Hallo zusammen :)
Für unser Hochschulprojekt soll ich meine allererste Platine auslegen.
Sie dient dazu, dass wir die 24V-Signale der Anlage auf die 5V, die das
Arduino-Board verträgt, wandeln. Mittels Optokopplern erfolgt eine
galvanische Trennung.
Wegen der galvanischen Trennung habe ich nun ja auch 2 verschiedene
Massen. Zu einem GND vom Arduinoboard, zum Anderem die GND der
24V-Signale.
So nun zur eigentlich Frage:
Welche Masse soll ich für die Massefläche des Boards verwenden? Soll
einheitlich auf beiden Seiten der Platine die gleiche Masse verwendet
werden? Oder kann ich auf einer Seite die Masse von 24V und auf der
anderen Seite die Masse von 5V verwenden?
Vielen Dank für eure Hilfe!
Hans-Georg
Hans-Georg schrieb:> Wegen der galvanischen Trennung habe ich nun ja auch 2 verschiedene> Massen. Zu einem GND vom Arduinoboard, zum Anderem die GND der> 24V-Signale.
Dann trenn die Massen auch optisch sichtbar, für jeden Schaltungsteil
einen komplett eigenen Bereich auf der Platine. Denn sonst ist die
galvanische Trennung ja auch Nonsens.
Mach die Massen vielleicht optional über einen Jumper zusammensteckbar,
je nach dem, wie man das mal brauchen könnte.
@ Floh: Unser Arduino soll einfach sicher vor Überspannung geschützt
sein. Und da erschien mir die galvanische Trennung als ganz gute Idee.
@ Wilhelm: Also z.B. Bottom GND von 5V und TOP GND von 24V wäre möglich,
oder?
Hans-Georg schrieb:> @ Wilhelm: Also z.B. Bottom GND von 5V und TOP GND von 24V wäre möglich,> oder?
Ach so, es geht wohl um Multilayer, und zwei Lagen für die verschiedenen
GND. Das sollte aber räumlich auch völlig trennbar sein. Also so, als
wenn man zwei separate Platinen mit 5V und 24V betrachten, und die
seitlich aneinander kleben würde. Einfach wie zwei völlig separate
Platinenteile, die nur durch das Epoxid mechanisch miteinander verbunden
sind.
Aber das ist nur meine persönliche Idee, wenn man schon was richtig
voneinander isolieren will.
Ob und wie ein Layout-Programm das unterstützt, weiß ich im Augenblick
nicht.
Hallo,
galvanisch getrennte GNDs auf 2 Lagen sind weitgehender Unsinn, da
werden die getrennten Stromkreise viel zu stark verkoppelt.
Eine sinnvolle Lösung sind 2 verschiedene Bereiche auf der Platine mit
jeweils eigener Massefläche, und die Optokoppler gehören auf die
Trennfuge zwischen den Flächen, mit ihren Eingängen und Ausgängen auf
der jeweiligen Seite, so das überhaupt keine Leiterbahn zwischen den
getrennten Potentialen verläuft.
Gruss Reinhard
Moin,
zum Layout hat Reinhard schon alles gesagt, dazu möchte ich noch ein
Foto anhängen wie das im Endergebnis aussehen kann.
Oben links sitzt ein FT232R USB-UART Wandler, von dort aus geht es über
zwei 6N137 und einen DC/DC-Wandler auf den galvanisch getrennten Teil
der Platine.
Die Optokoppler solltest du zusätzlich noch vor verpolten oder zu hohen
Eingangsspannungen schützen (antiparallele Diode + Z-Diode, Varistor
o.ä.)
so ich hab jetzt mal versucht eure Vorschläge umzusetzen.
Es gibt nun 3 Masseflächen: GND vom Board, GND von den 24V Signalen und
noch GND vom Ladekondensator (für die Motorsteuerung von Nanotec), der
hat anders keinen Platz mehr gefunden.
Bis jetzt sind die Massenflächen nur auf dem Bottom-Layer. Gehören die
auch auf den TOP-Layer?
Und noch eine Frage: Ist die Platine so fertigbar? Ich bekomme nämlich
noch Fehlermeldungen bzgl. "Drillsize" aber mit denen weiß ich nix
anzufangen...
Nochmals Danke für eure bisherigen Antworten.
Gut Nacht :)
Hans-Georg
Hans-Georg schrieb:> Bis jetzt sind die Massenflächen nur auf dem Bottom-Layer. Gehören die> auch auf den TOP-Layer?
Die Frage stellt sich so nicht, weil du auf Top keine vernünftige Fläche
hinkriegst, die würde nur aus Fetzen bestehen. Wenn zur Abschirmung
tatsächlich aussenliegende GND-Flächen nötig wären, müsstest du einen
Multilayer mit innenliegenden Leiterbahnen verwenden, aber dafür sehe
ich bei deiner Schaltung gar keinen Grund.
Hans-Georg schrieb:> Ich bekomme nämlich> noch Fehlermeldungen bzgl. "Drillsize" aber mit denen weiß ich nix> anzufangen...
Ich seh auf dem Bild auch keine Probleme mit Bohrungen, da müsstest du
nachsehen, welche Pads denn genau gemeint sind.
Falls deine 3 Fadenkreuze zum Filmausrichten edacht sind, sowas braucht
man heute nicht mehr. Und wenn man Marken zum optischen Ausrichten
braucht (z.B. für SMD-Bestückung), dann nicht solche, die stürzen nur
die Bildverarbeitung in tiefe Verzeiflung - es genügen einfache Pads.
Gruss Reinhard
Also die Fadenkreuze sollen eigentlich Bohrungen sein. Damit die Platine
später im Schaltschrank verschraubt werden kann.
Die Fehler mit der "Drillsize" beziehen sich auf die Vias zwischen
Bottom- und Top-Layer. Spielen die für mich überhaupt eine Rolle, wenn
ich die Platine bei einer Firma fräsen lasse?
Sorry, für die ganze Anfängerfragen, aber für das Projekt musste ich ins
kalte Wasser springen ;)
Hans-Georg schrieb:> Die Fehler mit der "Drillsize" beziehen sich auf die Vias
Aus der Abbildung ist nicht zu sehen, dass an den Vias was falsch wäre -
sie sind für eine normale Fertigung auch glaube ich nicht zu klein, aber
vielleicht sind sie kleiner als in deinen Design Rules erlaubt, da musst
du eben nachsehen was für Vias angegeben ist. Wenn du sie allerdings
tatsächlich grösser machen musst, darfst du einiges neu verlegen.
Hans-Georg schrieb:> wenn> ich die Platine bei einer Firma fräsen lasse?
Was in aller Welt meinst du mit fräsen lassen? Du hast dir doch
hoffentlich nicht die Mühe mit einem durchaus anständigen Layout
gemacht, um das Ding jetzt per Isolationsfräsen und ohne
Durchkontaktierung anfertigen zu lassen?
Gruss Reinhard
wir wollen die Platine bei wedirekt.de (gehört zur Würth-Gruppe)
fertigen lassen. Das passt preislich ganz gut, da wir für unser Projekt
ein wenig gesponsert werden.
Das bei wedirekt verwendete Herstellungsverfahren ist mir ehrlich gesagt
nicht bekannt, ich bin nur davon ausgegangen, dass die das dort
vielleicht mit einer CNC-Fräse machen.
Hab auch die Dateien zum DesignRuleCheck auf der Seite unsere Fertigers
gefunden und jetzt gibt es keine Fehlermeldungen mehr :)
Hans-Georg schrieb:> ich bin nur davon ausgegangen, dass die das dort vielleicht mit einer> CNC-Fräse machen.
Nein, sicher nicht. Du könntest das gar nicht bezahlen. Deshalb wird das
dort (wie sonst auch bei allen Anderen) chemisch gemacht...
BTW: wozu hast du da eigentlich so UNGLAUBLICH FETTE Widerstände drauf?
Ich komme mit 5mA bei 24V gerade mal auf 1/8 W. Und wenn du dann
schlimmstenfalls 50V Eingangsspannung annimmst, dann bist du mit 1/2 W
dauerhaft gut angezogen.
Und eine Daten- bzw. Taktleitung bringt auch kaum Leistungen mit sich,
die solche widerstände rechtfertigen würden...
Und mach doch die Leiterbahnen etwas breiter. Allein wegen der
mechanischen Stabilität: mehr Kupfer, mehr Kleber --> besserer Halt
der Leiterbahn.
Ja, ich geb zu einige sind ziemlich überdimensioniert...
aber zum Beispiel bei den 24V Eingängen, die auf die Optokoppler gehen,
hab ich das folgendermaßen ausgelegt:
Vorwiderstand: R = (24V - 1,3V)/5 mA = 4540 Ohm, da hab ich dann einen
4k7 Widerstand gewählt.
Und in dem wird doch dann folgende Leistung umgesetzt:
P = (4,8 mA)²*4700 Ohm = 110 mW und da hab ich lieber den 1/4 Watt
Widerstand genommen um auch ja sicher zu gehen ^^
Reichen 16 mil Leiterbahnbreite nicht aus? Von der Strombelastbarkeit
sind sie für mich laut der Tabelle auf Mikrocontroller.net völlig
ausreichend.
Das Arduino Mega Board, dass wir verwenden hat laut dem Beispielprojekt
in Eagle auch nur teilweise nur Bahnen mit 10 mil Breite.
Und der Hauptgrund (zugegebnermaße aus Bequemlichkeit) mit 16 mil komm
ich schön zwischen den Pads der Stecker durch :)
Hans-Georg schrieb:> Reichen 16 mil Leiterbahnbreite nicht aus? Von der Strombelastbarkeit> sind sie für mich laut der Tabelle auf Mikrocontroller.net völlig> ausreichend.
Reicht es dir in der Schule auch, wenn du ein "ausreichend" bekommst?
Diese Tabelle gibt ja "nur" die Strombelastbarkeit bei einer bestimmten
erlaubten Temperaturerhöhung an. Sie gibt aber eben nicht an, dass man
eine Leiterbahn gern auch breiter machen darf, wenn man dadurch
mechanische Vorteile hat.
> Das Arduino Mega Board, dass wir verwenden hat laut dem Beispielprojekt> in Eagle auch nur teilweise nur Bahnen mit 10 mil Breite.
Kann es sein, dass da wesentlich weniger Platz für Leiterbahnen ist?
Und dass das Board mit SMD-Bauteilen bestückt ist? Und: es kann durchaus
sein, dass auch dieses Layout nicht optimal ist. Ich hätte die
Leiterbahnen stellenweise auf jeden Fall breiter gemacht...
> Und in dem wird doch dann folgende Leistung umgesetzt:> P = (4,8 mA)²*4700 Ohm = 110 mW und da hab ich lieber den 1/4 Watt> Widerstand genommen um auch ja sicher zu gehen ^^
Die sehen mir aber eher nach 1 oder gar 2 W aus...
Nimm einfach mal reale Widerstände in die Hand, biege die Drähte nach
unten und halte sie an einen Ausdruck deiner Platine. Du wirst sehen:
viel, viel Luft um das Bauteil...
BTW:
Wie geht eigentlich das mit den übereinanderliegenden Optokopplern?
Wie willst du die montieren?
Welchem Zweck dient denn der große Elko unten links? Der Pluspol ist ja
an dem danebenliegenden Stecker angeschlossen, der Minuspol aber hängt
einzig und alleine an der kleinen Massefläche, und die ist nirgends
sonst angeschlossen.
Gruß,
Peter
Wenn ich noch genügend Zeit habe, dann mache ich auch nochmal eine
Layout mit breiteren Leiterbahnen.
Also bei einem 1:1 Ausdruck kommt es mit den Widerständen eigentlich
ganz gut hin. Etwas Luft, aber sicher nicht soviel, dass die
nächstgrößere Baugröße reinpasst (ausprobiert mit den 1/4 und 1/2 Watt
Widerständen).
Ja, dass mit den Optokopplern ist mein größtes Problem. Auch wenn ihr
mich jetzt kreuzigen und steinigen werdet: Der Plan war von uns, die
Pins, die überlappen nur von oben anzulöten...
Lothar Miller schrieb:> Sie gibt aber eben nicht an, dass man> eine Leiterbahn gern auch breiter machen darf, wenn man dadurch> mechanische Vorteile hat.
Bei einer professionellen Fertigung kann man die Frage stellen, ob
Leiterbahnen 10, 8 oder 6 mil breit sein müssen, aber alles was über 12
mil hinausgeht ist für Signalleitungen völlig überflüssig nach dem Stand
der Technik. Für einen Qualitätshersteller sind das schon eher
Autobahnen satt Leiterbahnen, kritisch war 12 mil vielleicht vor 20
Jahren. Meine eigenen Layouts aus früherer Zeit mit 12 mil Standard
sehen heute schon richtig klobig und altmodisch aus, wie russische
Technik aus der guten alten Zeit der Sowjetunion.
Beim Selberbasteln mit einem Laserdrucker usw. kann das natürlich anders
aussehen, aber deine Vorwürfe an Hans-Georg sind ganz und gar daneben.
Gruss Reinhard
@ Peter: Den Elko brauchen wir als Ladekondensator für unsere
Motorsteurung SMC-11 von Nanotec.
Der fehlende Anschluss an die Masse die Spannungsversorgung des Motors
war natürlich ein Fehler und ist ausgebessert.
Hans-Georg schrieb:> Der Plan war, die Pins, die überlappen nur von oben anzulöten...
Warum nimmst du nicht gleich SMD Optokoppler? Dann kannst du bedenkenlos
zweiseitig bestücken. Und du kannst auch gleich die Widerstände in SMD
1206 ausführen...
