Kleine Überprüfung von meiner ersten großen Platine

[Leon P. (lepo)]

Hallo,

ich habe es jetzt endlich nach vielen Versuchen geschafft meine erste 
größere Platine fertig zu routen.
Diese wollte ich demnächst in einer Firma in der Nähe herstellen lassen, 
da meine eigenen Ätzversuche bei den teilweise sehr kleinen Abständen 
gescheitert sind.

Mir ist bewusst, dass ein paar Leiterbahnen noch nicht ganz perfekt 
liegen, doch ich würde schon jetzt gerne einmal wissen, ob sonst alles 
mindestens einigermaßen in Ordnung ist. Sodass ich weiß, ob es Sinn 
macht dieses Layout beizubehalten.

Wirklich vielen Dank,
Lepo

[RotGrad (Gast)]

Ist schon etwas klein um da geanueres zu sagen, jedoch fällt mir auf 
dass du keine Stützkos in die Nähe des IC1 (µC?) gesetzt hast sondern 
relativ weit weg. Sollten so nah wie möglich an den IC. Genauso bei 
allen weiteren ICs.
Falls es sich um eine uC handelt kann ich keinen Quarz oder dergleichen 
sehen. hat der einen internen Taktgenerator?
Sonst kann ich jetzt ohne Schaltplan und etwas größeren Bildern nicht 
viel mehr dazu sagen

[hdd (Gast)]

Benenn die großen Flächen mal genauso wie deine Masse, so bringen die 
dir garnichts (außer mehr Kupfer) weil sie keinen Kontakt haben.

[Leon P. (lepo)]

RotGrad schrieb:
> Ist schon etwas klein um da geanueres zu sagen,

Ich weiß jetzt nicht, ob du das meintest, aber wenn du unter der 
Bildvorschau auf das PDF klickst, hast du eine sehr große Vorschau.

Zum Schaltplan:
Ich habe den jetzt mal hochgeladen, doch er ist wirklich relativ 
unübersichtlich. Ich habe zu diesem Zeitpunkt noch nicht gewusst, wie 
man das BUS-Tool benutzt. Jetzt würde ich es natürlich anders machen. 
Auch hier einfach auf das PDF klicken, um eine höhere Auflösung zu 
haben.
Insgesamt sind auf der Platine 2 Controller (ATXmega128A1) auf Vor- und 
Rückseite verteilt.
Die Quartze sind relativ weit oben auf der Platine, vieleicht etwas weit 
entfernt vom Controller.

Vielen Dank
Lepo

[Lothar M. (Firma: Titel) (lkmiller) (Moderator)]

Bilder haben für mich die Endung png oder gif. Ich bin gerade mit dem 
Smartphone unterwegs und da ist ein pdf wie die Pest am Arm...
Und posted auch den Schaltplan, erst dann kann man ein Layout 
beurteilen.

[Leon P. (lepo)]

Ok, hier dann nochmal alles als png. Ich hoffe ihr könnt mit dem 
Schaltplan etwas anfangen. Ich werde demnächst noch einmal eine 
überarbeitete Version machen, die dann besser ist.

Lepo

[Reinhard Kern (Gast)]

Hallo,

die Flächen sind nicht nur sinnlos, sie sind schädlich, da sie das 
Übersprechen erhöhen statt verringern.

Sieht professionell aus, ist aber elektrisch völlig blödsinnig.

Und wozu benutzt man eigentlich ein CAD-System, wenn sich kreuzende 
Leitungen oder Leitungen quer durch Bohrlöcher überhaupt nicht 
auffallen?

Gruss Reinhard

[Dex (Gast)]

Hi,
das Themal DRC solltes du nochmal durchgehen, siehe miniabstände 
aufgrund "nebendranliegender" Leitungen...

[Leon P. (lepo)]

Ok, habe ich mir schon gedacht, dass das alles nicht so dolle ist. Ich 
werde dann nochmal anfangen einen ordentlichen Schaltplan zu machen und 
dann auch eine hoffentlich bessere Platine. Nur schaffe ich es leider 
meistens nicht, weil ich mich beim routen irgendwie verhaspel und am 
Ende kein Platz mehr für die restlichen Leiterbahnen finde. Ich hoffe es 
wird nächstets Mal besser.

Trotzdem wirklich vielen Dank für die ehrlichen Rückmeldungen.

Lepo

[Lothar M. (Firma: Titel) (lkmiller) (Moderator)]

Ich würde bei dem Schaltplan auch einen ERC vorschlagen...
Ein Tipp:
Man kann einen Schaltplan mit Labels manchmal besser lesbar machen.

[Leo H. (Gast)]

Moin,

arbeitest du mit Eagle? Bei der Platinengröße hast du dann 
wahrscheinlich eine Student-/Pro-Version. Mit diesen Versionen kannst du 
den Schaltplan auf mehrere Seiten verteilen und mit Bussen/Labeln 
verbinden.

Außerdem solltest du die Schaltung mal überprüfen:
- Beschaltung MAX232 Spannungsversorgung (Tipp: Invoke)
- Freilaufdioden an den Relais
- USB zum µC: Hat der Chip überhaupt USB? ESD-Schutz?
- RFM12: Die Int/IRQ Leitungen sind ganz nützlich, außerdem solltest du 
die Spannung puffern. Wie schließt du die Antenne an?
- Seit wann laufen ATXMega überhaupt mit 5V?!
- Wozu sitzen an manchen Pins Kondensatoren gegen Masse?
- Bei den LED-Gruppen den maximalen Strom pro Port beachten
- An den Anschlüssen für die Motoren die Betriebsspannung puffern
- Bei der Menge ICs und wahrscheinlich geplanter Akku-Versorgung wäre 
ein Schaltregler sicher sinnvoll, evtl. auch eine Ladeschaltung für 
LiPo?
- Evtl. sind ein paar Vereinfachungen möglich (nur 1 µC für alles)? Z.B. 
die LEDs und Relais über Schiebregister (+UDN2803) ansteuern, RFM12 und 
Speicherkarte könnten sich einen Bus teilen.

[Sni T. (sniti)]

Und die Quarze haben sicher auch nichts gegen etwas mehr Nähe zu den ICs 
;-)

[Tim (Gast)]

>Nur schaffe ich es leider
>meistens nicht, weil ich mich beim routen irgendwie verhaspel und am
>Ende kein Platz mehr für die restlichen Leiterbahnen finde.

Wer sagt denn das die Taster / LEDs.... an einem bestimmt Port sein 
müssen?
Wenn sich da im Layout was überschneidet dreht man es halt im 
Schaltplan.
Der Firmware ist es doch später (fast) egal wo was angeschlossen ist.
Aufpassen musst du natürlich wenn es um Uart/I2c/PWM geht...


>Ich hoffe es wird nächstets Mal besser.
Wird es, Erfahrung hilft.

Zum Schaltplan:
- Kannst du den in 3 Monaten noch zügig lesen?
- Es gibt ein GND Symbol.
- Es gibt viele verschiedene VCC Symbole
- Die 78L Regler können 100mA, Ich zähle aber 9 Leds + µC + X
- Wie bekommt dein RFM12 VDD ? Über einen Kondensator?
- Apropos RFM12: Mindestens mit 4,7µ Abblocken besser 10µ
- Schau dir nochmal das Datenblatt zum Max232 an.
  (VCC+GND fehlt, an V+/V- kommt jeweils ein C. + 1C am VCC)
- Was macht IC_14?
- Sämtliche Abblockkondensatoren an den Sensoren fehlen.
- Dito für die SD-Karte
- (7,4V-3,3V)*100mA = 410mW.. Bei dem Layout gibt das Rauchzeichen.
- Ich hoffe du willst keine Servos Anschließen
- Warum 3 Regler?
- ULN2003 kennst du?
- X2: mach eine Brücke über 1-4-6, 8 auf T2out, T2in auf GND 
(HW-Handshake)
- Max232 R2in auf GND
- AVCC der µCs hat nur Cs nach GND? Und wo kommt der Saft her?
- Die 3,3V für die Xmegas sollten klar sein, dann passt aber
  der Max232 nicht (hint: Max3232)

Zum Layout:
- Nimm kleine SMD Quarze.
- Die Abblock Cs gehören direkt an die ICs, Route die
  zuerst, dann den Quarz.
- Und der Klassiker: Befestigungslöcher?
- Leiterbahnbreite

[... (Gast)]

Leo-andres H. schrieb:
> - An den Anschlüssen für die Motoren die Betriebsspannung puffern

Falls über die Anschlüsse für die Motoren mehr als ein paar mA Strom 
fließen, sollten die Leiterbahnen deutlich breiter als die Minimalbreite 
des PCB-Lieferanten sein.

[Lothar M. (Firma: Titel) (lkmiller) (Moderator)]

Ich schlage mal vor: ERC für den Schaltplan und DRC für die Platine.
Und bis da beides Mal 0 Fehler herauskommen haben wir noch einige Zeit 
Ruhe, denn da kann ich reinclicken, wo ich will, ich finde immer zu 
geringe Abstände (rote Kringel) und unnötig Orphans (die gelb 
umrandeten, nicht angeschlossenen Zipfel). Und mit etwas gutem Willen 
könnte das in meinem Screenshot unten rot umkreiste ein Kurzschluss 
sein... :-o

Allerdings würde ich dann noch sagen: erst den Schaltplan posten (mit 
weißem Hintergrund bitte, ich verwende ja auch weißes Papier), und wenn 
der gut aussieht die Platine anpacken...

[Leon P. (lepo)]

Ja, damit fange ich heute an. Und die Ratschläge aus den vorherigen 
Posts werde ich auch miteinbeziehen, wenn möglich.

Vielen Dank
Lepo

[Leon P. (lepo)]

Hallo,

nachdem mein letzter Schaltplan zu Recht auf nicht so viel Begeisterung 
gestoßen ist und zudem auch noch einige Fehler enthielt, habe ich einen 
Neuen erstellt, in dem hoffentlich alle Empfehlungen miteinbezogen sind.
Bitte nicht erschrecken, dass ich 12 Seiten hochgeladen habe, aber ich 
habe den Schaltplan auf mehrere Seiten thematisch aufgeteilt, sodass man 
ihn auch in ein paar Jahren noch lesen können sollte.

Zudem habe ich für diejenigen, die selber eine Eagle Version haben, die 
mehrere Seiten unterstützt auch noch die .sch Datei hochgeladen. Dann 
lässt sich der Schaltplan noch einmal besser lesen.

Eine Vereinfachung durch die Benutzung von nur einem µC ist leider nicht 
möglich, da ein einzelner XMega nicht genügend Schnittstellen liefert. 
Und da ich ein paar von diesen Controllern jetzt rumliegen habe, würde 
ich die auch gerne benutzen.

Auch den ULN2003 konnte ich nicht verwenden, da dieser zu wenig mA 
liefert.

Über ein kurzes Feedback würde ich mich sehr freuen,
Lepo

[Leon P. (lepo)]

Mir ist durchaus bewusst, dass das Überprüfen des Schaltplans nicht 
wenig Arbeit ist, und das verlange ich auch überhaupt nicht. Ich würde 
mich einfach nur sehr freuen, wenn hier jemand die Güte hätte, 
wenigstens ein kurzes Feedback zu geben. Besonders wichtig ist mir der 
Teil mit dem RFM12 und dem ESD Schutz für die USB Buchse( Seiten 5+12). 
Bei dem Rest bin ich mir eigentlich ziemlich sicher.

Viele Grüße
Lepo

[Ein Gast (Gast)]

Sehe ich es richtig, am MAX232 und am LCD ist 3,3V und 5V Logik 
verbunden?

[Leon P. (lepo)]

ja die Bauteile arbeiten mit 5V erkennen aber auch High Pegel ab 3,3V an 
und andersherum sind die Eingänge des ATXMegas 5V tolerant, sollte also 
gehen, oder?

[Ein Gast (Gast)]

In den Datenblättern von Logik ICs wird heufig 0,7-0,9 mal die 
Betriebsspannung als untere Grenze für ein als high erkanntes 
Eingangssignal angegeben, weshalb es eventuell zu Problemen führen 
könnte, wenn der MAX232 oder das LCD den 3,3V Pegel vom XMEGA erhällt. 
Andersherum müssten die Eingänge des XMEGA 5V-tolerant sein um dies 
dauerhaft unbeschardet zu überstehen. Eventuell sollte man einen 
Levelshifter einsetzen und wie dies schon jemand anmerkte einen MAX3232 
an Stelle des MAX232 einsetzen, welcher 3,3V Signale an Stelle der 5V 
Signale des MAX232 erzeugt.

Müsste die Freilaufdiode an den Relais für die Beleuchtung nicht auf die 
Seite der Spule, an Stelle der Seite der Schaltkontakte.

[Leon P. (lepo)]

In diesem Thread ist das auch schon behandelt worden:
Beitrag "MAX232 mit 3V-Pegeln"

[Kevin K. (nemon)]

Die Vorwiderstände der LEDs dürfen gerne etwas größer sein, du willst 
vermutlich keinen Raum ausleuchten, sondern einen Status anzeigen. Dafür 
reichen 1-3mA durch die LEDs schon gut aus.
Der MAX232 darf an seiner Versorgungsspannung gerne einen Kondensator 
bekommen. Das ist eine integrierte Ladungspumpe, die muss jetzt nicht 
unbedingt umligende Schaltungen stören.
Für die Platine: geh mal zu leit-on.de, die haben für Eagle eine 
.dru-Datei. Damit kannst du überprüfen, ob deine Platine mit deren 
Fertigungsbedingungen sicher gefertigt werden kann. Du wirst vermutlich 
867 DRC-Fehler bekommen, Lothar hat dir schon ein paar gezeigt. Ich 
schätze, du wirst viele Stunden dran sitzen um dein bisheriges Layout zu 
korrigieren und dich bei jedem Fehler ärgern, dass du den DRC nicht 
zwischendurch schon manchmal gemacht hast.
Bei deinen 4 Tastern könntest du auch eine kleine Schaltung zum 
Entprellen vorsehen (RC-Tiefpass beispielsweise). Du solltest die 
offenen Pins auch auf ein Potential ziehen (wäre mit dem TP gegeben), 
damit die nicht "in der Luft" hängen.
Die Hallsensoren scheinen 0V/5V auszugeben. Lies mal das Datenblatt zum 
ATXMEGA, wie die Eingangsspannungen an den I/O-Pins im Verhältnis zur 
Versorgungsspannung sein darf.
Kommt der Motorfahrregler mit 3,3V Signalspannung klar? Der ATXMEGA 
liefert dir keine 5V auf seinen Pins.
Ansonsten wurde schon einiges gesagt. Dein Layout schreit danach, 
nochmal bei 0 neu gemacht zu werden.

[anderes ich (Gast)]

Der xmega ist NICHT 5V tolerant!
Das Datenblatt sagt unter max. ratings: Vcc+0,5 als maximum.
Besonders lustig wird es wenn du den USB anschließt (5V mit Leistung 
direkt auf Controllerpin)

Und was zum Geier soll die Supperssordiode in Reihe mit einem Varistor 
darstellen?

Zum Layout:
Ich rate dir dringend zu einer 4-lagigen Leiterplatte.

[anderes ich (Gast)]

Zum USB ESD Schutz: Klemmung auf 3V3 ist schon richtig, aber die Diode 
ist denkbar ungeeignet. Für so schnelle Signale wie USB ist die 
Kapazität dieser Diode zu hoch. Abgesehen davon hab ich auch nur Typen 
mit mindestens 5,5V gefunden. Da gibt es bessere Kandidaten

[Leon P. (lepo)]

Das Board mache ich auch noch einmal komplett neu. Das steht außer 
Frage. Wichtig ist mir jetzt nur, ob der Schaltplan soweit ok ist, 
sodass ich auf dessen Basis ein neues Board entwerfen kann, wo dann 
hoffentlich weniger Probleme vorhanden sind.

Die Entprellung der Taster habe ich jetzt eingebaut und auch der MAX232 
hat seinen Kondensator bekommen. Die Widerstände an den Leds mache ich 
etwas größer.

Nun zu den verschiedenen Pegeln: Im Datenblatt steht tatsächlich, dass 
die Spannung an den Pins nicht wesentlich größer sein darf als Vcc, also 
nicht 5V tolerant. Deshalb habe ich mir den MAX3002 als Pegelwandler 
ausgesucht und werde den dann zwischen die Hall-Sensoren und die PWM 
Eingänge setzen.

Dann sollte der Schaltplan doch ok sein, oder?

[Kevin K. (nemon)]

Bei Seite 10 (Lichtstercker) haben die Relais keine Freilaufdiode 
antiparallel zur SPULE.

[Leon P. (lepo)]

Habe den Fehler mit der Freilaufdiode und dem Relais behoben und zwei 
MAX3002 eingebaut, um die Pegel anzupassen. Beides auf den Bildern zu 
sehen.
Ist das so ok?

Viele Grüße
Lepo

[Leon P. (lepo)]

Ups, auf Seite 6 hat der Kondensator am MAX232 gefehlt.

[USB? (Gast)]

ATXmega128A1 und USB?

[Leon P. (lepo)]

Ich meine ATXMega128A1U. Den habe ich zu Hause und auf den habe ich den 
Schaltplan zugeschnitten. Klingt aber schon wirklich sehr ähnlich. 
Wusste bis eben auch nicht, das es einen Unterschied zwischen A1 und A1U 
gibt. Zum Glück habe ich den richtigen.

[... (Gast)]

Leon P. schrieb:
> und dem ESD Schutz für die USB Buchse( Seiten 5+12).

anderes ich schrieb:
> Zum USB ESD Schutz: Klemmung auf 3V3 ist schon richtig, aber die Diode
>
> ist denkbar ungeeignet.
Nimm die hier:
http://de.farnell.com/littelfuse/sp0502bajtg/diode-tvs-aval-2-ch-sc70-3/dp/1827632?Ntt=1827632

Außerdem: Wieder 5V-Signale auf die Eingänge des µC.....--->VBUS
siehe:
http://www.atmel.com/Images/doc8388.pdf
Kapitel 4.3

[Kevin K. (nemon)]

Nimm mal SN65220 als Schutzdioden in den Datenleitungen vom USB

[Leon P. (lepo)]

Hab jetzt soweit alles geändert, was bemängelt wurde. Einzig die 
Tasterentprellung werde ich wohl per Software durchführen, da ich auf 
der Platine im Moment nicht genügend Platz habe.

Die Supressordiode auf der ersten Seite habe ich weggenommen, da sie 
sinnlos ist. Mir wurde das nur früher einmal als Überspannungsschutz 
empfohlen, bei Akku-Betrieb  aber unnötig.

Eine Frage aber noch zur PLATINE:

Ist es möglich, all die Bauteile und Leiterbahnen auf einer 160x100mm 
doppelseitigen Platine unterzubringen?
Wenn möglich würde ich die Platine gerne selber ätzen und nur im Notfall 
an eine Firma übergeben.
Multilayer kommt nicht in Frage, da mir die Preise dafür zu hoch sind.
Wird das machbar sein?

Viele Grüße
Lepo

[Kevin K. (nemon)]

Hast du schonmal doppelseitige Platinen geätzt? Du wirst auf jeden Fall 
eine Menge Spaß mit den Durchkontaktierungen haben. Ich weiß nicht, wie 
deine Methode ist, aber wenn du einen Draht durchsteckst und festlötest, 
wirst du dir bei DKs unter SMD-Bauteilen sehr vorsichtig sein müssen, 
weil die quasi garnicht aus der Platinenoberfläche hervorstehen dürfen.

Zu Multilayer: wenn du irgendwann als Arbeitnehmer eine Platine für eine 
Kleinserie entwickelst, würdest du dafür sofort 4 Lagen vorsehen. Die 
Mehrkosten in der Fertigung relativieren sich, wenn alleine dein 
Stundenlohn für die Entflechtung bei nur 2 Lagen mit berücksichtigt 
wird, du einen EMV-Test machen musst (und das Layout daraufhin 
korrigierst) und so weiter.

[Leon P. (lepo)]

Das stimmt natürlich. Aber Arbeitszeit ist bei mir ja egal. Ich bin 16 
Jahre alt, gehe noch ganz normal zur Schule und habe dem entsprechend 
auch nicht genug Geld mal eben über 100€ für eine Multilayer Platine 
auszugeben.
Doppelseitige Platinen mit 12mil Leiterbahnen habe ich bereits 
erfolgreich geätzt und funktionieren auch. DKs mache ich mit 0,3mm 
Kupferlackdraht. Die kann man so flach verlöten, dass in den meisten 
Fällen selbst ein ATMega noch darauf gelegt werden kann. Trotzdem 
vermeide ich es DKs unter Flatpacks zu setzen, da der Lötaufwand immens 
hoch ist.
Das Löten wird dann wohl etwas dauern, aber das nehme ich in Kauf.

Problematisch wird eher das Entflechten der Platine, kann das was 
werden? Leiterbahnen sollten nicht kleiner als 10mil sein.

Macht es vielleicht Sinn den Schaltplan an einer günstigen Stelle zu 
trennen und zwei doppelseitige Platinen daraus zu machen und die dann 
mit einem Stecker zu verbinden?

Viele Grüße
Lepo

[... (Gast)]

Leon P. schrieb:
> Hab jetzt soweit alles geändert

Dann zeig doch jetzt noch mal den geänderten Schaltplan.

[Kevin K. (nemon)]

Leon P. schrieb:> Macht es vielleicht Sinn den 
Schaltplan an einer günstigen Stelle zu
> trennen und zwei doppelseitige Platinen daraus zu machen und die dann
> mit einem Stecker zu verbinden?
Nein, denn dann musst du auf 2 Platinen einen vielpoligen Stecker 
routen. Einziger Vorteil könnte sein, dass du auf dem Weg dorthin die 
I/O-Ports parallel verlegen könntest, die sich also kaum kreuzen. Sollte 
aber auch auf einer einzelnen Platine machbar sein. Nur wird deine 
Massefläche so oder so nicht schön aussehen.

[Leon P. (lepo)]

Hier die geänderten relevanten Schaltplanseiten.
Pegelanpassung habe ich mit MAX3002 realisiert. Vielleicht werde ich den 
MAX232 noch durch den 2323 ersetzen.

Die SN65220 Dioden habe ich in den Libraries nicht gefunden, werde 
morgen dann auch ein Bauteil dafür anlegen müssen.

Vielen Dank für die Hilfe.
Lepo

[... (Gast)]

Leon P. schrieb:
> Die SN65220 Dioden habe ich in den Libraries nicht gefunden, werde
>
> morgen dann auch ein Bauteil dafür anlegen müssen.

... schrieb:
> Nimm die hier:
>
> http://de.farnell.com/littelfuse/sp0502bajtg/diode...

die sind billiger....