Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Kritik zu der Schaltung


von Stm M. (stmfresser)


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Hallo,

ich habe eine Schaltung für eine kleine Anlage entwickelt und würde gern
ein paar Expertenkritik zu meiner Schaltung hören, bevor die Schaltung
zum Fertigen geschickt wird.

Die folgenden Funktionen müssen gewährleistet werden:

- 24V dig. Ausgänge 16 Stk.
- 24V dig. Eingänge 12 Stk.
- 10V ADC Messung 16 Stk.
- 10V PWM 8 Stk.
- 20mA Strommessung 8 Stk.
- USART mit 5V Pegel 2 Stk.
- I2C mit 5V Pegel 2 Stk.

Ich würde mich freuen über Kritik, Hinweise und Verbesserungsvorschläge.

Viele Grüße aus DD

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


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Stm M. schrieb:
> - 10V PWM 8 Stk.
Was für eine PWM? Welche Frequenz?
Der LM324 ist nämlich hübsch langsam, wenn du ihn jedesmal in die 
Sättigung knallst. Er wird auch am Ausgang sicher nicht auf 10V kommen. 
Mit den 3mA Last noch viel weniger als ohne...

Und gib dem PCA9306 Pullups an den 4 IO-Pins. Sonst weiß der nicht so 
richtig, was jetzt gilt. Zudem sind 200kOhm Pullups schon extrem 
hochohmig. Mein EMV Spezi sagt: Widerstände über 5kOhm sind 
EMV-technisch nicht vorhanden. Und so könnte es sein, dass bei einer 
EMV-Prüfung der Baustein einfach disabled wird, weil der Pullup zu 
schwach ist...

: Bearbeitet durch Moderator
von Stm M. (stmfresser)


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Lothar M. schrieb:
> Stm M. schrieb:
>> - 10V PWM 8 Stk.
> Was für eine PWM? Welche Frequenz?
mit max 50 Hz.

von Stm M. (stmfresser)


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> Und gib dem PCA9306 Pullups an den 4 IO-Pins. Sonst weiß der nicht so
> richtig, was jetzt gilt...

STM32F4 hat doch interne Pullups. Warum brauche ich noch mehr Pullups?

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


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Stm M. schrieb:
> STM32F4 hat doch interne Pullups. Warum brauche ich noch mehr Pullups?
Welche Pullups hat der STM? Und was für Pullups braucht hat der I²C 
üblicherweise?
> STM32F4 hat doch interne Pullups.
Und die andere Seite?

Reine Neugierde: wozu braucht man eine 50Hz PWM?

von Stm M. (stmfresser)


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Lothar M. schrieb:
> Stm M. schrieb:
>> STM32F4 hat doch interne Pullups. Warum brauche ich noch mehr Pullups?
> Welche Pullups hat der STM? Und was für Pullups braucht hat der I²C
> üblicherweise?
4.7k für die I2Cs. Vielleicht soll ich mal zu Sicherheit paar Pullups 
verpassen.
>> STM32F4 hat doch interne Pullups.
> Und die andere Seite?
Geht zu einem I2C Busverteiler.
> Reine Neugierde: wozu braucht man eine 50Hz PWM?
für Pumpensteuerung

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


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Stm M. schrieb:
>> Reine Neugierde: wozu braucht man eine 50Hz PWM?
> für Pumpensteuerung
Was für eine Pumpe hängt da dran?
Hat die eine solche extreme Tiefpassfunktion?

>> Und die andere Seite?
> Geht zu einem I2C Busverteiler.
Ich hätte fast gedacht, das wäre ein Stecker...  :-o

: Bearbeitet durch Moderator
von Stm M. (stmfresser)


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Lothar M. schrieb:
> Stm M. schrieb:
>>> Reine Neugierde: wozu braucht man eine 50Hz PWM?
>> für Pumpensteuerung
> Was für eine Pumpe hängt da dran?
weiss nicht genau. Die Vorgabe ist so.
> Hat die eine solche extreme Tiefpassfunktion?
keine Ahnung. :D
ich hoffe dass LM324 50Hz locker schafft.
>>> Und die andere Seite?
>> Geht zu einem I2C Busverteiler.
> Ich hätte fast gedacht, das wäre ein Stecker...  :-o

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


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Stm M. schrieb:
> ich hoffe dass LM324 50Hz locker schafft.
Allein die Hoffnung trägt uns voran...
Bau die (Teil-)Schaltung doch erst mal auf einem Steckbrett auf. Dann 
siehst du auch gleich, was aus den vermeintlichen 10V am Ausgnag 
tatsächlich wird.

: Bearbeitet durch Moderator
von MaWin (Gast)


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Stm M. schrieb:
> Ich würde mich freuen über Kritik, Hinweise und Verbesserungsvorschläge.

Das ist kein Schaltplan, sondern ein Wortsuchspiel.

Du erwartest doch nicht, daß JEDER Leser deines Hingekritzels das ganze 
Blatt nach dem mehrfachen Auftreten eines Signalnamens durchsucht, um 
herauszufinden, wo etwas überall angeschlossen ist.

Deine Faulheit muss hundertfach von den Lesern aufgearbeitet werden.
Vergiss es, zumindest ich lese das Hingerotze nicht.

Wenn ich 24V lese, erwarte ich eine 24V Spannungsquelle.
Aus 12V per 78S10 10V zu machen klappt nicht immer, der 78S10 will 2.5V 
für sich selbst sehen.
10V aus einem 78xx ist keine genaue Analogspannung, sondern Pfusch.
Ein LM324 versorgt mit 3.3V liefert nichts brauchbares mehr.
Ein mit 10V versorgter LM324 liefert keine 10V.
Ungefiltertes PWM durch einen LM324 liefert weder ein Analogsignal noch 
PWM.
ULN2803 für 24V Ausgänge: Normalerweise erwartet man bei 24V SPS 
Ausgängen daß sie kurzschlussfest sind und die Eingänge bestimmten 
Eigenschaften nach IEC 61131-2 Input Types 1, 2, 3 genügen:

 http://ftp.beckhoff.com/download/document/Application_Notes/DK9221-0909-0008.pdf
 http://www.st.com/ PCLT-2A CLT3-4B CLT01-38S4 SCLT3-8BT8
 http://datasheets.maximintegrated.com/ MAX31910 MAX31911 MAX31913
 http://ichaus.biz/ iC-JX/JRX (auch Ausgang)
 http://www.infineon.com/ ISOFACE (ISO1H801/811/812/815/816/1I811/813 8 
isolierte I/O)

von Stm M. (stmfresser)


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Danke für die Antworten an allen!
> Wenn ich 24V lese, erwarte ich eine 24V Spannungsquelle.
> Aus 12V per 78S10 10V zu machen klappt nicht immer, der 78S10 will 2.5V
Gut zu wissen danke!
> für sich selbst sehen.
> 10V aus einem 78xx ist keine genaue Analogspannung, sondern Pfusch.
> Ein LM324 versorgt mit 3.3V liefert nichts brauchbares mehr.
> Ein mit 10V versorgter LM324 liefert keine 10V.
ist LM324 kein Rail to Rail Verstärker
> Ungefiltertes PWM durch einen LM324 liefert weder ein Analogsignal noch
> PWM.
> ULN2803 für 24V Ausgänge: Normalerweise erwartet man bei 24V SPS
> Ausgängen daß sie kurzschlussfest sind und die Eingänge bestimmten
> Eigenschaften nach IEC 61131-2 Input Types 1, 2, 3 genügen:

von U. M. (oeletronika)


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Hallo,
soll die Schaltung nur in störfreier Umgebung arbeiten, oder auch unter 
Bedingungen, die in der Praxis (z.B. Industrie) oft anzufinden sind?
Ich sehe keinerlei Schutzbeschaltung, weder für Eingänge und Ausgänge 
noch für Stromversogung und Interfaces.
In kürzester Zeit wird es zerschossene Ausgänge und Eingänge geben.
Am besten zu setzt schon mal alles auf Fassungen, um den regelmäßigen 
IC-Tausch einfacher zu machen.

Ich sehe auch keinen Block-C in der Ausführung als MLCC. Dagegen sind 
die 1000uF vor und hinter den Reglern übertrieben.

Dass der OPV nicht annähernd bis an +Ub aussteuern wird, sollte auch 
klar sein (siehe Datasheet:  "Output Voltage Swing").
http://www.ti.com/lit/ds/symlink/lm124-n.pdf
Dann solte auch klar sein, dass man solch einen OPV nimmer für eine 
Versorgung von 0...3,3V einsetzen sollte.

In wie weit die Schaltungen den Zweck erfüllen, mußt du selber wissen.
Eine PWM mit 50Hz scheint mir aber eher untypisch. Was soll damit 
bezweckt werden?
Bist du sicher, das DigIn immerm aktiv mit 24V reinkommen?
Oft werden Digitalsignale in industiereller Umgebung mit Schaltkontakt 
oder Transistor gegen Masse geschaltet. Dann fehlen aber Pull-Up.
Man kann Dig-In auch so gestalten, dass jeder Logikstandard  zwischen 
5V...30V verarbeitet werden kann.

Ein paar Statusanzeigen sind auch eine gute Idee, zumindest eine 
Herzschlag-LED und evtl. auch ein Signalisation Betrieb/Störung ist oft 
sehr zweckmäßig.
Auch die Anzeige aktiver Di und Do-Funktionen mit ein paar LED ist sehr 
hilfreich, bei Hardwareentw., Programmierung/Debugging, QS und Rep. im 
Feld.

Was bringen die Interfaces auf TTL-Pegel? Da würde ich möglichst gleich 
einen passenden Treiber mit drauf tun, z.B. für RS232 oder besser gleich 
USB oder so (z.B. UARt to USB, FT232 oder ähnlich).

Gruß Öletronika

von Stm M. (stmfresser)


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Danke für die Antwort!


U. M. schrieb:
> Hallo,
> soll die Schaltung nur in störfreier Umgebung arbeiten, oder auch unter
> Bedingungen, die in der Praxis (z.B. Industrie) oft anzufinden sind?
> Ich sehe keinerlei Schutzbeschaltung, weder für Eingänge und Ausgänge
> noch für Stromversogung und Interfaces.
> In kürzester Zeit wird es zerschossene Ausgänge und Eingänge geben.
> Am besten zu setzt schon mal alles auf Fassungen, um den regelmäßigen
> IC-Tausch einfacher zu machen.
Die arbeitende Umgebung ist gut geschirmt. Bauteilen werden mit DIP 
Sockel versehen.
> Ich sehe auch keinen Block-C in der Ausführung als MLCC. Dagegen sind
Fast vergessen, werde mal hinzufügen
> die 1000uF vor und hinter den Reglern übertrieben.
das stimmt, aber schadet ja nicht
> Dass der OPV nicht annähernd bis an +Ub aussteuern wird, sollte auch
> klar sein (siehe Datasheet:  "Output Voltage Swing").

> http://www.ti.com/lit/ds/symlink/lm124-n.pdf
> Dann solte auch klar sein, dass man solch einen OPV nimmer für eine
> Versorgung von 0...3,3V einsetzen sollte.
Die meisten STM32F4 ADC Pins sind zum Glück 5V tolerant. Werde die 
Versorgungsspannung auf 5V setzen.

> In wie weit die Schaltungen den Zweck erfüllen, mußt du selber wissen.
> Eine PWM mit 50Hz scheint mir aber eher untypisch. Was soll damit
> bezweckt werden?
> Bist du sicher, das DigIn immerm aktiv mit 24V reinkommen?
ne, bin mir nicht sicher.
> Oft werden Digitalsignale in industiereller Umgebung mit Schaltkontakt
> oder Transistor gegen Masse geschaltet. Dann fehlen aber Pull-Up.
> Man kann Dig-In auch so gestalten, dass jeder Logikstandard  zwischen
> 5V...30V verarbeitet werden kann.
>
> Ein paar Statusanzeigen sind auch eine gute Idee, zumindest eine
> Herzschlag-LED und evtl. auch ein Signalisation Betrieb/Störung ist oft
> sehr zweckmäßig.
dafür hat uC eigene 4 LEDs.

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


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Stm M. schrieb:
>> die 1000uF vor und hinter den Reglern übertrieben.
> das stimmt, aber schadet ja nicht
Da wäre ich mir nicht so sicher.

Es bringt übrigens nichts, wenn du hier nach einer Bewertung deiner 
Schaltung fragst und dann die Antworten ignorierst, denn so ist z.B. 
diese PWM Frequenz äusserst unüblich. Hinterfrage deren Zweck!

: Bearbeitet durch Moderator
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