Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Welche Überlegungen muss ich machen bevor ich eine Schaltung aufbaue?


von Tim B. (timberland)


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Hallo Leute

ich hatte Elektrotechnik, Schaltungstechnik, Messelektronik und 
Elektronik im Studium aber habe noch nie eine eigene Schaltung erstellt. 
Jetzt solls so weit sein

Ich möchte etwas messen. Verstärke das Signal mit einem 
Instrumentenverstärker dann zum AD Wandler und schließlich zum µC und 
über USB dann zum PC. Die Versorgung soll auch über USB laufen.
Evtl. möchte ich auch mehrere Messkanäle haben.


Welche allgemeinen Überlegungen muss ich vorher machen?
Wie wähle ich die Bauteile aus?

Wäre nett wenn mir jemand schreiben könnte wie die übliche 
vorgehensweise bei der Erstellung einer Schaltung ist. Vielen Dank

von Anja (Gast)


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Tim Appenroth schrieb:
> Wäre nett wenn mir jemand schreiben könnte wie die übliche
> vorgehensweise bei der Erstellung einer Schaltung ist.

Im ersten Schritt baut man erst mal Schaltungen aus Fachzeitschriften 
oder aus dem Internet nach. Dadurch lernt man einige Bauelemente kennen. 
Im 2. Schritt macht man kleine Modifikationen an diesen Schaltungen.
Erst wenn man genügend Bauelemente kennt macht es Sinn eigene 
Schaltungen damit zu entwerfen.

Gruß Anja

von Sesk K. (zeborok)


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Ein guter Tipp ist auch, sich mal die entsprechende oder 
vergleichbare/ähnliche Application-Notes bzw. Referenz-Designs der 
Hersteller anzuschauen. Da kann man schonmal viel entnehmen.

von Joe G. (feinmechaniker) Benutzerseite


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Tim Appenroth schrieb:
> ich hatte Elektrotechnik, Schaltungstechnik, Messelektronik und
> Elektronik im Studium aber habe noch nie eine eigene Schaltung erstellt.

Was habt ihr eigentlich in Schaltungstechnik gemacht? Gestrickt?

von Chose (Gast)


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Was hast du studiert mein Freund ?????????????

von Weingut P. (weinbauer)


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Würde sagen von innen nach außen.
Erstmal überlegt man sich was die Schaltung können soll, dann sucht man 
sich die geeignete Sensorik, Messwandler, Schaltglieder etc. dazu aus.
Dann schaut man in die Datenblätter genauer rein, was die Teile drum 
herum haben müssen, Spannungsversorgung z.B..
Dann schaut man wiederum da nach geeigneten Bausteinen und so weiter bis 
man am Netzstecker angekommen ist.

Dann gehts ans Steckbrett, teile der Schaltung aufbauen, messen, prüfen, 
testen.

von Heinz (Gast)


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> ich hatte Elektrotechnik, Schaltungstechnik, Messelektronik und
> Elektronik im Studium aber habe noch nie eine eigene Schaltung erstellt.

Das kann nur ein Troll sein.

von Frank E. (Firma: Q3) (qualidat)


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Heinz schrieb:
> Das kann nur ein Troll sein.

Naja, das ist das halt "verschulte" Studiensystem in Extremform. Nur 
nach Vorgabe arbeiten, damit der Prof oder Assi nicht so lange 
nachdenken muss.

Tip an den TE: Besorge dir eine Simulationssoftware (z.B. Electronic 
Workbench oder NI Multisim. Dann kannst du die gröbsten Fehler vorher 
finden, ohne Bauelemente zu kaufen und evtl. kaputt zu machen.
Wenn die Simulation läuft, sind die Chancen, dass es in Real auch 
funktioniert, zumindest bei einfachen und mittleren Schalungen, ziemlich 
gut.

von Daniel H. (Firma: keine) (commander)


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Heinz schrieb:
>> ich hatte Elektrotechnik, Schaltungstechnik, Messelektronik und
>> Elektronik im Studium aber habe noch nie eine eigene Schaltung erstellt.
>
> Das kann nur ein Troll sein.

Nicht unbedingt. Ich bin ebenfalls in den Genuss ähnlicher Vorlesungen 
gekommen, dort macht man alles aber ganz sicher keine Schaltungen 
entwerfen, geschweige denn sich zu überlegen welche Bauelemente usw. man 
verwendet. Von der Praxis ist das meilenweit entfernt. Aber es ist ja 
auch nicht das Ziel der Uni dass man als Gott des Schaltungsentwurfs 
dort herauskommt.

von Lothar M. (Firma: Titel) (lkmiller) (Moderator) Benutzerseite


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Ich wusste nach der E-Technik-Vorlesung auch ganz genau, wie ich einen 
Transistor zu dotieren hätte, um meine gewünschte Übertragungsfunktion 
zu erhalten. Aber eine Schaltung, die über eine simple 
Transistorschaltung mit 4 Widerständen hinausgeht, zu entwerfen, das 
wurde mir dort nicht beigebracht. Da habe ich aus den 
Praxisbastelbüchern aus der Bücherei und bei der vorausgehenden Lehre 
zum Fernsehklempner mehr gelernt.

Und insbesondere habe ich da gelernt, das zwischen 10mV und 10kV nicht 
nur 1 Buchstabe anders ist. Meine Kommilitonen haben da ganz unbefangen 
einen Basisstrom von 4kA und einen resultierenden Emitterstrom von 3,2pA 
hingeschrieben. Die falsch umgestellte Formel brachte das mit sich. Ich 
habe dann immer nochmal nachgerechnet... ;-)

Und ich würde vorschlagen: geh in die Bücherei und such nach solchen 
Schmachtfetzen, auf denen Elektronik-Hobby oder Elektronik-Basteln 
draufsteht. Dann bau die Schaltungen auf und lerne dabei, sie zu 
verstehen.

von Tim B. (timberland)


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Joe G. schrieb:
> Was habt ihr eigentlich in Schaltungstechnik gemacht? Gestrickt?

Da haben wir Grundschaltungen behandelt und Spannungen und Ströme an 
bestimmten Knoten berechnet. Komplexe Schaltungen aufbauen gehörte da 
nicht dazu.

Chose schrieb:
> Was hast du studiert mein Freund ?????????????

Ich studiere noch Biomedizinische Technik.


Was ich machen möchte:

Ich möchte bei neun Personenwaagen die Messbrücken anzapfen. Die 
dynamischen Signale sollen dann verstärkt, digitalisiert und dann 
einzeln über USB an den PC übermittelt werden. Die Spannungs- und 
Stromversorgung soll ausschließlich über die USB laufen.

erste Überlegung:

jedes Signal abgreifen -> einzeln verstärken -> alle zu einem 
Multiplexer
-> Ad Wandler -> über USB an PC senden
(das ganze natürlich in einer möglichst hohen Frequenz)

zweite Überlegung:

jedes Signal abgreifen -> einzeln verstärken -> einzeln AD wandel -> zum 
Mikrcontroller -> über USB an PC senden


Welche von beiden Versionen ist überhaupt möglich und welche würdet ihr 
empfehlen? Vielen Dank

von Weingut P. (weinbauer)


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Personenwaage wird wohl heißen, dass da nicht in ms gesampelt werden 
muss.

Wie nun im Einzelnen idealerweise abgegriffen werden kann kommt auf die 
Sensorik an.
Mein Tip, mach mal so n Ding auf und schau nach was drinnen ist.
Bauteilbezeichnungen wenn lesbar abschreiben,
Bilder machen und hier wieder einstellen.

EDIT: Wenn möglich Spannungen und Ströme in der Sensorik messen

von Falk B. (falk)


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@  Tim Appenroth (timberland)

>Ich möchte bei neun Personenwaagen die Messbrücken anzapfen. Die
>dynamischen Signale sollen dann verstärkt, digitalisiert und dann
>einzeln über USB an den PC übermittelt werden. Die Spannungs- und
>Stromversorgung soll ausschließlich über die USB laufen.

Nun ja, mit deinem Kenntnisstand solltest du die Finger von 
empfindlichen Sensoren und Analogzeug lassen, beschränke dich auf den 
Digitalteil. Damit hast du mehr als genug zu tun. Besorg dir Waagen oder 
Sensoren, wo du digital an die Messwerte kommst.

MFG
Falk

von Tim B. (timberland)


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Fhutdhb Ufzjjuz schrieb:
> Mein Tip, mach mal so n Ding auf und schau nach was drinnen ist.
> Bauteilbezeichnungen wenn lesbar abschreiben,
> Bilder machen und hier wieder einstellen.

Hallo genau das hab ich schon gemacht -> 
Beitrag "Wie funktioniert meine Personenwaage?"

hab da auch alles soweit verstanden

Falk Brunner schrieb:
> Nun ja, mit deinem Kenntnisstand solltest du die Finger von
> empfindlichen Sensoren und Analogzeug lassen, beschränke dich auf den
> Digitalteil. Damit hast du mehr als genug zu tun. Besorg dir Waagen oder
> Sensoren, wo du digital an die Messwerte kommst.

Also ich wirke vllt bisschen blöd aber studiere ja immerhin schon über 3 
Jahre und verstehe auch alles ziemlich schnell aber das ist jetzt so 
komplex. Wenn ich schon mal ein Stück weiter bin fällt mir was ein was 
ich beachten muss und das ganze Kartenhaus fällt in sich zusammen.
Muss das im Praktikum machen. Es reicht auch eine Genauigkeit von etwa 
einem kg.

von Falk B. (falk)


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@  Tim Appenroth (timberland)

>> Nun ja, mit deinem Kenntnisstand solltest du die Finger von
>> empfindlichen Sensoren und Analogzeug lassen, beschränke dich auf den
>> Digitalteil. Damit hast du mehr als genug zu tun. Besorg dir Waagen oder
>> Sensoren, wo du digital an die Messwerte kommst.

>Also ich wirke vllt bisschen blöd aber studiere ja immerhin schon über 3
>Jahre

Forstwirtschaft?

> und verstehe auch alles ziemlich schnell aber das ist jetzt so
>komplex. Wenn ich schon mal ein Stück weiter bin fällt mir was ein was
>ich beachten muss und das ganze Kartenhaus fällt in sich zusammen.

Aha. Also siehe oben.

>Muss das im Praktikum machen. Es reicht auch eine Genauigkeit von etwa
>einem kg.

Bei einem Messbereich von 10kg? Oder 10t? Siehe ganz oben. Und 
Netiquette.

MFG
Falk

von Tim B. (timberland)


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Falk Brunner schrieb:
> Forstwirtschaft?

Sehr geehrter Herr Brunner,

leider konnte ich über diesen "Witz" nicht lachen und wenn es Ihnen nur 
darum geht Menschen mit einem nicht so überdimensionierten Wissen, wie 
Sie es haben, runterzumachen, dann schreiben Sie besser gar nichts mehr. 
Alle Anderen bitte ich höflichst bei Problemen und Fragen zu helfen. 
Sofern meine Schaltungen, für mich, unerklärliche Fehler aufweist werde 
ich mich hier wieder melden.

Mit freundlichen Grüßen

von René K. (Firma: Privat) (bienimaus2011)


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Hallo,

ersteinmal möchte ich anmerken, dass ich es schade finde, dass in so 
einem Fachforum immer noch User gibt, die lieber den Fragenden 
bloßstellen anstatt sich konstruktiv an der Lösung zu beteiligen!!! Ich 
denke, dass der Bastler hier eine sinnvolle Frage gestellt hat und er 
Hilfe verdient. Wenn jemand seinen geistigen Müll loswerden möchte, möge 
er es bitte woanders tuen (z.B. Facebook, Twitter usw.)
Nun zur Frage. Also es klingt schon etwas komplexer was du da vor hast. 
In der Industrie wird in Modulen entwickelt. Das würde ich dir auch 
vorschlagen. Entwerfe doch ersteinmal jede Sache/Modul für sich. Wenn 
diese einzelnen Module funktionieren, versuche sie miteinander zu 
koppeln und schon hast du ein fertiges Gerät.
Um Materielschonend zu arbeiten, benutze ich LTspice als 
Simulationsprogrammm und ein Steckbrett zum physikalischen Aufbau. 
Vorteil der Software ist, sie ist kostenlos und sehr gut. Vorteil vom 
Steckbrett ist, man kann schnell ohne großen Aufwand, Teile tauschen 
oder eine völlig neue Schaltung aufbauen, ohne zu löten.
Die Bauteilauswahl ist so eine Sache. Da müßtest du dich wahrscheinlich 
in jedes Teil extra einlesen und schauen, ob sie miteinander 
harmoniesieren.

Viele Grüße,

René

von Dave C. (dave_chappelle)


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René K. schrieb:
> ersteinmal möchte ich anmerken, dass ich es schade finde, dass in so
> einem Fachforum immer noch User gibt, die lieber den Fragenden
> bloßstellen anstatt sich konstruktiv an der Lösung zu beteiligen!!!

Scheint sein Hobby zu sein, habe schon zig solche Beiträge von ihm 
gelesen. Die Elektronikkentnisse wurden ihm wohl angeboren, lernen 
musste er nie was.

Zu dem was du vorhast.. klingt interessant, aber auch sehr kompliziert. 
Wenn du noch nie eine Schaltung entwickelt hast, lass lieber erst mal 
die Finger davon. Oder arbeite in sehr kleinen überschaubaren Teilen, 
die du auch im Nachhinein noch verstehst.

1. Hast du schon mal eine Schaltung mit mehr als 10 Teilen aufgebaut?
2. Hast du schon mal mit einem µC gearbeitet?
3. Kannst du eine Programmiersprache?


Tipps wurden schon relativ viele genannt.. Am besten fand ich den Tipp 
von Anja, den solltest du unbedingt befolgen, wenn du weiterkommen 
willst :)

von Tim B. (timberland)


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Vielen DANK für die hilfreichen Antworten.


Also ich habe schon mal ein EEG Modul von Open EEG redesigned. Ansonsten 
wirklich nur sehr kleine überschaubare Schaltungen. Als 
Simulationsprogramm verwende ich PSpice, wurde halt von der Uni so 
eingeführt. Im Studium hatte ich ein Fach wo es ausschließlich um µC 
ging, allerdings nur theoretisch. Ebenfalls im Studium haben wir ein 
Lauflicht und eine 7 Segmentanzeige mit Assembler programmiert.

Was ich vergessen hab zu sagen:
Es soll kontinuierlich und dynamisch gemessen werden, sodass von allen 9 
Waagen möglichst in Echtzeit ein Diagramm am Computer erstellt werden 
kann.
Belastung liegt bei 0 bis 200kg. Impulse die darüber liegen müssen nicht 
gemessen werden.


Hab jetzt schon einiges auf Papier gebracht wobei ich mich bisschen an 
den EEG-Messverstärker geklammert habe. Das EEG hat jedoch nur eine 
Frequenz von 0 bis nicht mal 100 HZ. Ein Sprung auf eine Waage jedoch 
wird eine sehr hohe Frequenz haben. Was wird dann passieren? Gibt es 
spezielle Bauteile für hohe Frequenzen? Welche Störungen könnte es 
geben?

von Dave C. (dave_chappelle)


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Tim Appenroth schrieb:
> Im Studium hatte ich ein Fach wo es ausschließlich um µC
> ging, allerdings nur theoretisch. Ebenfalls im Studium haben wir ein
> Lauflicht und eine 7 Segmentanzeige mit Assembler programmiert.

Dann würde ich mich vllt. da noch ein bisschen reinarbeiten?
Vom Lauflicht zu dem was du vorhast ist es schon ein grosser Schritt..

von Tim B. (timberland)


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Dave Chappelle schrieb:
> Dann würde ich mich vllt. da noch ein bisschen reinarbeiten?
> Vom Lauflicht zu dem was du vorhast ist es schon ein grosser Schritt..

Okay. Soll ich bei Assembler bleiben oder lieber zu C wechseln? Für die 
Programmierung der µC habe ich 3 Wochen eingeplant sprich 120 
Arbeitsstunden. Kannst du abschätzen ob das machbar ist? Danke!!!

von Uwe (Gast)


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Was möchtest du denn Messen ?

-Daraus ergibt sich wie Schnell und womit gemessen werden muß. Dann 
guckst du wie genau gemessen werden muß und guckst ob sich das 
realisieren läßt mit bezahlbaren Bauteilen (Machbarkeitsstudie bzw. mal 
alles sackenlassen und darüber nachdenken).

-Um wieviel muß das Meßsignal verstärkt werden bzw. nach welchem 
Meßprinzip werte ich es aus. Auswälen des Analog frontends (z.B. 
Operationsverstärker bzw. Meßbrücke usw.)

-Simulation des Analog Frontends bzw. Testaufbau (Vergleich von 
Simulation und Realität). Fehlerkorrektur, nachdenken ... eventuel 
Redesign bzw. Auswahl anderer Bauteile. EMV verbesser Signal noise ratio 
verbessern usw.

-Auswahl des AD-Wandlers (anpassen des Analogsignals).

-Auswahl des µPs passend zum ADC bzw. nach Entwicklungsvorgaben und 
Datenrate (auch Erfahrung mit bestimmten µPs Falls andere Vorgaben nicht 
ins Gewicht fallen).
ADC Software für µP schreiben (und Testen).

-Kommunikationssoftware für µP schreiben, wie Protokoll, Physikalische 
Schnittstelle usw. (und Testen)

-Software für PC schreiben (und Testen).

-Alle Module die einzeln funktioniert haben Zusammenfügen und festellen 
das es Zusammen nicht funktioniert (Grinsen ... und Fehlersuche im 
kompletten Design usw.)

Wenns denn irgendwann geht die Schönheitsfehler beheben sowie Stesstest 
und Benutzerfreundlichkeit verbessern ( z.B. Datensätze zur Auswertung 
in andere Programme exportieren bzw. importieren)

von Lötspitze (Gast)


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Ich würde C nehmen, denn der Code ist später leichter zu warten.

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