Forum: Platinen Platinenlayout für 8x RGB mit 3x 74HC595 PCB


von Andreas G. (mrperfekt)



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Hallo

Ich benötige eine Platine mit den maximalen Abmessungen von 5x2.5cm. 
Diese möchte ich dann 20x entwickeln lassen (10 Platinen zu 5x5cm).
Die Anforderungen sind, dass sich darauf 8 RGB LEDs befinden und dass 
beliebig viele in Serie geschaltet werden können.
Da ich nicht alle 20 sofort benötige möchte ich diese etwas allgemeiner 
halten und so habe ich weitere 3 noch nicht verwendete Leitungen 
hinzugefügt, welche auch durchgeschleift werden.


Da ich leider solche PCBs nicht regelmäßig erstelle und mir es somit an 
Erfahrung fehlt wollte ich euch um Fehler und Tipps fragen.
Mein Layout und mein Board habe ich sowohl als png als auch als 
.sch/.brd (Eagle) hoch geladen, damit jemand, der das selbe brauch nicht 
das ganze nochmal machen muss.

Ich bedanke mich bereits im voraus für eure Hilfe!!

LG
Andreas Gruber

PS
Informationen stammen von hier:
https://www.mikrocontroller.net/articles/AVR-Tutorial:_Schieberegister

: Verschoben durch Moderator
von TM F. (p_richner)


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Du hast sehr viele spitze Winkeln mit den Leiterplatten auf die Pads 
gemacht. Versuche, diese zu vermeiden, da sie nicht genau geätzt werden 
können.

edit: Müsste nicht auf einer Seite eine Buchse sein, damit du den 
Stecker reinstecken kannst? Oder ist dies einfach auf dem Layout so, in 
Wirklichkeit aber richtig?

: Bearbeitet durch User
von Andreas G. (mrperfekt)


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Wie genau meinst du dass?
Soll man Pads nicht auf durchgehende Leiterbahnen setzen?

Edit bzgl Buchse: Verbinden möchte ich diese Platte an der Rückseite mit 
2.54mm Stiftleisten welche nicht durchgestreckt sondern nur aufgelegt 
gelötet werden (SMD). Und dies sowohl vorne als auch hinten um 
Ein-/Ausgang zu haben.

: Bearbeitet durch User
von TM F. (p_richner)


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Hab mal dein Layout ein wenig markiert:
- rot für spitze Winkle => schlecht
- grün für gute Winkel => gut

von Andreas G. (mrperfekt)


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Wenn man sich das überlegt ist das natürlich logisch.
Ich habe nun das Board bestmöglich angepasst.
Danke für den Tipp.

Wenn jemand vielleicht zum Schaltplan passt/passt nicht sagen könnte 
wäre das sehr nett.

Danke!

von chris (Gast)


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Hast du dir schon überlegt, wie du die Platinen trennen möchtest (50x50 
--> 2 Einzelplatinen)?
Viel Platz hast du ja momentan nicht dazwischen - nur 0,5mm

von Andreas G. (mrperfekt)


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Genau das selbe habe ich mich auch schon gefragt.
Dazu sind mir 2 Lösungen eingefallen:
1. Es gibt glaube ich bei Seedstudio die Möglichkeit dass gleich 
schneiden zu lassen. Denen Traue ich einen 0,5mm Schnitt auch zu. Ich 
finde aber noch nicht genau wie das geht.

2. Ich habe links und rechts in der Platine auch noch wenig Platz.
Damit komme ich auf eine Platinengröße vom 24mm. Wenn ich das auch noch 
wegschneide darf ich einen 1mm Schnitt machen.
Das könnte mit einer kleinen hantlichen Handsäge funktionieren.

von TM F. (p_richner)


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Nimm all die GND - Anschlüsse an eine dickere Leitung, denn die ganze 
Leistung fliesst ja durch diese Leiterbahn.

Eventuell die Leiterbahnen nicht über die Ecken der Pads nach aussen 
führen sondern über die Padmitte.

von DocMartin (Gast)


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Zur Schaltung:

ungenutzte / möglicherweise offene Eingänge sollte man
(hochohmig) auf GND legen (100k..1M)

es fehlen Blockkondensatoren: jeder IC wenigstens 100n,
ein Elko pro Platine wäre sinnvoll (so 22..100µ)

im Datenblatt prüfen, ob der HC595 tatsächlich 20mA pro Ausgang
und 160mA Summenstrom treiben darf (alle Ausgänge aktiv)

Sonst ist mir erstmal nix aufgefallen.

Ahoi, Martin

von Andreas G. (mrperfekt)


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Danke für die Antwort.
Ich habe nun GND und VCC noch etwas verbreitert.
Durchgeschleift werden diese mit 32mil und verbunden nun mit 24mil.
Laut dem Beitrag:
https://www.mikrocontroller.net/articles/Leiterbahnbreite
ergibt das nun mindestens 1A.
Das sollte genügen.

Wie meinst du das mit den Ecken der Pads?
Als Form für die Pads habe ich rund gewählt.

von Dietrich L. (dietrichl)


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Etwas sehr wichtiges fehlt noch: Stützkondensatoren !!

=> An jeden Chip gehört ein 100nF-Kerko.

Über die Breite der GND-Leitung wurde ja schon gesprochen: so dick wie 
möglich!
Als nächstes kommt VCC, das darf dünner sein.
Und als letztes die Signalleitungen, da ist die Breite unkritisch.

Gruß Dietrich

von TM F. (p_richner)


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Mach die GND-Leitungen so breit wie möglich(evtl. eine Plane), damit du 
einen möglichst geringen Spannungsabfall über dieselbigen hast. Ausser 
dass es schwieriger ist zum Löten hast du keine Nachteile mit breiteren 
Leiterbahnen.

Andreas G. schrieb:
> Wie meinst du das mit den Ecken der Pads?

Du verlässt  mit den Leiterbahnen die Pads der Bauteile an ein paar 
Orten über die Ecken. Versuche die Leiterbahnen über die Mitte der Pads 
zu verlassen.

von 6a66 (Gast)


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Andreas G. schrieb:
> Genau das selbe habe ich mich auch schon gefragt.
> Dazu sind mir 2 Lösungen eingefallen:
> 1. Es gibt glaube ich bei Seedstudio die Möglichkeit dass gleich
> schneiden zu lassen. Denen Traue ich einen 0,5mm Schnitt auch zu. Ich
> finde aber noch nicht genau wie das geht.

Seed oder Elecrow fertigen das GENAU so wie Du das denen vorgibst, also 
am Rand auch so gefräst wie Du das jetzt so darstellt, mit 49,52mm Länge 
(also bei den 0,02 wäre ich mir nicht so sicher dass die das mechansich 
auch so hinbekommen).

Bedenke aber wenn Du anreihen willst dass der Abstand der Leds von Board 
zu Board von der Verarbeitung (Löten) der Stift/Buchsenleisten abhängt. 
Das ist eine mechanisch ungünstige Lösung. Überdenke das vielleicht so 
dass Du den Abstand der LEDs auf dem Board (und zum Boardrand hin) so 
anpasst dass die Boards nahtlos aneinander passen. Jetzt stehen die LEDs 
nämlich über.

von Tr (Gast)


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Kennst du den Neopixel Stick von Adafruit?
Ist 1,1mm länger, aber sonst doch eigentlich genau was du suchst.

P.S. Wenn du bei Seed, Elecrow o.ä. bestellst, musst du nicht 
zwangsläufig einen Nutzen setzen, die fertigen auch so kleine Schnipsel 
komplett gefräst.
Evtl. ist Nutzen + Ritzen sogar teurer.

von Frank K. (fchk)


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MEEP!

Du hast etwas vergessen. Durch die VCC und GND Pins dürfen jeweils nur 
70mA fließen. Du kannst also gar nicht alle LEDs mit je 20mA beschicken, 
denn, was an den Ausgängen der Schieberegister raus geht, muss auch 
wieder irgendwo rein, und da hast Du die Begrenzung.

TI TPIC5B596/TPIC5C596 haben diese Begrenzung nicht, oder zumindest 
nicht in dieser Höhe.

fchk

von Andreas G. (mrperfekt)


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Ich habe nun die Stützkondensatoren eingebaut.
Auf die Elkos muss ich leider Verzichten da die Boards nicht zu hoch 
werden dürfen.
Diese kann ich aber, da der Abstand nicht so kritisch wie bei den Kerkos 
ist in die Steuerelektronik integrieren.


Das die Leds etwas überstehen habe ich deshalb so gewählt, denn wenn ich 
die Leds enger setzen würde würde ich an den Stoßstellen 2x Boards 
unregelmäßige Abstände erhalten. So ein Layout habe ich bereits 
probiert.
Bei dieser Lösung kann ich den Abstand zumindest beim Löten noch 
anpassen.


Der Neopixel Stick ist wirklich ein guter Tipp. Allerdings benötige ich 
die durchgeschleiften zusätzlichen Leitungen. Für weitere Projekte halte 
ich den in Erinnerung

Wie genau kann ich die Fräs Position einstellen?
Bzw was kostet das Fräsen extra.

von The D. (thedaz)


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Der 100 Ohm Pull-Up an SCL ist viel zu niederohmig, vor allem, wenn du 
noch weitere Platinen kaskadieren willst. Ich würde vor dem Hintergrund 
der Kaskadierung eher 10k oder 47k nehmen. Der 100 Ohm pull-down für den 
/G Eingang ist meiner Meinunung nach überflüssig.

: Bearbeitet durch User
von Andreas G. (mrperfekt)


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Bezüglich des Wertes für die Pull-Ups/-Downs war ich mir ohnehin nicht 
ganz sicher.
In der Praxis würde ich die Widerstände durch einen Zinn tropfen 
ersetzen wenn ich G / SCL nicht ansteuere und wenn schon würde ich beide 
einfach nicht verlöten.

Aber deine Werte sind wirklich etwas besser getroffen.

von The D. (thedaz)


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Andreas G. schrieb:
> Bezüglich des Wertes für die Pull-Ups/-Downs war ich mir ohnehin nicht
> ganz sicher.
> In der Praxis würde ich die Widerstände durch einen Zinn tropfen
> ersetzen wenn ich G / SCL nicht ansteuere und wenn schon würde ich beide
> einfach nicht verlöten.
>
> Aber deine Werte sind wirklich etwas besser getroffen.

Ich merke gerade, das ich SCL mir SCK verwechselt habe, hat also nichts 
mit der Kaskadierung zu tun. Sorry. 4k7 reichen als pull-up, man sollte 
den Pin aber nicht direkt auf Vcc legen.

Was allerdings SCK angeht, du hast allein 3 TTL Lasten auf jeder Platine 
an dem Signal. Wenn du wirklich 20 Stück davon kaskadieren willst, dann 
muss dein uC schon einen männlichen Treiber haben.

: Bearbeitet durch User
von Andreas G. (mrperfekt)


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Ok das mit 20stk beträchtliche Kapazitäten vorkommen werden glaube ich 
dir aufs Wort :D
Aber alle 20 werde ich nicht in einem Projekt verwenden.
Ansonsten könnte eine Strombegrenzung durch einen Widerstand den Pin 
retten.
Dabei muss man dann eben mit der Taktrate runter.

von Philipp R. (njsd)


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Nimm doch einfach einen WS2812 Streifen und kleb diesen auf eine 
Streifenrasterplatine. Ist zwar etwas anspruchsvoller in der 
Ansteuerung, dafür ist der Aufbau deutlich einfacher und schneller. 
Sieht halt nicht ganz so schick aus. ;)


http://www.aliexpress.com/item/DC5V-1m-4m-5m-WS2812B-Smart-led-pixel-strip-Black-White-PCB-30-60-144-leds/32337440906.html

von Marc V. (Firma: Vescomp) (logarithmus)


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Andreas G. schrieb:
> Die Anforderungen sind, dass sich darauf 8 RGB LEDs befinden und dass
> beliebig viele in Serie geschaltet werden können.

 Wenn du LED-Stripe mit 144 Leds/Meter nimmst, kommst du bei 8 Leds
 auf 55.55mm Lange, brauchst keine 595, die Platinen kannst du dir
 sparen, alles ist mit nur einem Pin steuerbar...
 Und das Ganze ist NUR 12mm breit.

von Andreas G. (mrperfekt)


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Ich befürchte du hast recht - wieder mal aus unwissenheit viel Arbeit 
gemacht :D

von Marc V. (Firma: Vescomp) (logarithmus)


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Andreas G. schrieb:
> Ich befürchte du hast recht - wieder mal aus unwissenheit viel Arbeit
> gemacht :D

 Mit so kurzen LED-Stripes kannst du auch POV-Spielereien machen - wenn
 es das ist, was du wolltest.

von Sven J. (svenj)


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Moin,

oder einzelne WS2812 die dann so dicht wie gewünscht gepackt werden. 
Enger als die 144st/m wird man aber sowieso nicht werden können...

Verbinder dann auf der Rückseite, zum Beispiel Samtec FSH/SFMH, die man 
ohne Zwischenraum anreihen kann. Platine wäre dann <15mm breit, steckbar 
und sehr entspannt im Layout.

Allerdings alles sehr eklig was die Versorgung angeht: die 144er 
Streifen werden mit >40W/m angegeben und die packst Du ja auch zusammen. 
Das sind dann schlanke >8A/m auf der 5V Schiene.... bitte bei Leiterbahn 
und Steckverbinder berücksichtigen und/oder entsprechend viele 
Speisepunkte vorsehen.

Persönlich würde ich noch einen DCDC Wandler pro Modul spendieren, die 
Rückseite ist ja komplett leer, und die Versorgung mit 24V oder mehr 
machen. Sind dann zwar wieder etwas breitere Platinen, aber bis 25mm war 
ja genehmigt.

--
 SJ

von 6a66 (Gast)


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Andreas G. schrieb:
> Auf die Elkos muss ich leider Verzichten da die Boards nicht zu hoch
> werden dürfen.

Das ist ein Fehler!
Wenn Du mehrere Module hintereinander reihst schlagen iregdewann auch 
die Übergangswiderstände der Steckverbinder und Leiterbahnen zu und auch 
die kumulierte Strombelastung der LEDs. Es gibt auch kleine SMD Elkos 
oder Tantal Elkos (auch wenn ich von denen aus vielen Gründen nicht 
überzeugt bin).

Aber versuchen kannst Du das ja - versuch macht kluch :)

rgds

von Tr (Gast)


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Andreas G. schrieb:
> Der Neopixel Stick ist wirklich ein guter Tipp. Allerdings benötige ich
> die durchgeschleiften zusätzlichen Leitungen.

Die WS2812 LEDs gibt es auch einzeln. Damit könntest du dir die 
Schieberegister sparen und trotzdem die zusätzlichen freien Pins 
einplanen.

Wenn du noch etwas Platz hast, plane 1-2 SMD Kerkos ein, z.B. 10µF in 
1206. Da passt zur Not auch ein kleiner Elko drauf, falls 10µ nicht 
reichen.

von Tilo R. (joey5337) Benutzerseite


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6a66 schrieb:
> Andreas G. schrieb:
>> Auf die Elkos muss ich leider Verzichten da die Boards nicht zu hoch
>> werden dürfen.
>
> Das ist ein Fehler!
> Wenn Du mehrere Module hintereinander reihst schlagen iregdewann auch
> die Übergangswiderstände der Steckverbinder und Leiterbahnen zu und auch
> die kumulierte Strombelastung der LEDs.

Ich würde auf den GND- und VCC-Leitungen auf der Rückseite jeweils an 
einer länglichen Stelle den Lötstopplack aussparen. Wenn es dann 
wirklich Probleme mit den Übergangswiderständen gibt kann man zur Not 
alle paar Platinen eine Litze anlöten und frischem Strom einspeisen.

Die Anbindung über R25/R26 sieht etwas mickrig aus.

Routing-Idee: Die GND-Leitung auf der Unterseite etwas nach rechts 
schieben. Dann kannst du zwischen GND und VCC eine breite Leitung legen, 
die du sogar mehrfach mit den Widerständen der LEDs verbinden könntest, 
nicht nur einmal in der Mitte der Platine.

von Andreas G. (mrperfekt)


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Tilo R. schrieb:
> Die Anbindung über R25/R26 sieht etwas mickrig aus.

Stimmt jetzt wo du es sagst fällt es mir auch auf.
Am besten wäre es wahrscheinlich in Vorhinein auf Common Cathode 
festzulegen und GND oben zu führen.


Danke für eure Tipps.
Da hab ich viel dazugelernt.

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