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Author Topic: Arduino Leonardo 12V  (Read 1547 times)
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Hallo zusammen,
bin ein absoluter Anfänger in Sachen Elektronik und brauche deshalb etwas Hilfe:
- Was brauche ich wenn ich meinen Arduino an 12V (KFZ) betreiben möchte? Gibt es Spannungspitzen, die denn Arduino beschädigen könnten? Worauf muss ich achten?
- Möchte mit einem Arduino erkennen ob ein Schalter geschaltet, alles bei 12V. Kann 12V ja nicht direkt an einen Port legen, was brauch ich für eine Schaltung um die 12V auf 5V zu bekommen?

Gruß Eulenspiegel
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Hey,

für die Spannungsversorgung habe ich mir L7805CV bei Ebay bestellt.
Die Beschaltung der Eingänge kann man sicher mit einem Spannungsteiler (zwei Widerstände in Reihe) realisieren.

Gruß Ronny
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Die quick-and-dirty-Lösung ist ein Kfz-USB-Adapter, welche die 12V-Spannung des Zigarettenanzünders (oder jeder anderen Stromquelle) auf 5V geregelt auf eine USB-Buchse schickt (gibt in der Bucht unter dem Stichwort "kfz usb adapter" für 1,40 € aus China).

Und die Sache mit dem Spannungsteiler wurde ja schon genannt.

Gruss Stefan
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Achtung, auf die 12V des Boradnetzes kann man sich nicht immer verlassen.
Siehe hier: http://www.dse-faq.elektronik-kompendium.de/dse-faq.htm#F.23
Was schaltet der Schalter denn, den Du abfragen willst? Ggf. ist ein Optokoppler schon mal eine gute Wahl, dann grillt es maximal diesen "Käfer" und nicht gleich den ganzen Arduino. Vorausgesetzt Du bekommst die Spannungsversorgung für den Arduino hin.

Ansonsten schau mal hier: http://www.mikrocontroller.net/search?query=kfz+schutzschaltung
Jede Menge Threads zur Spannungsversorgung im Auto.

Achso, natürlich der obligatorische Hinweis, das ein Eingriff in die Boardelektronik in der Regel den Versicherungsschutz erlöschen läßt. Zumindest wenn es irgendwas mit dem Motor, dessen Steuerung, Bremsen, Beleuchtung (Verkehrssicherheit) etc. zu tun hat.

Mario.
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Die quick-and-dirty-Lösung ist ein Kfz-USB-Adapter, welche die 12V-Spannung des Zigarettenanzünders (oder jeder anderen Stromquelle) auf 5V geregelt auf eine USB-Buchse schickt (gibt in der Bucht unter dem Stichwort "kfz usb adapter" für 1,40 € aus China).

Auch hier ist Vorsicht geboten. Die meisten dieser Geräte sind mit der Aufschrift "nur bei ausgeschaltetem Motor betreiben" versehen, wenn ggf. auch nur in asiatischen Schriftzeichen :-). Vermutlich sind gerade die "Billigdinger" NICHT mit einer Schutzschaltung ausgestattet, die der ISO Norm 16750 entspricht.
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Ich denke ein Kfz-USB-Adapter ist die Lösung mit dem geringsten Aufwand. Werde mir auch keinen für 1€ kaufen :-)

Möchte mit dem Arduino abfragen ob die Lampe brennt oder nicht?

12V----|
           |
       Lampe
           |------------Pin Arduino (5V)
           |
      Schalter
           |
0V------

Wenn ich einen Spannungsteiler parallel zum Schalter einsetze kommt es doch zu einer ständigen Belastung der Batterie oder? Wie löse ich das Problem mit den unterschiedlichen Spannungen?
« Last Edit: February 04, 2013, 01:16:17 pm by Eulenspiegel » Logged

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Dass das so nicht geht, hast du ja selbst schon gemerkt: Bei Lampe aus liegen 12V am Arduino-Pin

Aber die Batterie wird davon nicht wirklich belastet:
Wenn der Spannungsteiler hochohmig genug ist, fließt weniger Strom als z.B. der Arduino braucht ...

12V----+
       |
     Lampe
       |--------+
       |        |
       |       20k
       |        |
    Schalter    +----+-- Pin Arduino (0 = Lampe AN  /  4...5 V = AUS)  
       |        |    |
       |       10k   _  
       |        |    ^   Zener 5.1V
       |        |    |  
0V-----+--------+----+-- GND


Evtl. wird auch bei komplett - Aus ( Schlüssel abziehen ) die 12V weggeschaltet. Falls der Arduino noch läuft, heisst das für ihn auch "Lampe an"

Edit: alles über 3V ist HIGH
« Last Edit: February 04, 2013, 03:45:59 pm by michael_x » Logged

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Evtl. wird auch bei komplett - Aus ( Schlüssel abziehen ) die 12V weggeschaltet. Falls der Arduino noch läuft, heisst das für ihn auch "Lampe an"
Das ist bei fast allen Lampen und Fahrzeugen so!


Im KFZ-Bordnetz können sehr schnelle Spannungsspitzen bis 300V entstehen, da könnte die Zenerdiode zu langsam sein und den Arduino zu schützen.
Ich würde da noch einen Keramischen Kondensator parallel schalten:

12V-+
       |
     Lampe
       |-------+
       |          |
       |         20k
       |          |
    Schalter  +----+-----------------------+----------------- Pin Arduino (0 = Lampe AN  /  4...5 V = AUS) 
       |          |      |                               |
       |         10k   _                             __
       |          |      ^   Zener 5.1V          __ 10nF
       |          |      |                               |
0V--+-------+----+-----------------------+------------------ GND

Das schützt nochmal besser.

Welche Lampe soll denn überwacht werden?

Gunther
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Grüße
Gunther

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Soll der Arduino den Zustand des Schalters anzeigen? Also Schalter an = Lampe an, Schalter aus = Lampe aus?
Das geht einfacher mit einer kleinen LED mit Vorwiderstand parrallel zur Lampe. Dann brauchst du den Arduino (ausser vielleicht zu Lernzwecken) eigentlich gar nicht.
Oder willst du wissen, *ob* die Lampe wirklich brennt?
Dann müsstest du den Stromfluss durch die Lampe messen ...
Einfacher Weg wäre dann ein kleiner Lastwiderstand in Reihe zur Lampe und den Spannungsabfall an selbigem messen und mit Arduino auswerten.
Sollte über einen Optokoppler gehen, also im Prinzip (stark vereinfacht) so:

12V <--Lampe-|
                    |----|  |------> Arduino PIN
  Widerstand  | |   O-/ Optokoppler
                    |----|  |------> Arduino GND
  Schalter       \
                    |
Masse <---------

Dirk
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Bist du sicher, dass du hier mit einem Optokoppler arbeiten willst, ohne strombegrenzenden Widerstand für die interne LED? Denkbar wäre es eher, mit einem OpAmp als Verstärker den Spannungsabfall zu detektieren. Dann stellt sich aber wiederum die Frage nach der sauberen Spannungsversorgung für den Operationsverstärker etc..
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Mein Arduino-Blog: http://www.sth77.de/ - letzte Einträge: Teensy 3.0 - Teensyduino unter Window 7 - Teensyduino unter Windows 8

northern germany
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stimmt, du hast natürlich Recht.
War ja auch nur "schematisch" gedacht.
Mir ging es eher um die Unterscheidung "Schalter ein/aus" oder "Lampe brennt/brennt nicht".
Das hab ich aus dem Originalpost des Threaderstellers nicht ganz klar erkannt ...

Dirk
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Hi,
erstmal danke für eure Antworten und Lösungsvorschläge.
Es handelt sich bei der Lampe um die Anzeige, dass der "Neutralgang" beim Motorrad eingelegt ist. Diesen Zustand möchte ich mit dem Arduino abfragen und weiter verarbeiten.

Kann ich nicht den 10k Widerstand weglassen und nur die Z-Diode einsetzen?
Wieso schützt der Kondensator nochmals  besser vor Überspannungen und woher weiß ich welche Kapazität der Kondensator haben muss?

Eulenspiegel
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Kann ich nicht den 10k Widerstand weglassen und nur die Z-Diode einsetzen?
[FRUST]  Wenn wir Ratschläge geben, dann geben wir sie, weil sie notwendig sind. [/FRUST]

Nun zur Erklärung wieso es ihn braucht:
Was glaubst Du was passiert, wenn ein Bauelement das an seinen Polen 5V, unabhängig vom Strom der hindurchfließt, hat, mit 12 V versorgst?
??
Es geht kaputt, weil ein zu großer Strom fließt, der es zusehr erhitzt. Wenn Du sehr viel Glück hast, dann ist die Schmelzsicherung schneller, ansonsten hast Du 12V am Arduino Eingang und wenn Du Glück im Unglück hast, dann geht nur der Eingang kaputt und nicht der ganze Arduino.

Quote
Wieso schützt der Kondensator nochmals  besser vor Überspannungen und woher weiß ich welche Kapazität der Kondensator haben muss?

Quote from: guntherb
Im KFZ-Bordnetz können sehr schnelle Spannungsspitzen bis 300V entstehen, da könnte die Zenerdiode zu langsam sein und den Arduino zu schützen.
Ich würde da noch einen Keramischen Kondensator parallel schalten:

12V-+
       |
     Lampe
       |-------+
       |          |
       |         20k
       |          |
    Schalter  +----+-----------------------+----------------- Pin Arduino (0 = Lampe AN  /  4...5 V = AUS)
       |          |      |                               |
       |         10k   _                             __
       |          |      ^   Zener 5.1V          __ 10nF
       |          |      |                               |
0V--+-------+----+-----------------------+------------------ GND

Der Kondensator muß geladen werden (Strom hineinfließen), damit die Spannung an seine Polen ansteigt. Der Ladestrom wird aber durch den 20kOhm Widerstand begrenzt. So kann die Spannung nicht schnell ansteigen und bevor die Spannung sigifikant ansteigt ist die Spannungspitze schon wieder vorbei. Als Wert des Kondensators hat guntherb 10nF vorgeschlagen.

Der Kondensator ist Teil eines RC Gliedes mit dem 20kOhm, 10kOhm Widerstand und bei Spannungen über 5,1V auch dem Ersatzwiderstand der ZDiode (Rersatz = Uz/ Iz). Den Wert des Kondensators errechnet sich aus der Zeit die überbrückt werden muß (Dauer des Spannungsimpulses) und dem Widerstand. Dieser wird auch für die Z-Diode benötigt und darum nicht frei wählbar.

Grüße Uwe
« Last Edit: February 10, 2013, 05:53:21 am by uwefed » Logged

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[FRUST]  Wenn wir Ratschläge geben, dann geben wir sie, weil sie notwendig sind. [/FRUST]
Das ist mir schon klar, ich möchte aber verstehen warum das so ist. Dann brauche ich das nächste mal nicht mehr Fragen und kann mir die Lösung selber erarbeiten.

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Nun zur Erklärung wieso es ihn braucht:
Was glaubst Du was passiert, wenn ein Bauelement das an seinen Polen 5V, unabhängig vom Strom der hindurchfließt, hat, mit 12 V versorgst?
??
Es geht kaputt, weil ein zu großer Strom fließt, der es zusehr erhitzt. Wenn Du sehr viel Glück hast, dann ist die Schmelzsicherung schneller, ansonsten hast Du 12V am Arduino Eingang und wenn Du Glück im Unglück hast, dann geht nur der Eingang kaputt und nicht der ganze Arduino.

Ich Frage deshalb weil ich woanders die Schaltung ohne den 10k Widerstand gesehen haben (Spannungsstabiliesierung http://www.elektronik-kompendium.de/sites/slt/1012151.htm). Ich dachte an der Z-Diode fallen immer 5,1V und der Rest an dem 20k Widerstand.  Strom wird durch den 20k begrenzt.

Das mit dem Kondensator habe ich glaube ich verstanden :-). Danke für die Erklärung.

Eulenspiegel
« Last Edit: February 10, 2013, 06:04:37 am by Eulenspiegel » Logged

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Da habe ich etwas falsch geantwortet. Entschuldige.

Der 20KOhm Widerstand ist zusammen mit dem 10kOhm Widerstand ein Spannungsteiler der die 12 V auf ca 4V herunterteilt. Im Auto/Motorrad kann die Batteriespannung bis 14V betragen und darum ist die max Spannung am Eingang 4,67V.

Das würde eigentlich genügen, aber durch Störungen und Überspannungen ist eine Z-Diode sinnvoll da die sicher die Spannung auf max 5,1V hält. Das ist der 2. Schutz. Der Spannungsteiler macht, daß die Z-Diode weniger beansprucht wird.

Dann noch der Kondensator für kurze Spannungsspitzen (= Hochfrequente Störungen)

Grüße Uwe
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