Forum: Platinen Zeitreferenz für Langzeitmessung: Layout ok?


von Alm-Öhi (Gast)


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Hi,

ich möchte mehrere Langzeitmessungen machen und brauche dafür eine 
Zeitkonstante.

Naheliegend war für mich die Netzfrequenz, da die Anwendung ohnehin 
durchs Netz versorgt wird.

Der Baustein wird mit 9V AC aus einem Trafonetzteil versorgt (der 7805er 
wird mit einem großen KK ausgestattet). Der Verbrauch der Messgeräte 
liegt bei ca. 200 mA.

Die 9VAC sollen als Zeitreferenz benutzt werden und werden deshalb über 
einen Komparator als saubere Flanken an den Interrupt des Mega 8 
gegeben.

Das Relais ist (samt dem nachfolgenden dicken Pufferelko, der für den 
7805er mehr als genug ist) dazu da, bei Netzausfall und demzufolge 
sinkender Versorgungsspannung abzufallen und auf Batteriebetrieb 
umzuschalten.

Die Messgeräte werden dann nicht mehr versorgt, aber ich kann mir die 
Zeit im Mega 8 weiterlaufen lassen, wenn auch weniger genau, weil nur 
noch das Quarz für den Takt zur Verfügung steht. Das ist mir dann 
wichtiger.

Die Netzgeräte werden über die drei vierpoligen Stiftleisten 
angesprochen und mit Strom versorgt.

Nun die spannende Frage: Sind im Layout grobe Schnitzer? Produziert 
werden soll bei seeed (oder einem anderen Billigheimer, da ich keinerlei 
Bedürfnis habe, mit zweilagig @home anzufangen).

Ist der 1000µF-Siebelko nach dem Brückengleichrichter zu fett?

Vielen Dank für konstruktive Meinungen.

von Mampf F. (mampf) Benutzerseite


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Alm-Öhi schrieb:
> Vielen Dank für konstruktive Meinungen.

Der VCC vom Mega8 scheint nirgendwo angeschlossen zu sein!

Da rächt es sich, wenn man den Schaltplan unsauber zeichnet ...

: Bearbeitet durch User
von Alm-Öhi (Gast)


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Verflixt.

Stimmt.

von tja (Gast)


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Alm-Öhi schrieb:
> ich möchte mehrere Langzeitmessungen machen und brauche dafür eine
> Zeitkonstante.
>
> Naheliegend war für mich die Netzfrequenz, da die Anwendung ohnehin
> durchs Netz versorgt wird.


Überprüfe mal folgende Seite, ob die Netzfrequenz wirklich für deine 
Anwendung konstant genug ist: 
http://www.netzfrequenzmessung.de/netzzeit.htm

von Mampf F. (mampf) Benutzerseite


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Und du solltest den ganzen linken Teil mit OP am besten mit LTSpice 
simulieren, um zu sehen, was passiert ... Wenn ich das richtig verstehe, 
wird der OP mit ~12,7V betrieben (9V*sqrt(2)).

Der Komparator bekommt einerseits 5V am Eingang (nach dem 7805) und 
andererseits um die 5,6V ... Das passt ja noch ... Bei High-Ausgang 
lägen am Ausgang die 12,7V an (theoretisch) und der Spannungsteiler 
teilt es auf die Hälfte, wären immer noch >5V. Das dürfte dem Atmega 
nicht schmecken.

: Bearbeitet durch User
von MaWin (Gast)


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Alm-Öhi schrieb:
> über einen Komparator als saubere Flanken an den Interrupt des Mega 8
> gegeben.

Ein Kompatator ohne deutliche Hysterese und am Eingang ein RC Glied dass 
die Eingangsspannungsänderungsgeschwindigkeit unter der 
Komoaratorumschaltgeschwindigkeit hält geht GAR NICHT wenn man aus dem 
ggf  mit Störungen und Oberwellen verseuchten Stromnetz einen sauberen 
Takt haben will. Auch über den Ausfall einiger Halbwellen weil auf der 
gleichen Leitung ein Verbraucher mit hohem Anlaufstrom eingeschaltet 
wird so dass die Spannung unter die Schaltschwelle zusammenbricht sollte 
man such Gedanken machen wenn man die EXAKTE Zeit haben will.
Ja, das geht alles in Software, man führt eine Software-PLL mit zur 
Vermeidung von grob falschen Impulsen, ignoriert Impulse die zu schnell 
kommen und fügt welche ein wo erwartete ausbleiben.

von Hans Müller (Gast)


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Deine Zeitbasis ist so nicht der Renner.
Sie wird vorgehen, da alle kleinen Knackser im Netz einen Int. auslösen.
Du könntest dagegen per SW Deine Quarzfrequenz mit den 50Hz korelieren 
und Knackser ausfiltern.Oder besser mit einem analogen Tiefpaß.
Da Du schon einen Quarz hast, würde ich (wenn das Gerät ein Einzelstück 
bleibt) mit einem Zähler den Quarz genau vermessen und per SW 
korrigieren. Da gibt es hier diverse Beiträge ("Genaue Sekunde et.al").
Das wird recht genau und ist einfach. Evtl. ist der Temperaturgang des 
Quarzes bei Deinem Einsatz ein Problem.
Viel Erfolg!

von SoIstDas (Gast)


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tja schrieb:
> Überprüfe mal folgende Seite, ob die Netzfrequenz wirklich für deine
> Anwendung konstant genug ist:
> http://www.netzfrequenzmessung.de/netzzeit.htm

Die Netzfrequenz hat überhaupt nicht den Anspruch, konstant zu sein. 
Geregelt wird der Mittelwert. Vorübergehende Abweichungen durch 
Lastschwankungen sind völlig normal und erst bei Abweichungen von mehr 
als 10mHz wird angefangen zu regeln. Abweichungen bis 200mHz sind 
normal.

von eagle user (Gast)


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Alm-Öhi schrieb:

> Das Relais ist (...) dazu da, bei Netzausfall und demzufolge
> sinkender Versorgungsspannung abzufallen und auf Batteriebetrieb
> umzuschalten.
>
> Die Messgeräte werden dann nicht mehr versorgt, aber ich kann mir die
> Zeit im Mega 8 weiterlaufen lassen, wenn auch weniger genau, weil nur
> noch das Quarz für den Takt zur Verfügung steht.

Nimm einen Uhrenbaustein.
Idealerweise einen mit internem Quarz, z.B. PCF2129T/PCF2129AT.
 + spart das Relais
 + schaltet von selbst und zuverlässig auf Batterie um
 + spart das Relais (das ohne Treiber zu spät umschaltet)
 + spart eine AA-Zelle; normal reicht auch eine Knopfzelle
 + spart wahrscheinlich den 4MHz Quarz
 + die Platine kann kleiner werden
 + ist auch ohne Abgleich genauer als der ATMEGA
 + ist über Wochen viel genauer als die Netzfrequenz
 o für Langzeitstabilität über Monate kann er
   auf die Netzfrequenz synchronisiert werden
 - kostet ca. 4 Euro bei Conrad

von Alm-Öhi (Gast)


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Ui.

RTCs habe ich mir auch schon angeschaut, waren aber entweder nicht zu 
kriegen, kompliziert oder zu groß.


Aber das Teil sieht fein aus, vielen Dank.

von Alm-Öhi (Gast)


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Wie programmiere ich denn die Register da ein?!

von Cyborg (Gast)


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Die Schaltung ist Murks.
C7 + C9 belasten den Regler.
Soll D3 eine Z-Diode sein? Seltsame Beschaltung.
Wenn das Relais abschaltet ist PB0 wohl offen?
Signale gibt man nicht auf Digitalbausteine wenn die Versorgung nicht
sicher gestellt ist. Den Nullspannungsdetektor haben ja schon andere
bemängelt.

von Alm-Öhi (Gast)


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Cyborg schrieb:
> Die Schaltung ist Murks.
Ja, habe ich mittlerweile auch rausgefunden.
> C7 + C9 belasten den Regler.
Ja, bis sie voll sind.
> Soll D3 eine Z-Diode sein? Seltsame Beschaltung.
Nein, eine Schottky-Diode mit dem Zweck zu verhindern, dass nach dem 
Umschalten auf Batteriebetrieb die höhere Spannung aus dem Kondensator 
in die Batterien fließen kann.
> Wenn das Relais abschaltet ist PB0 wohl offen?
Ja?
> Signale gibt man nicht auf Digitalbausteine wenn die Versorgung nicht
> sicher gestellt ist. Den Nullspannungsdetektor haben ja schon andere
> bemängelt.
Deshalb soll der auch ersetzt werden, habe ich wie gesagt kein Problem.

Der RTC-Baustein ist ganz nett, allerdings verstehe ich die 
Programmierung noch nicht.

von Alm-Öhi (Gast)


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Ich habe den Schaltplan überarbeitet und den RTC-Baustein eingebaut.

Ich schätze mal, den kann ich über den SPI-Bus auch programmieren.
Was genau da drin passiert und wie ich ihn anspreche, habe ich zwar noch 
nicht verstanden, aber damit kann ich mich auch auseinandersetzen, 
während die Platine im Flieger ist.

Die Anschlusspins sind richtig, oder? Habe mich da ans Datenblatt 
gehalten und den Takt will ich eigentlich nicht wissen.

von Mampf F. (mampf) Benutzerseite


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Hmm, den Tastern würde ich noch einen Pullup spendieren ... Man kann 
zwar die AVR-internen verwenden, aber ...

Mmhmmm, ich glaub der LM317 kann nicht von 5V auf 3V regeln ... Verwende 
lieber einen LM1117-3,3 ... Datenblatt spricht zwar von einer maximalen 
dropout-Voltage von bis zu 3V, aber bei geringer Last ist die glaub ich 
kleiner. Könnte noch so gehen ...

: Bearbeitet durch User
von Cyborg (Gast)


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Mampf F. schrieb:
> Hmm, den Tastern würde ich noch einen Pullup spendieren ... Man kann
> zwar die AVR-internen verwenden, aber ...

Fällt einem zwar sofort ins Auge, aber ob das nicht schon
im Programm berücksichtigt wurde, können wir ohne Listing
gar nicht beurteilen.

von Alm-Öhi (Gast)


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Ich hatte vor, die internen zu verwenden.

Spricht da was praktisches dagegen außer einem "aber"?

von Alm-Öhi (Gast)


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Zu der Spannungsreglergeschichte:

Der vorgeschlagene scheint lt. Datenblatt 1:1 mit dem LM317 austauschbar 
zu sein.

Wenn ich darüber nachdenke: Die Leistung, die die RTC zieht, liegt ja 
unter einem Mikroampere.

Das müsste doch eigentlich mit einem Spannungsteiler auch zu machen 
sein? Der braucht noch weniger Platz und keine Kondensatoren.

von Wolfgang (Gast)


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Alm-Öhi schrieb:
> Das Relais ist (samt dem nachfolgenden dicken Pufferelko, der für den
> 7805er mehr als genug ist) dazu da, bei Netzausfall und demzufolge
> sinkender Versorgungsspannung abzufallen und auf Batteriebetrieb
> umzuschalten.

Wären dafür nicht ein/zwei Dioden wesentlich einfacher?

von Cyborg (Gast)


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Alm-Öhi schrieb:
> Spricht da was praktisches dagegen außer einem "aber"?

Wenn du das programmieren kannst nicht. Unter Beweis gestellt hast
du das noch nicht.

Wolfgang schrieb:
> Wären dafür nicht ein/zwei Dioden wesentlich einfacher?

Da fallen aber auch 0,7Volt ab. Zeitgemäßer ist ein Fet wie er
ja schon lange in ELV-Bauprojekten zu finden ist und praktisch
keinen Spannungsverlust hat.

von eagle user (Gast)


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Alm-Öhi schrieb:
> Zu der Spannungsreglergeschichte:
>
> Wenn ich darüber nachdenke: Die Leistung, die die RTC zieht, liegt ja
> unter einem Mikroampere.
>
> Das müsste doch eigentlich mit einem Spannungsteiler auch zu machen
> sein? Der braucht noch weniger Platz und keine Kondensatoren.

Vorsicht, bei maximaler SPI-Geschwindigkeit braucht die RTC 0.8mA. Da 
muss der Spannungsteiler ziemlich niederohmig werden. Ein TL431 und ein 
Vorwiderstand werden schon noch Platz haben. Mit 22k zu 10k liefert so 
ein Shuntregler 3.6 Volt für die RTC. Damit bleibt etwas mehr Reserve 
zum minimalen High-Pegel des ATmega (3.0V bei 5V).

Der ATmega wird doch per SPI programmiert? Dafür solltest du noch einen 
Stecker und einen Pull-Up von PB2 nach 3.6V vorsehen. Der sorgt dafür, 
dass der CE der RTC während der Programmierung sicher high bleibt.

> Ich schätze mal, den kann ich über den SPI-Bus auch programmieren.

Ja, das ist der Plan. Um die Uhr auf 2017-02-05 12:34:56 zu stellen 
sendest du per SPI 8 Byte:
0x23, 0x56, 0x34, 0x12, 0x05, 0x00, 0x02, 0x17
Das erste Byte sagt "schreiben ab Adresse 3", das zweite sind die 
Sekunden usw. Die 3 Control Register haben vernünftige Default-Werte und 
können für den ersten Versuch so bleiben. Wichtig ist nur, dass man 
Datum und Uhrzeit immer "am Stück" schreibt und liest. Sonst läuft die 
Uhr zwischen erstem und zweiten Transfer u.U. weiter.

von Alm-Öhi (Gast)


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Cyborg schrieb:
> Alm-Öhi schrieb:
> Spricht da was praktisches dagegen außer einem "aber"?
>
> Wenn du das programmieren kannst nicht. Unter Beweis gestellt hast du
> das noch nicht.

Kann ich.

eagle user schrieb:
Vorsicht, bei maximaler SPI-Geschwindigkeit braucht die RTC 0.8mA. Da
> muss der Spannungsteiler ziemlich niederohmig werden. Ein TL431 und ein
> Vorwiderstand werden schon noch Platz haben. Mit 22k zu 10k liefert so
> ein Shuntregler 3.6 Volt für die RTC. Damit bleibt etwas mehr Reserve
> zum minimalen High-Pegel des ATmega (3.0V bei 5V).
Ah, klar, der Mega8 vraucht ja ein gewisses Level. Danke.
> Der ATmega wird doch per SPI programmiert? Dafür solltest du noch einen
> Stecker und einen Pull-Up von PB2 nach 3.6V vorsehen. Der sorgt dafür,
> dass der CE der RTC während der Programmierung sicher high bleibt.
Ja, aber nicht onboard, deshalb auch DIP mit Sockel. Das ist mir zu 
kompliziert.

> Ich schätze mal, den kann ich über den SPI-Bus auch programmieren.
>
> Ja, das ist der Plan. Um die Uhr auf 2017-02-05 12:34:56 zu stellen
> sendest du per SPI 8 Byte:
> 0x23, 0x56, 0x34, 0x12, 0x05, 0x00, 0x02, 0x17
> Das erste Byte sagt "schreiben ab Adresse 3", das zweite sind die
> Sekunden usw. Die 3 Control Register haben vernünftige Default-Werte und
> können für den ersten Versuch so bleiben. Wichtig ist nur, dass man
> Datum und Uhrzeit immer "am Stück" schreibt und liest. Sonst läuft die
> Uhr zwischen erstem und zweiten Transfer u.U. weiter.

Ganz verstanden habe ich das noch nicht, aber da steige ich schon noch 
durch.

von MiWi (Gast)


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Alm-Öhi schrieb:
> Ich habe den Schaltplan überarbeitet und den RTC-Baustein eingebaut.


mit welchem Programm erstellst Du diese... Pläne?



MiWi

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