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Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Schaltungsentwicklung ... Wie beginne ich richtig ?


Autor: Stefan L. (piwinger)
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Hallo Forianer,

Ich lese gerne und viel in diesem Forum, bis jetzt nur passiv und hab 
mich entschlossen mich doch zu registrieren, weil, meiner Meinung nach, 
hier viele interessante Sachen zu finden sind und viele mit Leute mit 
Ahnung an "Board" sind.

Nun zu meiner eigentlichen Frage, die mich schon seit mehreren Wochen 
quält ...

Wie entwickelt man eine (vernünftige) Schaltung ?
Klingt für einige vielleicht blöd, darum versuche ich das mal zu 
erklären :

Ich habe mir jetzt ein OBD-2 (On Board Diagnose) Adapter mit USB für 
mein Auto bestellt. In diesem Set sind alle benötigten Bauteile und 
Platinen vorhanden und ich brauch es "nurnoch" zusammen löten.

(Vorweg gesagt : Mir geht es hier nicht darum das mir jemand eine 
Schaltung entwirft oder mir eine Bauteile erstellt, sondern um das 
generelle entwickeln der Schaltung)
Aber wie kommt man auf so eine Schaltung ?
Klar ist, dass man die Signale, die aus der Buchse im Auto kommen, 
kennen muss und diese auch auswerten muss (in diesem Fall mit dem 
PC/Laptop).

Aber wie komme ich darauf, dass man die Schaltung so aufbauen muss ?
(Ich weiss jetzt leider nicht, ob es erlaubt ist einen Link hier zu der 
Schaltung bzw. zu der Website zu posten, darum lass ich es).

D.h. mir fehlt das Wissen : Wie baue ich mir eine Schaltung, die mir die 
Signale von der Boardelektronik des Autos holt und an meinen Laptop 
weiter leitet ?
Woher weiss ich z.B., welche IC's ich benötige um einen USB-Port auf der 
Platine betreiben zu können, damit ich meinen PC/Laptop darüber 
anschliessen kann ?
Es geht ja nicht, dass ich einmal den ganzen Reichelt Katalog rauf und 
runter bestelle, nur um zu sehen, welches Teil funktioniert oder wahrlos 
irgendwelche Datenblätter wälze, von denen ich nicht mal eine Ahnung 
habe, was das Teil generell macht.

Anderes Beispiel :
Ich schaue mir hier ein fertiges Projekt an :
Da stellen sich mir immer die gleichen Fragen ... Wieso muss ich genau 
diese ( oder vergleichbare ) Teile verwenden ?
Wie komme ich darauf, dass ich bestimmte Teile benötige um dieses 
Projekt zu verwirklich ?

Noch ein Beispiel :
Ich hatte eine Idee mit einem Kumpel zusammen ...
Jeder von euch kennt bestimmt diese Scart-Umschaltboxen für den 
Fernseher.
Wie kann ich es machen, dass ich entweder solch eine Box so umbaue, dass 
ich sie über eine Universal-Fernbedienung umschalten kann, damit ich 
nicht immer zum Fernseher laufen muss ? Welche Teile benötige ich für so 
ein Projekt ? Fernbedienung und IR-Empfänger für die Box sind für mich 
logisch, doch welche Teile benötige ich noch, um das Umschalten zu 
realisieren ?

Das was ich suche ist Literatur über das generelle entwerfen und 
entwickeln von Schaltungen, sprich : Welche Bauteile brauche ich wofür ? 
Die speziellen Daten muss ich mir dann aus den Datenblättern holen, dass 
ist mir auch klar, aber grundsätzliche Dinge fehlen mir einfach.

Ich hoffe es ist einigermassen verständlich, was ich meine und 
irgendjemand versteht mich hier und kann mir helfen.

Vielen Dank im Voraus.

Mit freundlichen Grüßen
Stefan

Autor: Stefan Gemmel (steg13)
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ein großes Problem wird so lange in kleine Teilprobleme zerlegt, bis 
dann nur noch z.B. ein Signal zu invertieren ist, oder eine 
Und-Verknüpfung.
Für diese Probleme gibt es dann fertige Lösungen, ICs, diskreter Aufbau 
oder Programmcode.
Vielleicht findest du auch Lösungen die etwas komplexer sind aber 
trotzdem einen Teil deines Problems lösen.
Es gibt immer ganz viele Lösungen zu einem Problem, welche am besten 
geeignet ist, ist viel Erfahrungssache.
Lernen tust du glaube ich am meisten, wenn du ein konkretes kleines 
Problem, oder Teilproblem hast, hier deine Idee zur Verwirklichung 
postest und nach anderen Vorschlägen fragst. Nicht zu komplex und nicht 
so viele Fragen auf einmal, sonst wird´s unübersichtlich.

Autor: Otto (Gast)
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Hallo Stefan,

ganz einfach ist es nicht, auf Deine Frage zu antworten - zu Deinem 
Projekt a) oder b) etwas zu schreiben wäre schon einfacher.

Du mußt ein Grundverständnis für die Bauteile und deren Funktion 
erlernen.

Viele, wenn nicht die meißten, haben damit bereits "in frühem Alter" mit 
lesen und ausprobieren angefangen - das hilft Dir jetzt aber auch 
nichts.

Dies lernst Du am Besten durch ausprobieren und bei Problemen durch 
lesen und Informationen sammeln.

Fange mit einem Deiner oben genannten Projekte an und bleibe dabei, bis 
es fertig ist - so wirst Du nach und nach die Kenntnisse erwerben, die 
Du benötigst.

Nur ein Hinweis: lasse die Finger vom CAN Deines PKW, wenn Du nicht 
genau weißt, was Du tust......

Gruss Otto


Autor: Daniel N. (Gast)
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Hi,

Also um selber Schaltungen zu entwickeln, muss man erstmal die 
Grundlagen der  Elektrotechnik verstehen. Was ist ein Widerstand, eine 
Diode, Spule, Transistor, Relais, FlipFlop, wie ist der Zusammenhang 
zwischen Strom Spannung und Widerstand etc... Schau dir also erstmal 
einiges an Fachliteratur an welche diese Grundlagen vermittelt. Kann dir 
jetzt leider keinen Tip, welches Buch da besonders geeignet ist.
Interessant dürfte auch die Seite http://www.elektronik-kompendium.de/ 
sein.
Wenn du verstehst wie das nun alles zusammenspielt. Kommt man dann auch 
auf eigene Schaltungen. Zumindest auf die einfachen. Dann kann man sich 
auf besondere Bereiche spezialisieren... Audiotechnik, Mikrcontroller 
usw.

Hoffe ich konnte dir ein wenig helfen :)

Grüße,
Daniel

Autor: Stefan Gemmel (steg13)
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Deine zweite Frage scheint niemend beantworten zu können,
würde mich aber auch interessieren.
Ich formuliere es mal neu anhand eines fiktiven Beispiels:

Ich will die Drehzahl meiner Standbohrmachine regeln.
Wie komme ich darauf hierfür den Baustein U211B von Atmel zu verwenden?

Autor: Lupin (Gast)
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Wenn man wirklich gar keine ahnung hat fragt man bei nem distributor an, 
oder in einem Forum wie dem hier.

Wenn du USB machen willst suchst du in google nach "usb ic" dann findest 
du ne ganze menge zu dem thema.

Wenn du einen temperatur sensor brauchst suchst du in google nach 
"temperature sensor" dann findest du auch einiges.

Ansonsten sollten einige Standardbauteile bekannt sein... kommt halt mit 
der zeit

Autor: klugscheissender Rahul, manchmal auch fies (Gast)
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>Es geht ja nicht, dass ich einmal den ganzen Reichelt Katalog rauf und
>runter bestelle, nur um zu sehen, welches Teil funktioniert oder wahrlos
>irgendwelche Datenblätter wälze, von denen ich nicht mal eine Ahnung
>habe, was das Teil generell macht.

Wahllos irgendwelche Datenblätter zu wälzen ist wiklich sehr sinnlos.
Wenn man ein Problem hat, und es in einzelne aufteilen kann (z.B. 
Videoumschalter), dann muß mal sich Lösungen für die einzelnen 
Teilprobleme überlegen. Dein Umschaltkasten braucht einen IR-Empfänger - 
welchen IR-Code am besten nehmen?
Du willst Videosignale elektronisch umschalten - welche Bandbreite haben 
diese Signale? Gibt es vielleicht fertige Bausteine, die sowas machen? 
(Ja, gibt es....)
Wie werden diese Bausteine angesteuert?
Will ich vielleicht noch 200 Leuchtdioden dazubasteln.

(Elektronik-)Entwicklung hat auch viel mit Erfahrung zu tun. Bei 
Controllern hat jeder sein Steckenpferd, das er gerne benutzt. Da kann 
es passieren, dass man lieber diesen Controller nimmt, statt eines, der 
vielleicht besser geeignet wäre, aber von einem anderen Hersteller kommt 
und somit mehr Einarbeitungsaufwand erfordert (AVR <==> PIC...).
Für manche Probleme gibt es mehrere Lösungen. Wie sieht die optimale 
aus?
(Sowas lernt man im Ingenieur-Studium... Morphologischer Kasten lässt 
grüssen.)
Hauptaufgabe dabei ist eigentlich, mit dem Kopf zu arbeiten...

>Wie kann ich es machen, dass ich entweder solch eine Box so umbaue, dass
>ich sie über eine Universal-Fernbedienung umschalten kann, damit ich
>nicht immer zum Fernseher laufen muss ? Welche Teile benötige ich für so
>ein Projekt ? Fernbedienung und IR-Empfänger für die Box sind für mich
>logisch, doch welche Teile benötige ich noch, um das Umschalten zu
>realisieren ?

Die einfachste Möglichkeit wäre es, dass du deine Frau zum Umschalten 
schickst...
Deine Box kann man in mehrere Bauguppen aufteilen:
IR-Empfang und Auswertung.
Die decodierten IR-Signale müssen jetzt noch interpretiert werden.
Je nach empfangenem Befehl muß ein Schalter betätigt werden.
Der Schalter kann voll elektronisch sein oder ein Relais.
Jemand, der viel Erfahrung im Bereich Analogelektronik und höheren 
Frequenzen hat, wird vielleicht eher einen elektronischen Umschalter 
nehmen, weil ihn das Klacken der Relaise stört, oder eben gerade Relaise 
nehmen, weil die einfacher zu beschalten sind.
Ein Anfänger liest etwas von "Analogschalter" (CD4066) und ist der 
Meinung, dass der einwandfrei für diese Anwendung gehen müsste. Wunderst 
sich dann aber über Geisterbilder, weil der Baustein ein Übersprechen 
der Kanäle verhindert...
Es hängt auch von den eigenen Fähigkeiten und Möglichkeiten ab:
Es gibt wunderschöne ICs, die man für alles mögliche gerne einsetzen 
würde - leider haben die ein BGA-Gehäuse oder sind extrem schwierig zu 
beschaffen...

>Ich will die Drehzahl meiner Standbohrmachine regeln.
>Wie komme ich darauf hierfür den Baustein U211B von Atmel zu verwenden?

Weil er bei Google ganz oben stand, weil du ihn schon für andere Sachen 
verwendet hast, weil dir jemand diesen Baustein für die Anwendung 
empfohlen hat, weil es ihn ihn rosa gibt, und deine Freundin die Farbe 
sehr mag...
Manche benutzen Bausteine nur, weil sie sie gerade zur Hand haben.

Autor: Stefan L. (piwinger)
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Vielen Dank erstmal für die vielen und schnellen Antworten.

Es war vieles dabei, was ich gebrauchen kann und vieles, was sich 
dadurch geklärt hat. Aber ich hab jetzt auch noch eine neue Frage :

Gibt es eine Software, mit der man sowas ( nehmen wir jetzt mal den 
Scartverteiler mit IR als Beispiel ) simulieren kann, damit man nicht 
unzählige Schaltungen aufbauen muss ?
Es wäre ja mit Sicherheit auch einfacher damit einen Fehler zu finden, 
als mit einer fertig aufgebauten Schaltung.

Dies würde ja bedeuten, dass die Software die gängigen Bauteile kennt 
und simuliert, was ja recht umfangreich ist.

Was anderes, was mich noch interessiert, passt jetzt hier zwar nicht 
100%ig rein, aber ich frag trotzdem mal :

Ich habe in der Schule mit einem Mico-51 Mikrocontroller-System 
gearbeitet ( 8051 kompatibler Mikrocontroller ) und wir haben dort 
ausschliesslich unter Assembler programmiert (d.h. man kann ein wenig 
Erfahrung voraussetzen).

Ich würde mir jetzt gerne ein Atmel Mega System für zu Hause zulegen.
Es gibt ja sehr viele Anleitungen im Internet sich da ein kleines 
Entwicklungsboard für zu bauen. Ist es ratsam sich selbst eins zu bauen 
oder sollte man sich ein fertiges kaufen, wobei das Basteln leider 
wegfallen würde ...
Wenn Selbstbau : Kennt Ihr oder habt Ihr mit brauchbaren 
Entwicklungsboards ( möglichst per USB ) Erfahrung oder könnt welche 
Empfehlen ?

Kann man diese Systeme vernünftig unter C Programmieren ( fällt mir 
wesentlich leichter ) ? D.h. ist der Geschwindigkeitsunterschied 
verkraftbar ?

Fragen über Fragen ...
Und es tut mir ja schon leid für Euch, aber ich befürchte es werden noch 
mehr ;-)

Mit freundlichen Grüßen
Stefan

Autor: klugscheissender Rahul, manchmal auch fies (Gast)
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Da solltest du diverse Antworten auf deine Fragen finden:
http://www.mikrocontroller.net/articles/AVR

Autor: tastendrücker (Gast)
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>Woher weiss ich z.B., welche IC's ich benötige um einen USB-Port auf der
>Platine betreiben zu können, damit ich meinen PC/Laptop darüber
>anschliessen kann ?

Man könönte überspitzt auch gegenfragen:
Woher weisst du, was du machen musst, um ein Frühstück zuzubereiten?

- Brot kaufen (woher weisst du welches?)
- Butter oder Margarine?
- Woher weisst du, dass du ein Messer zum schmieren brauchst und keine 
Gabel?
- woher weisst du, wo du welche Marmelade bekommst, oder welche es 
überhaupt gibt?

Ich würde sagen: Klein anfangen (LED zum Leuchten bringen - ohne µC) und 
Erfahrung sammeln. Alles andere kommt dann automatisch.

Autor: Kliby (Gast)
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Stefan
PSpice ist ein exelentes programm um elektronische schaltungen zu 
simulieren...
hast du digitale regler, filter, etc drin, würd ich matlab empfehlen um 
diese zu entwerfen

sind beides top tool, aber leider für den privaten gebrauch zu teuer, 
wenn man sie nicht sonst wo gratis beschaffen kann...

Entwicklungsboards sind ne sehr praktische sache, doch aus meiner 
erfahrung muss ich sagen, dass ich, wenn ich die schaltung zu einem 
späteren zeitpunkt selbst zusammenbauem muss, dass lieber von anfang an 
selbst mache, da man dan meist noch ne einfachere schaltung hat, und die 
fehler leichter findet...

ob man massiv performance herausholt wenn man mit assambler statt mit c 
programmiert, wird gerade hier im forum ein bisschen eine glaubensfrage 
sein... sicher ist (ein gutes) assamblerprogramm etwas effizienter (je 
nach qualität des C compilers und des programnmierers ein bisschen mehr 
oder weniger...), aber ich bin der meinung, dass die vorteile von C klar 
überwiegen, man ist massiv schneller im programmieren, der code ist 
übersichtlicher, grössere änderungen im programm können auch leichter 
und schneller bewerkstelligt werden... und man bedenke, das man 
zumindest im privaten gebrauch einfach einen controller wählen kann der 
genug performance hat für die entsprechende anwendung...

gruss Kliby

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