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Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Schaltplan Review


Autor: Christian Blank (chrblank)
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Seid gegrüßt!

Das Projekt, dass ich realisieren möchte, nimmt immer mehr Formen an. 
Anbei habe ich euch einen Schaltplan gehängt, den ich in Eagle gebastelt 
habe. Mein Wissen habe ich aus Datenblättern und dem Forum hier, wobei 
ich sagen muss, dass das Forum hilfreicher ist.

Nun bräuchte ich eure Hilfe. Da die Bauteile ja nicht die günstigsten 
sind, würde ich ungern z.B. das Display sprengen, wie schon in anderen 
Threads beschrieben. Würde mich sehr freuen, wenn jemand, der sich 
berufen fühlt, dass mal ansieht und mir Tipps gibt, ob das so Hand und 
Fuß hat.

Die Idee ist, ein Atmel ATmega 644 soll ein Display (das berühmte Blaue 
TG12864B-03 von Pollin) ansteuern. Des weiteren werden die ISP und 5 
Taster gebracht (alle Himmelsrichtungen und die Mitte). Ein externer 
Quarz soll dem System den Takt von 20MHz vorgeben.

Die Eingangsspannung vom System sind entweder 9V über ein Netzteil oder 
7,2V über 6 Mignon Akkus, daher habe ich mich für einen LowDrop 
Spannungsregler entschieden. Die Beschaltung des selbigen habe ich dem 
Datenblatt entnommen.

Die Elemente wie das LCD oder die Taster kommen nicht direkt auf die 
Platine, sondern werden über Wannenstecker mit dem Board verbunden. Die 
Pinbelegung des Displays ist 1:1 mit dem Datenblatt zu sehen. Die fünf 
Taster sollen gegen Masse geschaltet sein.

Habt dank für eure Hilfe. Es ist schön wenn man Fehler schon in der 
Phase verhindern kann. Daher spart nicht mit Schelte! =)

Gruß,
Christian.

ATmega644: http://www.atmel.com/dyn/resources/prod_documents/...
LCD TG12864B-03: http://www.pollin.de/shop/downloads/D120424D.PDF
Spannungsregler LF 50 CV 
http://www.reichelt.de/?;ACTION=7;LA=6;OPEN=0;INDE...

Autor: Sven P. (haku) Benutzerseite
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- Abblockkondensatoren an Prozessor, Display und Spannungsregler
- Quarz ist zu schnell (bis 16MHz, oder ist das 644 schneller?)
- Quarz hängt vermutlich an den falschen Pins
- Rückwärtsdiode am Spannungsregler fehlt
- Für Batteriebetrieb wärn Schaltregler geeigneter
- Ziewiderstand + Kondensator am Reset-Pin fehlen

Autor: Johannes M. (johnny-m)
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Sven P. wrote:
> - Quarz ist zu schnell (bis 16MHz, oder ist das 644 schneller?)
Der kann bis zu 20 MHz (heißt ja nicht umsonst ATMega644-20P :-).

> - Quarz hängt vermutlich an den falschen Pins
Nicht nur vermutlich. Der "Systemquarz" gehört an XTAL1 und 2. An TOSC1 
und 2 gehört nur der Zusatz-(Uhren-)Quarz für den asynchronen Betrieb 
von Timer 2.

Außerdem ist es unsinnig, AREF mit der Versorgungsspannung zu verbinden! 
An AREF gehört ein 100 nF-Kondensator gegen GND, sonst nichts, es sei 
denn, es soll eine externe Referenz verwendet werden, die nicht intern 
einstellbar ist (und AVCC ist intern einstellbar).

Pin 4 vom ISP-Stecker darfst Du übrigens auch mit GND verbinden.

Autor: Christian Blank (chrblank)
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Das ging ja sehr schnell! Vielen Dank!

Ja mit dem Quarz habt ihr voll und ganz recht, falsche Pins! Klarer Fall 
von "Wer lesen kann ist klar im Vorteil!". Habe das angepasst. Ich 
glaube auch langsam, dass mir ein 10MHz voll und ganz reichen sollte, 
die Leistung von 20 MHz brauche ich sicher nicht für meine Zwecke.

Die anderen Sachen arbeite ich eben durch.

Nochmals vielen Dank!

Autor: Christian Blank (chrblank)
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Ich habe nun
- den Quarz (hoffentlich) richtig verdrahtet und auf 10MHz definiert,
- einen Abblockkondensator am µ-Controller,
- einen Vorwiderstand an die LCD-LED gelegt,
- Pin 4 vom ISP am GND und
- AREF über einen Kondensator am GND.

Muss leider zugeben, dass ich immer mehr merke, dass ich durch mein 
Studium zwar Namen von Bauteile kenne, aber deren Einsatz und 
Dimensionierung mangelhaft kenne. Daher muss ich ein paar 
Verständnisfragen stellen.

- Der Punkt Abblockkondensator am Spannungsregler muss wie sein? Ist 
damit ein weiterer Kondensator parallel zu C2 gemeint? Wenn ja wie groß?
- Hat sich der Abblockkondensator durch den Vorwiderstand beim Display 
erledigt?
- Rückwärtsdiode, meinste damit eine Z-Diode die den Aufgang des 
Spannungsreglers mit dem Eingang verbindet zum totlaufen von Strömen?
- Den Ziewiderstand und Kondensator am Reset verstehe ich auch nicht. 
Ich eigne mir mein Wissen zur Zeit durch das (hoffentliche) Verstehen 
von Schaltplänen (z.B. Atmel Eval-Board von Pollin) an. Dort wird der 
Reset einfach über einen Taster auf GND gelegt. Mit der Steckplatine 
hatte ich das auch immer so gemacht.
- Schaltregler ist ein Bauteil das ich gar nicht kenne, habe mir ein 
paar auf Reichelt angesehen, aber erkenne den Vorteil gerade nicht.

Vielen Dank für eure Hilfe!

Autor: Johannes M. (johnny-m)
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Christian Blank wrote:
> - Der Punkt Abblockkondensator am Spannungsregler muss wie sein? Ist
> damit ein weiterer Kondensator parallel zu C2 gemeint? Wenn ja wie groß?
Nein. Vor allem sollte C1 kein Elko sein, sondern ein 
Keramik-Kondensator. ein zusätzlicher C am Ausgang ist nicht 
erforderlich.

> - Hat sich der Abblockkondensator durch den Vorwiderstand beim Display
> erledigt?
Wie kommst Du zu der Annahme?

> - Rückwärtsdiode, meinste damit eine Z-Diode die den Aufgang des
> Spannungsreglers mit dem Eingang verbindet zum totlaufen von Strömen?
Nein. Eine Diode (keine Z-Diode!), die Ausgang und Eingang des Reglers 
verbindet und die im Normalbetrieb in Sperrichtung liegt, sorgt dafür, 
dass der Spannungsregler am Ausgang keine höhere Spannung abkriegt als 
am Eingang, was viele Regler nicht mögen. Ist in Deinem Fall aber 
vermutlich kaum erforderlich.

> - Den Ziewiderstand und Kondensator am Reset verstehe ich auch nicht.
Ein RC-Tiefpass am Reset soll hochfrequente Störungen und damit 
ungewollte Resets verhindern. Außerdem ist der interne Pull-Up am 
Reset-Pin eher schwach ausgelegt, weshalb man da sowieso noch einen 
externen verwenden sollte.

Atmel empfiehlt afair 47 nF und 10 kOhm am Reset.

> - Schaltregler ist ein Bauteil das ich gar nicht kenne, habe mir ein
> paar auf Reichelt angesehen, aber erkenne den Vorteil gerade nicht.
Das ist ein eigenes Kapitel. Schaltregler haben v.a. einen höheren 
Wirkungsgrad als Längsregler, was eben besonders bei 
Batterie-Anwendungen sinnvoll ist, wo jedes µJ zählt.

Du wirst ja vermutlich vor dem Regler eine Spannung haben, die 
deutlich größer ist als 5 V, und die Differenz
muss am Regler "verbraten" werden.

Die Tatsache, dass Du einen LDO-Regler verwendest, lässt allerdings 
darauf schließen, dass Du wahrscheinlich am Eingang eine nur geringfügig 
höhere Spannung (vll. 6 V) hast, und bei solchen geringen Differenzen 
lohnt sich ein Schaltregler eher weniger, weil er auch einen gewissen 
Eigenbedarf hat und sein Wirkungsgrad auch nicht 100 % ist. Außerdem 
sind die Dinger um Größenordnungen teurer als Längsregler.

Schaltregler sind sinnvoll, wenn die Differenz U_ein - U_aus relativ 
groß ist, wenn U_ein kleiner als U_aus ist oder wenn es um größere 
Leistungen geht (in diesem Fall auch bei Schaltungen, die nicht 
batteriebetrieben sind). OK, bei einem LCD mit Hintergrundbeleuchtung 
kann es schon Sinn machen...

Autor: gast (Gast)
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>- Der Punkt Abblockkondensator am Spannungsregler muss wie sein? Ist
>damit ein weiterer Kondensator parallel zu C2 gemeint? Wenn ja wie groß?

Keramikkondensator 100 nF. Für C1 auch einen Keramikkondensator. beide 
möglichst nah am Spannungsregler auf die Platine bringen. Ein Vorredner 
riet bereits zu einem Schaltregler. Ich auch.

>- Hat sich der Abblockkondensator durch den Vorwiderstand beim Display
>erledigt?

keine Ahnung. Kenne das Display nicht.

>- Rückwärtsdiode, meinste damit eine Z-Diode die den Aufgang des
>Spannungsreglers mit dem Eingang verbindet zum totlaufen von Strömen?

Er meint vermutlich eine 'normale' Diode. Kathode am Spannungsregler IN, 
Anode an OUT. Die lass' ich aber bei 78XX auch immer weg.

>- Den Ziewiderstand und Kondensator am Reset verstehe ich auch nicht.
Widerstand: 10k nach +, 100 nano (oder größer) an Masse. Kondensator 
wird beim Einschalten langsam aufgeladen, so dass Reset zu einem 
definierten zeitpunkt nach High geht. Den Kondensator kannst du 
weglassen, den Widerstand nicht.

>- Schaltregler ist ein Bauteil das ich gar nicht kenne, habe mir ein
>paar auf Reichelt angesehen, aber erkenne den Vorteil gerade nicht.

Der Linearregler wandelt die Differenz der Batteriespannung und der 
geregelten Spannung in Wärme um. Nach dem Ohmschen Gesetz abhängig von 
dem Strom, der fließt. Der Wirkungsgrad ist deshalb ziemlich gering. Der 
Schaltregler ist da 'cleverer' und stellt dir die Stabilisierte Spannung 
mit 90-95% Wirkungsgrad ein --> Die Batterie hält länger.

Autor: gast (Gast)
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Johannes M. war schneller ...

Autor: Johannes M. (johnny-m)
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gast wrote:
>>- Der Punkt Abblockkondensator am Spannungsregler muss wie sein? Ist
>>damit ein weiterer Kondensator parallel zu C2 gemeint? Wenn ja wie groß?
>
> Keramikkondensator 100 nF. Für C1 auch einen Keramikkondensator. beide
> möglichst nah am Spannungsregler auf die Platine bringen.
Muss nicht, bringt auch eigentlich nichts außer einem zusätzlichen 
Bauteil. Man kann sich in diesem Fall schon an die Schaltung im 
Datenblatt halten. Wichtig sind die Kondensatoren an den Anschlüssen der 
Verbraucher.

> Ein Vorredner riet bereits zu einem Schaltregler. Ich auch.
Wie gesagt, kann in vielen Fällen Sinn machen, kann aber auch ohne 
gehen. Wenn der OP bisher von Schaltreglern nie was gehört hat, sollte 
er sich aber auf jeden Fall mal damit befassen...

Autor: Sven P. (haku) Benutzerseite
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Johannes M. wrote:
> gast wrote:
>>>- Der Punkt Abblockkondensator am Spannungsregler muss wie sein? Ist
>>>damit ein weiterer Kondensator parallel zu C2 gemeint? Wenn ja wie groß?
>>
>> Keramikkondensator 100 nF. Für C1 auch einen Keramikkondensator. beide
>> möglichst nah am Spannungsregler auf die Platine bringen.
> Muss nicht, bringt auch eigentlich nichts außer einem zusätzlichen
> Bauteil. Man kann sich in diesem Fall schon an die Schaltung im
> Datenblatt halten.
Eben, und im Datenblatt steht da ein Keramikkondensator von 100nF, der 
Schwingen verhindern soll (Fairchild).

Autor: Johannes M. (johnny-m)
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Sven P. wrote:
> Eben, und im Datenblatt steht da ein Keramikkondensator von 100nF, der
> Schwingen verhindern soll (Fairchild).
OK, ich hatte jetzt das ST-Datenblatt, und da ist in der 
Standardbeschaltung am Ausgang nur der Elko. 100 nF nur am Eingang.

Im Normalfall sind es ja grad die kleinen schnellen Cs, die ein 
Schwingen erst verursachen...

Autor: Christian Blank (chrblank)
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Erstmal muss ich euch wiederholt meinen Dank aussprechen. Ihr helft mir 
sehr und ich lerne auch gut was dabei.

Habe mich entschlossen beim LowDrop Spannungsregler zu bleiben, mir aber 
den Schaltregler die Tage zu Gemüte zu führen. Kann denn in einer 
späteren Hardwareversion zum Einsatz kommen.

Die Diode soll eigentlich eine 1N4936 sein, die ich noch rumliegen habe, 
heißt im Schaltplan aber 1N4933, da ich keine 1N4936 finden konnte in 
der Bibliothek.

Wenn ich das richtig überblicke, müsste ich nun alle benannten Probleme 
gebannt haben. Wäre sehr nett wenn ihr noch mal drüber guckt.

1000 Dank!

Autor: Sven P. (haku) Benutzerseite
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Johannes M. wrote:
> Im Normalfall sind es ja grad die kleinen schnellen Cs, die ein
> Schwingen erst verursachen...
Das wiederum frag ich mich jedes Mal, wenn ich son Dingen verbaue...

Autor: Johannes M. (johnny-m)
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@haku:
Naja, entweder ich nehme nur eine kleine Keramik-Pille oder (bei 
entsprechenden Reglertypen) nur einen kleinen Elko, wenn das 
Datenblatt das so vorsieht. Manch einer denkt in solchen Fällen "nicht 
kleckern, klotzen!" und baut da ganze Kondensatorbatterien ein, was eben 
zu besagtem Schwingen führt.

Bei den Standard-Reglern (78XX) genügt ein kleines Kerkolein am Ausgang. 
Schließlich soll der Regler die Spannung stabilisieren und nicht die 
(Stütz-) Kondensatoren. Hauptsächlich geht es um die Kapazität am 
Ausgang, und die sollte nicht zu groß sein.

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