Mikrocontroller - Stromchaos

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Elektronik
 
 

Hier möchte ich kurz auf die Mikrokontroller eingehen, was das ist, wozu brauch man so was, und wie gehe ich damit um. Ein Mikrokontroller ist ein Chip, der eigentlich alles enthält, was man zum Steuern und Regeln benötigt. Er beinhaltet in der Regel Digitale und Analoge Ein/Ausgänge, einen internen Taktgenerator, und eine gewisse Anzahl von Befehlen zur Steuerung der Ein/Ausgänge. Um einen Mikrokontroller zum Laufen zu bekommen, ist meist nicht viel Hardware nötig. Eine mögliche Basisbeschaltung eines Chips der Firma Atmel ist im linken Bild zu sehen. Sie besteht aus einer externen Taktquelle, einigen Blockkondensatoren um mögliche Störungen zu filtern, einer Reset-Beschaltung um ihn auch mal zurücksetzen zu können, und der sogenannten ISP (in circuit programming) Schnittstelle. Über sie wird der Chip programmiert. Es handelt sich um die Standard 6-polige Variante, die auch von Atmel verwendet wird. Der Vorteil der ISP Programmierung ist, das der Chip dafür NICHT aus der Schaltung genommen werden muss. Als Programmer stehen im Netz eine Vielzahl von Selbstbau Versionen zu Verfügung. Ich nutze den original ARVISP MKII USB von Atmel, der auch die neuen XMega über die PDI-Schnittstelle beherrscht.

Auch die Beschaltung der IO-Pins ist nicht schwierig. In der nebenstehenden Schaltung sind je zwei LED´s zur Ausgabe, und zwei Taster zur Eingabe angeschlossen. Die eingezeichneten Pullup Widerstände dienen dazu, um im nicht gedrückten zustand einen definierten Zustand zu erhalten. Bei den Ausgängen ist darauf zu achten, das der zulässige Strom nicht überschritten wird, da es sonst zur Zerstörung des Kontrollers kommen kann. Der maximal Strom pro Port darf 40mA nicht überschreiten, und gesamt nicht über 300mA. In der Praxis kommt man eigentlich immer zurecht, wenn ein Strom von max 20mA pro Portpin zugrunde gelegt wird. Um z.b. eine LED zum Leuchten zu bringen, reichen auch 5-10mA.
Relais z.b. sollten sowieso immer über geeignete Transistoren geschaltet werden.


In der nebenstehenden Schaltung werden einige Beispiele dargestellt, wie z.b. ein Relais angesteuert wird. Bei der Auswahl des Transistors ist auf den maximalen Strom zu achten, der durch die Relaisspule fließt. In dem Beispiel, sollte die Spule einen Widerstand von größer 120 Ohm haben. Bei 12V ergibt sich ein Strom von 100mA, die absolute grenze des BC547.
Der AD-Wandler des AVR kann Spannungen bis max 5V direkt verarbeiten. Sollen größere Spannungen gemessen werden, muss  ein geeigneter Spannungsteiler vorgeschaltet werden.
Ein LCD-Display ist ebenfalls sehr leicht anzusteuern, wie in der Schaltung zu sehen ist. Es wird üblicherweise im 4bit Modus betrieben, wobei sich die Anzahl der nötigen Leitungen verkleinert. Der Trimmer dient zur Kontrastregelung.
Ein sehr gutes Tutorial ist unter http://www.mikrocontroller.net/articles/AVR-Tutorial zu finden, in dem alles rund um den Kontroller erklärt wird.

 
 
 
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