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Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik RGB Controller Platine


Autor: Florian S. (fuxreid)
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Hallo,

ich habe die letzten Wochen damit verbracht einen RGB Controller zu 
bauen, der über ein LCD-Display mit 3 Tastern gesteuert wird. Die 
RGB-Funktionen und LCD-Menü-Funktionen sind auf je einem ATMEGA8, die 
über TWI vernetzt sind.

Da provisorisch alles funtioniert hat, habe ich ein Layout gemacht und 
würde mich sehr freuen, wenn jemand darüberschauen könnte. Ich bin für 
alle Verbesserungen und Vorschläge äußerst dankbar!

Ist meine MOSFET Wahl richtig? Ich habe 12V LED-Streifen, die ca. pro 
Farbe 1A verbrauchen. Gedacht hätte ich je Farbe einen IRLU2905. Ist das 
richtig? Meint Ihr dass ich Probleme mit der Kühlung bekomme?

Vielen Dank schon Mal!

Autor: Alex Bürgel (Firma: Ucore Fotografie www.ucore.de) (alex22) Benutzerseite
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Hi,

mir ist nicht ganz klar, warum du 2 Controller dafür einsetzen möchtest. 
Von der Rechenleistung schafft das einer vermutlich problemlos. Zumal du 
mit 8MHz ja noch nicht am Maximum der Taktfrequenz bist. Außerdem 
könntest du, wenn du "genau" 8MHz haben möchtest, auch den internen 
Oszillator benutzen.

Aber davon mal abgesehen:
An die Basis des BC327 (Display-Hintergrundbeleuchtung) solltest du noch 
einen ca. 1kOhm Widerstand anschließen (Zwischen Basis und 
Mikrocontroller).

"Ähnlich" bei den drei FETs. Dort solltest du einen ca. 100Ohm 
Widerstand zwischen Mikrocontroller und Gate anschließen und könntest 
zusätzlich noch einen ca. 100kOhm Widerstand zwischen Gate und GND 
anschließen um ein unbeabsichtigtes Einschalten der FETs zu verhindern.

Ansonsten sehe ich auf die Schnelle keine schwerwiegenden Fehler. Sollte 
wohl so klappen, auch wenn die Platine nicht sonderlich schön ist - das 
kannst du bestimmt besser ;-)

Wärmeentwicklung in den FETs sollte o.k. sein:
R_DS(on) wird bei ca. 40mOhm liegen, I = 1A -> P_verlust ~ 40mW. Das 
Package hat ein RthJA von ca. 110K/W -> Erwärmung liegt bei ca. 110K x 
0,04 = 4,4K.

Viele Grüße,
Alex

Autor: Florian S. (fuxreid)
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Danke Alex für deine Antwort.

Ich weiß eigentlich auch ned so recht warum ich es mit 2 Controllern 
realisiert hab (vermutlich weil ich mich ein bisschen mit dem TWI 
spielen wollte ;-) ).

Hab jetzt die Soft- und Hardware auf einen Controller zugeschnitten und 
das Layout angepasst.

Weiter habe ich die Basiswiderstände hinzugefügt. Ist die Platine nun 
schöner? Wenn nicht, was ist bei einer "schönen" Platine zu beachten?

Ich würde mich sehr freuen, wenn Ihr nochmal drüberschaun könntet und 
Eure Meinung und Verbesserungen postet.

Liebe Grüße,

Florian

Autor: Alex Bürgel (Firma: Ucore Fotografie www.ucore.de) (alex22) Benutzerseite
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Florian S. schrieb:
> Ist die Platine nun
>
> schöner? Wenn nicht, was ist bei einer "schönen" Platine zu beachten?

Hallo Florian,

so "gefällt" mir die Platine schon deutlich besser. Vor allem auch, weil 
sie nur noch einen Controller enthält.

Was noch besser sein könnte:
-Die Bauteildichte ist sehr gering :-) Aber das muss ja nicht unbedingt 
schlecht sein, vielleicht muss die Platine ja eine gewisse 
Mindestgröße haben.
-Der Strom der durch die "Leistungstransistoren" fließt muss einen sehr 
unschönen Weg fließen um zurück zum Versorgungsstecker zu gelangen 
(siehe blaue Linie in meinem Anhang). Du hättest eine breitere 
Verbindung zwischen den einzelnen Transistoren und GND vorsehen können.

Ansonsten sollte soweit alles gut sein.

Noch zwei Fragen: Woher kommen die 12V Eingangsspannung? Sind die 
"sicher"? (= keine Spannungsspitzen o.ä.) Und die LED-Beleuchtung des 
Displays braucht keinen Vorwiderstand?

Gruß,
Alex

Autor: Alex Bürgel (Firma: Ucore Fotografie www.ucore.de) (alex22) Benutzerseite
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Hier noch der erwähnte Anhang...

Autor: Florian S. (fuxreid)
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Sodala,

die Hintergrundbeleuchtung hat nun einen Vorwiderstand (Datenblatt) und 
die GND-Verbindungen hab ich glaub ich ein bisschen entschäft.

Ich habe als Netzteil ein Gerät von Conrad gewählt.

http://www.conrad.de/ce/de/product/511174/Dehner-D...

Sollte ich eine Sicherung einbauen? Oder muss ich noch etwas beachten?

LG und vielen Dank!!!

Autor: Alex Bürgel (Firma: Ucore Fotografie www.ucore.de) (alex22) Benutzerseite
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Ja, so sieht das schon besser aus...

Das Netzteil ist sicherlich sehr gut, eine Sicherung und 
Überspannungsschutz etc. dürfte nicht erforderlich sein. Wenn es nur 
"für Zuhause" ist, würde ich es vermutlich so belassen...

Autor: Florian S. (fuxreid)
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Ein Mal muss ich Dich noch belästigen ;-)

Es ist zwar nur für zu Hause, aber ich will es ja "richtig" machen.

Die 4A-Sicherung ist jetzt das kleinere Problem, aber wie müsste denn 
der Überspannungschutz aussehen?

Wäre um eine kurze Antwort sehr dankbar.

Und vielen vielen Dank für die super-duper-mega-Hilfe :-)

LG

Autor: Alex Bürgel (Firma: Ucore Fotografie www.ucore.de) (alex22) Benutzerseite
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Hi, kein Problem.

Die 4A-Sicherung kannst du dir jedoch "schenken", da das Netzteil 
(zumindest soweit ich das auf den ersten Blick gesehen habe) nur 3,75A 
liefern kann und kurzschlussfest ist, d.h. auch wenn die Schaltung 
einen Kurzschluss verursacht geht das Netzteil nicht kaputt. Lediglich 
die Zuleitungen solltest du für 4A auslegen, d.h. ca. 0,75mm² 
Querschnitt oder mehr.

Was du jedoch machen kannst: eine Diode (welche aber auch die 4A können 
muss) in die "+12V-Leitung" einbauen, damit die Schaltung bei Verpolung 
keinen Schaden nimmt und hinter die Diode dann eine 
Transientenschutzdiode für z.B. 16V, falls das Netzteil doch mal bei 
Lastabwurf eine Spitze generieren sollte (was ich aber hier nicht 
erwarte).

Außerdem wäre eine Diode, die "rückwärts" über dem 7805 angebracht ist 
(also zwischen Pin3 und Pin1), gut um ihn zu schützen, falls du über die 
ISP-Schnittstelle 5V in die Schaltung einspeist während die 12V-Quelle 
aus ist.

Ein Kondensator, z.B. 10µF, hinter dem 7805 könnte hilfreich sein die 
Spannungsversorgung des Mikrocontrollers zu sichern, wenn du alle LEDs 
gleichzeitig einschaltest (= sprungartiger Anstieg des Stroms) und du 
"lange" Zuleitungen zwischen Netzteil und Platine hast.

Ach so: bei Keramik- und Tantal-Kondensatoren (z.B. C8?) darauf achten, 
dass diese für ca. 2-3x U_nenn spezifiziert sein sollten, d.h. auf der 
12V-Seite sollten nur 25V-35V Kondensatoren eingebaut werden.

Gruß,
Alex

Autor: Florian S. (fuxreid)
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Hi Alex,

ich hab mir deine Erläuterungen zu Herzen genommen und so wie ich das 
verstanden habe in den Schaltplan eingefügt. Ich hoffe es stimmt so.

Allerdings habe ich doch mit der 1. Gleichrichtdiode keine 12V 
Spannungsdifferenz an den RGB-LEDs mehr, oder?

Habe ich das richtig gelesen, dass eine Transientenschutzdiode das 
gleiche ist wie eine Zehnerdiode?

Liebe Grüße,

Florian

Autor: Alex Bürgel (Firma: Ucore Fotografie www.ucore.de) (alex22) Benutzerseite
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Hi,

Schaltplan als PDF ist hier lieber gesehen, dann können auch 
"nicht-EAGLE-Benutzer" ihn betrachten.

Die Diode BY550 sieht gut aus. Wird ca. 1V Spannungsabfall bei 4A 
hervorrufen, an den LEDs liegen dann demnach "nur noch" 11V an. Sollte 
denen aber egal sein, da sie intern wohl hoffentlich eine 
Konstantstromquelle haben. Um was für LED(-Module) handelt es sich 
eigentlich?
Warum hast du die Diode in die GND-Leitung eingefügt? Normalerweise baut 
man sie in der "+"-Leitung ein.

Die Transientenschutzdiode scheint auf der einen Seite keine Verbindung 
zu haben (Punkt fehlt im Schaltplan), ist auch ein komischer Typ den du 
dir ausgesucht hast, ich verwende dafür immer etwas wie P6KE30A oder so.

Allgemeiner Unterschied Z-Diode/Transil: i.d.R. sind 
Transientenschutzdioden für größere Pulsenergien/-Leistungen konzipiert, 
Z-Dioden eher für niedrigere Dauerbelastung.

Die Diode über dem 7805 ist korrekt so.

Wie gesagt, am Ausgang des 7805 würde ich noch einen etwas größeren 
Kondensator ~10µF vorsehen.

Und ganz allgemein: mir gefallen SMD-Komponenten besser als bedrahtete, 
aber hängt immer davon ab, wo man bestellen kann etc....

Für die Transil dann z.B. P6SMB18A
Verpolungsschutz: S4J
Rückwärtsschutz 7805: MBRS1100

Gruß,
Alex

Autor: Florian S. (fuxreid)
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also,

hab nun die Bauteile aus Deinem Vorschlag genommen.

Welchen Vorteil hat denn die Shottky Diode einer 1N4001 gegenüber?

Hab nocheinmal den Schaltplan und das Layout angehängt. Ich hoffe dass 
alles so passt!

Danke noch ein Mal!!!!

Autor: Alex Bürgel (Firma: Ucore Fotografie www.ucore.de) (alex22) Benutzerseite
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Die Verpolschutzdiode ist falsch 'rum: Der Strom fließt in deinem 
Schaltplan von rechts nach links (bei IN-1 kommt er rein). Dann fließt 
er durch die Sicherung und sollte nun durch die Verpolschutzdiode 
hindurch. Danach (an den "Ausgang" der Verpolschutzdiode) kommt die 
Überspannungsschutzdiode. So, wie es im Moment gezeichnet ist, 
funktioniert es nicht, da D1 in Sperrrichtung in der Leitung eingebaut 
ist. Sorry, aber du musst es nochmal ändern ;-)

(siehe Anhang)

Florian S. schrieb:
> Welchen Vorteil hat denn die Shottky Diode einer 1N4001 gegenüber?

In dieser Anwendung hat sie keinen besonderen Vorteil, die MBRS1100 
benutze ich einfach nur oft als "Standard-Diode". Allgemein betrachtet 
haben Schottky-Dioden eine niedrigere Flussspannung als "gewöhnliche" 
Dioden.

Und wie gesagt, meine Vorschläge sind nur Vorschläge - du musst nicht 
unbedingt diese Bauteile benutzen... viel wichtiger ist es, dass du 
verstehst, was du da entwickelst. Es gibt bestimmt noch viel bessere 
Komponenten als die, die ich kenne (und vorschlage)...

Gruß,
Alex

Autor: Florian S. (fuxreid)
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Hi nochmal,

dass ich die Verpolungsschutzdiode falsch rum eingesetzt habe war wohl 
eher ein leichtsinnfehler als Unwissenheit. Zu viel vorm PC sitzten ist 
nicht immer gut ;-)

Ich hab alles angehängt, der Vollständigkeit halber ;-).

Also wirklich nochmals vielen vielen Dank, ein 1. Semester Student 
braucht doch hin und wieder noch Hilfe!^^

Liebe Grüße!

Autor: Alex Bürgel (Firma: Ucore Fotografie www.ucore.de) (alex22) Benutzerseite
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Hi,

so, wie die beiden Eingangsschutzdioden nun eingebaut sind, wird die 
Transil nicht vor Verpolung geschützt, da sie vor der 
Verpolungsschutzdiode sitzt.

Dazu noch ein Tipp: Wenn ich mich nicht verguckt habe muss der Strom, 
sollte die Transil doch mal eingreifen müssen und einen Strom leiten 
müssen, den in blau eingezeichneten Weg fließen um zurück zum Stecker zu 
kommen - gerade bei Transils versucht man so etwas zu vermeiden -> kurze 
Stromwege mit großem Querschnitt.

Ja ja, das erste Semester, das waren noch Zeiten ;-)

Schöne Grüße,
Alex

Autor: Florian S. (fuxreid)
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Ich hab jetzt die Verpolungschutzdiode in den Rückwärtszweig verlegt, 
dann sollte die Transildiode auch geschützt sein.

Ich werd mich dann Mal ans Teile Bestellen machen :-)

Liebe Grüße

Florian

Autor: Florian S. (fuxreid)
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Ich hab jetzt die Verpolungschutzdiode in den Rückwärtszweig verlegt und 
zwar diesmal richtig ;-) ,
dann sollte die Transildiode auch geschützt sein.

Ich werd mich dann Mal ans Teile Bestellen machen :-)

Liebe Grüße

Florian

Autor: Alex Bürgel (Firma: Ucore Fotografie www.ucore.de) (alex22) Benutzerseite
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Wunderbar, so sieht es gut aus. Wenn der Layout jetzt auch immer noch so 
ist wie weiter oben (kurzer Weg vom "-"-Pol der Transil zum "-"-Pol des 
Steckers) ist es sehr gut. Letzte Anmerkung von mir nochmal: für 
gewöhnlich baut man den Verpolungsschutz in die "+"-Leitung (direkt vor 
oder nach der Sicherung) ein, damit, falls man mehrere Geräte 
miteinander verbindet, diese sich auf das gleiche "GND-Potential" 
beziehen. Hat man nur ein einzelnes Gerät spielt es jedoch keine Rolle.

Hoffe dir damit ein bisschen weitergeholfen zu haben und dass du auf die 
"neu erworbenen Erfahrungen" in Zukunft zurückgreifen kannst.

Gruß,
Alex

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