robotik Einstein
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    Hallo,
    Zitat Zitat von alexander_ro Beitrag anzeigen
    @Peter(TOO)
    Stimmt die Testen die Diode so hatte ich auch gelesen. Eine Testbedingung muss aber nicht zwangsweise eine Betriebsbedingung sein. Es ist aber korrekt das eine Z-Diode einen Mindeststrom erfordert.
    Klar, aber wenn du unter anderen Bedingungen testest, gelten die +/-5% auch nicht!

    MfG Peter(TOO)
    Manchmal frage ich mich, wieso meine Generation Geräte ohne Simulation entwickeln konnte?

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