Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Meine erste richtige Schaltung/Platine -- Bitte um Feedback!


von Daniel S. (dast)


Angehängte Dateien:

Lesenswert?

Hallo Leute,

ich würde gerne etwas tiefer in die Schaltungs-/Platinenentwicklung 
einsteigen und habe mir dazu eine kleines Projekt zur Aufgabe gestellt.

Es handelt sich dabei um ein RFID Türmodul inkl. LCD und einem 
Temperatursensor. Das ganze soll also neben dem Öffnen einer Tür mittels 
RFID-Tag auch die aktuelle Temperatur am LCD anzeigen.

Das ganze soll dabei mit 30V Gleichspannung (= Versorgung 
Türsprechanlage) betrieben werden und in einem kleinem Gehäuse unter der 
Türsprechanlage montiert werden. Die Hintergrundbeleuchtung des LCD soll 
mittels PWM gedimmt werden. R14 des LM335 soll zur Justierung dienen. 
Der Summer am RFID-Modul soll über einen Jumper zum deaktivieren sein.

Der Schaltplan ist im Anhang dieses Posts zu sehen, einige Teile habe 
ich schon mittels dem Arduino Uno Board getestet. Ach ja, das ganze soll 
dann unter Arduino laufen (deshalb auch die Pinnamen D1-D19, A0, A1), 
aber natürlich als alleinstehende Platine und nicht als Aufsteckprint.

Fürs erste würde ich das ganze mal auf eine Lochrasterplatte löten und 
in einem späteren Schritt eventuell eine richtige Platine fertigen 
(lassen).

Im folgenden seht ihr meine Bauteilliste. Ich wäre nun um JEDE 
konstruktive Kritik (Funktion, Zeichenstil, Bauteilauswahl, ...) froh 
:-) damit ich was dazulernen kann!

Schon mal vielen Dank im voraus!

LG Daniel.



POWER:
------
X1: AKL 101-02 
[http://www.reichelt.de/Leiterplatten-Anschlussklemmen/AKL-101-02/index.html?;ACTION=3;LA=5011;GROUP=D781;GROUPID=3894;ARTICLE=36605;OFFSET=1000;SORT=artnr]
D1: 1N 4001 
[http://www.reichelt.de/1N-UF-AA-Dioden/1N-4001/index.html?;ACTION=3;LA=5011;GROUP=A411;GROUPID=2987;ARTICLE=1723;OFFSET=1000;SORT=artnr]
C1: RAD FC 22/50 
[http://www.reichelt.de/Elkos-radial-105-C-1000-5000h/RAD-FC-22-50/index.html?;ACTION=3;LA=5011;GROUP=B319;GROUPID=4000;ARTICLE=84589;OFFSET=1000;SORT=artnr]
IC1: LM 2574 N5 
[http://www.reichelt.de/ICs-LM-LS-/LM-2574-N5/index.html?;ACTION=3;LA=5011;GROUP=A215;GROUPID=2912;ARTICLE=39826;OFFSET=1000;SORT=artnr]
D2: 1N 5819 
[http://www.reichelt.de/1N-UF-AA-Dioden/1N-5819/index.html?;ACTION=3;LA=5011;GROUP=A411;GROUPID=2987;ARTICLE=41850;OFFSET=1000;SORT=artnr]
L1: L-PIS4728 330µ 
[http://www.reichelt.de/Power-Induktivitaeten-SMD/L-PIS4728-330-/index.html?;ACTION=3;LA=5011;GROUP=B517;GROUPID=3709;ARTICLE=73206;OFFSET=1000;SORT=artnr]
C2: RAD FC 220/25 
[http://www.reichelt.de/Elkos-radial-105-C-1000-5000h/RAD-FC-220-25/index.html?;ACTION=3;LA=5011;GROUP=B319;GROUPID=4000;ARTICLE=84635;OFFSET=1000;SORT=artnr]
R1: METALL 2,20K 
[http://www.reichelt.at/1-4W-1-1-00-k-Ohm-9-76-k-Ohm/METALL-2-20K/index.html?;ACTION=3;LA=2;ARTICLE=11584;GROUPID=3078;artnr=METALL+2%2C20K;SID=10TuJN6n8AAAIAADxJGN4de65fcf869720ab6b312faafb4d49f87]
LED1: LED 3MM 2MA GE 
[http://www.reichelt.de/LEDs-Low-Current/LED-3MM-2MA-GE/index.html?;ACTION=3;LA=5011;GROUP=A5333;GROUPID=3020;ARTICLE=21628;OFFSET=1000;SORT=artnr]


ATMEGA:
-------
IC2: ATMEGA328P-PU 
[http://www.conrad.at/ce/de/product/155197/MICROCONTR-ATMEGA328P-PU-8BIT-PDIP-28]
C3, C6, C7, C8: X7R-2,5 100N 
[http://www.reichelt.de/Vielschicht-bedrahtet-X7R-10-/X7R-2-5-100N/index.html?;ACTION=3;LA=5011;GROUP=B3512;GROUPID=3162;ARTICLE=22853;OFFSET=1000;SORT=artnr]
S1: TASTER 3301 
[http://www.reichelt.de/Kurzhubtaster/TASTER-3301/index.html?;ACTION=3;LA=5011;GROUP=C223;GROUPID=3278;ARTICLE=27892;OFFSET=1000;SORT=artnr]
C4, C5: KERKO 22P 
[http://www.reichelt.de/Scheiben/KERKO-22P/index.html?;ACTION=3;LA=5011;GROUP=B353;GROUPID=3169;ARTICLE=9281;OFFSET=1000;SORT=artnr]
Q1: Quarz HC49/4H 16MHz 
[http://www.conrad.at/ce/de/product/155145/QUARZ-16000MHZ-HC494H30504018PFATF]
R2: METALL 10,0K 
[http://www.reichelt.at/1-4W-1-10-0-k-Ohm-95-3-k-Ohm/METALL-10-0K/index.html?;ACTION=3;LA=2;ARTICLE=11449;GROUPID=3079;artnr=METALL+10%2C0K;SID=10TuJN6n8AAAIAADxJGN4de65fcf869720ab6b312faafb4d49f87]


STATUS-LED:
-----------
R3, R4: METALL 2,20K 
[http://www.reichelt.at/1-4W-1-1-00-k-Ohm-9-76-k-Ohm/METALL-2-20K/index.html?;ACTION=3;LA=2;ARTICLE=11584;GROUPID=3078;artnr=METALL+2%2C20K;SID=10TuJN6n8AAAIAADxJGN4de65fcf869720ab6b312faafb4d49f87]
LED2: LED 3MM 2MA RT 
[http://www.reichelt.de/LEDs-Low-Current/LED-3MM-2MA-RT/index.html?;ACTION=3;LA=5011;GROUP=A5333;GROUPID=3020;ARTICLE=21626;OFFSET=1000;SORT=artnr]
LED3: LED 3MM 2MA GN 
[http://www.reichelt.de/LEDs-Low-Current/LED-3MM-2MA-GN/index.html?;ACTION=3;LA=5011;GROUP=A5333;GROUPID=3020;ARTICLE=21624;OFFSET=1000;SORT=artnr]


TEMP.:
------
IC3: LM 335 TO92 
[http://www.reichelt.de/ICs-LM-LS-/LM-335-TO92/index.html?;ACTION=3;LA=5011;GROUP=A215;GROUPID=2912;ARTICLE=10469;OFFSET=1000;SORT=artnr]
R14: 64Y-10K 
[http://www.reichelt.de/Praezisionstrimmer/64Y-10K/index.html?;ACTION=3;LA=5011;GROUP=B22;GROUPID=3129;ARTICLE=2716;OFFSET=1000;SORT=artnr]
R15: METALL 2,20K 
[http://www.reichelt.at/1-4W-1-1-00-k-Ohm-9-76-k-Ohm/METALL-2-20K/index.html?;ACTION=3;LA=2;ARTICLE=11584;GROUPID=3078;artnr=METALL+2%2C20K;SID=10TuJN6n8AAAIAADxJGN4de65fcf869720ab6b312faafb4d49f87]


ICSP:
-----
ICSP: Stiftleiste Polzahl: 2 x 3 
[http://www.conrad.at/ce/de/product/741435/STIFTLEISTE-6-POL-RM-254]


FTDI:
-----
FTDI: SL 1X40G 2,54 
[http://www.reichelt.de/Stiftleisten/SL-1X40G-2-54/index.html?;ACTION=3;LA=5011;GROUP=C141;GROUPID=3220;ARTICLE=19506;OFFSET=1000;SORT=artnr]


RFID:
-----
ID-12: RFID Leser ID-12 [http://www.watterott.com/de/RFID-Leser-ID-12]
R5: METALL 1,00K 
[http://www.reichelt.at/1-4W-1-1-00-k-Ohm-9-76-k-Ohm/METALL-1-00K/index.html?;ACTION=3;LA=2;ARTICLE=11403;GROUPID=3078;artnr=METALL+1%2C00K;SID=10TuJN6n8AAAIAADxJGN4de65fcf869720ab6b312faafb4d49f87]
R6: METALL 2,20K 
[http://www.reichelt.at/1-4W-1-1-00-k-Ohm-9-76-k-Ohm/METALL-2-20K/index.html?;ACTION=3;LA=2;ARTICLE=11584;GROUPID=3078;artnr=METALL+2%2C20K;SID=10TuJN6n8AAAIAADxJGN4de65fcf869720ab6b312faafb4d49f87]
LED4: LED 3MM 2MA GN 
[http://www.reichelt.de/LEDs-Low-Current/LED-3MM-2MA-GN/index.html?;ACTION=3;LA=5011;GROUP=A5333;GROUPID=3020;ARTICLE=21624;OFFSET=1000;SORT=artnr]
R7: PT 10-L 500 
[http://www.reichelt.de/PT10-RT10-Trimmer-10mm/PT-10-L-500/index.html?;ACTION=3;LA=444;GROUP=B212;GROUPID=3127;ARTICLE=14629;START=0;SORT=artnr;OFFSET=1000;SID=10TuJN6n8AAAIAADxJGN4de65fcf869720ab6b312faafb4d49f87]
SG1: Magnetischer Summer 85 dB 5 V/DC 
[http://www.conrad.at/ce/de/product/710228/MAGNETISCHER-SUMMER-KPX-G1205B-6339]
JP1: SL 1X40G 2,54 
[http://www.reichelt.de/Stiftleisten/SL-1X40G-2-54/index.html?;ACTION=3;LA=5011;GROUP=C141;GROUPID=3220;ARTICLE=19506;OFFSET=1000;SORT=artnr]
T1: BC 547C 
[http://www.reichelt.de/BC-Transistoren/BC-547C/index.html?;ACTION=3;LA=5011;GROUP=A121;GROUPID=2881;ARTICLE=5007;OFFSET=1000;SORT=artnr]


LCD:
----
U1: LCD 162C BL 
[http://www.reichelt.de/Hintergrund-blau/LCD-162C-BL/index.html?;ACTION=3;LA=5011;GROUP=A5212;GROUPID=3006;ARTICLE=53941;OFFSET=1000;SORT=artnr]
R8, R9: PT 10-L 10K 
[http://www.reichelt.de/PT10-RT10-Trimmer-10mm/PT-10-L-10K/index.html?;ACTION=3;LA=5011;GROUP=B212;GROUPID=3127;ARTICLE=14621;OFFSET=1000;SORT=artnr]
R10: METALL 47,0 
[http://www.reichelt.at/1-4W-1-10-0-Ohm-97-6-Ohm/METALL-47-0/index.html?;ACTION=3;LA=2;ARTICLE=11822;GROUPID=3076;artnr=METALL+47%2C0;SID=10TuJN6n8AAAIAADxJGN4de65fcf869720ab6b312faafb4d49f87]
R11: METALL 10,0K 
[http://www.reichelt.at/1-4W-1-10-0-k-Ohm-95-3-k-Ohm/METALL-10-0K/index.html?;ACTION=3;LA=2;ARTICLE=11449;GROUPID=3079;artnr=METALL+10%2C0K;SID=10TuJN6n8AAAIAADxJGN4de65fcf869720ab6b312faafb4d49f87]
T2: BC 547C 
[http://www.reichelt.de/BC-Transistoren/BC-547C/index.html?;ACTION=3;LA=5011;GROUP=A121;GROUPID=2881;ARTICLE=5007;OFFSET=1000;SORT=artnr]


RELAY:
------
R13: METALL 2,20K 
[http://www.reichelt.at/1-4W-1-1-00-k-Ohm-9-76-k-Ohm/METALL-2-20K/index.html?;ACTION=3;LA=2;ARTICLE=11584;GROUPID=3078;artnr=METALL+2%2C20K;SID=10TuJN6n8AAAIAADxJGN4de65fcf869720ab6b312faafb4d49f87]
LED5: LED 3MM 2MA GN 
[http://www.reichelt.de/LEDs-Low-Current/LED-3MM-2MA-GN/index.html?;ACTION=3;LA=5011;GROUP=A5333;GROUPID=3020;ARTICLE=21624;OFFSET=1000;SORT=artnr]
D3: 1N 4001 
[http://www.reichelt.de/1N-UF-AA-Dioden/1N-4001/index.html?;ACTION=3;LA=5011;GROUP=A411;GROUPID=2987;ARTICLE=1723;OFFSET=1000;SORT=artnr]
K1: Miniatur Print-Relais 
[http://www.conrad.at/ce/de/product/506075/Miniatur-Print-Relais-Serie-32-Finder-322170052000-5-V-1-Wechsler-6-A-250-VACMax-400-VAC-AC1-1500-VA]
X2: AKL 101-02 
[http://www.reichelt.de/Leiterplatten-Anschlussklemmen/AKL-101-02/index.html?;ACTION=3;LA=5011;GROUP=D781;GROUPID=3894;ARTICLE=36605;OFFSET=1000;SORT=artnr]
T3: BC 547C 
[http://www.reichelt.de/BC-Transistoren/BC-547C/index.html?;ACTION=3;LA=5011;GROUP=A121;GROUPID=2881;ARTICLE=5007;OFFSET=1000;SORT=artnr]
R12: METALL 10,0K 
[http://www.reichelt.at/1-4W-1-10-0-k-Ohm-95-3-k-Ohm/METALL-10-0K/index.html?;ACTION=3;LA=2;ARTICLE=11449;GROUPID=3079;artnr=METALL+10%2C0K;SID=10TuJN6n8AAAIAADxJGN4de65fcf869720ab6b312faafb4d49f87]

von ich, hier (Gast)


Lesenswert?

Soll das ganze an einer Haustüre betrieben werden?
Wenn ja, gib mir 5 min und ich stehe bei dir in der Wohnung/im Haus, da 
die Auswerteeinheit (und das Schaltrelais) für mich zugänglich sind, ...

Wie wird die Antenne angeschlossen?
Da fehlt ein Lötpad oder Stecker.

von Daniel S. (dast)


Lesenswert?

> Soll das ganze an einer Haustüre betrieben werden?
Nein

> Wenn ja, gib mir 5 min und ich stehe bei dir in der Wohnung/im Haus, da
> die Auswerteeinheit (und das Schaltrelais) für mich zugänglich sind, ...
Das ist auch das prinzipielle Problem bei den meisten Türsprechanlagen 
bzw. wie diese mit dem Aktor (Türschloss) verbunden sind. Vermutlich 90% 
der Türen würden sich durch Öffnen des Gehäuses der Türsprechanlage und 
Überbrücken des Schalters/Relays einfach öffnen lassen und das noch ohne 
Spuren zu hinterlassen.

Eigentlich dürfte es keine Verbindung zwischen Schalter/Relay und der 
Anlage die sich außen an der Haustür befindet geben, jedoch genau so 
sind die meisten Türsprechanlagen (oder jene die ich gesehn habe -- 
vielleicht ist es bei den teureren anders) gebaut, sodass der 
Schalter/Relay sich an der Außenstation befindet. Eigentlich komplettes 
Fehldesign, aber so halt weniger Verkabelungsaufwand.

Über das von dir genannte Problem bin ich mir also schon im klaren, es 
geht mir hier auch nur darum etwas zu lernen (in elektronischer Sicht).

> Wie wird die Antenne angeschlossen?
> Da fehlt ein Lötpad oder Stecker.
Das ID-12 hat alles inkludiert, da brauchts keine Antenne.

MfG Daniel.

von du (Gast)


Lesenswert?

Moin,

fangen wir bei der "Power Sektion" an:
- Ich würde noch zwei 100nF Keramikkondensatoren an IC1 (einen am 
Eingang, einen am Ausgang) packen. Diese müssen so dicht wie möglich an 
am Spannungsregler.
- Wieviel Strom wird die Schaltung zíehen? Bedenke die Verlustleistung
P = (Ue-Ua)*I
- LED1 ist überflüssig, da du Status LEDs hast

"ATMEGA"
- C8 würde ich nicht mit 100nF bestücken sondern mehr mit 1µF. Ganz 
wichtig, auch in Keramik
- C4 und C5 sind eher 68pF
- Taster S1 kann entfallen

"FTDI"
kein Plan, was ist das???

"ICSP
sieht gut aus

"Status LED"
kann man, glaub ich nicht viel falsch machen. Außer, das vielleicht die 
Widerstände etwas groß sind

"LCD"
wozu dient R8?

"RELAY"
- Wieviel Strom muss K1 schalten können?
- Bedenke, das der Einschaltstrom des Relais höher ist als der 
Haltestrom. Nicht das der Transistor einen "dicken" macht.

Von der Zeichnung her sieht es soweit gut aus. Die nächste Schwierigkeit 
gibs dann bei der Entflechtung der Platine

von du (Gast)


Lesenswert?

ZUSATZ:
ich würde bei der entgültigen Platine trotzdem sämtliche Pins des 
Controller auf Lötpads ausführen. Vielleicht braucht man sie ja doch 
noch

von Daniel S. (dast)


Lesenswert?

du schrieb:
> - Ich würde noch zwei 100nF Keramikkondensatoren an IC1 (einen am
> Eingang, einen am Ausgang) packen. Diese müssen so dicht wie möglich an
> am Spannungsregler.
Ok, für was dienen die?

> - Wieviel Strom wird die Schaltung zíehen? Bedenke die Verlustleistung
> P = (Ue-Ua)*I
Weiß ich noch nicht genau, ist aber wahrscheinlich nicht sehr viel.
Die einzelnen Komponenten wie LCD, Relay usw. benötigen ja nicht viel.

> - LED1 ist überflüssig, da du Status LEDs hast
Stimmt.

> "ATMEGA"
> - C8 würde ich nicht mit 100nF bestücken sondern mehr mit 1µF. Ganz
> wichtig, auch in Keramik
Warum denn das? In den Grundschaltungen find ich immer 100nF.

> - C4 und C5 sind eher 68pF
Und warum das? Auch hier find ich in diversen Anleitungen 22pF (z.B. 
http://www.kreatives-chaos.com/artikel/avr-grundschaltungen).

> - Taster S1 kann entfallen
Ok, brauchts eigentlich nicht.

> "FTDI"
> kein Plan, was ist das???
Dient zum Programmieren des ATMEGA über USB, kommt aus der Arduino-Welt.

> "ICSP
> sieht gut aus

> "Status LED"
> kann man, glaub ich nicht viel falsch machen. Außer, das vielleicht die
> Widerstände etwas groß sind
Ok, könnte auch 1k5 sein. Dann wäre man etwas näher an 2mA dran.

> "LCD"
> wozu dient R8?
Sorry, hab ich vergessen zu erwähnen: Zum Einstellen der PWM mit der 
gedimmt wird; wird über den ADC eingelesen und dann für das PWM 
umgesetzt.

> "RELAY"
> - Wieviel Strom muss K1 schalten können?
Da muss ich nochmal messen, ist aber keinesfalls über 100mA.

> - Bedenke, das der Einschaltstrom des Relais höher ist als der
> Haltestrom. Nicht das der Transistor einen "dicken" macht.
Danke für die Info. Mit wieviel mehr muss man da denn rechnen?

> Von der Zeichnung her sieht es soweit gut aus. Die nächste Schwierigkeit
> gibs dann bei der Entflechtung der Platine
Genau :-) das ist dann der nächste Schritt.

Danke und Grüße,
Daniel.

von Daniel P. (dpolz)


Lesenswert?

Daniel S. schrieb:
>> - C8 würde ich nicht mit 100nF bestücken sondern mehr mit 1µF. Ganz
>> wichtig, auch in Keramik
> Warum denn das? In den Grundschaltungen find ich immer 100nF.
>
>> - C4 und C5 sind eher 68pF
> Und warum das? Auch hier find ich in diversen Anleitungen 22pF (z.B.
> http://www.kreatives-chaos.com/artikel/avr-grundschaltungen).

Da muss ich Daniel recht geben. Das sind schon komische Werte, die hier 
empfohlen werden. An Quarze hängt man in der Regel blind 22pF, genaueres 
findet man notfalls im Datenblatt.

Und 100nF ist die Standarkapazität in der Digitaltechnik, um 
hochfrequente Anteile zu filtern. Wenn die Spannung geglättet werden 
soll, reicht 1µF auch nicht und es empfiehlt sich daher ein ELKO, aber 
du hast ja schon einen 220µF nach dem Regler.

Daniel S. schrieb:
>> - Ich würde noch zwei 100nF Keramikkondensatoren an IC1 (einen am
>> Eingang, einen am Ausgang) packen. Diese müssen so dicht wie möglich an
>> am Spannungsregler.
> Ok, für was dienen die?

//(Damit der Regler nicht schwingt.)

EDIT: Vergiss das mit dem Regler. Ich bin von einem LM78xx ausgegangen. 
Dann lautet die Antwort wieder: HF filtern.

von Atmega8 A. (atmega8) Benutzerseite


Lesenswert?

@ Daniel S. (dast),

Deine Schaltung sieht gut aus.

Wenn du den AD-Wandler nutzt musst du AVCC und AGND mittels 10µF 
entkoppeln und diese Spule bildet einen Tiefpass mit 100nF oder besser 
etwas mehr.

Je nach Abtastfrequenz musst du die ADC-Eingänge mit einem Tiefpass (RC) 
bestücken der die HF von dem Eingang wegfiltert.

Die Versorgungsspannung des Relais ist direkt mit der 
Versorgungsspannung des AVR verbunden, hier gab es immer wieder 
Probleme.

Du kannst VCC des AVR über ein RC/LC Tiefpass mit der 
Versorgungsspannung verbinden, dann eine 5.6V Z-Diode hinzufügen und dem 
AVR einen extra Elko (z.B. 47µF oder größer) spendieren.

Also richtig schön entkoppeln, die paar Cent halten dir den Ärger auf 
Distanz.

von Daniel S. (dast)


Lesenswert?

Atmega8 Atmega8 schrieb:
> @ Daniel S. (dast),
>
> Deine Schaltung sieht gut aus.
Danke!

> Wenn du den AD-Wandler nutzt musst du AVCC und AGND mittels 10µF
> entkoppeln und diese Spule bildet einen Tiefpass mit 100nF oder besser
> etwas mehr.
Du meinst wie unter http://www.kreatives-chaos.com/images/41.png mit 
einer 10µH Spule und einem 10nF Kerko? Oder nen 100nF Kerko?
Was nimm ich denn da für ne Spule? Geht da ne L-07HCP 10µ 
(http://www.reichelt.at/Fest-Induktivitaeten-radial/L-07HCP-10-/index.html?;ACTION=3;LA=2;ARTICLE=86398;GROUPID=3180;artnr=L-07HCP+10%C2%B5;SID=10TuJN6n8AAAIAADxJGN4de65fcf869720ab6b312faafb4d49f87)?

> Je nach Abtastfrequenz musst du die ADC-Eingänge mit einem Tiefpass (RC)
> bestücken der die HF von dem Eingang wegfiltert.
Wird bei mir wohl nicht notwendig sein.

> Die Versorgungsspannung des Relais ist direkt mit der
> Versorgungsspannung des AVR verbunden, hier gab es immer wieder
> Probleme.
>
> Du kannst VCC des AVR über ein RC/LC Tiefpass mit der
> Versorgungsspannung verbinden, dann eine 5.6V Z-Diode hinzufügen und dem
> AVR einen extra Elko (z.B. 47µF oder größer) spendieren.
Kannst du mir da ne Referenzschaltung zeigen bzw. gibts da nen Link 
dazu?
Kann mir das noch nicht ganz vorstellen ...

Danke und Grüße,
Daniel.

Bitte melde dich an um einen Beitrag zu schreiben. Anmeldung ist kostenlos und dauert nur eine Minute.
Bestehender Account
Schon ein Account bei Google/GoogleMail? Keine Anmeldung erforderlich!
Mit Google-Account einloggen
Noch kein Account? Hier anmelden.