Forum: Platinen mein erstes Layout / Platine


von Fabian S. (fabian727)


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moin @ all,

ich hab schon viel mit IC's rumgespielt und gebastelt.
Jetzt ist es endlich so weit und ich gehe ein kleines Projekt an, in dem 
ich SMD-Platinen verwenden will.
In dem Projekt will ich mehrere 12 V Motoren über den I2C-Bus ansteuern 
und den aktuellen Stromverbrauch messen.

Ums übersichtlich zu gestalten, will ich jeden Motor mit einer Platine 
bestücken. Bevor ich mit der großen Produktion oder dem Platinenlayout 
anfang, kommt mal wieder die Standardfrage:
Fehlen Pull-Up / -Down Widerstände?
1. Der Attiny25 hat an PB5 seinen Reset Pin, aber ebenfalls die 
Ansteuerung der Transistoren. Also lieber einen Pull-Up für RESET oder 
einen Pull-Down für die Transistoren, damit der Motor nicht am Anfang 
läuft, wenn der IC uninitialisiert ist?
2. ich steuere die Transistoren per PWM an. Ich bin mir gerade nicht 
sicher wie das Signal nach den Transistoren aussieht. Sollte ich da noch 
einen Tiefpassfilter einbauen, um eine glatte Spannung zu erhalten, die 
per ADC messbar wird? Den Filter lieber vor oder nach den Transistoren?
3. Ich hab leider nichts zu einem Abblockkondensator für den ATtiny 
gefunden. Reicht 1yF?
4. weitere anmerkungen / Fehler oder gar Komplimente?

5. Erstmal ganz theoretisch: Ich kann mir vorstellen, dass mehr hier 
motoren ansteuern und die Platine eigentlich ganz universell nutzbar 
ist. Würde interesse bestehen, dass eine Massenbestellung aufgegeben 
werden könnte?

von Mux Matzke (Gast)


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Ich würde die Schaltung erst mal auf Lochraster aufbauen.
Die Ansteuerung der H-Brücke geht so nicht. Da fehlen Basiswiderstände 
und die HighSide Transistoren brauchen 12V-0.7V zur Ansteuerung.

von Fabian S. (fabian727)


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wie bekommt man so was gelöst?
Also die Ansteuerung des Transistors mit 11,3 V? Der IC packt das ja 
definitiv nicht...

von Jens G. (jensig)


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Deine Basisbeschaltung sorgt für einen satten Kurzschluß durch die 
Transistoren.

von Lupin (Gast)


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Ein yokto-Farad ist definitiv zu wenig. Nimm lieber 100nano-Farad und 
dann noch 1 bis 10 mikro-Farad parallel.

Wie willst den Tiny programmieren? Um den Reset zu nutzen brauchst du 
HVSP und das spricht wieder gegen SMD.

Warum willst du die Spannung am Motor-Ausgang messen?

Wie willst du den Strom messen?

Warum der 1 yokto-Farad Kondensator am Motor-Ausgang?

Um die Ansteuerung mit den 12V zu realisieren brauchst noch Transistoren 
als Pegelwandler (NPNs in Emitterschaltung)

von Fabian S. (fabian727)


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Ich meinte mit dem y das mykro Farad.

Der ATtiny soll per ISP programmiert werden, auch hier wird der Reset 
gebraucht.

Es soll nicht die Spannung sondern der Strom gemessen werden -> also 
rückrechnung. Um darauf zu schließen, wie schwer der gerade arbeitet und 
notfalls abzuschalten.

Der Kondensator am Ausgang für den Motor ist definitiv mit falscher 
Größe bemessen. Stimmt, danke. Mir gar nicht aufgefallen.
Welche Größe sollte ich verwenden? Grundsätzlich wollte ich eigentlich 
das PWM Signal hier glätten... Oder sollte ich das bereits vor der 
H-Brücken ansteuerung machen?

Dann mach ich mich direkt über die NPN-Transistoren...

Danke schon mal

von Mike (Gast)


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Mux Matzke schrieb:
> Da fehlen Basiswiderstände und die HighSide Transistoren brauchen
> 12V-0.7V zur Ansteuerung.

Viel schlimmer noch: Die brauchen 12V zum Sperren. Das schafft der Tiny 
nie.

von Fabian S. (fabian727)


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Kann ich die Ansteuerung frei nach diesem Bild übernehmen?

Wo sollte ich das PWM Signal glätten nach oder vor der H-Brücke?
Also die Transistoren noch digital ansteuern und für den Motor glätten, 
oder erst nach dem Spannungsteiler rein für das ADC-Wandelsignal?

: Bearbeitet durch User
von Fabian S. (fabian727)


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Ich hab den Schaltplan mal überarbeitet.

Quasi dann so?

von Lupin (Gast)


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Am Motor wirst du nichts glätten können (nur mit riesen Cs und dann 
raucht deine Endstufe ab...).

Am ADC Portpin einen kleinen C setzen. Grenzfrequenz gut unterhalb 
deiner PWM Frequenz auslegen. Zur Berechnung ist der Teiler als 
Parallelschaltung zu sehen (Kleinsignal-Betrachtung).

Ich würde den Strom im Massepfad der H-Brücke messen. Also über Shunt. 
Die Messung der Motorspannung wird dir keine Freude machen, wenn du da 
auf den Strom schließe willst.

Man verwendet für mikro (nicht mykro!) eigentlich immer ein u bzw gleich 
das richtige griechische Symbol. y ist halt ein anderes Präfix (für 
10^-24).

von Lupin (Gast)


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NPN Emitter auf GND. Den Kollektor über deine 47k (die du in 4k7 
änderst) nach +12V. Das Ansteuer-Signal am Kollektor abgreifen.

Deine jetzige Schaltung nennt sich Emitterfolger bzw. Kollektorschaltung 
und kommt auch nie an die 12V, du hast das Problem sogar verschlimmert.

von Lupin (Gast)


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Du brauchst Basis-Vorwiderstände für die unteren Transistoren der 
Endstufe.

Du musst dir noch gedanken machen, wie du die Totzeit realisieren 
willst, damit die Endstufe beim Umschalten nicht in den Kurzschluss 
geht.

von Bor (Gast)


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Installier die mal LTSpice und simulier die Ansteuerung von einer 
Halbbrücke.

von Fabian S. (fabian727)


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Ich soll an den Masseanschluss der H-Brücke einen niederohmigen 
Widerstand einbauen? über den fällt dann eine Spannung ab, die ich 
wieder messen und in Strom umrechnen kann? Hab ich das richtig 
verstanden? Ich fühl mich irgendwie richtig dumm...

So nochmal überarbeitet. Allerdings das ADC an den Kollektor 
angeschlossen.

von Fabian S. (fabian727)


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achja die Totzeit...

Der Motor soll nicht die ganze Zeit laufen. D.h. den Rest der Zeit 
wollte ich ihn kurz schließen. Somit habe ich auch relativ lange 
Totzeiten.

von Lupin (Gast)


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Ja du hast richtig verstanden. Der Attiny25 hat einen integrierten 
Verstärker mit dem du die Spannung über den Shunt (Widerstand zum Strom 
messen) um Faktor 20 verstärken kannst. D.h. du kannst den Widerstand 
klein auslegen.

Wenn du z.B. die 3,3V Versorgung als ADC Referenz nimmst dann berechnet 
sich der Shunt zu:
Rshunt=(3,3V/20)/Imax
Bei einem Ampere maximalstrom also 0,165 Ohm.

Deine Spannungsmessungen vergiss mal lieber...


Mit der Totzeit ist die Zeit zwischen dem Umschalten der Brückenzweige 
gemeint. Du darfst ja niemals beide Pins zur Ansteuerung der Brücke 
gleichzeitig auf High setzen. Das kann man über Software abfangen.

Du brauchst aber unbedingt noch Freilaufdioden - der Motor ist eine 
Induktive Last.

von Fabian S. (fabian727)


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Krass was noch alles fehlt.

Schon jetzt danke für die große Hilfe!!

Da ich den Motor ja in beide Richtungen laufen lassen will, bräuchte ich 
theoretisch 2 Freilaufdioden. Für jede Richtung 1. Zwei Dioden aber 
gegengleich angeschlossen ergeben zu 100% einen Kurzen. Wie muss ich die 
dann anschließen? Nur eine in die bevorzugte Richtung? Jedoch lese ich 
aus deinem Kontakt, dass es mehrere sind ...

Ich hab gerade (zugegeben nur kurz) nach einem Widerstand mit 330 milli 
Ohm gesucht (ich hoffe auf maximal 1/2 A, wird aber noch ausgemessen) 
und keinen gefunden. Nur Widerstandsdrähte. Wird damit der Widerstand 
generiert? Auch auf der Platine?

Für die Totzeit werde ich definitiv extra Abfragen etc in die Software 
einbauen. Danke für den Hinweis.

Nochmals vielen Dank für die sofortige andauernde Hilfe. Einfach ein 
super Forum, in dem ich gerne viel Zeit mit Lesen (und jetzt auch mal 
selber kreieren) verbringe!

Für heute Abend ist erstmal Feierabend bei mir. Morgen geht es 
hoffentlich weiter. Deswegen nochmal mein überarbeiteter Schaltplan

von Peter (Gast)


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> Ich meinte mit dem y das mykro Farad.

Kleiner Tip am Rande: Das µ-Zeichen findet sich auf der M-Taste und kann 
mit AltGr+M erzeugt werden.

(http://de.wikipedia.org/wiki/My)

von Fabian S. (fabian727)



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sodala, ich hatte nochmal ein bisschen Zeit und habe zu meinem 
Schaltplan ein Platinenlayout erstellt.

Was kann noch verbessert werden?
Brauch ich mehr Abstand zwischen den Bauteilen?

Thanks im voraus

von Joe (Gast)


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TIP:

Probiere erst mal Transistoren ein/aus zu schalten, LED an den 
Transistor anschließen,
LEDs im Gegentakt mit Transistoren schalten, LED gegen GND sowie auch 
gegen +12V schalten.

Da ist noch sehr viel Unverständnis in der Schaltung.

Hast du einen Oszi?

Dann alle Spannungsverläufe mal betrachten u.s.w.

Dann einen Motor mit dem uC gegen + und auch mal gegen GND ein- und 
ausschalten.

Erst dann ein größeres Projekt.

von Fabian S. (fabian727)


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wo siehst du bei der einzelnen Platine ein größeres Projekt?

LED's habe ich bereits einige angesteuert sowohl gegen + als auch gegen 
-.
Ebenfalls mit LED's.

Einen UART Bus, sowie einen I2C Bus läuft auch bereits ohne Probleme.

Natürlich werde ich das ganze erstnochmal bevor ich die Platine auf 
Lochraster aufbauen.
Und ja es ist Unverständnis da, anscheinend.
Genau das gleiche wie deines noch vorhanden ist, sinnvoll zu helfen.
Zu demotivieren kann ich auch. Das ist kein Problem.
Aber jemandem zu sagen, dass er auf richtigem Wege ist, jedoch noch 
Probleme dort dort und dort hat, das können leider nur sehr wenige.

Wo ist mein Unverständnis? Ich will es wissen. Ich will lernen.
Aber einfach zu schreiben: Du bist doof, hilft leider nicht. DANKE

von yoq (Gast)


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- R7/8/9/10 können weg, bei einem bipolaren Transistor muss Strom durch 
den B-Anschluss fließen, die PullUp/Downs brauchst du nur beim FET
 - Daher: Basiswiderstände bei den HighSide Transistoren und auch bei 
den Hilfstransistoren
 - Zwischen Shunt und C3 muss ein R, (und sicherheitshalber eine 
Z-Diode, damit dir der Attiny bei einem Kurzschluss keine höhere 
Spannung abbekommt)

Wie ein Poster schon weiter oben schrieb, hol dir LTspice und simuliere 
deine Schaltung

von Eagle_Layouter (Gast)


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> Was kann noch verbessert werden?
> Brauch ich mehr Abstand zwischen den Bauteilen?
Dann stell doch bitte größere Bilder deiner Platine (BOT, TOP) hier ein.

Was soll man bei der jetzigen Größe dir dafür für hilfreiche Tipps geben 
können, wenn die so 'mickrig' sind? In der Größe wie du es beim 
Schaltplan hast, wäre ok.

Bevor du die Bilder exportierst, schalte auch dementsprechend die 
dazugehörigen Layer ein.

TOP
---
Display none Top Pads Vias Unrouted Dimension tPlace tDocu tOrigins 
Document Reference;

BOT
---
Display none Bottom Pads Vias Unrouted Dimension bPlace bDocu bOrigins 
Document Reference;

von MiWi (Gast)


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Fabian S. schrieb:
> sodala, ich hatte nochmal ein bisschen Zeit und habe zu meinem
> Schaltplan ein Platinenlayout erstellt.

normalerweise macht man vor dem Layout den Schaltplan fertig...

>
> Was kann noch verbessert werden?

einiges, wenn nicht gar vieles, da Du grad einniges wieder verschlimmert 
hast....

> Brauch ich mehr Abstand zwischen den Bauteilen?


Nö, Du brauchst mehr Bauteile zwischen den Bauteilen. Und zwar am 
Schaltplan. Dringend. Sonst knallts, wobei sich der Knall netterweise 
aussuchen kann wo er anfängt und wo er dann weitermacht. Quasi eine 
Knallerei

Oh - und wo das nun sein soll? Simulation, Testaufbau oder genaues 
betrachten mancher Teilaspekte können da Erkenntnis bringen die ein paar 
Worte nicht so lehrreich vermitteln...

Grüße

Miwi

von sdgs (Gast)


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yoq schrieb:
> - R7/8/9/10 können weg, bei einem bipolaren Transistor muss Strom durch
> den B-Anschluss fließen, die PullUp/Downs brauchst du nur beim FET


So einen Quatsch kann man ja fast nicht hören. Denken Sie mal
drüber nach, was in der Init-Phase des µCs mit seinen I/O-Pins
passiert.


>  - Daher: Basiswiderstände bei den HighSide Transistoren und auch bei
> den Hilfstransistoren


Richtig. Da fehlen mindestens vier zusätzliche Basiswiderstände.


>  - Zwischen Shunt und C3 muss ein R, (und sicherheitshalber eine
> Z-Diode, damit dir der Attiny bei einem Kurzschluss keine höhere
> Spannung abbekommt)


Eventuell reicht ja schon der Widerstand, so dass im Kurzschlussfall
kurzfristig die µC-internen Clampingdioden einspringen können.
Solange das kein Dauerzustand wird. Ansonsten würe ich eher zwei
externe Clamping-Dioden vorsehen.

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