Brauche Hilfe bei Projekt mit Routen, Bauteilauswahl usw

[Benno B. (bernd_h710)]

Hi Leute. Ich rauche Hilfe bei meinem für mich ambitionierten Projekt. 
Es geht um folgendes:

Ich will mit einem NodeMCU meine LED Beleuchtung auf der Terasse 
steuern. 2x5m Weisse 12V LED-Stripes mit 5630 SMD LEDs erweiterbar auf 4 
Stripes. Das ganze sollte damit recht hell werden und deswegen will ich 
es nicht nur schalten sondern auch dimmen können.

Ich habe bereits mit Eagle eine Schaltplan gemacht der so eigentlich 
funktionieren sollte. Ich habe allerdings nicht so 100%ig Ahnung davon 
da ich eher ein Software-Mensch bin.

Was ich noch brauche ist jemand der elektrisch mehr Ahnung hat als ich 
(was nicht sehr schwer ist g) der mir behilflich dabei ist den 
Schaltplan fertig zu stellen und behilflich ist beim layouten und 
routen.

Das ganze kann auch gegen Taschengeld erfolgen. Ich habe mir bereite 
sehr viel Gedanken Gemacht und teils sind auch schon (SMD) Bauteile 
vorhanden sie ich natürlich gerne verwenden will.
Das Board will ich dann bei einem der üblichen Chinafertiger (z.B. 
elecrow) bestellen und selber löten.

Also folgendes Szenario:

Mit dem ModeMCU will ich das System zusätzlich zu dem Taster per App und 
MQTT steuerbar machen. Den Code dafür habe ich schon fast fertig.

Als Netzteil für die LED Stipes habe ich ein großes 12V Netzteil mit 
180W für die 2 Stipes. Dieses will ich per PWM ansteuern um die LEDS 
dimmen zu können.

Ich habe einen 6-fach Taster von Gira (2003xx) auf der Terasse verbaut 
der 24V braucht. Die Tasten haben alle eine kleine LED die Betätigung 
signalisieren kann. Zusätzlich gibt es eine Hintergrundbeleuchtung.
Für die 24V die die 7 LED-Taster brauchen habe ich einen kleinen Step-Up 
Converter auf 24V auf dem Board plaziert der in der lage ist die max. 
200mA zu stemmen. (VA-1224S, 48mA@24V = 1W)

Der momentane Entwurf für die Taster und LEDs der Taster basiert auf i2c 
mit PFC8574 Port Expandern, UN2803 Darlington Array und Optokopplern mit 
J-Fets bei den Inputs.
Die ULN-Ausgänge steuern nur die Betätigungs-LEDs an.
Die Grund-Schaltung mit i2c, PFC und den Optokopplern funktioniert 
soweit. Ich habe es mit einer kleinen Testplatine bereits erfolgreich 
getestet.

Nun brauche ich noch mindestens 2, besser 4 PWM Kanäle um die 2*5m 12V 
LED Strips zu schalten/Dimmen.
Dazu brauche ich nun noch Beratung beim PWM und eben Hilfe beim Routen 
bzw. Layouten...
Für den PWM-Teil habe ich 4Stk. PH2925U FET im Schaltplan den mir ein 
Kumpel empfohlen hat. Die sollen dann die 12V von dem großen Netzteil 
dimmen.

Das Board will ich mit 12V versorgen aus einem seperaten Netzeil das 
dauerhaft an sein soll und will damit auch evtl, mit einem Relais 
das/die große(n) Netzeil(e) vom Strom trennen können um Strom zu sparen. 
<-- Nötig, oder Unnötig?

Im Anhang ein paar Bilder. Ich hoffe das jemand Zeit daran hat mir zu 
helfen da ich alleine echt nicht mehr weiter komme. Bitte bei Interesse 
bei mir melden.
DANKE!
Gruß Benny

[Carl D. (jcw2)]

Auch wenn die Idee, den USB-Anschluß des NodeMCU zugänglich am Rand zu 
haben, zu verstehen ist: die Antenne in der Mitte der Platine zu haben, 
ist eher suboptimal. Entweder sollte die Antenne über den Platinenrand 
rausstehen, oder zumindest am Rand sein mit darunter großzügig 
angebrachtem kupferfreiem Raum.

[Benno B. (bernd_h710)]

Ok, Danke für den Hinweis.
Wobei ich sagen muss dass die Platzierung der Bauteile auf dem Board 
noch nicht wirklich festgelegt ist. Ich habe sie nur mal "nach gut 
dünken" platziert.

[Peter D. (peda)]

Stehende TO-220 knicken gerne mal ab und dann brechen die Anschlüsse.
Ich würde daher SMD-FETs empfehlen, z.B. PSMN014-80YL (Power-SO8).

[Benno B. (bernd_h710)]

Ich hatte vor die Beinchen vor dem Löten umzubiegen und die FETs mit 
Wärmeleitpaste auf der Platine ein wenig anzudrücken. Ausserdem soll 
unter dem Bereich eine Kupferfläche sein zum verteilen der Wäreme.
So weit meine Gedanken.
Wenn der PSMNxxx auch passt stellt sich mir nur noch die Frage wo ich a) 
den her bekomme und was für ein Bauteil ich dafür im Eagle einfügen 
muss. Muss heute Abend mal schauen ob es FETs Power-SO8 Gehäuse im Eagle 
gibt.

Ansonsten passt meine Schaltung? Hat sonst keiner was auszusetzen/ 
Fehler gefunden?

Gruß Berny

[Peter D. (peda)]

Laß mal die Kondensatoren an den Tasten weg, das gibt nen heftigen 
Stromimpuls (>10A), wenn die sich auf 24V aufladen müssen.
Die FET-Schaltung ist auch überflüssig, nimm einfach 22k für ~1mA durch 
die Optos.

Sicher, daß 1W für die 24V reichen?
Üblicherweise macht man es genau umgekehrt, ein 24V Netzteil für die 
Leistung und nen kleinen Abwärtsregler für die Logik.

Und die PWM-FETs brauchen einen Pulldown (~10k) am Gate, solange die CPU 
noch im Reset ist.

[Carl D. (jcw2)]

R12-15 können zur Erzeugung von Ugs=0 bedenkenlos auf 0Ω reduziert 
werden.
Falls das Problem "Spannung am Tastereinfang variiert stark" überhaupt 
existiert. Stromquellen sieht man da eher wenn 3..30V anliegen können.

[Carl D. (jcw2)]

Berny B. schrieb:
> Ich hatte vor die Beinchen vor dem Löten umzubiegen und die FETs mit
> Wärmeleitpaste auf der Platine ein wenig anzudrücken. Ausserdem soll
> unter dem Bereich eine Kupferfläche sein zum verteilen der Wäreme.
> So weit meine Gedanken.

Der Vorteil der SMDs: die sind schon passend geknickt und haben 
angelötet besten Kontakt zu ihrer Kupfer-Kühlfläche.

> Muss heute Abend mal schauen ob es FETs Power-SO8 Gehäuse im Eagle
> gibt.

Notfalls muß man die mit Google finden lassen ;-)

[Benno B. (bernd_h710)]

Hallo.
ich habe nun einige Ratschläge und Hinweise versucht zu beherzigen.

Ich würde für die Spannungsversorgung 24V nehmen und ein Step-down modul 
nehmen. Was haltet ihr von dem da:

DC-DC- 24V 12V 9V bis 5V Fixed Output 3A Step Down Power Module - 
https://www.banggood.com/de/DC-DC-24V-12V-9V-to-5V-Fixed-Output-3A-Step-Down-Power-Module-p-1081484.html?gmcCountry=DE&currency=EUR

Das ist 22x17 mm groß, dafür entfällt dann die alte Step-Up Schaltung-

Aber ich würde dem Ausgang noch einen 100uF zur Glättung spendieren.

Damit habe ich aber das Problem dass ich nicht weiss wie ich das im 
Eagle verschalten soll das das Schaltungstechnisch stimmt und sich dan 
nauch drauf löten lasst aufs fertige Board.

Die Optokoppler Schaltung habe ich schon mal getestet und wieder auf das 
getestete Abgeändert.

die PWM FETs habe ich wie empfohlen auf den SMD FET geändert.
(Gefunden bei Farnell - 
https://de.farnell.com/nexperia/psmn014-80yl/mosfet-n-kanal-80v-62a-sot-669/dp/2617066

hoffe das kann ich da irgendwie bestellen...

Jetzt kom mich nicht mehr weiter. Gute N8.

[Mani W. (e-doc)]

Peter D. schrieb:
> Stehende TO-220 knicken gerne mal ab und dann brechen die Anschlüsse.

Habe ich in meinem Leben nicht gesehen, und wenn, dann müsste es
ordentlich rütteln...

Sollte Rütteln oder Schwingungen zu erwarten sein, dann wird ein
TO-220 auch gerne an der Platine (mit Kühlblech) angeschraubt...

[Florian (Gast)]

Poste die Eagle-Files, dann können Eagle-User dir leichter helfen!

[Benno B. (bernd_h710)]

Florian schrieb:
> Poste die Eagle-Files, dann können Eagle-User dir leichter helfen!

Anbei meine EagleFiles...

[Benno B. (bernd_h710)]

Kann mir jemand helfen die Schaltung in eagle anzupassen?
(Dateien siehe vorheriger Post)

Danke Gruß Berny

[Carl D. (jcw2)]

Wenn du ein paar Bauteile (und damit Platz) sparen willst, nochmal: die 
FET-Stromquellen brauchen keinen 39Ω-Widerstand um Ugs auf 0 zu bringen. 
Da reicht ein Stück Kupfer direkt zwischen den beiden Pins des FET.
Der muß aber rund 20V "vernichten" und läst je nach Ausführung bis zu 
25mA Strom durch (ein BF545 C). Damit produziert er 500mW Wärme, oder 
doppelt so viel, wie er auf Dauer abführen kann. Da der Optokoppler 
(falls wirklich der ILD217 benutzt wird) aber mit 1mA zufrieden ist, 
wäre ein BF545 A am besten. Der hat max. 6,5mA, was dann max 130mW 
Wärme erzeugt.

[Benno B. (bernd_h710)]

Hallo Carl. Da musste ich jetzt ne weile drüber nachdenken und ich 
glaube ich habe es trotzdem nicht 100% verstanden. Die Schaltung war 
ursprünglich für eine anderes Projekt gedacht bei dem ich eine Art 
"Weitbereichs-Eingang" haben wollte von 3-24V.
Für diesen Einsatzzweck habe ich ja aber nur die 24V "Leerlauf" Spannung 
ohne Leistung dahinter (halt nur dann wenn jemand einen Taster drückt).

Kann man da nicht sogar eine einfachere Schaltung machen um von den 24V 
am Taster auf die 3,3V Eingänge vom PFC8574 anzusteuern? 
(Spannungsteiler, Optokoppler, ...)

Äh und ja, im Moment ist der ILD217 geplant. Ich glaube ich habe sogar 
noch paar auf "Lager" muss die ja aber nicht unbedingt verwenden.

Bin für alles offen...