Schaltung abmalen, unsicher mit den Potis

[Peter S. (petershaw)]

Hallo,

ich baue zur Zeit meine erste große Applikation, ein 16-Step-Sequenzer! 
Ich habe die Funktionen hier ausführlich beschreiben: 
http://unthoughted.wordpress.com/2011/10/31/pontius-userinterface-der-stepsequenzer-meiner-wunsche/

Nun habe ich die Boards voll und mein Prototyp läuft sehr gut. Jetzt 
will ich die Schaltungen dokumentieren und benutze dazu Eagle. Da es 
meine erste Zeichnung ist bin ich mir natürlich etwas unsicher.
Ich fange also mit dem einfachsten Baustein des Sequenzer an, der Clock.
Zum einen würde ich gerne von euch wissen, was meine größten Fehler in 
der Zeichnung sind und worauf ich achten soll. Was man besser machen 
könnte. Eine speziellen Frage interessiert mich:  habe ich den 
Schiebepoti richtig eingezeichnet?

Ich habe ein paar Bilder angehängt und die Zeichnung als png. Das Eagle 
Dokument gibt es hier: http://www.box.net/shared/7qk7scupsomndsp0g2p6 .
Für Hilfestellungen bin ich sehr dankbar. (Ich hab da ja noch einige 
Parts vor mir und denke es ist besser ich komm erstmal mit meiner ersten 
einfachen Zeichnung raus, bevor ich alles falsch mache :-) )

Danke für Feedback,
ps.

[Bernd W. (berndwiebus)]

Hallo Peter.
>
> Nun habe ich die Boards voll und mein Prototyp läuft sehr gut.

zum "gut laufen" später.......

> Jetzt
> will ich die Schaltungen dokumentieren und benutze dazu Eagle.

Soweit ok.

> meine erste Zeichnung ist bin ich mir natürlich etwas unsicher.
> Ich fange also mit dem einfachsten Baustein des Sequenzer an, der Clock.
> Zum einen würde ich gerne von euch wissen, was meine größten Fehler in
> der Zeichnung sind und worauf ich achten soll. Was man besser machen
> könnte.

Aaaalso.....von der Dokumentation her kann ich noch nicht viel sagen, es 
ist noch zu wenig. Der Knackpunkt ist aber auch weniger der Schaltplan, 
als später das Layout und die Anschlüsse.
Schliesslich willst Du ja auch noch nach ein paar Jahren schnell 
erkennen können, welcher Draht wohin gehört, wenn etwas abgerissen ist 
und geflickt werden muss.
Wenn Du kein Layout machen willst, sondern auf Lochraster aufbauen 
willst, mach ein paar gute Bilder mit der Digitalkamera, und male mit 
Gimp oder was vergleichbarem die Bauteilnahmen und Bezeichnungen und 
Kommentare hinein. Für Lochraster ist das eine angemessene und 
funktionierende Methode.

Steckboards sind nichts für Dauer....das ist ja auch nur ein Prototyp, 
aber auch den könntest Du, wenn nötig, auf die Tour dokumentieren. Sei 
aber bei den Fotos dafür grundsätzlich sehr selbstritisch. Du willst 
auch Bauteilbezeichnungen, Hersteller, und verknuddelte Drähte zuordnen 
können. Also gute Aufnahmen und aus verschiedenen Blickwinkeln.
Diese Dokumentationsmethode ist auch gut für boards, die man von 
anderswoher bekommt, und zur Reperatur oder zum Selbststudium 
analysiert. ;-)

Meine Bedenken habe ich an einigen Schaltungsdetails, auch wenn die 
Schaltung (erstmal) so damit funktioniert.

1) Die Kondensatoren: Elektrolytkondensatoren, wie Du sie verwendest, 
sind für den Anwendungsfall in einem Zeitglied sehr problematisch.
Sie haben einen hohen Leckstrom, und sind von ihren Eigenschaften sehr 
temperaturabhängig. Zusätzlich altern sie stark.
Wenn sich Dein Leckstrom ändert, ändert sich a) die Frequenz und b) wenn 
der Leckstrom zu groß wird, wird die kippspannung u.U. nie mehr 
erreicht, und der Tackt setzt komplett aus.
Für den Zweck werden gerne Folienkondensatoren verwendet. Eventuell 
einige paralell, wnn Du nicht die passenden Größen bekommst. Wenn die 
Folienkondensatoren zu voluminös werden, könntest Du auf Tantal 
Kondensatoren ausweichen. Die haben einen deutlich geringeren Leckstrom 
als Elkos. Du musst aber gute nehmen und sie pfleglich behandeln. Kein 
Verpolen, keine Überspannung, auch nicht nur ganz kurz. das mögen sie 
nicht. Darum könnte eine Antiparalelldiode und eine Sicherung in der 
Stromversorgung des ganzen Boards nützlich sein.

2) Die Widerstände für das Zeitglied sind so ok. Bei Umdimensionierungen 
solltest Du aber vorsichtig mit größeren Widerstandswerten sein. Ab ca. 
1Megohm könnten Dir die parasitären Paralellwiderstände durch die 
Leitfähigkeit des Platinenmaterials Ärger machen. Denke auch an 
Alterung, Verschmutzung und Betauung.

3) Es fehlen Entstörkondensatoren direkt auf der Versorgungsspannung des 
ICs. Hier könntest Du die Elkos verwenden, die Du für das Zeitglied 
nicht mehr verwenden möchtes, paralell zu einem 100nF (besser 220/330 
oder gar 470nF) keramischen Kondensator. alles möglichst Dicht an Pin 1 
und Pin 8 des 555 platziert.
Der 555, besonders ältere, ziehen wärend des Umschaltens kurze, heftige 
Ströme. Wenn jetzt Deine Leiterbahnen etwas länger sind, hast Du 
entsprechende Spannungseinbrüche durch den ohmschen Verlust auf der 
Leiterbahn, die sich in der Umgebung mausig machen, und wenn das nicht 
passiert, wirken entlang der Spannungsversorgungsleiterbahn die Felder 
der Strompulse.
Umgekehrt schützen die Kondensatoren auch etwas dagegen, das soetwas von 
anderen Stufen auf Deinen 555 einwirkt.
Bei Deinem Steckbrett merkst Du noch nicht viel davon, weil Du nur eine 
einzige Schaltung darauf hast.

4) An Pin 5 des 555 fehlt ein Kondensator nach Masse. 10-100nF keramisch 
währen wohl ok. Dient auch zur Entstörung des 555 inneren.

5) Zum Poti kann ich Dir erstmal nicht viel sagen ausser das unter Punkt 
zwei gesagte. Aber es ist eher üblich, ein Poti am Anfang und Ende der 
Leiterbahn anzuschliessen, und den Schleifer entweder auf den Anfangs 
oder den Endanschluss zu brücken. Das soll verhindern, das bei 
Kontaktschwierigkeiten am Schleifer der Widerstand "unendlich" hoch 
wird. Er wird dann auf den Maximalwert des Potis begrenzt. Der Punkt ist 
hier nicht ganz so wichtig...wenn Du damit Leben könntest, das Dein 
Sequenzer einfach mal mittendrinn in einem Status steckenbleiben kann.
Denk aber noch einmal darüber nach, ob Du wirklich ein Schiebepoti 
verwenden möchtest. Grund: die Schiebebahnen lassen sich viel schlechter 
als Drehachsen gegen Verschmutzung und Staub abdichten. Sie sind darum 
ein Quell von Unzuverlässigkeit. Alternative: Nimm ein Drehpoti mit 
Zahnrad auf der Achse, und betätige das Drehpoti mit einer Zahnstange. 
;-) Ist natürlich handwerklicher und mechanischer Aufwand.
Eine ganz robuste Alternative: nimm überhaupt kein Poti, auch kein 
Drehpoti, sondern einen Stufendrehschalter, den Du mit passenden 
Widerständen beschaltest. Meist kommt man mit weniger Stufen aus als man 
denkt. ;-)



> Für Hilfestellungen bin ich sehr dankbar. (Ich hab da ja noch einige
> Parts vor mir und denke es ist besser ich komm erstmal mit meiner ersten
> einfachen Zeichnung raus, bevor ich alles falsch mache :-) )

Erfahrung ist das, was man bekommt, wenn etwas nicht geklappt 
hat......ich hab vor Jahrzehnten genauso angefangen wie Du. ;-)

Mit freundlichem gruß: Bernd Wiebus alias dl1eic

http://www.dl0dg.de

[Bernd W. (berndwiebus)]

Hallo Peter.

Nachtrag:
Der 555 ist ein geniales Teil. Allerdings.....sehr langsam laufende 
Clocks sind immer ein Problem, weil Kondensatoren sehr groß werden bzw. 
die Widerstände zu hohe Werte annehmen müssen, um wirklich stabil zu 
sein.
Eine Lösung wäre, den 555 viel schneller laufen zu lassen, und den Takt 
dann herunter zu teilen. Der Platzbedarf für einen Teiler plus drumherum 
kann sehr schnell kleiner sein, als eine Batterie dicker 
Folienkondensatoren.

Und wenn Du einen Johnson (dekadischen) Zähler nimmst, z.B. einen 
CD4017, kannst Du auch per Diodenmatrix das Tastverhältnis in Stufen 
unabhängig von dem, was der 555 treibt, einstellen.

Mit freundlichem gruß: Bernd Wiebus alias dl1eic

http://www.dl0dg.de

[Peter S. (petershaw)]

hallo Bernd,

Erstmal Danke, und Wow! das ist genau das was ich gebraucht habe. 
Anregung, Kritik und auf jeden Fall eine Menge Ansporn.
Ich werde mich nun erstmal zurück ziehen und die Dinge Punkt für Punkt 
durchgehen, experimentieren und abändern. (Nur eins bleibt, der 
Schleifer bleibt, ich bin DJ ich BRAUCH den Schleifer, alles andere ist 
Killefitz :-) und ich kann ohne Schleifer nicht arbeiten.)

meinst du ich kann die Kondensatoren nehmen um die Werte zu testen und 
dann auf die Folienkordensatoren oder Tantal wechseln? Oder sollte ich 
gleich mit den stabileren Teilen testen?

Das mit den Entstörkondensatoren ist ein guter Punkt, jetzt wird mir 
einiges klarer aus der Vergangenheit..... :-)

Soll ich dann jedes Bauteil in die Zeichnung einfügen, oder eher Ketten 
von Wiederständen zusammenfügen ( also 2x 100k oder als ein 200k)? Ich 
habe beides schon gesehen und bin nicht sicher was üblicher, oder 
übersichtlicher/besser ist.

Nochmals Danke für den Super Text. Ich denke er wird mich die nächsten 4 
Tage begleiten und ich werde wieder viel aus der Konversation lernen.

lieben Gruß,
Peter

[Hans_Dampf (Gast)]

> IMG_1591.JPG
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> IMG_1661_edit.JPG
> 1 MB, 69 Downloads

> IMG_1659.JPG
> 1,2 MB, 68 Downloads

> IMG_1594.JPG
> 1,4 MB, 106 Downloads

gings noch ein wenig größer und unschärfer?

BILDFORMATE!

[Bernd W. (berndwiebus)]

Hallo Peter.


> Ich werde mich nun erstmal zurück ziehen und die Dinge Punkt für Punkt
> durchgehen, experimentieren und abändern.

Das Experimentieren ist gut. Jede Anwendung hat ein paar Besonderheiten, 
die man u.U. nicht vorher versteht, und so ergeben sich dann auch 
Optimierungsmöglichkeiten.

> (Nur eins bleibt, der
> Schleifer bleibt, ich bin DJ ich BRAUCH den Schleifer, alles andere ist
> Killefitz :-) und ich kann ohne Schleifer nicht arbeiten.)

Ok, das ist ein Punkt, wo ich nicht mitreden kann. Wenn Du ihn brauchst, 
isses halt so, und es bleibt über, das ganze so hinzubekommen, das es 
trozdem gut funktioniert.
Denk aber z.B. mal darüber nach, den Schieberegler mit einer separaten 
Platine steckbar zu machen. Dann ist er im Zweifel ganz schnell 
gewechselt. Und wenn Du nicht mehr den passenden Typ Schieberegler 
bekommst, musst Du für den neuen Typ nur die Hilfsplatine (und die 
Blende?) redesignen. ;-)


> meinst du ich kann die Kondensatoren nehmen um die Werte zu testen und
> dann auf die Folienkordensatoren oder Tantal wechseln? Oder sollte ich
> gleich mit den stabileren Teilen testen?

Nimm besser gleich die Folienkondensatoren. Folienkondensatoren sind in 
dem Frequenzbereich eigentlich das beste für Frequenzstabilität. Alle 
anderen haben eher irrsinnige Toleranzen von der Lieferung her. Auch 
Folienkondensatoren werden mit +-10% geliefert. Nach 5%tigen musst Du 
schon fragen......um das auszugleichen hast Du ja Deinen Trimmer.
Bei den Tantals und den Elkos bist Du meist bei irgendwas um 20-30% oder 
schlimmer. Beim Temperaturgang und bei der Alterung ist es auch so. 
Tantals haben den Vorzug der Schnelligkeit, Güte und geringen Leckstrom. 
Du hattest eher Glück, wenn das ganze mit den mehreren 100kOhm und dem 
dicken Leckstrom der Elkos überhaupt geht....Wenn Du natürlich jetzt ein 
paar Tage auf Folienkondensatoren warten musst, kannst Du ja mit den 
Elkos experimentieren, aber erwarte nicht zuviel. Vor allem wundere Dich 
nicht, wenn die experimentell für Elkos ermittelten Werte nicht viel mit 
denen zu tun haben, die Du für Folienkondensatoren brauchst. ;-)

Als Experimentiertipp.....gehe doch mal mit der Frequenz runter, indem 
Du die Widerstände des Zeitgliedes vergrößerst. Irgendwann setzt das 
aus. Das ist der Punkt, wo der Spannungsteiler aus den Widerständen und 
dem Leckwiderstand der Elkos nur noch eine Spannug an Pin 2 und 6 
zulässt, die unter 2/3 der Betriebsspannung liegt.

>
> Das mit den Entstörkondensatoren ist ein guter Punkt, jetzt wird mir
> einiges klarer aus der Vergangenheit..... :-)

Da ich mal Funken- und Bogenquellen plus den dazu gehörigen 
Hochspannungszündungen entwickelt habe, bin ich in Punkto 
Entstörkondensatoren (und überhaupt Entstörung) etwas paranoid geworden. 
;-) Vieleicht solltest Du darum dazu auch noch die Meinung von anderen 
einholen.....im Übrigen ist ein wichtiger Teil der Entstörung auch die 
geschickte Leiderbahnführung. Was Du da versemmelst, kann auch der beste 
Schaltplan nicht ausgleichen. Aber keine Bange.....das kriegst Du schon 
hin.

Dein Steckbrett ist in der Hinsicht auch relativ unproblematisch, weil 
sich die Leitungen in relativ großem Abstand befinden (Weil Du auch die 
Räumlichkeit ausnutzt)...Leiterplatten sind meist viel gedrängter und 
enger, und vor allem liegt alles an Verdrahtung in etwa der gleichen 
Platinenebene (Naja, Vorderseite, Rückseite und etwaige Zwischenlagen). 
Das fürt zu einer viel stärkeren Kopplung der Leitungen miteinander. 
Dafür haben Steckbretter notorisch Übergangswiderstände und 
Wackelkontakte.


>
> Soll ich dann jedes Bauteil in die Zeichnung einfügen, oder eher Ketten
> von Wiederständen zusammenfügen ( also 2x 100k oder als ein 200k)? Ich
> habe beides schon gesehen und bin nicht sicher was üblicher, oder
> übersichtlicher/besser ist.

Mmmmh. Üblich sind Wiederstände in der E12 Reihe. Die enthält keinen 
200kOhm Widerstand, aber dafür sehr wohl die E24 Reihe. Wenn Du gut an 
Bauteile der E24 Reihe kommst, nimm 200kOhm am Stück. Wenn Du nur 
leichten Zugang zur E12 Reihe hast, musst Du wohl oder übel zwei mal 
100kOhm in Reihe Schalten. Oder statt der 200KOhm halt die 180kOhm oder 
220 kOhm der E12 Reihe nehmen. Hängt auch etwas von Deinen 
Genauhigkeitsanforderungen ab
Eigentlich solltest Du das mit dem Trimmer aber auch hingebogen 
bekommen.

Zur E-Reihe: http://de.wikipedia.org/wiki/Widerstandsreihe .....für 
Leute, die das nicht kennen, sind die Toleranzen in der Elektronik 
manchmal erschreckend. ;-)

Wichtig ist: Das sind Fertigungstoleranzen. Alterung und Temperaturgang 
stehen auf einem anderen Blatt.
Ebenfalls wichtig zu wissen: Früher hat man oft viele Widerstände (oder 
Kondensatoren) zusammengeschaltet, um die Fertigungstoleranzen 
herauszumitteln. das geht SO heute nicht mehr. Die Widerstände (oder 
Kondensatoren) einer Herstellungscharge sind heutzutage untereinander 
viel zu gleich, um etwas herauszumitteln. Beispiel. Wenn Du 1% 
Widerstände kaufst, hast Du bei z.B. einem Gurtstück über Tausend 
Widerstände eine gute Chance, das fast alle relativ gleichmäßig um z.B. 
etwas um 0,2% danebenliegen. Wenn aber alle ähnlich danebenliegen, 
mittelt sich nichts mehr weg....Du müsstest also eigentlich zusehen, daß 
Du über mehrere Chargen mittelst. Das dürfte aber Logistisch etwas 
aufwändig werden....;-)

Trozdem kann es Sinn machen, in Deinem Falle von vorneherein eine 
Reihenschaltung aus zwei Widerständen vorzusehen. Wenn Du gut an E24 
kommst, setzt Du halt einen 200kOhm und eine Draht- (Nullohm) Brücke 
ein. Wenn Du mal nicht an E24 kommst, und auf E12 angewiesen bist, setzt 
halt zwei mal 100kOhm ein. Nachteil ist, das Du IMMER zwei Bauteile 
bestücken musst......alledings ist es zur Zeit in Deutschland auch noch 
einfach, an E12 und E24 Widerstände zu kommen.....insofern ist das alles 
jetzt eine eher theoretische Überlegung, aber bei exotischeren Bauteilen 
sind solche Überlegungen oft sinnvoll. Und natürlich, wenn Du irgendwo 
Restbestände verbauen möchtest. Philips hat früher viel sowas gemacht.

Was den Schaltplan angeht.....da ich auch viel Fehlersuche gemacht habe, 
habe ich es schätzen gelernt, wenn der Schaltplan möglichst gut der 
fertigen Schaltung entspricht. Sprich: Wenn Du eine Kette in der 
Realität vorsiehst (Auch eine Nullohm Drahtbrücke würde ich in dem Falle 
als zur Kette gehörig interpretieren), sollte der Schaltplan auch eine 
Kette zeigen. Wenn Du nur einen einzigen Widerstand einsetzt (ohne Null 
Ohm Widerstand), sollte auch im Schaltplan nur einer sein. Wenn Du 
Alternativ Bestückungen vorsiehst, so Dokumentiere das gut im 
Schaltplan. Es kommt der Tag, da will ein Fehler gesucht werden, und 
dann ist es nett, wenn der Schaltplan mich nicht auf falsche Fährten 
lockt. ;-)

>
> Nochmals Danke für den Super Text. Ich denke er wird mich die nächsten 4
> Tage begleiten und ich werde wieder viel aus der Konversation lernen.

Ich wünsche Dir viel Erfolg.

Mit freundlichem Gruß: Bernd Wiebus alias dl1eic

http://www.dl0dg.de