All your data logging shield are belong to us
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Es gibt da ja diesen Data Logger Shield, dieses Ding mit dem SD-Karten-Steckplatz, einem Uhren-Schaltkreis und einer Knopfzelle zum Weiterbetrieb desselben. Es gibt sogar nicht nur diesen, sondern mindestens einen Klon, aber eigentlich eher hundert Klone. Das Original war möglicherweise einmal jene Ausgabe von Adafruit, aber die Geschichtsschreibung ist da noch nicht eindeutig.
Jedenfalls allen Shields gemein ist, dass sie zwischen den 5V-Datenleitungen des Arduino und den 3,3V-Leitungen der SD-Karte vermitteln müssen oder müssten. Im Fach spricht man von Pegelwandlung; das haben auch die Kreativen von den Shields erkannt. Es gibt da bessere und schlechere Ideen, ebensolches zu bewirken, aber oft ist ein IC nicht die blödeste aller Optionen. Da kommen etwa TTL/CMOS-Leitungs- und Bustreiber oder einfache Puffer in Frage.
Bei Adafruit besorgts Nummer 4050 aus einer CMOS-Logikfamilie. Der hat einen tollen Move drauf: Man kann ihn mit gleich 3,3V versorgen (so liefert er 3,3V-Signalpegel an seinen Ausgängen in Richtung der SD-Karte) und trotzdem kann er 5V-Signalpegel an seinen Eingängen (vom Arduino kommend) verdauen. Das ist jetzt nicht selbstverständlich, aber dieser hier kann es halt eben.
Dann kamen die Klonkrieger und irgendjemand hat versucht, andere Schaltkreise für die Pegelwandlung zu verwenden. Auf den Klonen finden sich oft Bausteine aus den 74er-Logikfamilien (man würde sie gerne TTL-Logik nennen, aber heute ists ja auch HCMOS): Gerne 74xx125 oder 74xx245 oder vergleichbare. Die Logikfunktion ist garnicht so entscheidend, aber das xx ists. Das 5V-/3,3V-Gemisch ist da auch wieder nicht selbstverständlich. Beispielsweise leisten die LVC- und LVT-Familien (also etwa 74LVT125 und 74LVC125) ähnliches. Überhaupt gibt es heute dutzende Logikfamilien für unterschiedliche Spannungen und Geschwindigkeiten, aber das haben die Kreativen von den Shields leider nicht erkannt.
Auf den meisten Klonen sind HC-Bausteine (oft 74HC125) verbaut: Bei denen darf die Spannung an den Eingängen in aller Regel nicht größer als die Betriebsspannung sein. Und die ist ja 3,3V - wegen der SD-Karte. In der Regel liegt das schon daran, dass die HC-Bausteine Schutzdioden an den Eingängen haben. Liegt trotzdem eine größere Spannung am Eingang an, dann leitet die obere Schutzdiode diese in die niedrigere Betriebsspannung ab.
Bei den fraglichen Shields kann das ganz einfach nachvollzogen werden: Die Spannungsversorgung der SD-Karte dümpelt meistens irgendwo um 4,5V herum, je nach Potenz des Netzteils/USB-Ports und des 3,3V-Spannungsreglers. Die Funktion der SD-Karte reicht dann von geht manchmal über geht nicht bis hin zu geht kaputt.