Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Folgethread zu EMV-Stabilere Software? Hardwarebetrachtung!


von Lukas D. (lukas_d)


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Vielen Dank für eure Antworten bezüglich des Thread "EMV-stabilere 
Software"? Damit die ganze Sache für mich übersichtlicher bleibt habe 
ich die Hardware jetzt nochmal in einen extra Thread gepackt. Es gab 
verschiedene Varianten der Hardware. Aufgrund von Änderungen und einiger 
Fehler des Entwicklers habe ich diese nochmals überarbeitet. Anbei gibt 
es dazu Daten. Ich bin offen für alle Verbesserungsvorschläge die euch 
einfallen. Vielen Dank.

Mit freundlichen Grüßen

Lukas

von Falk B. (falk)


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Schon wieder so ein Labelfanatiker. 8-0

von Falk B. (falk)


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Ach ja. Masseflächen sind zwar hipp, aber man muss wissen was man tut 
(wie so oft im Leben).

http://www.mikrocontroller.net/articles/Richtiges_Designen_von_Platinenlayouts#Vorgehen_bei_der_Layouterstellung

von Christoph db1uq K. (christoph_kessler)


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Orphans heisst man die verwaisten Masseflächen, die eher als Antenne 
wirken. Die sollten alle miteinander Verbindung haben.

von B. G. (smarti)


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Verständnisfrage: Ist das jetzt schon das Verbesserte Layout, oder macht 
dieses die momentanen Probleme?

Wenn ich das Richtig sehen sind beide Polygone auf einem Potential!?

Wie schon geschrieben zum einen verweiste Masseflächen entfernen, bzw. 
wo es geht mit zusätlichen Vias untereinander verbinden.

Ansonsten, die Frage stellen wo fießt der Strom hin / zurück! Wenn sich 
hier offene Schleifen auftun hast du ein Problem.

Sprich: Hin- und Rückleitung parallel oder bei 2-Lage übereinander. 
Neben Signalleitungen Masseflächen. Masseflächen sauber anbinden!

von TTL (Gast)


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die Massefläche ist so unbrauchbar

von Hoppla ! (Gast)


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Weshalb ist der GND nicht beidseitig voll durchgefuellt und mit einem 
Haufen Vias verbunden ?

von L. P. (lpg)


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Hi,

die Ausgangskapazitäten von den beiden Linearreglern ist mehr als 
bescheiden. Bei 5V sind es ~20µF und bei 12V nur ein paar 100nF. Das ist 
zu wenig!

Treten die Ausfälle evtl. auch (oder nur) bei Netzgebunden Störungen 
auf?

Electrical fast transient / burst immunity test
DIN EN 61000-4-4 (VDE 0847 Teil 4-4)

lg.

von Chris (Gast)


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Was bezueglich EMV sofort auffaellt sind die frei Eingangspins des 
Max232.
Weiters dass die Massen von 12V und 5V nicht getrennt sind und dass die
Spannungsversorgung nicht optimal ist. Beides ruehrt warscheinlich von
der copy/paste Strategie mit fertigen Bloecken.

von Purzel H. (hacky)


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Fazit - in die Tonne, nochmals.

von Zacki (Gast)


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Einfachster Trick bei dieser Schaltung: 1 bis 10nF paralell von MCLR 
gegen Masse. Das wirkt Wunder !!!

von Ma (Gast)


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Was soll denn die Diode nach dem Brückengleichrichter?
Verpolschutz, falls sich der Gleichrichter mal vertut???

von Lukas D. (lukas_d)


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Dankeschön für eure Antworten.

> Verständnisfrage: Ist das jetzt schon das Verbesserte Layout, oder macht
> dieses die momentanen Probleme?

Dieses ist das von mir Verbesserte Layout zu dem ich mögliche 
Verbesserungen von euch einholen möchte.

> Wenn ich das Richtig sehen sind beide Polygone auf einem Potential!?

Ja beide Polygone sind GND.

> Orphans heisst man die verwaisten Masseflächen, die eher als Antenne
> wirken. Die sollten alle miteinander Verbindung haben.

Diese schwarzen Striche sind wohl durch einen Bug im PDF-Creator 
entstanden der die Weiße Fläche nicht durchgängig übernommen hat. 
Polygon befindet sich also nur um den Steuerstromkreis herum.

> Treten die Ausfälle evtl. auch (oder nur) bei Netzgebunden Störungen
> auf?

Die Störungen treten bei Netzgebunden ein.

> Weshalb ist der GND nicht beidseitig voll durchgefuellt und mit einem
Haufen Vias verbunden ?

Sollte ich ändern, wenn man das so macht.

> Was bezueglich EMV sofort auffaellt sind die frei Eingangspins des
> Max232.

Sollte man diese auf ein festes Potenzial (GND) legen?

von L. P. (lpg)


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12V Trafo und 7812 mit einer Diode davor. --> das ist mutig!
Wie sieht es mit den 12V aus wenn alle Relais angezogen sind und die 
LEDs leuchten?

lg.

von L. P. (lpg)


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Lukas D. schrieb:
> Sollte man diese auf ein festes Potenzial (GND) legen?

Ja! aber bitte nur die Eingänge!

Lukas D. schrieb:
> Die Störungen treten bei Netzgebunden ein.

Also 12V Trafo und die Diode nach dem GL raus und 15V Trafo hinein. 
Spannungsregler auf einem KK montieren und nach den 78ern noch jeweils 
100uF.
In der Versorgung zu den Relais nochmals ein 100uF zum Einschaltspitzen 
puffern. Welchen Spulenstrom bei 12V haben die?

Lukas D. schrieb:
> Ja beide Polygone sind GND.

Lukas D. schrieb:
> Haufen Vias verbunden ?
>
> Sollte ich ändern, wenn man das so macht.

Ja, das macht man so. ;)

von Falk B. (falk)


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@ Lukas D. (lukas_d)

>Dieses ist das von mir Verbesserte Layout zu dem ich mögliche
>Verbesserungen von euch einholen möchte.

Na dann fang mal an.

Schaltplan richtig zeichnen

>Ja beide Polygone sind GND.

Und mordsmäßig zerstückelt. -> Unsinn.


>> Weshalb ist der GND nicht beidseitig voll durchgefuellt und mit einem
>Haufen Vias verbunden ?

>Sollte ich ändern,

Ja, aber nciht mit tonnenweise VIAs, sondern mit sinnvollem Layout. 
Alles Signale so weit wie nur möglich auf Bottom legen, eine nahzu 
unzerschnittene Massefläche auf TOP. Dann wird das vielleicht was.

>> Was bezueglich EMV sofort auffaellt sind die frei Eingangspins des
>> Max232.

>Sollte man diese auf ein festes Potenzial (GND) legen?

Ja, aber das ist nicht der Grund für den Absturz.

von Chris (Gast)


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Der einzige Grund fuer D1 ist, dass die 2200uF lediglich fuer 16V 
spezifiziert sind. Im worst case sind es dann doch 18.5V, also ueber
15%, dies ist Mutig. Kann aber auch gezielt geplanter Ausfall sein.

>Sollte man diese auf ein festes Potenzial (GND) legen?
Umbedingt.

von Lukas D. (lukas_d)


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> Wie sieht es mit den 12V aus wenn alle Relais angezogen sind und die
> LEDs leuchten?

Die 12V bleiben konstant. Der Spannungsregler wird gut warm!

> Der einzige Grund fuer D1 ist, dass die 2200uF lediglich fuer 16V
> spezifiziert sind. Im worst case sind es dann doch 18.5V, also ueber
> 15%, dies ist Mutig. Kann aber auch gezielt geplanter Ausfall sein.

Was genau meinst du mit gezielt geplanter Ausfall?

: Bearbeitet durch User
von Falk B. (falk)


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@ Lukas D. (lukas_d)

>> Der einzige Grund fuer D1 ist, dass die 2200uF lediglich fuer 16V
>> spezifiziert sind. Im worst case sind es dann doch 18.5V, also ueber
>> 15%, dies ist Mutig. Kann aber auch gezielt geplanter Ausfall sein.

>Was genau meinst du mit gezielt geplanter Ausfall?

Deine Schaltung scheint absichtlich auf einen frühen Defekt 
dimensioniert worden zu sein.

Beitrag "Kaufen für die Mülltonne"

von Gebhard R. (Firma: Raich Gerätebau & Entwicklung) (geb)


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Was mir auffällt, ist, dass keine Gleichtaktdrossel und keine 
Serien-Drossel am Netz-Eingang zu finden ist. Ferrite scheinen bei euch 
auch eher das unbekannte Wesen zu sein.
Alle aus dem Gerät herausgeführten Leitungen sind als Antennen zu 
betrachten und für die HF hochohmig zu gestalten (>600 Ohm). Dies kann 
mit Serienwiderständen oder Ferriten gemacht werden.

Grüsse

von Lukas D. (lukas_d)


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Hallo,

ich hab das Layout so gut wie möglich auf eure Verbesserungen angepasst. 
Vielen Dank nochmals dafür. Hier nochmal anbei angeheftet zum ansehen. 
Weitere kritische Punkte können gerne angemerkt werden.

>In der Versorgung zu den Relais nochmals ein 100uF zum Einschaltspitzen
>puffern. Welchen Spulenstrom bei 12V haben die?

Ist ein Finder 40.61 Bemessungsleistung der Spule: 0,65W. Müssten dann 
~54mA sein. Beim Omron G8P-1C4P sinds 0,9W = 75mA


> Sollte ich ändern, wenn man das so macht.

>Ja, das macht man so. ;)
Durch die Vias sieht es jetzt allerdings aus wie ein Schweizer-Käse. :)


>Ferrite scheinen bei euch auch eher das unbekannte Wesen zu sein.

Im EMV-Labor brachten die keinerlei Verbesserung.

von Falk B. (falk)


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@ Lukas D. (lukas_d)

>ich hab das Layout so gut wie möglich auf eure Verbesserungen angepasst.

Der Schaltplan ist immer noch mies.

Schaltplan richtig zeichnen

von Lukas D. (lukas_d)


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>Der Schaltplan ist immer noch mies.

Danke für den link hatte den oben nicht gesehen. Hab das soweit nun auch 
angepasst. Wäre die Aufteilung der Blöcke so angebracht oder wird das 
auch nach der Regel "Möglichst links die Eingänge und rechts die 
Ausgänge" angeordnet?

von Falk B. (falk)


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@ Lukas D. (lukas_d)

>Danke für den link hatte den oben nicht gesehen. Hab das soweit nun auch
>angepasst.

Ich sehe nichts.

>Wäre die Aufteilung der Blöcke so angebracht

Nein. So einen Schaltplan zeichnet man ganz normal in einen A4 oder A3 
Rahmen.

> oder wird das
>auch nach der Regel "Möglichst links die Eingänge und rechts die
>Ausgänge" angeordnet?

Sicher. Warum nicht?

von Michael .. (gismi)


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fehlt da nicht noch eine Freilaufdiode?

von Lukas D. (lukas_d)


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>Ich sehe nichts.

Hier ist es.

>fehlt da nicht noch eine Freilaufdiode?

Wo?

von Michael .. (gismi)


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Ich meinte bei Re1.

von Lukas D. (lukas_d)


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>Ich meinte bei Re1.

Die Freilaufdioden der Relais sitzen im ULN.

von Gebhard R. (Firma: Raich Gerätebau & Entwicklung) (geb)


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Vor der Gleichtaktdrossel noch je eine Seriendrossel gegen 
Gegentaktspannung wär auch noch gut. Sonst ganz ok.

Grüsse

von Matthias S. (Firma: matzetronics) (mschoeldgen)


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Michael .. schrieb:
> Ich meinte bei Re1.

Im ULN2003 sind schon welche drin, weiss aber nicht, ob die was taugen. 
Was mir auffällt, ist die Dimensionierung der Sicherungen. Primär 1,6 A 
und sekundär 1,25 A, da scheint was nicht zu stimmen. M.E. reicht primär 
etwas deutlich kleineres.

Weiterhin sind die RS232 Leitungen durch nichts gegen Kurzschluss (kann 
der MAX aber wegstecken) oder Einstrahlung gesichert.

von Michael .. (gismi)


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Matthias Sch. schrieb:
> Im ULN2003 sind schon welche drin,

Ja, sind sie. Aber die Ansteuerung des Re1 geht über K19.
Ich hätte meine Probleme nur eine Freilaufdiode hinter einem 
Stecker/Stiftleiste zu haben.
Bei einem Wackelkontakt oder ausziehen im Betrieb, ist die Diode 
abgehängt.
Dan lieber eine Diode direkt ans Relais ran.

von Falk B. (falk)


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@ Lukas D. (lukas_d)

>    schaltplan.pdf | anzeigen

>Hier ist es.

Naja, es bewegt sich in die richtige Richtung. Man kann und sollte 90% 
Der Labes entfernen und durch normale, direkte Verbindungen ersetzen. 
Das erhöht die Lesbarkeit.

von Lukas D. (lukas_d)


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>Naja, es bewegt sich in die richtige Richtung. Man kann und sollte 90%
>Der Labes entfernen und durch normale, direkte Verbindungen ersetzen.
>Das erhöht die Lesbarkeit.

Das finde ich wiederum nicht. Am Labelsymbol sehe ich ob das Signal rein 
oder raus geht, also weiß ich gleich ob der Port als Input oder Output 
eingestellt werden muss. Wenn ich dann auf den Teil mit der CPU schaue 
sieht man eigentlich sofort an welchem Port das Signal hängt. Wenn ich 
jetzt ne Signal-bahn verfolge, gibts immer die Gefahr ein überlappende 
Signal-bahn mitzunehmen. Natürlich ist das auch immer eine Sache der 
Konzentration. Wenn man den Schaltplan selbst gezeichnet hat ist er 
wahrscheinlich noch klarer. Trotzdem ein wertvoller Hinweis.

>Weiterhin sind die RS232 Leitungen durch nichts gegen Kurzschluss (kann
>der MAX aber wegstecken) oder Einstrahlung gesichert.

Wie schütze ich den MAX vor Einstrahlung?

von Falk B. (falk)


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@ Lukas D. (lukas_d)

>Das finde ich wiederum nicht. Am Labelsymbol sehe ich ob das Signal rein
>oder raus geht, also weiß ich gleich ob der Port als Input oder Output
>eingestellt werden muss.

Komisch, die meisten Leute kommen ohne aus. Labels nutzt man nahezu nur 
zwischen Schaltplanseiten, nicht innerhalb einer Seite. Ausnahmen 
bestätigen die Regel.

von Max G. (l0wside) Benutzerseite


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Michael .. schrieb:
> Dan lieber eine Diode direkt ans Relais ran.

Nein, das ist keine gute Idee. Der ULN2003 klammert intern auf 50V, 
damit schließt das Relais (hoffentlich) sauber. Mit einer Diode sinkt 
diese Spannung auf die Versorgungsspannung + Diodenvorwärtsspannung, 
d.h. das Relais klappert sich so langsam zu.

Du kannst die Dioden ja mal vorsehen und mit dem Oszi anschauen, wie der 
Stromverlauf mit und ohne Freilaufdiode ist. Ich würde sie jedenfalls 
nicht bestücken.

MAX232 vor Einstrahlung schützen: Längswiderstände oder Längsdrosseln 
nahe am Baustein sind immer eine gute Idee, so lange der Eingang unter 
Normalbedingungen noch sauber schaltet. Je nach Signaleigenschaften kann 
man auch noch einen C am Eingang spendieren, bei den am MAX232 üblichen 
Datenraten hätte ich da auch keine Bedenken, irgendwas in der 
Größenordnung 1nF ranzuhängen (ist aber nur Bauchgefühl, nicht 
gerechnet).

Und zu den Labeln: der TE hat es zwar etwas übertrieben, aber die 
Gliederung in funktionale Gruppen mache ich auch gerne. Das ist aber 
Geschmackssache, genauso wie beim Entflechten die wahren Experten hier 
unbedingt 45°-Knicke statt 90° fordern (obwohl es elektrisch unterhalb 
der zweistelligen MHz meist völlig egal ist).

Max

von Falk B. (falk)


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@ Max G. (l0wside) Benutzerseite

>> Dan lieber eine Diode direkt ans Relais ran.

>Nein, das ist keine gute Idee.

Ist egal.

> Der ULN2003 klammert intern auf 50V,

Nein, das ist die maximal zulässige Sperrspannung! Die Freilaufdioden 
sind hier ganz normal, auch wenn sie im IC stecken. Und eine 
Freilaufdiode gehört an den Treiber, nicht ans Relais, denn DER muss 
geschützt werden, nicht das Relais.

>damit schließt das Relais (hoffentlich) sauber. Mit einer Diode sinkt
>diese Spannung auf die Versorgungsspannung + Diodenvorwärtsspannung,
>d.h. das Relais klappert sich so langsam zu.

Jaja, mal wieder eine neue Urban Legend, nur weil mal einer dazu was 
gesagt hat. Millionen von Relais schalten ausreichend schnell mit einer 
normalen Freilaufdiode.

>Und zu den Labeln: der TE hat es zwar etwas übertrieben,

Eben.

> aber die
>Gliederung in funktionale Gruppen mache ich auch gerne.

Dagegen hat ja auch keiner was gesagt.

> Das ist aber
>Geschmackssache,

Nicht so ganz. Ein Labelgrab ist und bleibt unsinnig.

> genauso wie beim Entflechten die wahren Experten hier
>unbedingt 45°-Knicke statt 90° fordern (obwohl es elektrisch unterhalb
>der zweistelligen MHz meist völlig egal ist).

Aber mechanisch nicht, man bekommt mit 45 Grad dichtere Packungen von 
Leiterbahnen hin. Ausserdem sieht es besser aus ;-)

von Max G. (l0wside) Benutzerseite


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Falk Brunner schrieb:

> Nein, das ist die maximal zulässige Sperrspannung! Die Freilaufdioden
> sind hier ganz normal, auch wenn sie im IC stecken. Und eine
> Freilaufdiode gehört an den Treiber, nicht ans Relais, denn DER muss
> geschützt werden, nicht das Relais.

Du hast recht. "Clamping" hatte ich nicht mit Freilauf übersetzt.
Die Freilaufdioden sind mit maximal 500 mA spezifiziert, sollte also 
passen.

Wäre eine Klammerung vorhanden gewesen, wäre sie allerdings sinnvoller 
als der Freilauf gewesen.


Die restlichen Punkte sind Geschmackssache, bei denen jeder die einzig 
wahre Lösung hat.

Max
(der irgendwann mal just for fun eine LP mit runden Leiterbahnecken 
designen wird)

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