Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Arduino Micro als Druckknopfaktion auf der Modelleisenbahn


von Sascha V. (save)


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Hallo Zusammen
Zurzeit versuche ich mich an meiner ersten Platine und dazu habe ich auf 
Eagle das Schema dazu erstellt (siehe Anhang).
Auf der Vereinsanalage sind diverse "Druckknopfaktionen" verbaut, welche 
bis jetzt nur über einachste Wiese angestuert werden. Damit wir mehr 
Bewegung einbauen können, erstelle ich eine Platine auf welcher ein 
Arduino Micro gesteckt werden kann mit folgenden Anforderungen.
- Einspeisung 12 - 20 VAC [X1]
- 2Stk Eingägnge Analog oder Digitalt nutzbar [X7 und X8]
- 1 Stk Ausgang fü Servo [JP3]
- mind 5 Stk Ausgänge bis 230V AC schaltbar

Funktioniert so meine Schaltung?

Auf die Anregungen bin ich gespannt.

Grüsse aus dem St.Galler Rheintal
Sascha

von Crazy Harry (crazy_h)


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Freilaufdioden an den Relais? Du 100uF nach dem Gleichrichter kommen mir 
etwas wenig vor.

von Sascha V. (save)


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Crazy H. schrieb:
> Freilaufdioden an den Relais?

Darum habe ich doch den ULN2803A eingebaut. 
Beitrag "ULN2803 + Relais, weitere Freilaufdiode nötig?"

Crazy H. schrieb:
> Du 100uF nach dem Gleichrichter kommen mir
> etwas wenig vor.

Soll ich auf 470uF gehen?

von Hubert G. (hubertg)


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NImm anstelle des 7805 einen Schaltregler (StepDown).
Wenn alles in Betrieb ist und du mit 20V Eingangsspannung fährst, dann 
muss der Regler mehr als 3W verbraten. Da ist ein ordentlich großer 
Kühlkörper erforderlich. Stromverbrauch des Servo nicht mitgerechnet.
Es fehlen die Kondensatoren vor und nach dem Regler, die Elkos tun es 
nicht.
Es wäre auch gut die Spannungsversorgung von µC und Peripherie zu 
entkoppeln.

: Bearbeitet durch User
von Sascha V. (save)


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Hubert G. schrieb:
> NImm anstelle des 7805 einen Schaltregler (StepDown).

Hallo Hubert G.
Ich habe nun anstelle des 7805 den DC/DC-Wandler, Print RECOM 
R-78E5.0-0.5 24 V/DC 5 V/DC 500 mA eingebaut.(siehe Anhang)
Braucht es nach dem DC/DC Converter noch ein Kondensator?

Hubert G. schrieb:
> Es fehlen die Kondensatoren vor und nach dem Regler, die Elkos tun es
> nicht.

Was meinst du damit?

Hubert G. schrieb:
> Es wäre auch gut die Spannungsversorgung von µC und Peripherie zu
> entkoppeln.

Soll ich mit dem DC/DC Converter nur den Arduino Micro speisen und mit 
dem 5V Ausgang vom Arduino die Peripherie inkl. ULN2803A. Der  soll aber 
verbunden bleiben. Oder?

von Hubert G. (hubertg)


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Sascha V. schrieb:
> Ich habe nun anstelle des 7805 den DC/DC-Wandler, Print RECOM
> R-78E5.0-0.5 24 V/DC 5 V/DC 500 mA eingebaut.

In dem Fall hat sich auch die Sache mit den Kondensatoren erübrigt.
Allerdings kannst du mit dem Regler nur den Arduino speisen.
Für deine Peripherie inkl. Servo wirst du einen eigenen Spannungsregler 
brauchen.
Du musst alledings bedenken das aus den 20V AC nach der Gleichrichtung 
bis zu 28V DC werden können.
Rechne dir einmal den gesamten max. Stromverbrauch aus, nach dem musst 
du dir die Spannungsregelung auslegen.
Da wäre es vielleicht günstiger 12V Relais zu verwenden.
Der Arduino Micro hat zwar eine eigene Spannungsregelung, allerdings nur 
bis max. 20V Input.
Also überlege dir das Konzept noch mal genau.

von Sascha V. (save)


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Hallo Hubert G.

Zuerst möchte ich mich für deine Hilfestellung unterstützen.

Da der Print nur im Hobbybereich eingesetzt wird und doch ein wenig 
kostenbewusst sein muss, habe ich den Servo und ein Relais liquidiert. 
Wenn dann wirklich Bedarf für einen Servo vorhanden ist kann ich 
immernoch eine Version mit zwei Spannugsquellen erstellen.
In der jetztigen Situation habe ich das mit dem Versuchsboard zu Hause 
bereits aufgebaut, jedoch die Spannungsversorgung des Arduino über den 
USB, der liefert ja auch nur 500mA.

Für mein Verständnis. Ich könnte auch direkt nach dem Gleichrichter die 
Spannug abgreifen (ca 21 - 28 VDC je nach Modellbahntrafo) damit den 
ULN2803 (CD+) speisen und 24V DC Relais einsetzen? So hätte ich sicher 
keine Probleme mit der Leistung und könnte wieder 5 Relais einsetzen!

von Hubert G. (hubertg)


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Sascha V. schrieb:
> Ich könnte auch direkt nach dem Gleichrichter die
> Spannug abgreifen (ca 21 - 28 VDC je nach Modellbahntrafo) damit den
> ULN2803 (CD+) speisen und 24V DC Relais einsetzen?

Das wäre sicher die bessere Lösung.

von Manfred (Gast)


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Sascha V. schrieb:
> Hubert G. schrieb:
>> Es wäre auch gut die Spannungsversorgung von µC und Peripherie zu
>> entkoppeln.
Beim Schalten gibt es unvermeidlich kurze Störungen auf der 
Betriebsspannung, die den µC stören könnten. Unter anderem durch 
geschickte Leitungsführung der Versorgungsspannung und Masseleitungen 
kann man diese Effekte verringern.

> Soll ich mit dem DC/DC Converter nur den Arduino Micro speisen und mit
> dem 5V Ausgang vom Arduino die Peripherie inkl. ULN2803A.
Bloß nicht, nein! Der kleine SMD-Spannungsregler bleibt unbenutzt, da Du 
ja bereits 5Volt hast. Siehe oben, Peripherie-Plus nicht an den Arduino, 
sondern auf getrenntem Wege direkt vom Spannungsregler holen. Ein 
zusätzlicher Elko direkt am Einspeisepunkt der Relais schadet nicht.

Sascha V. schrieb:
> Ich könnte auch direkt nach dem Gleichrichter die
> Spannug abgreifen (ca 21 - 28 VDC je nach Modellbahntrafo) damit den
> ULN2803 (CD+) speisen und 24V DC Relais einsetzen? So hätte ich sicher
> keine Probleme mit der Leistung und könnte wieder 5 Relais einsetzen!
Richtig erkannt. Der ULN funktioniert letztendlich wie ein Transistor: 
Am Collector liegt eine Spannung x an, die Basis wird mit deutlich 
weniger gesteuert.

Wenn Deine Spannungslage den Betrieb von 24V-Relais erlaubt, kannst Du 
diese direkt vor dem Spannungsregler abgreifen und ersparst diesem die 
Verlustleistung. Die Diode / Plus des ULN gehört dann natürlich auf die 
24V-Ebene.

Relais höherer Spannung haben auch weniger Strombedarf, kommt Dir 
zusätzlich entgegen. Schaue Dir Datenblätter an, je nach benötigter 
Schaltleistung bekommt man 24V-Kartenrelais handelsüblich ab 8mA / 
200mW. Mit den Relais vor den Spannungsregler geht der Strombedarf in 
einen Bereich, wo auch ein normaler 7805 wieder machbar werden könnte. 
Testaufbau, tatsächliche Ströme messen!

von Frank T. (frank_t40)


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Alle meine Aufbauten mit ULN28xx bekommen trotz interner Dioden,externe
Dioden verpasst.Die Integrierten Dioden geben beizeiten den Geist auf.
Defekte ULN28xx sind dann die folge und viel Spaß beim Auswechseln.
Besonders SMD.

von Sascha V. (save)



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Vielen Dank an alle für eure Anregungen.

Nun habe ich das Schema soweit angepasst. (siehe Anhang)

Dies ist jeoch erst die halbe Miete. Nun beginnt das Layouten des 
Boards. Könnt ihr mir dazu ein paar Tips geben bezüglich Platzierung und 
Leiterbahnführung? Nach Möglichkeit möchte ich nur ein Layer benützen. 
Anbei auch eine erste Version des Layouts vom Board.

von Hubert G. (hubertg)


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Sollten die Klemmen, am Layout rechts, für Servos sein, dann sieh für 
diese einen eigenen Spannungsregler vor. Ein Elko mit 1000µ, nach diesem 
Spannungsregler, ist ebenfalls empfehlenswert, da diese Servos wenn sie 
unter Last anlaufen >500mA benötigen.
Solltest du mit den Relais 230V~ schalten, dann achte auf die 
Mindestabstände zwischen Ansteuer- und Schaltspannungspunkten.

von Sascha V. (save)


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Hubert G. schrieb:
> Sollten die Klemmen, am Layout rechts, für Servos sein, dann sieh für
> diese einen eigenen Spannungsregler vor. Ein Elko mit 1000µ, nach diesem
> Spannungsregler, ist ebenfalls empfehlenswert, da diese Servos wenn sie
> unter Last anlaufen >500mA benötigen.

Die Klemen Rechts dienen als Input, für die Drucktasten, welche die 
Aktion auslösen. Die Servos habe ich bei dieser Version komplett 
rausgenommen. Werde mir dies bei einer späteren Version überlegen und 
dann wie von euch vorgeschalgen mit einer separaten Versorgung auf der 
Platine.

Hubert G. schrieb:
> Solltest du mit den Relais 230V~ schalten, dann achte auf die
> Mindestabstände zwischen Ansteuer- und Schaltspannungspunkten.

Darum habe ich die Anschlussklemmen direkt unter die Relais gesetzt. So 
sind die Leiterbahnen kurz und ich kann diese mit der Breite 50mil und 
Abstand ca 100mil verbinden.

Gibt es sonst noch Regeln, welche für das Routing einzuhalten sind?

von Hubert G. (hubertg)


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Kritisch ist bei diesen Relais der Abstand von den Spulenanschlüssen zum 
Relaiskontakt.
Die genauen Abstände und Kriechstrecken weiß ich allerdings nicht. Da 
gibt es hier sicher Experten.

von Bastian W. (jackfrost)


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Um die nötigen Abstände für 230 V zur Kleinspannung einfach zu machen , 
kannst du die Relais auch in ein kleines Hutschienen Gehäuse bauen und 
zB. Finder 38.51 12V o.ä. nehmen.

Gruß JackFrost

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