Thema: [erledigt] Komisches Problem ...

[erik.vikinger]

Hallo,


wie Svenska schon schrieb, auf jeden Fall zusammen mit dem Schaltplan ansonsten ist das quasi unlesbar. Platinen-Layouts (jede einzelne Lage, mindestens alle Kupferlagen und Bestückungsdruck, auf Lötmasken usw. können wir wohl verzichten obwohl da ein Anfänger auch gerne mal Fehler macht) und Schaltpläne habe ich für sowas gerne als PDF ausgegeben, das ist Vektor-Basiert und kann trotzdem jeder ansehen und reinzoomen. Wenn dann noch ein paar erklärende Worte dazu kommen was überhaupt die Intention bzw. die erhoffte Funktionsweise ist dann schaue ich mir das gerne mal an.


Grüße
Erik

[LittleFox]

Hi,

das der Schaltplan auch wichtig ist war mir schon fast klar
Ich hab einfach mal das komplette Eagle Projekt hochgeladen, der Schaltplan ist auch als PNG dabei:
https://rapidshare.com/files/4077963656/RC-Control.tar.bz2

Ich hoffe ihr habt Eagle?

Grüße,
LittleFox

[erik.vikinger]

Ich hoffe ihr habt Eagle?

Nein, hab ich nicht, Bitte nutze ein frei verfügbares Format.

[LittleFox]

Jetzt erst deinen Beitrag gesehen, erik

Also:
Die Platine wird das Herzstück eines Funkautos, welches über Bluetooth ferngesteuert wird. Das Bluetoothmodul wird an SV1 angeschlossen.
JP1-4 sind die Anschlüsse für die Lichter des Funkautos (Blinker, Bremslicht, etc.)
an JP5 wird der Fahrmotor angeschlossen, JP6 ist für den Lenkservo.
JP7 ist ISP, damit ich später noch den Controller umprogrammieren kann.

Ich denke der Rest erklärt sich selber, wenn nicht fragt nach

EDIT: ok, ich mach noch eine PDF mit Schaltplan und Layout

Danke für eure Hilfe,
LittleFox

[LittleFox]

Leider kann Eagle keine PDF's oder SVG's exportieren, deswegen sind es dann doch PNG's geworden:
Schaltplan:
http://lf-os.tk/rc-control/schaltplan.png
Board:
http://lf-os.tk/rc-control/board.png
3D-Ansicht :
http://lf-os.tk/rc-control/untitled.png

EDIT:
Hab es dann zumindestens geschafft die Ebenen nach PS zu exportieren:
Top:
http://lf-os.tk/rc-control/top.ps
Bottom:
http://lf-os.tk/rc-control/bottom.ps
Teile:
http://lf-os.tk/rc-control/teile.ps

[erik.vikinger]

Hallo,


also ganz ehrlich, der Schaltplan sieht aus wie Kraut und Rüben, auch wenn Du da wohl noch Anfänger bist hättest Du zumindest etwas mehr auf die Ästhetik achten können. Diagonale Linien gehen ja mal gar nicht, genauso überlappende Beschriftung und das Du Vcc und GND als Signal-Leitungen quer durch den Schaltplan schickst ist auch nicht Okay. Dafür gibt es doch extra diese Symbole.

Die LEDs die bei JP1...JP4 davor sind werden bei den vollen 5V sicher recht schnell Rauchzeichen von sich geben, da gehört ein passender Vorwiederstand hin (dessen Wert errechnet sich einfach indem man aus dem LED-Datenblatt die Flussspannung und den gewünschten Strom entnimmt und dann ausrechnet wie groß der Widerstand sein muss das die restliche Spannung bis zur 5V-Versorgung genau den Strom ergibt). Obwohl, an den LEDs wird niemals volle 5V anliegen, wegen den Transistoren kommen da nur etwa 4,3V an (was trotzdem reicht um die LEDs zu grillen). Damit so ein npn-Transistor leitet muss B mindestens etwa 0,7V höher sein als E und da B maximal 5V erreicht kann E wohl höchstens 4,3V erreichen, wimre hab ich hier doch schon mal geschrieben das High-Side-Schalten ein paar Schwierigkeiten macht. Hast Du bedacht das Transistoren stromgeführte Bauteile sind? Übliche Transistoren haben etwa einen Verstärkungsfaktor von 100 das bedeutet das wenn Du da 1A raus bekommen möchtest (je nach Motor kann das schon mal vorkommen) dann musst Du in die Basis mindestens 10mA reinschieben können und das dürfte dem kleinen AVR nicht mit allzu vielen Signalen gleichzeitig gelingen. Das war ja einer der Gründe warum ich FETs vorgeschlagen habe.

Beim AVR sollten an den Quarz doch sicher noch diese kleinen ??pF-Kondensatoren ran, oder? Schau mal Bitte ins Datenblatt. Und die Reset-Beschaltung für den AVR ist auch sehr mangelhaft, ich weiß ja nicht wie schnell der 7805 die 5V stabil bekommt aber ich würde dem ganzen so einen kleinen Voltage-Monitor spendieren, die entprellen Dir auch gleich noch den Taster. Das kannst Du Dir natürlich sparen wenn der AVR sowas schon selber drin hat, schau auch diesbezüglich mal im Datenblatt nach.

Den Motor-Treiber hab ich mir jetzt nicht näher angesehen, da bin ich zu faul mir das Datenblatt selber zu suchen, ein Link wäre nett.

Beim Display bin ich mir nicht sicher ob die Beschaltung für Pin 15 korrekt ist (vor allem an einem NC-Pin) aber ich vermute mal Du weißt was Du tust.

Bist Du sicher das Dein Bluetooth-Modul mit 5V und nicht mit 3,3V arbeitet? Das überrascht mir ehrlich gesagt etwas.

Ich denke der Rest erklärt sich selber, wenn nicht fragt nach

Äh, nö, nich so wirklich.


Grüße
Erik

[Svenska]

Hallo,

der Schaltplan ist wirklich wirr.

Vom ISP-Anschluss der RESET-Pin sollte mit PC6 (Reset) des AVR verbunden werden, sonst dürfte die Programmierung nicht funktionieren. Die Lastkapazitäten am Quarz sind auch wichtig, bei einer gefertigten Platine sollte man es richtig machen.

AGND muss mit Masse verbunden werden; AVcc gehört mit Vcc verbunden (wenn du den ADC benutzt, muss da noch ein Tiefpass zwischen).

Der AVR dürfte eine Brownout-Detection haben, damit er bei nicht ausreichender Betriebsspannung in den Reset-Modus geht und nicht irgendwelchen Mist macht. Dazu musst du die Fuses passend setzen. Dann ist die Zeit bis zur Spannungsstabilisierung vom 7805 nicht so wichtig.

Teilweise verbindest du ungenutzte Eingänge mit Masse, teilweise lässt du sie offen, teilweise verbindest du NC (Display) mit irgendwas. Ich hab da jetzt nicht weiter nachgeschaut. Du solltest unbenutzte Eingänge nicht direkt mit Masse verbinden, sondern immer einen Pull-Down-Widerstand dazwischen haben. Wenn sonst ein Ausgang mal kurz auf High schaltet, gibt es Rauchfähnchen.

Du verbindest die Spannung (vor dem 7805) über D3 mit irgendwas. Wozu? Wenn da ein Strom fließen sollte, ist mindestens D3 falschrum (D1, D2, D4 ebenfalls). Wenn das ein Gleichrichter sein sollte, dann muss am Eingang eine Wechselspannung anliegen; dann fliegen dir aber C3 und der 7805 um die Ohren.

Bipolar-Transistoren sind strombezogen. Wenn du die so direkt anschließt, raucht dein AVR und es ist ziemlich schwierig, den Rauch da wieder reinzukriegen. Der Atmega8 liefert maximal 40 mA pro Pin und 300 mA insgesamt, dann geht er kaputt (Datenblatt: Electrical characteristics, absolute maximum ratings - guck in deinem Blatt nach!). Du solltest nicht mehr als 10 mA pro Pin und 100 mA insgesamt benutzen. Eventuell nimmst du FETs (die sind am Eingang hochohmig, belasten den AVR also nicht) oder Bipolartransistoren mit Vorwiderstand. Motoren ziehen viel Strom beim Anlaufen, eventuell brauchst du dann eine höhere Stromverstärkung der Transistoren oder eine Darlingtonschaltung (dann hast du aber 1,4V statt 0,7V Spannungsverlust Basis-Emitter). LEDs ohne Vorwiderstand leuchten übrigens auch nicht lange, besonders bei solch hohen Strömen nicht.

Gibt es eigentlich einen Grund, dass du C3 und C4 parallel hast? Theoretisch sollte einer von beiden ausreichen; die Spannungsstabilisierung für den Servo solltest du dann auch vor den Servo setzen.

Dem Bluetooth-Modul unterstelle ich auch mal 3,3V. Wenn das so ist, könntest du daran denken, alles mit 3,3V zu betreiben. Sonst brauchst du einen Pegelwandler. Eventuell sind die Datenpins auch 5V-tolerant, das muss für den Rest der Schaltung aber nicht gelten.

Das Board hab ich mir nicht angeguckt.

Gruß,
Svenska

[LittleFox]

Erstmal Danke für die Antworten

 - Es gibt Symbole für GND/VCC in Eagle? Wo?
 - Die LEDs haben integrierte Vorwiederstände - hab ich vergessen zu erwähnen  , die liegen schon hier.
 - die Transistoren sollen etwa 120mA LEDs steuern - wenn überhaupt, damit wird der µC ja nur mit 1-1,2mA belastet, was ja in Ordnung ist.
 - das Bluetoothmodul läuft mit 5V, auf dem Modul selber ist noch ein Spannungsregler (http://www.bexpro-shop.de/de/Elektronische-Bauteile/BX-BTM-222-Modul-Bluetooth-UART-Class-1-Rayson)
 - Die Beschaltung von Pin 15 des Displays hab ich von myAVR nachgebaut. Eigentlich müsste da ja ein Vorwiderstand reichen - möchte aber so wenig Teile wie möglich neu kaufen.

Der Motor läuft nur über den Motortreiber, belastet den µC also nicht.
Ich bin erstmal am Schaltplan aufräumen (ca. 50% geschafft) und würde dann erstmal eine neue Version hochladen

[erik.vikinger]

Hallo,


also bei dem Datenblatt für das Bluetooth-Modul (das man in dem Shop laden kann) steht was von 3,3V und auch die RS232 arbeitet nur mit Logik-Pegeln (das heißt Du kannst Dir den MAX232 komplett sparen) und sind nicht 5V-tolerant. Damit würde ich auch die gesamte Schaltung auf 3,3V setzen.

Wenn JP1...JP4 nur LEDs ansteuern sollen dann schalte doch einfach Low-Side und schon sind Deine Probleme gelöst. Bei der High-Side-Variante müssen die Transistoren auch noch zwischen C und E die 0,7V verheizen, klar ist nicht viel aber ich denke in den LEDs ist diese Energie besser aufgehoben.

Am Reset-Eingang vom AVR würde ich zumindest noch einen 1MOhm Pull-Up anklemmen.


@Svenska: D1...D4 sind Freilaufdioden, das geht so in Ordnung, sowas ist bei induktiven Lasten (wozu Motoren ja eindeutig zählen) durchaus angebracht. Auch C3 + C4 sind in Ordnung, dem AVR würde ich auch noch einen 10µF parallel zum C6 spendieren, mit Abblockkondensatoren sollte man immer möglichst großzügig sein.


Grüße
Erik

[Svenska]

Hallo,

erik: Das gesamte Bluetooth-Modul arbeitet mit 5-12 V Eingangsspannung und normalem RS-232, deswegen muss der MAX232 da drauf sein. Guck dir mal das erste Datenblatt an.

Für den Reset-Eingang ist 1 MOhm in meinen Augen zuviel, weil da schon eine kleine Berührung mit dem Finger ausreicht, um den Pegel auf Low sinken zu lassen. (Wobei das natürlich Absicht ist, aber ... ist ganz schlecht, wenn der µC beim basteln ständig resettet, weil man mit dem Finger irgendwo gegen gekommen ist. ) 10-100 kOhm find ich da angemessener.

Gruß,
Svenska

[LittleFox]

Das Bluetooth Modul ansich (von Rayson) nimmt 3,3V. BEXPRO hat da noch Platine drumherum gebastelt wo ein Spannungsregler, ein haufen Kondensatoren und ein MAX3232 drauf sitzen. Von daher ist der MAX bei mir schon angebracht.

/////////////
Ich merk schon, erst Posten - dann weiter sortieren
Bei einem MOhm würde eine Berührung mit dem Finger reichen? Cool - kann ich Taster sparen

[LittleFox]

Ich hab den Schaltplan mal geupdated. Ich denke dass es jetzt besser ist

Laut Datenblatt verträgt der Controller pro Pin 40mA

[erik.vikinger]

Hallo,


also ich würde dann lieber nur das eigentliche Bluetooth-Modul nutzen und den Umbau weg lassen, das spart 2 MAX232. 2 MAX232 für effektiv 5cm Leitung sind schon reichlich strange, vom unnützen Energieverbrauch mal ganz abgesehen.

Das mit dem 1MOhm-Pull-Up ist für ne Platine wo ständig jemand dran rum fummelt eventuell wirklich unpassend, 100kOhm sind dann wohl doch sinnvoller. Ob für ein Reset bei 1MOhm schon der Finger ausreicht hängt IMHO sehr vom Finger ab, meine Finger schaffen das jedenfalls nicht.


@littlefox: Hast Du mal drüber nachgedacht JP1...JP4 Low-Side zu schalten? Das geht mit den selben Bauteilen, obwohl ich dann jedem Transistor einen 1kOhm Vorwiderstand spendieren würde. Deine LEDs werden aufgrund der integrierten Vorwiderständen (die wohl für 5V berechnet sind) bei 4,3V wahrscheinlich deutlich dunkler leuchten. Außerdem könntest Du so die LEDs mit 5V und den AVR mit 3,3V versorgen ohne das es zu Problemen kommt (falls Du das Bluetooth-Modul doch lieber direkt ansteuern möchtest).

Wenn Du willst das ich mir das mit dem Motor-Treiber mal genauer ansehe dann Bitte ich um einen Link auf dessen Datenblatt.

Dein Schaltplan sieht jetzt in der Tat deutlich besser aus. Ein Tipp aber noch: normalerweise ordnet man die Versorgungsspannung von oben nach unten gemäß ihres Pegels an, in Deinem Fall Vcc/Vcc5/GND.
Und dem 7805 würde ich am Eingang und am Ausgang jeweils 100nF spendieren, auf der Platine (und auch im Schaltplan) so dicht wie möglich am 7805 dran packen, das ist wichtig damit der 7805 nicht ins schwingen gerät.
Ist Dein 7805 eigentlich Rückstrom tauglich? Falls nicht solltest Du noch eine Diode vom Ausgang (Anode) zum Eingang (Kathode) legen damit in dem Moment wo Du die Schaltung von der Versorgungsspannung trennst es nicht eventuell passiert das hinter dem 7805 noch fast 5V anliegen (weil gerade alle LEDs aus sind und der AVR nur wenig zieht) aber die 12V vor dem 7805 schon komplett vom Motor aufgebraucht wurden. In solchen Momenten (wenn Vout größer als Vin ist) gehen diese kleinen Längsregler gerne mal in Rauch auf.


Edit: Dein Motor-Treiber hat für die 12V keine Abblockkondensatoren, ich würde da auch 100nF + 10µF empfehlen.

Laut Datenblatt verträgt der Controller pro Pin 40mA

Das solltest Du aber nicht bis zum Maximum ausreizen wenn Du möglichst lange was vom AVR haben möchtest.


Grüße
Erik

[LittleFox]

Könntest du bitte mal kurz skizzieren wie das aussehen würde wenn ich die LED's Low-Side schalten will?
Den AVR würde ich aber dennoch auf 5V laufen lassen, da ich von den Spannungsreglern gerade 2 mit Kühlern da habe (die waren bei mir Anfangs immer Verbauchsgut )
Das Bluetoothmodul möchte ich nur ungern direkt verwenden da ich mir nicht zutraue mit dem Rastermaß löten zu können. Außerdem müsste ich dazu Eagle kaufen, weil mir gerade der Platz ausgegangen ist

Datenblatt L293B:
http://www.datasheetcatalog.org/datasheet/stmicroelectronics/1328.pdf

Ich bastel gerade die Kühlfläche für den Chip auf das Board, oder reicht ein einfacher Kühlkörper?

[Svenska]

Und C10 sollte bestimmt ein Elko sein, oder?

Ich hab einen selbstgebauten Kurzzeitwecker, da hatte ich Reset auch mit 1 MOhm angebunden. Immer, wenn ich die Platine in die Hand genommen habe, ging der Wecker aus. Da sind allerdings nur 3V (Knopfzelle) verbaut. Ich hab die betroffenen Drähte mit Isolierband abgeklebt, seitdem ist das Problem weg.

Einen 7805 brauchst du eigentlich nicht kühlen, wenn du dahinter kaum Strom ziehst. Ein kleiner Kühlkörper zum Anschrauben sollte dicke ausreichen. Ansonsten musst du die LEDs mal aufbauen und anfassen.

Gruß,
Svenska

[LittleFox]

Der 7805 wird schon ziemlich warm. Das Display braucht 120mA, Bluetooth ~85mA. Und dann noch Kleinkram Da geh ich lieber auf Nummer sicher (hatte sogar mal einen Lüfter davor gebaut )
Ja, C10 soll ein Elko sein, wechsel ich mal noch aus - Danke

Edit: nochmal alle Dateien bis auf board.png geupdated

[erik.vikinger]

Hallo,


wo hast Du denn den L293B her? Der zieht ja schon fürs nix tun gut 20mA (was bei 12V schon 240mW sind) und die "Output Saturation Voltage" ist ziemlich beschissen hoch, denn solltest Du auf jeden Fall sehr gut kühlen (also mit der GND-Fläche und nem anständigen IC-Kühlkörper) oder Dir besser was gescheites suchen. Bei den lahmen Schaltzeiten darfst Du auf jeden Fall auch keine besonders hohe PWM-Frequenz benutzen, mehr als 30kHz dürfte der Chip nicht vertragen (und kleinere Frequenzen sind dann hörbar und nerven).

Den 7805 solltest du auch gut kühlen wenn der für 4 LEDs bis zu 500mA liefern muss (der verheizt dann 3,5Watt wenn er von 12V nach 5V regeln muss, spendiere ihm doch am Eingang eine Verpolungsschutzdiode (Anode zur 12V-Versorung und Kathode als Vin für den 7805) die schluckt schon mal etwa 0,7V und erspart Dir auch die Rückwertsschutzdiode weil dann Vin ja nie kleiner als Vout sein kann und bei Verpolung der Versorgungsspannung ist zumindest Dein Logik-Teil geschützt). Schon deswegen solltest Du auf jeden Fall Low-Side-Schalten damit Du für die LEDs eventuell eine eigene Versorgung nehmen kannst (bei 500mA würde ich auf jeden Fall einen kleinen Schaltregler empfehlen).

Das mit dem Low-Side-Schalten geht mit nem npn-Transistor ganz einfach. Die Basis kommt mit einem Vorwiderstand (2,2 bis 3,3kOhm sollten für 1 bis 2mA Basisstrom bei 5V AVR-Versorgung angemessen sein) an den AVR, der Emitter direkt an GND und zwischen Deiner Versorgungsspannung und dem Kollektor kommt der Verbraucher. Wenn der AVR high gibt (also größer als 1V) fließt von der Basis zum Emitter ein Steuerstrom und der Transistor schaltet durch (über Kollektor-Emitter dürften dann höchstens 0,2V abfallen) so das Dein Verbraucher fast die volle Versorgungsspannug bekommt. Wenn der AVR low gibt (also kleiner als 0,1V) fließt kein Strom in die Basis und der Transistor sperrt (über Kollektor-Emitter fällt dann die gesamte LED-Versorgungsspannug ab, das muss der Transistor natürlich abkönnen aber 5V sind da kein Problem) so das Dein Verbraucher keine Spannungsdifferenz bekommt und eben kein Strom fließt.


Grüße
Erik

[LittleFox]

Hi,

den L293Bhab ich von reichelt, Schaltung aus dem Roboternetz. Momentan klebt nur ein Kühlkörper drauf (mit Wärmeleitkleber befestigt). Im Layout hab ich jetzt außerdem noch eine Kühlfläche vorgesehen, ist die ausreichend? Als PWM Frequenz nehm' ich Momentan ~57KHz (Teiler 64; 3,6864MHz µC) und das ging bis jetzt auch ganz gut. Wobei der Motor bis jetzt auch kaum eine Last hatte ...

Das mit dem Low-Side schalten klingt langsam interessant Ich werde mein Layout entsprechend umbauen. Kannst du einen passenden Schaltregler empfehlen? Bitte nur nicht alzu teuer - bin doch nur Azubi

Was für eine Diode nehm ich am besten als Verpolungsschutz? Ist eine 1N4001 in Ordnung?

Grüße,
LittleFox

[erik.vikinger]

Hallo,

den L293Bhab ich von reichelt, Schaltung aus dem Roboternetz.

Von Sparsamkeit beim Umgang mit Energie hat man dort wohl noch nichts gehört? Sollte doch eigentlich bei Robotern, die eventuell per Akku laufen, schon im eigenen Interesse liegen. Ne Motor-Steuerung die keine 10Watt an den Motor gibt und dafür selber locker 3Watt verheizt (wer möchte da mal den Wirkungsgrad ausrechnen?) würde ich auf keinen Fall verbauen. Es gibt viele tolle Treiber-ICs die auch 1A dauerhaft können aber deren eigene Heizleistung deutlich unter 1Watt bleibt. Übrigens werden dort schnellere Dioden als die 1N4001 empfohlen, daran würde ich mich auch halten, sonst können die vom Motor induzierten Rückwertsströme zu ganz schön hohen Spannungsspitzen führen (über 100V sind da keine Seltenheit), da steckt zwar nur wenig Energie drin aber um so einen Treiber-IC mal kurz zum Rauchen zu bringen kann das schon reichen. Zu Sicherheit würde ich alle Verbindungen zwischen AVR und dem Motor-Treiber auch mit etwa 2kOhm (relativ dicht am Treiber-IC damit die parasitären Kapazitäten klein bleiben, wobei das bei 50kHz noch nicht schlimm ist) absichern, einfach damit Du keine Angst um den AVR haben musst.

ist die ausreichend?

Das kann ich so aus der Ferne kaum beurteilen. IMHO ist der L293 ansich nicht ausreichend.

Als PWM Frequenz nehm' ich Momentan ~57KHz (Teiler 64; 3,6864MHz µC) und das ging bis jetzt auch ganz gut.

Du musst bedenken je öfter der Treiber schaltet desto mehr Verlustwärme entsteht in ihm, Du schaltest ja während Strom fließt. Wenn Du den L293 wirklich nutzen möchtest solltest Du seine Kühlung für etwa 5Watt Wärmeleistung dimensionieren. Wo kommt den eigentlich Deine Energie her?

Das mit dem Low-Side schalten klingt langsam interessant Ich werde mein Layout entsprechend umbauen.

Sehr gut, dann lass mal sehen.

Kannst du einen passenden Schaltregler empfehlen? Bitte nur nicht alzu teuer - bin doch nur Azubi

Hm, schau doch mal bei Farnell, RS oder eim großen C, da gibt es sogar Schaltregler die nur 3 Anschlüsse haben und wie ein Längsregler aussehen und auch so anzuschließen sind. Für 500mA ist da sicher was passendes dabei. Wirklich billig wird sowas aber nur wenn Du ein paar 100'000 Stück davon kaufen möchtest, leider. Als Hobby-Bastler bis du nun mal auf die Elektronik-Apotheken angewiesen, es sei den Du kannst über einen Arbeitgeber o.ä. bestellen.

Was für eine Diode nehm ich am besten als Verpolungsschutz? Ist eine 1N4001 in Ordnung?

Für den Verpolungsschutz langt die dicke, da ist weder Geschwindigkeit noch ein niedriger Rückwärtsstrom relevant und auch die Vorwärtsspannung ist nicht wirklich relevant (ist doch egal ob die 7V in der Diode oder im Längsregler verheizt werden).


Grüße
Erik

[LittleFox]

Hmm, hast du einen Vorschlag für einen besseren Treiber IC?
Meine Energie kommt aus einem Akku (momentan 7,2V 3300mAh). Den möchte ich evt. aufrüsten auf 12V.

Die LED's sind fast fertig umgebaut - ich mach nur den Schaltplan schön

Ist dieser Schaltregler ok? Der liefert ja genug Strom um die LED's da mit dran zu hängen. Die 2 Beine zu viel kann ich ja momentan noch einplanen. Ist die Spule unbedingt notwendig?

Neuer Schaltplan:
http://littlefox.web-fuxx.de/img/rc-control/schaltplan.png