Erste Schaltung / Layout

[Markus S. (knutschkuh)]

Hallo zusammen,

nachdem ich lange immer nur auf dem Steckbrett und mit fertigen Platinen 
gebastelt habe nun ein Schaltungsentwurf von mir. Ich hoffe das es so in 
etwa stimmt.
Die Beschaltung des Mikrocontrollers habe ich bei anderen Schaltplänen 
abgeschaut, daher hoffe ich das es so passt.

Ziel ist es über die 2 Pfostensteckverbinder später 2 Platinen 
zusätzlich anzuschliessen die noch in der Planung sind. (eine 
Relaisplatine und eine Eingangsplatine mit Optokoppler). Weiter soll an 
die RS232 später mal ein GSM Modul dran.

Der 7805 wird später noch gegen einen Pinkompatiblen DC/DC Wandler vom 
Typ TSR-1 getauscht werden.

Würde mich über ein paar Tips freuen.

Lg
Markus

[MaWin (Gast)]

Eigentlich ist das keine Schaltung, sondern ein Verhau.

Dir ist sicher bekannt, daß man Leitungen nicht als Knäuel,
sondern leicht nachverfolgbar rechteckig verlegt, also
warum tust du es nicht ? `Grenzenlose Faulheit ?

In dem Verhau scheint mir AREF an GND zu liegen, das wäre
falsch.

Die Platine ist sicher nicht gut alyoutet, aber die
Schaltung ist ja auch superprimitiv, man kann eigentlich gar
nicht von einer Schaltung reden, daher wird das gerade eben
so funktionieren, wobei ich noch unbedingt einen 10uF Elko
zwischen VCC und GND direkt am MAX232 zur Stabilisierung der
Versorgung spendieren würde, denn dessen Masse/+5V Zuleitungen
sind nicht nur lang, sondern kommen noch über vollkommen
verschiedene Wege.

Alles in allem sollte auf einer Platine aber mehr Bauteile sein,
damit man von einer Schaltung reden kann. Es ist doch sinnlos,
alles notwendige erst extern dranzustölpseln und dafür Platinen
bauen zu müssen, auf die hätte mann dann gleich den uC mit dem
bischen Huhnerfutter noch mit drauflayouten können.

[Karl H. (kbuchegg)]

Und wenn du dann fertig bist:
Druck dir dein Layout mal 1:1 aus.

Dann siehst du dir die Bahnen an und entscheidest, ob du derartig dünne 
Bahnen überhaupt fertigen kannst, bzw. ob du es dir leisten kannst den 
vielen ungenutzten Freiraum zugunsten von breiteren Bahnen zu 'opfern'.
Des weiteren nimmst du dir mal den Bohrer zur Hand, mit dem du die 
Lötpads verbohren willst und hältst den mal mit dem Schaft auf die Pads 
- vor allen Dingen bei den Widerständen, Kondensatoren, der LED und den 
Stiftleisten. Das, was dann noch drunter rausschaut, das ist das was dir 
nach dem Bohren an Kupfer übrig bleiben wird. Und damit musst du beim 
Löten auskommen, ohne dass dir das kleine Kupferringelchen von der 
Platine runterkommt. Natürlich immer unter der Voraussetzung, dass du 
das Lötpad auch wirklich exakt mittig verbohrst.

Auf Deutsch: Wenn du Platz hast, dann mach dir doch die Dinge etwas 
größer! Ob du das Kupfer runterätzt, oder ob du es in 50% breitere 
Bahnen oder Pads investierst, kostet dich dasselbe Geld.

Genauso wie man sich das Layout mal kritisch ansieht und entscheidet, ob 
es wirklich notwendig ist, mit einer Bahn ein paar Zehntelmillimeter 
neben einem Lötpad vorbeizufahren, so dass man beim Löten wenn man etwas 
ungeschickt ist und etwas zu viel Zinn erwischt, einen Kurzen baut. Wenn 
du es dir leisten kannst, dann plane ein, dass du nicht perfekt bist, 
dass deine Hände leicht zittern werden. Es kostet dich nichts, jetzt die 
Bahnen ein wenig von den Pads wegzurücken und so die Gefahr von 
ungewollten Brücken drastisch zu senken.

Und ein kleiner Text auf dem Layout, der beim Auflegen der 
Belichtungsmaske seitenrichtig zu lesen sein muss, hilft ungemein das 
Rätselraten bei der Platinenfertigung zu senken, wie rumm denn nun die 
Folie aufgelegt werden muss.

(Und um so manche Leiterbahnführung in deinem Layout breiten wir mal den 
Mantel des Vergessens aus)

[Reinhard Kern (Gast)]

Hallo,

bitte doch den Mod, den Thread ins Forum "Platinen" zu verschieben, da 
sind die Layouter. Oder mach dort einen neuen auf (möglichst mit schon 
besserer Version).

Gruss Reinhard

[Karl H. (kbuchegg)]

Reinhard Kern schrieb:
> Hallo,
>
> bitte doch den Mod, den Thread ins Forum "Platinen" zu verschieben,

was hiermit geschieht

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

Markus S. schrieb:
> Würde mich über ein paar Tips freuen.
Erster Tipp: mach erst mal den Schaltplan. Wenn du mit dem zufrieden 
bist, wenn der ERC fehlerfrei durchläuft, und wenn der wenigstens 
annähernd so aussieht, wie andere Schaltpläne auch (leserlich eben...), 
dann poste den, damit darüber diskutiert werden kann.

Dann erst fängst du mit der Platine an. Dort siehst du zu, dass die 
stromführenden Versorgungsleiterbahnen SIGNIFIKANT breiter sind als 
die kleinsignalführenden Leiterbahnen. Denn dein Stromversorger liefert 
seinen Strom ja auch nicht mit 1,5mm² vom Kraftwerk zu dir in die Stadt 
und ins Haus...

[Markus S. (knutschkuh)]

Danke erstmal für die offene Kritik,

war mein erster Schaltplan... und ja wenn ich mir den nun nochmal so 
ansehe ... Bin am entflechten denke aber zeitlich das es erst am 
Wochenende was neues gibt und hoffe das daraus alles ersichtlicher wird.

Desweiteren werde platztechnisch versuchen den rest mal mit auf eine zu 
bekommen!
Ich geb mir Mühe!

Lg

[Dietrich L. (dietrichl)]

Lothar Miller schrieb:
> dass die
> stromführenden Versorgungsleiterbahnen SIGNIFIKANT breiter sind

... und dabei sollte GND am fettesten sein. VCC darf dann dünner sein, 
da Du ja (hoffenlich) genügend Stützkondensatoren (100nF) ganz nahe an 
den ICs hast.

Gruß Dietrich

[Markus S. (knutschkuh)]

Habt Ihr ein paar Tipps für mich bezüglich der Leiterbahnbreite?

[A. F. (frankalicious)]

Markus S. schrieb:
> Habt Ihr ein paar Tipps für mich bezüglich der Leiterbahnbreite?

http://www.mikrocontroller.net/articles/Eagle_im_Hobbybereich#Empfehlungen_f.C3.BCr_Leiterbahnen_im_Hobbybereich

[Dietrich L. (dietrichl)]

A. F. schrieb:
> Markus S. schrieb:
>> Habt Ihr ein paar Tipps für mich bezüglich der Leiterbahnbreite?
>
> http://www.mikrocontroller.net/articles/Eagle_im_H...

Die Liste bezieht sich in erster Linie auf die Gleichstrombelastung, 
d.h. die thermische Belastbarkeit der Leiterbahnen auf Grund der 
ohmschen Verluste.
In Digitalschaltungen sind aber auch sehr kurze hohe Stromspitzen 
vorhanden. Da ist dann auch die Induktivität der Leitung von Bedeutung.

Daher: besonders der Bezugspunkt (GND) ist kurz und möglichst flächig 
auszuführen.
Bei VCC helfen die Stützkondensatoren, diese Stromspitzen von der 
Leitung fernzuhalten (daher: Stützkondensator sehr nahe am IC!); VCC 
kann dann dünner sein.

Versuch eines Modells:
Ein Haus braucht ein solides Fundament (GND), auf das sich alles 
bezieht. Das Dach (VCC) kann schwächer konstruiert sein, wenn man es auf 
dem Fundament abstützt ("Stützkondensatoren"). Wenn das Fundament aber 
zu schwach ist, kann trotz Stützen das ganze Haus bei Turbulenzen in 
Bewegung kommen und zusammenbrechen.

Gruß Dietrich

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

Dietrich L. schrieb:
> Daher: besonders der Bezugspunkt (GND) ist kurz und möglichst flächig
> auszuführen.
Aber wehe, wenn ich die unreflektierte und derzeit modische 
Kupferfluterei kommen sehe...  :-/

[Dietrich L. (dietrichl)]

Lothar Miller schrieb:
> Aber wehe, wenn ich die unreflektierte und derzeit modische
> Kupferfluterei kommen sehe...  :-/

Voll zustimm!
Darüber habe ich mich auch schon aufgeregt, wenn da zuerst mit dünnen 
Leiterbahnen geroutet wird und zum Schluss das GND-Polygon drübergelegt 
wird mit der Meinung: das Polygon wird es schon richten. Und wenn dann 
doch nach den Schwachstellen gesucht wird: die lose herum hängenden 
GND-Inseln lassen sich im Nachhinein nur mühselig solide verbinden, da 
der Platz meist schon verbaut ist.
Daher: Erst ein ordentlicher GND! Die anderen Leitungen müssen mit dem 
dann noch vorhandenem Platz auskommen. Ein GND-Polygon kann man ganz zum 
Schluss ja immer noch erzeugen.

Gruß Dietrich

[Markus S. (knutschkuh)]

Hallo zusammen,

habe jetzt erst einmal den Schaltplan neu gezeichnet mit allem drinne 
was rein soll.

Würde mich über Feedback von euch freuen!

Lg
Markus

[spontan (Gast)]

Etwas gewöhnungsbedürftig ist die Schaltung der Optokoppler von 
versorgung auf einen PullDown. Aber geht.

Ist der Betrieb der Optokoppler auf der sicheren Seite, d.h. kommt z.B. 
bei IN (x) keine hohe Spannung an, sondern ist eine Strombegrenzung 
vorhanden?
Sonst würde sich ein Vorwiderstand für den Optokoppler dringend 
empfehlen.

[Markus S. (knutschkuh)]

spontan schrieb:
> Etwas gewöhnungsbedürftig ist die Schaltung der Optokoppler von
> versorgung auf einen PullDown.

Kann ich dies ohne Probleme weglassen? Wollte hier für einen definierten 
Pegel sorgen wenn der OK nicht durchschaltet. Oder ist dies durch den OK 
gegeben?


spontan schrieb:
> Ist der Betrieb der Optokoppler auf der sicheren Seite, d.h. kommt z.B.
> bei IN (x) keine hohe Spannung an, sondern ist eine Strombegrenzung
> vorhanden?

Vor den Optokopplern befinden sich noch 8 LED´s inkl. 4K7 
Vorwiderständen. Ausgerechnet für 24V Eingangsspannung.

[Michael S. (technicans)]

-Ich würde ja einen Brückengleichrichter nehmen und beide
Halbwellen nutzen. Die Einweggleichrichtung nutzt nur eine
Halbwelle und das kann bei starken Belastung zu Störungen führen.
In der Regel gilt bei Brückengleichrichtung pro µF Sieb-
elkokapazität etwa ein mA Laststrom. Bei Einweggleichrichter
nehme ich mal weniger als die Hälfte an. Ohne zusätzlich
Hardware ist das bei der Schaltung zwar noch nicht kritisch,
aber wer weiß was da noch zu kommt. Da ist ein wenig Reserve
sicher nicht verkehrt.
-Der Vorwiderstand von der LED ist zu hoch. Üblich sind
150 - 200 Ohm (bei einer 20mA-LED) oder 680Ohm (bei einer 5mA-LED).
Kann also passieren das die nur schwach leuchtet.
-Der Pullup-Widerstand für den Reset sollte 10k betragen.
-Die Eingangsdioden der Optokoppler benötigen je nach
Eingangsspannung einen Vorwiderstand und zwar jeder davon.
-Ob die Kollektorschaltung des Optokopplertransistors mit
den 10k Pulldown-Widerständen so ne gute Lösung ist sollte
man wenigstens mal simulieren. Ich hab da Zweifel.
-Leitungen zeichnet man nicht durch ein Bauteil (wie beim
Kondensator in der Nähe vom Max232), sondern drum herum.
Es gibt nämlich Symbole anderer Bauteile die dann so
aussehen und das dann missverstanden werden könnte.

Markus S. schrieb:
> Vor den Optokopplern befinden sich noch 8 LED´s inkl. 4K7
> Vorwiderständen. Ausgerechnet für 24V Eingangsspannung.

Zeichne das mal bitte in die Schaltung ein. So verstehe ich den
Sinn nicht, der sich darin verbirgt. Ich hab da meine Zweifel das
4k7 gerechtfertigt sind.

[Dietrich L. (dietrichl)]

Michael S. schrieb:
> In der Regel gilt bei Brückengleichrichtung pro µF Sieb-
> elkokapazität etwa ein mA Laststrom.

Das ist zu wenig. Siehe 
http://www.dse-faq.elektronik-kompendium.de/dse-faq.htm#F.9
bei "> Dimensionierungshinweise:".

> Bei Einweggleichrichter
> nehme ich mal weniger als die Hälfte an.

Nein, mehr als das Doppelte! Du hast ja zusätzliche 10ms Lücken, die der 
Elko überbrücken muss.

Gruß Dietrich

[Michael S. (technicans)]

Dietrich L. schrieb:
> Das ist zu wenig. Siehe
> http://www.dse-faq.elektronik-kompendium.de/dse-faq.htm#F.9
> bei "> Dimensionierungshinweise:".
Hab ich mal ein bisschen mit gerechnet und da sind 500µF bei 0,5 A
(bei 10% Ripple) ausreichend.

[MaWin (Gast)]

> In der Regel gilt bei Brückengleichrichtung pro µF Sieb-
> elkokapazität etwa ein mA Laststrom.

Welche bescheuerte Regel soll das sein ?

Statt Regeln falsch auswendig zu lernen und deine Unkenntnis in die Welt 
zu trompeten, solltest du es einfach mal selber ausrechnen.

Dann fällt vielleicht auf, daß du um den Faktor 10 zu niedrig liegst.

[Dietrich L. (dietrichl)]

Michael S. schrieb:
> Hab ich mal ein bisschen mit gerechnet und da sind 500µF bei 0,5 A
> (bei 10% Ripple) ausreichend.

Bitte vorrechnen!

Gruß Dietrich

[Markus S. (knutschkuh)]

Michael S. schrieb:
> Zeichne das mal bitte in die Schaltung ein. So verstehe ich den
> Sinn nicht, der sich darin verbirgt. Ich hab da meine Zweifel das
> 4k7 gerechtfertigt sind.

OK nochmal nachgerechnet. Weiss auch nich was mich da geritten hat. ich 
komme jetzt gerundet auf 1K2
Wenn ich 24V habe dann -2,3V LED und -1,2V OK alles bei 20mA
sollte dann passen.

Mit der Glättung der Eingangsspannung, die Diode soll nur ein 
Verpolungsschutz sein. Die Schaltung soll mit 12-24V DC Versorgt werden. 
Anstelle des 7805 soll dann ein Schaltregler dort hinein 5V/1A

Wie müssen dann die Kondensatoren gewählt werden?

Im Anhang noch einmal abgeändert.

[Michael S. (technicans)]

Markus S. schrieb:
> Wie müssen dann die Kondensatoren gewählt werden?

Wenn du einen Schaltregler nehmen willst, müsste man
schauen ob in der Herstellerapplikation auf eine evtl.
andere Berechnung verwiesen wird.

Ansonsten bei 24V/1A c2=6800µF/40V oder bei 12V/1A C2=3300µF/25V
(diesmal wohl korrekt gerechnet nach der Gleichung aus
http://www.dse-faq...)

[Markus S. (knutschkuh)]

Also laut Datenblatt von Traco Power für die TSR-1 Serie Brauch ich 
keinen Kondensator?!? Lediglich 22uf bei einer versorgungsspannung von 
grösser 32V DC

Die Formel im dse-FAQ hab ich auch gesehen. Gilt diese ganz normal auch 
wenn ich mit Gleichspannung rein gehe? Wie. Vorher die de von ner 
gleichrichtend war.

Gibt es noch weitere Anregungen zu der Schaltung?

Gruß Markus

[Michael S. (technicans)]

Markus S. schrieb:
> Also laut Datenblatt von Traco Power für die TSR-1 Serie Brauch ich
> keinen Kondensator?!? Lediglich 22uf bei einer versorgungsspannung von
> grösser 32V DC
Warum stellst du nicht mal einen Link zum Datenblatt hier rein?
> Die Formel im dse-FAQ hab ich auch gesehen. Gilt diese ganz normal auch
> wenn ich mit Gleichspannung rein gehe? Wie. Vorher die de von ner
> gleichrichtend war.
So wie ich das verstanden habe gilt die für einen Brückengleichrichter
und Trafo mit einer Sekundärwicklung. Mehr ist ja wohl auch nicht nötig.
> Gibt es noch weitere Anregungen zu der Schaltung?

Was wird denn an K4 + K5 angeschlossen?
Wenn das Board auch die Spannung für die LEDs und OKs liefern soll
dann müsste an K4 +24V verfügbar sein und nicht GND, so der Gedanke.
Dann wäre allerdings der Einsatz von den Oks ein wenig infrage
gestellt, weil ja eine galvanische Trennung zur Versorgung des Boards
dann nichts mehr bringen würde.
Den gemeinsamen Diodenanschluss vom ULN2806 ist auf K5 geführt.
Eigentlich müsste hier eine Plussspannung anliegen damit das
etwas bringen soll was die Frage aufkommen lässt, ob hier die Eingangs
erwähnten Relais angeschlossen werden sollen?
Je nach Schaltung müsste man über eine Reversediode über den
Spannungsregler nachdenken. Hier ist eben mehr Info nötig.
Dazu hab ich den Artikel gefunden, den man mal beachten sollte, weil
eben da noch Fragen sind.
F.25.2. Entstörung von Relais an Mikocontrollern
http://www.dse-faq.elektronik-kompendium.de/dse-faq.htm#F.9