Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Verständnisfrage bei typischen Schaltungen von μC und gleicher Masse?


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von Achim A. (achim_a)


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Hallo,
vielleicht habe ich die Frage im Titel nicht korrekt gestellt.

Es geht um die Frage wenn man Schaltungen von μC wie ESP's oder Arduinos 
hat und man für bestimmte Sensoren, Aktoren oder Verbraucher  wie einen 
12V Lüfter man verschieden Gleichspannungen benötigt 3.3v, 5V, 12V etc. 
und man alle an einem und dem gleichen 220V/24V AC/DC Netzteil betreibt 
und die benötigten Spannungen  12V, 5V und 3.3V nur über StepDown 
Wandler wie dem LM2596S bereitstellt, so haben doch dann alle erstmal 
die gleiche Masse(GND) oder?
Ausser man würde eine zusätzliche galvanische Trennung mit einbauen 
oder?

Gleiches wäre auch wenn man nur 5V und 3.3V benötigt und man einen ESP, 
Arduino mit 5V betreibt und an dessen 3.3V Ausgänge z.B einen Sensor 
hängt so hätte dieser auch den gleichen GND und müsste ihn so glaube ich 
sogar haben.

Die Frage stellte ich mir deshalb da ich folgende Schaltung im Anhang 
habe und den GND vom 12V Anschluss (es soll dort ein 12V PC-Lüfter und 
rechts daneben eine Konstant-Stromquelle die mit 0-12V gedimmt wird (12V 
kommen von der KSQ)  gedimmt werden eben den gleichen GND haben.

Ps. auf dem Schaltplan ist mir der BS170 etwas nach oben gerutscht :)

: Bearbeitet durch User
von Wastl (hartundweichware)


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Achim A. schrieb:
> vielleicht habe ich die Frage im Titel nicht korrekt gestellt.

Deine Masseführung bzw. -Verdrahtung ist scheisse.

Es muss sternförmig verteilt werden, ausgehend von dem/den
Spannungsreglern. Den Lüfter möglichst noch direkt an die
24V-Quelle.

von Falk B. (falk)


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Achim A. schrieb:
> Es geht um die Frage wenn man Schaltungen von μC wie ESP's oder Arduinos
> hat und man für bestimmte Sensoren, Aktoren oder Verbraucher  wie einen
> 12V Lüfter man verschieden Gleichspannungen benötigt 3.3v, 5V, 12V etc.
> und man alle an einem und dem gleichen 220V/24V AC/DC Netzteil betreibt
> und die benötigten Spannungen  12V, 5V und 3.3V nur über StepDown
> Wandler wie dem LM2596S bereitstellt, so haben doch dann alle erstmal
> die gleiche Masse(GND) oder?

Meisten schon.

> Ausser man würde eine zusätzliche galvanische Trennung mit einbauen
> oder?

Was soll das dämliche "oder" immer wieder?.

> Gleiches wäre auch wenn man nur 5V und 3.3V benötigt und man einen ESP,
> Arduino mit 5V betreibt und an dessen 3.3V Ausgänge z.B einen Sensor
> hängt so hätte dieser auch den gleichen GND und müsste ihn so glaube ich
> sogar haben.

Ja.

> Die Frage stellte ich mir deshalb da ich folgende Schaltung im Anhang
> habe

Die hat mindestens einen Fehler, das Gate vom IRLZ34N ist falsch 
angeschlossen, das sitzt nämlich ganz links. IRLZ34N und BS170 haben 
VERSCHIEDENE Pinouts! Außerdem sollte man die Masse direkt vom Netzteil 
an das BReadboard anschließen und nicht über ein anderes Board führen. 
Das KANN funktionieren, wenn nur geringe Ströme fließen (sagen wir max. 
1A), macht aber sicher Probleme, wenn die größer werden.

> und den GND vom 12V Anschluss (es soll dort ein 12V PC-Lüfter und
> rechts daneben eine Konstant-Stromquelle die mit 0-12V gedimmt wird (12V
> kommen von der KSQ)  gedimmt werden eben den gleichen GND haben.

Die ganze Lyirik in deiner Zeichnung ist für die Katz. Zeichne einen 
vernünftigen Schaltplan.

von Christian S. (roehrenvorheizer)


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Achim A. schrieb:
> so haben doch dann alle erstmal
> die gleiche Masse(GND) oder?

Ja, GND ist Bezug für alle vorhandenen Spannungen und sollte als etwas 
dickere Leitung oder Leiterbahn oder Kupferschiene ausgeführt sein.



Achim A. schrieb:
> Ausser man würde eine zusätzliche galvanische Trennung mit einbauen
> oder?

Dann würde der abgetrennte Teil sich auf einem beliebigen anderen 
Potential aufhalten im Rahmen der Isolierfähigkeit der Abtrennung.

mfg

von Wastl (hartundweichware)


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Achim A. schrieb:
> von μC wie ESP's

Bitte keine Deppenapostrophen.
http://www.deppenapostroph.info

von Michael B. (laberkopp)


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Achim A. schrieb:
> so haben doch dann alle erstmal die gleiche Masse(GND) oder?

Im einfachen Fall ja. Mit Fachwissen ohne vorgefertigte 
China-Lego-Boards wäre auch anderes möglich.

> Ausser man würde eine zusätzliche galvanische Trennung mit einbauen
> oder?

So lange alles aus demselben Netzteil kommt, hat man erst mal keinen 
Grund, nicht alles auf dieselbe Masse zu beziehen.

Dem Lüfter täte eine Freilaufdiode gut, der IRLZ funktioniert besser 
wenn man ihn nach Datenblatt beschaltet, bei der LED sehe ich jetzt 
nicht wo die 12V herkommen sollen, und das Board rechts oben sieht sehr 
nach einem zur MOSFET-Ansteuerung ungeeigneten 
LED-Konstantstromsenkenboard aus, versuche doch erst mal direkt mit den 
Ausgängen des ESP, aber dann auch mit MOSFETs die schon bei 2.8V voll 
durchgesteuert sind, dazu taugt weder der BS170 noch der IRLZ.

von Achim A. (achim_a)


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Danke für den Tipp mit der sternförmifen Verteilung...Ich hätte 
tatsächlich die einzelnen Spannungen auf der Platine einfach von Punkt 
zu Punkt weitergeleitet.

von Helmut -. (dc3yc)


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Achim A. schrieb:
> Ps. auf dem Schaltplan

Welcher Schaltplan? Ich sehe nur ein Kindergartenbild! Schaltplan geht 
(auch in Fritzing) anders!

von DSGV-Violator (Gast)


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>> von μC wie ESP's
>
> Bitte keine Deppenapostrophen.

Lass Dir nichts einreden, schreib wie Du es für nötig hälst.

Das 's' gehört nun mal nicht zur Abkürzung, also ist es notwenig das man 
diese sinngemäße Trennung im Schriftbild zum Ausdruck bringt. Und das 
Apostroph ist nun mal ein Trennzeichen, sollen die Deppen doch 
argumentieren wie sie lustig sind.

Nach dem Duden wäre eine  Schreibweise wie mikrocontroller.net oder "The 
B-52's"   amtlich falsch. Das Forum ist aber nicht das Amt.

von Achim A. (achim_a)


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Falk B. schrieb:
> Die hat mindestens einen Fehler, das Gate vom IRLZ34N ist falsch
> angeschlossen, das sitzt nämlich ganz links.

Vielen vielen Dank für diese Info...und ich dachte die Pins der 
N-channel Mosfets wären überall gleich...Was für ein grober Fehler.

Danke auch für den Hinweis den GND direkt vom Hauptbetzteil 
abzugreifen..
Da muss und werde ich nun einiges umbauen.

Ja meine Schaltplanzeichnung ist unter aller Sau wenn ich dies mir 
professionell gezeichneten vergleiche...
Jetzt verstehe ich langsam wieso auf korrekten Schaltplänen der GND 
einfach als Symbol eingezeichnet wird und man diesen nicht zum 
Controller Board zurück führt..
Da muss ich mir mal eine Lektüre gönnen zum schaltplanzeichnen

Grüsse Achim

von Stefan F. (Gast)


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Achim A. schrieb:
> Ich hätte tatsächlich die einzelnen Spannungen auf
> der Platine einfach von Punkt zu Punkt weitergeleitet.

Jeder Kontaktfeder in diesen Steckbrettern hat ein einen 
Innenwiderstand, der oft unterschätzt wird.

Außerdem fällt an jedem Stück Leitung Spannung ab, insbesondere bei 
hohen Strömen und hohen Frequenzen (Funkmodule). Leitungen haben nicht 
nur den Ohmschen Innenwiderstand, sondern auch eine Induktivität.

Auch spannend ist die Fläche innerhalb der Stromkreise:
1
               +
2
    +-----------------------+
3
    |                       |
4
Batterie                  Funkmodul
5
    |                       |
6
    +-----------------------+
7
              - (GND)

Je größer die Fläche innerhalb des Stromkreises ist, umso stärker ist 
auch die Abstrahlung von ungewollten Störungen. Und ebenso die 
Empfindlichkeit auf Störungen von außen.

> Da muss ich mir mal eine Lektüre gönnen zum schaltplanzeichnen

Ich kann dir da KiCad empfehlen, dazu gibt es auch viele Videos.

von Achim A. (achim_a)


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Michael B. schrieb:
> Dem Lüfter täte eine Freilaufdiode gut, der IRLZ funktioniert besser
> wenn man ihn nach Datenblatt beschaltet, bei der LED sehe ich jetzt
> nicht wo die 12V herkommen sollen

Zur Freilaufdiode müsste ich mal eine Bespielzeichnung mir 
ansehen...muss man diese anhand des Verbrauchers noch berechnen ? Oder 
sind die alle gleich?

Bei dem BS170 der fürs Dimmen der KSQ zuständig ist übernimmt die 
Spannungsversorgung die KSQ...Diese hat...plus/minus out für die LEDs 
...220v in als Spannungsversorgung...und 0-12V dimm +/- für das dimmen 
der LEDs
Die 12 V werden hier vom KSQ bereitgestellt...der PWM des 
Microcontrollers regelt hier nur den BS170...

Grüsse Achim

von Joachim B. (jar)


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Achim A. schrieb:
> so haben doch dann alle erstmal
> die gleiche Masse(GND) oder?

der erste Fehler ist immer eine falsche Annahme!
Es gibt trennende DC/DC Wandler oder nicht trennende DCDC Wandler.

Damit kannst du dir deine Frage selbst beantworten, wenn der DC/DC 
trennend ist haben dann alle den gleichen GND?

von Stefan F. (Gast)


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Vorsicht bei Batterie-Lade-Modulen. Das ist die GND Leitung oft nicht 
direkt durch geschleift.

von Achim A. (achim_a)


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Joachim B. schrieb:
> wenn der DC/DC trennend ist haben dann alle den gleichen GND?

Wenn der DC/DC Wandler trennen also galvananisch trennen ist dann habt 
man keinen gleichen Widerstand...
Ich bin absolut Berufsfeld,auf dem Gebiet und interessiere mich aus dem 
Hobby heraus...frage deshalb auch dumm mehrmals nach

von Achim A. (achim_a)


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PS...Die KSQ die über PWM mit dem BS170 gedimmt wird ist wie die HLG 
185h-c700b aufgebaut...

von Falk B. (falk)


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Achim A. schrieb:
> PS...Die KSQ die über PWM mit dem BS170 gedimmt wird ist wie die HLG
> 185h-c700b aufgebaut...

Das ist schön für dich. Ein Link auf ein Datenblatt wäre hier aber 
DEUTLICH sinnvoller.

von Achim A. (achim_a)


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Falk B. schrieb:
> Das ist schön für dich. Ein Link auf ein Datenblatt wäre hier aber
> DEUTLICH sinnvoller.

Sorry ...Die genannte KSQ hat u.a. 0-10v Dmmefunktion

https://www.digikey.de/htmldatasheets/production/2488876/0/0/1/hlg-185h-c-series-datasheet.html

von Achim A. (achim_a)


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Stefan F. schrieb:
> Ich kann dir da KiCad empfehlen, dazu gibt es auch viele Videos.

Kannte ich noch nicht...bin öfters auf Eagle gestoßen da ich doch 
irgendwann mal mir eine Platine erstellen lassen möchte wenn ich ich in 
der Verdrahtung sicherer bin...

Ist hie KiCad Eagle vorzuziehen? Leichter erlernbar?

von Stefan F. (Gast)


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Achim A. schrieb:
> Ist hie KiCad Eagle vorzuziehen? Leichter erlernbar?

Das kann ich dir nicht sagen. Als ich mich vor vielen Jahren mit Eagle 
befasste, war mir die kostenlose Version zu sehr eingeschränkt. So kam 
ich zu KiCad. Damit kannst du auf jeden Fall Platinen gestalten und 
herstellen lassen. Von JLCPCB gibt es sogar ein nützliches Plugin für 
KiCad.

von Achim A. (achim_a)


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Stefan F. schrieb:
> Achim A. schrieb:
>> Ist hie KiCad Eagle vorzuziehen? Leichter erlernbar?
>
> Das kann ich dir nicht sagen. Als ich mich vor vielen Jahren mit Eagle
> befasste, war mir die kostenlose Version zu sehr eingeschränkt. So kam
> ich zu KiCad. Damit kannst du auf jeden Fall Platinen gestalten und
> herstellen lassen. Von JLCPCB gibt es sogar ein nützliches Plugin für
> KiCad.

KiCad scheint tatsächlich die bessere Wahl zu sein zumindest was mir ein 
Video und im Netz an Berichten zu lesen war.
Danke für den Tipp

von Stefan F. (Gast)


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Wobei ich KiCad auch alleine zum Zeichnen von Schaltplänen mag.

Meine einmaligen Aufbauten sind fast immer auf Lochraster-Platinen. Die 
fotografiere ich einfach von allen Seiten ab. Das reicht, für eventuelle 
spätere Reparaturen.

von Michael B. (laberkopp)


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Achim A. schrieb:
> Zur Freilaufdiode müsste ich mal eine Bespielzeichnung mir
> ansehen...muss man diese anhand des Verbrauchers noch berechnen ? Oder
> sind die alle gleich?

Es wäre eine Diode notig, die die Spannung des Verbrauchers aushält, den 
Strom aushält, und schnell genug schaltet, bei 50Hz PWM tut es eine 
Netzgleichrichterdiode wie 1N4001, bei 20kHz besser eine schnelle Diode 
wie BA157/UF4001 oder gleich eine Schottky wie SB360/MBR2545.

> Die 12 V werden hier vom KSQ bereitgestellt...

Da wäre ich mir nicht so sicher, üblicherweise leiten die nur konstant 
Strom nach Masse ab, schau ins Datenblatt des aufgelöteten Chip

von Alexander (alecxs)


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Soweit ich das verstanden habe sind diese Breadboard''s' doch nur zum 
testen gedacht. Von daher ist es erstmal völlig egal wie du Masse 
verteilst.

von Dietrich L. (dietrichl)


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Alexander schrieb:
> Soweit ich das verstanden habe sind diese Breadboard''s' doch nur zum
> testen gedacht. Von daher ist es erstmal völlig egal wie du Masse
> verteilst.

Nein, das ist nicht egal.
Was nützt dir ein Test, wenn die Schaltung auf Grund der schlechten 
Masse nicht oder nur teilweise funktioniert.

von Alexander (alecxs)


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Bitte? wir reden hier nicht von Audio oder HF, und so ein LM2596S hat 
wieviel Watt, 10 W?

von Rainer W. (rawi)


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Michael B. schrieb:
> Dem Lüfter täte eine Freilaufdiode gut ...

Dem Lüfter ist das ziemlich egal. Sterben tut eher der MOSFET.

von Achim A. (achim_a)


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Alexander schrieb:
> Von daher ist es erstmal völlig egal wie du Masse verteilst

Das stimmt schon in Bezug auf Breadboards ich verbaue im Abschluss an 
den Test jedoch alles auf eine Platine und verlöte dort die 
Verbindungen.

Oben wurde mir nun erklärt man solle die Masse als den GND stets von der 
Hauptgleichstromquelle nehmen (Netzteil sofern ich nach dem Netzteil die 
hier kommenden 24V auf 5v und auf 12v mit einem dc/dc stepdown Wandler 
herunter regle....weiter wurde mir gesagt ich solle die Masse dann 
stetnförmig zu seinen Verbrauchern ziehen..
Wohl wegen Störquellen...zumindest wenn ich bei den Stepdown wandern den 
Widerstand  von GND-in und GND-out Messe erhalte ich gerade mal 0.6 
Ohm..also fast nichts...Was ich nicht auch bei einer 
Drahtdurchgangsverbindung hätte..

Jetzt frage ich mich wie wichtig ist dieser direkte Abschluss an das 
Hauptnetzteil der Masse...
Ich muss es nur noch besser verstehen

Grüsse achim

von Achim A. (achim_a)


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Alexander schrieb:
> Von daher ist es erstmal völlig egal wie du Masse verteilst

Das stimmt schon in Bezug auf Breadboards ich verbaue im Abschluss an 
den Test jedoch alles auf eine Platine und verlöte dort die 
Verbindungen.

Oben wurde mir nun erklärt man solle die Masse als den GND stets von der 
Hauptgleichstromquelle nehmen (Netzteil sofern ich nach dem Netzteil die 
hier kommenden 24V auf 5v und auf 12v mit einem dc/dc stepdown Wandler 
herunter regle....weiter wurde mir gesagt ich solle die Masse dann 
stetnförmig zu seinen Verbrauchern ziehen..
Wohl wegen Störquellen...zumindest wenn ich bei den Stepdown wandern den 
Widerstand  von GND-in und GND-out Messe erhalte ich gerade mal 0.6 
Ohm..also fast nichts...Was ich nicht auch bei einer 
Drahtdurchgangsverbindung hätte..

Jetzt frage ich mich wie wichtig ist dieser direkte Abschluss an das 
Hauptnetzteil der Masse...
Ich muss es nur noch besser verstehen

Grüsse achim

Michael B. schrieb:
> Es wäre eine Diode notig, die die Spannung des Verbrauchers aushält, den
> Strom aushält, und schnell genug schaltet, bei 50Hz PWM tut es eine
> Netzgleichrichterdiode wie 1N4001, bei 20kHz besser eine schnelle Diode
> wie BA157/UF4001 oder gleich eine Schottky wie SB360/MBR2545.

Danke für den Hinweis...Ich hätte jetzt fast eine Single-led die man von 
Arduino-test-sets her kennt verbaut...Ich konnte zur Berechnung dieser 
Diode nicht viel aus meinem schlauen Buch lesen sondern nur das sie nur 
dazu da ist den Strom in eine Richtung zu sperren

Je höher also die Hz frequenz ist desto langsamer kann die Duode sein... 
dann bräuchte ich schon Gast sehr träge dioden

Mein PWM wird bei der Konstantstromqelle dem MeanWell HLG-185h-c700b (3 
dimm Funktionen u.a. auch 1-10v laut Datenblatt)
Mit 1000 Hz
Und den Lüfter wollte ich mit 33000 Hz ansteuern...Das soll wohl auch 
dazu dienen das wenn der Lüfter in der Drehzahl geregelt wird das er 
nicht pfeift

von Joachim B. (jar)


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Alexander schrieb:
> Von daher ist es erstmal völlig egal wie du Masse
> verteilst.

das kann niemals egal sein, erst Recht nicht auf Steckbretter mit ihren 
miesen Übergangswiderständen und wenn dann noch Eisen-Steckkabel hinzu 
kommen mit bis zu 10-fachen spezifischen Widerstand

von Joe L. (joelisa)


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Joachim B. schrieb:
> Alexander schrieb:
>> Von daher ist es erstmal völlig egal wie du Masse
>> verteilst.
>
> das kann niemals egal sein [...] wenn dann noch Eisen-Steckkabel hinzu
> kommen mit bis zu 10-fachen spezifischen Widerstand

Von diesen bösen Eisen-Steckkabel hab ich nun schon mehrfach gehört. Das 
müssen ja echte Drecksdinger sein, dass daran schon eine so 
minder-komplexe Schaltung wie die des TO kranken kann.

Auf welchen Wert beläuft sich denn der Leitungswiderstand so eines, 
beispielsweise 5cm langen, Eisen-Steckkabels - nur um mal einen groben 
Anhaltspunkt zu haben - was "erst mal egal ist" und was "niemals egal 
sein kann"?

-j

von Rudi (rudi_mail)


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Joe L. schrieb:
> Auf welchen Wert beläuft sich denn der Leitungswiderstand so eines,
> beispielsweise 5cm langen, Eisen-Steckkabels

5cm? kenne ich nicht mir wurden 10cm und 20 cm geliefert und für einen 
ESP32 im Start mit Verbindungsversuche zum Netz reicht ein Steckkabel 
nicht. Ich brauchte mindesens 2 für Power und GND und auch da startete 
der ESP nicht sicher.

von Stefan F. (Gast)


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Alexander schrieb:
> Bitte? wir reden hier nicht von Audio oder HF

Doch tun wir. Die Probleme fangen schon mit WLAN und Bluetooth Modulen 
an. Es gibt hier jeden Monat entsprechende Hilferufe.

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