Wo ist der Fehler? Frei Kupferfläche nicht als GND?

[Patrick (Gast)]

Hallo,

ich habe meine erste Platine in Target3001 entworfen und mit meiner CNC 
3020 Portalfräse ausgefräst.
Schonmal vorweg, ich mache das aus Spaß am Basteln und 
herumexperimentieren mit dem Arduino. Ich bin kein Elektroniker :S
Nun zu meinem Problem:
Die Platine ist nichts anderes als eine Art "Shield" auf die 
LevelShifter Module gesteckt werden können. Die Leiterbahnen führen max 
150mA-500mA. Die Dicke der Leiterbahnen beträgt  0,5mm und der 
Leiterbahnabstand ebenfalls. 0,5mm. Angeschlossene Masseflächen gibt es 
nicht da ich die paar Massepins direkt mit einem externen Kabel an Masse 
anschliße (hab ich erst jetzt gelesen dass ich da eine Massefläche hätte 
nutzen können). Das heißt also dass die großen Kupferflächen frei sind. 
Und hier vermute ich mein Problem. Ich habe die Platine nun bestückt und 
stelle folgendes fest. Um so mehr Leiterbahnen Strom führen, um so höher 
wird die "zappelnde" Spannung auf den freien Kupferflächen. Kontakte 
zwischen Leiterbahnen kann nahezu ausgeschlossen werde da ich das schon 
mit der Lupe und Hintergrundbelichtung geprüft habe.

Sehr wahrscheinlich ein mega Noobfehler aber kann mir jemand nen Hinweis 
darauf geben was ich da falsch gemacht habe und welche physikalischen 
Gesetze ich da nicht beachtet habe? Hinweise reichen mir. Hauptsache ich 
kann googeln. Momentan habe keine Ahnung was das Problem überhaupt ist.
Wer das ganze ausführlich erklären mag darf das natürlich auch... ^^

[Chris F. (chfreund)]

Was genau klappt denn nicht? Welche Deiner Erwartungen erfüllt das Teil 
nicht?

Das auf potentialfreie Kupferflächen eine Spannung induziert wird muss 
nicht zwangsläufig zu Problemen führen.

Außerdem kannst Du ja immernoch die Massepins einfach mit den Flächen 
verbinden.

[Patrick (Gast)]

Es scheint soweit zu funktionieren. Wenn die Module eingesteckt werden 
kann ich schön zwischen 5V und 3V Signale wechseln.
Nur verwundert es mich eben, dass die freie Kupferfläche ebenfalls eine 
Spannung hat ohne das sich sie angeschlossen habe. die höchste Spannung 
die die Leiterbahnen führen ist 4,6V. Auf der Kupferfläche messe ich 
schon ~2,8V wenn die Hälfte der Leiterbahnen Strom führt. Ist das 
normal?

[Chris F. (chfreund)]

Alles was passiert ist "normal" ;-) Höchstwahrscheinlich gibt es hier 
auch nie ein Problem mit dieser Anwendung und diesen großzügig 
dimensionierten Leiterbahnen. Also -eigentlich- musst Du nichts machen.

Du kannst aber bei Deinem Layout ganz schnell alle (möglichen) Probleme 
durch potentialfreie Flächen verhindern in dem Du denen einfach ein 
Potential gibst. Verbinde die Massepins mit den Flächen und übrig 
bleibende Flächen ab einer gewissen Größe mit etas Draht.

Klingt jetzt nicht so als hättest Du keinen Lötkolben und ein paar cm 
Draht über.

[Carsten S. (dg3ycs)]

Hi,

Patrick schrieb:
> Auf der Kupferfläche messe ich
> schon ~2,8V wenn die Hälfte der Leiterbahnen Strom führt. Ist das
> normal?

Je nach Art der Signale: JA - ist normal!

Deshalb ist es auch üblich keine potentialfreien Kupferflächen im Layout 
vorzusehen. Wenn man es ganz böse ausdrücken möchte, so ist das der von 
dir angesprochene "Mega Noobfehler"

Dies kann je nach Aufgabe der Baugruppe und Art der Signale schon zu 
erhenlichen Funktionsstörungen führen.
Allerdings kann -und ist es auch- völlig unproblematisch sein wenn die 
Signalfrequenzen nicht besonders hoch sind und/oder die Signalleitungen 
relativ niederimpedant abgeschlossen sind.

Davon abgesehen ist es aber auch eine mögliche  Quelle für erhebliche 
EMV Probleme.

Daher macht man das im allgemeinen nicht.

Im Hobbybereich kann man es etwas entspannter sehen. Wenn man Fräst 
statt ätzt muss man das sogar manchmal wenn man nicht unnötig viel 
Freifläche langwierig entfernen will.
Gerade bei einer Anwendung wie deiner. Wenn es funktioniert OK. Wenn es 
nicht funktioniert die Flächen möglichst auf GND Legen.

Beim nächsten Layout möglichst große Flächen auf GND Potential legen. 
ISt das nicht möglich evtl. abwägen ob man die nicht doch entfernen 
lässt.
Gerade Traget bietet da auch automatisierte Funktionen für.

(Statt GND kann man die (bzw. einzelne) Flächen prinzipiell auch auf +Ub 
legen, da diese Potentiale "theoretisch" kleinsignaläßig verbunden sind. 
In der Praxis kann das auch funktionieren. Manchmal bietet es sich sogar 
an. Allerdings nur wenn man weiß was man macht. Ansonsten kann es unter 
Umständen vorkommen das man die Situation statt zu verbessern erheblich 
verschlimmert)

Gruß
Carsten

[Patrick (Gast)]

Vielen Dank für eure schnellen Antworten... und mal wieder was 
dazugelernt :) In dem Fall werde ich die freien Kupferflächen noch 
schnell mit den Ground Pins verlöten^^

Hmm, kann man in Target auch nur bestimmte Flächen markieren und 
wegfräsen lassen? Ich weiß, dass es die gesamte Restfläche wegfräsen 
kann aber bestimmte Flächen hat es in den Isolationsfräsoptionen nicht 
angezeigt.

[Carsten S. (dg3ycs)]

Hi,

Patrick schrieb:
> Hmm, kann man in Target auch nur bestimmte Flächen markieren und
> wegfräsen lassen? Ich weiß, dass es die gesamte Restfläche wegfräsen
> kann aber bestimmte Flächen hat es in den Isolationsfräsoptionen nicht
> angezeigt.

In den Fräsoptionen kann man IMHO tatsächlich nur wählen zwischen 
Restflächen weg oder nicht.
Wenn man selektiv vorgehen will muss man bereits an anderer Stelle 
ansetzen.
Du kannst ja im Programm schon Masseflächen generieren.
Und dabei kannst du dann selektiv auch diejenigen Flächen entfernen die 
Potentialfrei sind. Die an einem Potential angeschlossenen Flächen 
werden anschließend genauso behandelt wie Leiterbahnen.

Daher NEHME ICH AN -bin selber im Hobbybereich, wo ich Target verwende, 
Ätzer, beruflich lassen wir fertigen und dort verwende ich auch kein 
Target- das wenn du eine Schaltung erstellst, Masseflächen unter 
Entfernung der potentialfreien Inseln generierst und dann bei den 
Fräsoptionen "Rub Out" aktivierst, das du dann ein Layout erhälst wo 
noch alle potentialgebundenen Flächen vorhanden sind, aber alle 
potentialfreien entfernt sind...

Ob es für deine Schaltungen aber Sinn macht, oder das im Endeffekt nur 
verschwendung von Maschinenzeit und Stichellebensdauer ist weil diese 
Schaltung auch mit potentialfreien Inseln genauso funktioniert kann ich 
aus der Entfernung nicht abschätzen.

Gruß
Carsten

[Teo D. (teoderix)]

Ich würde mir schon aus ästhetischen Gründen die Mühe machen.
Allerdings hab ich hier noch keinen Fräserheini (bin 
Direkttonerfritze) gesehen, der sich weder darum kümmern, noch sorgen 
würde oder über Probleme geklagt hätte.
Schaltungen wo sowas wirklich relevant wird, basteln hier die wenigsten. 
(mbH)