Schaltung für Fototransistor und analogen Messzeiger

[HaWe]

@Robotrader:
Ich muß zugeben, daß ich nie auf die Idee gekommen wäre da noch einen Strombegrenzungswiderstand einzubauen. HaWe hat nicht ganz unrecht-normalerweise sind Analogeingänge relativ hochohmig, da fließt so gut wie kein Strom beim Anlegen von normaler Betriebsspannung. Gelegentlich sind sie zwar nicht hochohmig genug, so daß man noch einen Verstärker braucht um sich nicht die Messung zu versauen, aber das ist ein anderes Thema.

Und von speziellen Strommeßschaltungen (Achtung Sonderfall, hat mit deiner Schaltung nichts zu tun) fallen mir auch nur Unfälle wie "Analogeingang versehentlich als Binär L konfiguriert" ein, da ist der Analogeingang aber auch kein Analogeingang mehr. Ich wüßte nicht wie so ein Analogeingang 10mA konsumieren sollte.
Andererseits ist i_make_it hier (im Gegensatz zu mir) einer von denen mit etwas mehr Erfahrung (wie er ja eben gezeigt hat), der schreibt sowas nicht ohne Grund.

Wie auch immer-zumindest hab ich auch was Neues gelernt.

nochmal:
unter anderen Umständen, mit anderen ICs oder MCUs und anderen Messspannungsquellen:
keine Einwände, dass da unter (anderen) Umständen eine Schutzschaltung sinnvoll sein könnte.

Aber davon ist hier nicht die Rede!

Wir reden von einer Schaltung an einem PCF8591 (zumal integriert in einem auf den Raspi aufgesteckten Shield),
mit Vdd = Raspi-Bordspannung = 3.3V, die über einen Phototransistor und einen 470-10k Festwiderstand in Serie gegen GND geschaltet sind; zwischen Phototransistor und dem Festwiderstand wird die Messspannung abgegriffen und mit einem ADC Port des PCF8591 verbunden.
Prinzipiell ähnlich zu diesem Standard-Verkabelungsschema:
https://s14-eu5.ixquick.com/cgi-bin/...ebad9d37ea929e
(ich kenne nun die interne Verkabelung des Shields zugegebenermaßen nicht, u.U. sind auch hier sogar die hier im Schema eingezeichneten 5V von Raspi-5V GPIO als Messspannung denkbar, aber das tut der Sache keinen Abbruch)

Was um Himmels Willen soll also hier ein "Strombegrenzungswiderstand" zusätzlich nützen ?

Ich habe ja auch eingeräumt, dass es als "doppeltes Netz" bei fliegendem Aufbau nicht ganz verkehrt sein kann gegen falsch gesteckte oder lose herumfliegende andere Kabel auf oder neben dem Steckbrett, aber auch da gegen eine nennenswerte Überspannung sicher nicht zuverlässig.

Aber ansonsten verkompliziert ein "Strombegrenzungswiderstand " unnötig die Schaltung, ist für Anfänger verwirrend, um das Prinzip zu verstehen und anzuwenden, und er verfälscht nur das Messergebnis des Phototransistors am PCF8591
- und man zeige mir ansonsten bitte professionelle Quellen, wo so ein solcher für den genannten Zweck tatsächlich für erforderlich gehalten wird !

[i_make_it]

Also ich habe jetzt den Thread noch mal durchsucht.
Der Typ des Phototransistors wurde nicht angegeben.
Ich kenn jetzt mindestens 7 Phototransistoren, die einen maximalen Photostrom von über 10mA abgeben.

Zu einer pauschalen Aussage, daß ein PCF8591 bei 3,3V auf einem Schield an einem Raspi niemals über 10mA abbekommt kann ich mich nicht durchringen.
Es kommt auf die konkreten Bauteile an und man muß es durchrechnen (oder simulieren) um da auf der Sicheren Seite zu sein.
Dann weis man auch ob man in der konkreten Schaltung einen Strombegrenzungswiderstand benötigt oder nicht.

Der SFH3100F z.B. wird mit eim maximalen Photostrom von 25mA gelistet.

Und der 4,7k Widerstand ist zum PCF8591 nicht in Reihe sondern parallel.
Das heist je größer dieser Widerstand ist um so mehr Strom fließt über den PCF8591.

Grade für Anfänger ist es sinnvoll die physikalischen zusammenhänge einer Schaltung von Anfang an richtig zu lernen.
Nur so können sie entscheiden wann ein Strombegrenzungswiderstand benötigt wird und wann nicht.
Einfach eine, für eine speziellen Fall korrekte, vereinfachte Schaltung zu nehmen, führt sehr schnell dazu, das der Anfänger diese als allgemein einsetzbar ansieht und früher oder später Fehlerfälle bekommt die beim Wissen um die Zusammenhänge nicht auftreten würden.

Das fatale ist ja auch das 10%-20% Überstrom in durchschnittlich 10% der Zeit nicht zu einem sofortigen Ausfall führen.
Aber die Bauteil Lebensdauer sink mehr und mehr, weil das Bauteil schneller altert.
Irgendwann ist der Halbleiter intern so geschädigt, das er den angegeben Nennwert nur noch kurzfristig verkraftet.
Wenn dann das Bauteil in einem anderen Projekt stirbt, sucht man dort nach Fehlern die es eventuell gar nicht gibt.

Hier im Forum waren schon einige Fälle von Chips die in neuen Projekten sehr schnell gestorben sind.
Dann wochenlang erfolglos Fehler gesucht wurden und mit einem neuen Chip dann alles fehlerfrei lief.

Mein Fazit bleibt. Immer einen Strombegrenzungswiderstand in der Grundschaltung beim Entwurf berücksichtigen und dann für den konkreten Fall ausrechnen ob ob man ihn braucht.
Wenn man mal soweit ist, das man Samplingraten von zig khz oder gar Mhz benötigt, sollte man genug Elektronik Wissen besitzen um andere Schaltungen für den Zweck zu kennen.
Und man kann ja auch ausrechnen wie groß der Strombegrenzungswiderstand werden kann bevor der Fehler durch ihn ein halbes Digit erreicht.

[HaWe]

Also ich habe jetzt den Thread noch mal durchsucht.
Der Typ des Phototransistors wurde nicht angegeben.
Ich kenn jetzt mindestens 7 Phototransistoren, die einen maximalen Photostrom von über 10mA abgeben.

Zu einer pauschalen Aussage, daß ein PCF8591 bei 3,3V auf einem Schield an einem Raspi niemals über 10mA abbekommt kann ich mich nicht durchringen.
Es kommt auf die konkreten Bauteile an und man muß es durchrechnen (oder simulieren) um da auf der Sicheren Seite zu sein.
Dann weis man auch ob man in der konkreten Schaltung einen Strombegrenzungswiderstand benötigt oder nicht.

Der SFH3100F z.B. wird mit eim maximalen Photostrom von 25mA gelistet.

Und der 4,7k Widerstand ist zum PCF8591 nicht in Reihe sondern parallel.
Das heist je größer dieser Widerstand ist um so mehr Strom fließt über den PCF8591.

Grade für Anfänger ist es sinnvoll die physikalischen zusammenhänge einer Schaltung von Anfang an richtig zu lernen.
Nur so können sie entscheiden wann ein Strombegrenzungswiderstand benötigt wird und wann nicht.
Einfach eine, für eine speziellen Fall korrekte, vereinfachte Schaltung zu nehmen, führt sehr schnell dazu, das der Anfänger diese als allgemein einsetzbar ansieht und früher oder später Fehlerfälle bekommt die beim Wissen um die Zusammenhänge nicht auftreten würden.

Das fatale ist ja auch das 10%-20% Überstrom in durchschnittlich 10% der Zeit nicht zu einem sofortigen Ausfall führen.
Aber die Bauteil Lebensdauer sink mehr und mehr, weil das Bauteil schneller altert.
Irgendwann ist der Halbleiter intern so geschädigt, das er den angegeben Nennwert nur noch kurzfristig verkraftet.
Wenn dann das Bauteil in einem anderen Projekt stirbt, sucht man dort nach Fehlern die es eventuell gar nicht gibt.

Hier im Forum waren schon einige Fälle von Chips die in neuen Projekten sehr schnell gestorben sind.
Dann wochenlang erfolglos Fehler gesucht wurden und mit einem neuen Chip dann alles fehlerfrei lief.

Mein Fazit bleibt. Immer einen Strombegrenzungswiderstand in der Grundschaltung beim Entwurf berücksichtigen und dann für den konkreten Fall ausrechnen ob ob man ihn braucht.
Wenn man mal soweit ist, das man Samplingraten von zig khz oder gar Mhz benötigt, sollte man genug Elektronik Wissen besitzen um andere Schaltungen für den Zweck zu kennen.
Und man kann ja auch ausrechnen wie groß der Strombegrenzungswiderstand werden kann bevor der Fehler durch ihn ein halbes Digit erreicht.

Es handelt sich hier um eine Spannungsmessung, keine Strommessung, und selbst wenn im Phototransistor ein Kurzsschluss vorläge und die 3.3V Spannungsquelle theoretisch 1000A liefern könnte, so ist dennoch der PCF8591 so konzipiert, dass duch seinen Innenwiderstand der Strom begrenzt ist und jede Spannungsquelle bis 6V direkt angeschlossen werden kann, egal wieviel A die Spannungsquelle theoretisch als Maximalstrom liefern könnte.

Von daher halte ich deine persönliche Meinung für völlig irreführend, überzogen und unangemessen, und dass man jede Spannungsquelle bis 6V (!) am PCF8591 direkt ohne Vorwiderstand messen kann, wurde ja auch von etlichen meiner Vorredner bestätigt.
Auch alle bekannten Schaltbilder aus zuverlässigen Quellen schließen Messspannungen an die ADC Ports des PCF8591 DIREKT an.

Ansonsten bleibst du immer noch eine professionelle Quelle (z.B. herstellerseitige Schaltbilder über das Shield u/o den PCF8591) schuldig, die deinen vagen "Minority Report" mit Fakten unterfüttert: dann lasse ich mich gern vom Gegenteil überzeugen.

[i_make_it]

Es handelt sich hier um eine Spannungsmessung, keine Strommessung, und selbst wenn im Phototransistor ein Kurzsschluss vorläge und die 3.3V Spannungsquelle theoretisch 1000A liefern könnte, so ist dennoch der PCF8591 so konzipiert, dass duch seinen Innenwiderstand der Strom begrenzt ist und jede Spannungsquelle bis 6V direkt angeschlossen werden kann, egal wieviel A die Spannungsquelle theoretisch als Maximalstrom liefern könnte.

Von daher halte ich deine persönliche Meinung für völlig irreführend, überzogen und unangemessen, und dass man jede Spannungsquelle bis 6V (!) am PCF8591 direkt ohne Vorwiderstand messen kann, wurde ja auch von etlichen meiner Vorredner bestätigt.
Auch alle bekannten Schaltbilder aus zuverlässigen Quellen schließen Messspannungen an die ADC Ports des PCF8591 DIREKT an.

Ansonsten bleibst du immer noch eine professionelle Quelle (z.B. herstellerseitige Schaltbilder über das Shield u/o den PCF8591) schuldig, die deinen vagen "Minority Report" mit Fakten unterfüttert: dann lasse ich mich gern vom Gegenteil überzeugen.

Das ist ziemlich egal was man messen will Spannung ganz ohne Strom bekommt man nicht und umgekehrt auch nicht.

Das der input current beim PCF8591 maximal 10mA betragen darf (auch 10mA Rückwärtsstrom hält der aus) ist übrigens die Meinung von NXP Semiconductors.
Den Link zum Datenblatt mit Angabe der Tabelle in der das steht hatte ich ja bereits gepostet (soviel zu professionellen Quellen).
Also schließe ich mich weiterhin der Meinung des Herstellers an. Ich denke da bin ich deutlich sicherer als bei jemanden der 1000A bei 3.3V für unkritisch hält.
Immerhin sind das 3,3kW. Da würde weder ein Kühlkörper noch eine aktive Kühlung den Chip retten.

Anfänger oder Fortgeschrittener, Datenblätter lesen ist meist ganz nützlich.
Selbst bei Bauteilen die man bereits kennt, kann durch Änderung in der Fertigung auch mal der eine oder andere Wert geändert werden.
Im allgemeinen zum besseren. Was Geld sparen kann wenn man dann ein günstigere Bauteil kaufen kann wo man vorher das nächst "größere" im Sinne von hält mehr aus, geholt hatte.

Da die Aussage, das 1000A bei 3,3V beim PCF8591 irrelevant sind, eigentlich nur bei Unkenntniss der zugrundeliegenden Physik gemacht werdne kann, klinke ich mich hier aus, bevor wieder lauter "unregistriert" Kommentare auftauchen.

Ich denke der TO kann sich selbst ein Bild machen und für sich selbst überlegen was für ihn nützlich ist um zukünftig die Zusammenhänge bei elektronischen Schaltungen besser zu verstehen.

[HaWe]

Das ist ziemlich egal was man messen will Spannung ganz ohne Strom bekommt man nicht und umgekehrt auch nicht.

Das der input current beim PCF8591 maximal 10mA betragen darf (auch 10mA Rückwärtsstrom hält der aus) ist übrigens die Meinung von NXP Semiconductors.
Den Link zum Datenblatt mit Angabe der Tabelle in der das steht hatte ich ja bereits gepostet (soviel zu professionellen Quellen).
Also schließe ich mich weiterhin der Meinung des Herstellers an. Ich denke da bin ich deutlich sicherer als bei jemanden der 1000A bei 3.3V für unkritisch hält.
Immerhin sind das 3,3kW. Da würde weder ein Kühlkörper noch eine aktive Kühlung den Chip retten.

Anfänger oder Fortgeschrittener, Datenblätter lesen ist meist ganz nützlich.
Selbst bei Bauteilen die man bereits kennt, kann durch Änderung in der Fertigung auch mal der eine oder andere Wert geändert werden.
Im allgemeinen zum besseren. Was Geld sparen kann wenn man dann ein günstigere Bauteil kaufen kann wo man vorher das nächst "größere" im Sinne von hält mehr aus, geholt hatte.

Da die Aussage, das 1000A bei 3,3V beim PCF8591 irrelevant sind, eigentlich nur bei Unkenntniss der zugrundeliegenden Physik gemacht werdne kann, klinke ich mich hier aus, bevor wieder lauter "unregistriert" Kommentare auftauchen.

Ich denke der TO kann sich selbst ein Bild machen und für sich selbst überlegen was für ihn nützlich ist um zukünftig die Zusammenhänge bei elektronischen Schaltungen besser zu verstehen.

@robotrader:
Vergiss das was i-make-it geschrieben hat, es ist falsch und verwirrend.

Der Strom an den ADC ports des PCF8591 ist dadurch begrenzt, dass sie intern hochohmig sind.

Z.B.:
angenommen der Innenwiderstand wäre 1000 Ohm, dann würde der Strom nach
I=U/R und anliegenden 3.3 V *automatisch* auf
3.3/1000=0,0033 A = 3.3mA begrenzt werden, ganz egal, ob die Messspannungsquelle bzw. Stromquelle nun prinzipiell, theoretisch oder auch praktisch nur 10mA oder 1000 A bereitstellen könnte: egal wie stark sie ist, es fliessen dann immer nur 3.3 mA.
Bei anderen Widerständen ist es prinzipiell nicht anders.

[RoboTrader]

Ich danke euch allen - ganz besonders für die Diskussion.
Ich werde mich am Wochenende mal durch alles durcharbeiten und meine Formeln rauskramen, nachrechnen und fleißig mit dem Multimessgerät messen. Jedenfalls läuft mein Fototransistor und das Messgerät, beides noch nicht ideal, aber das werde ich mit euren Tipps noch justieren.

Ich kann nur sagen: Großartiges Forum!

[White_Fox]

Nur noch etwas Klugscheißerei (damit RoboTrader hier nix Falsches mitnimmt):
Der bereits vielzitierte PCF8591 hat, da er weder eine Spannung noch einen Strom liefert, natürlich keinen Innenwiderstand. Einen stinknormalen Meßwiderstand ja (oder Eingangswiderstand oder wie auch immer), Innenwiderstände haben jedoch nur Strom- und Spannungsquellen.

Genug des Theoretisierens...