Flyback Diode & Entkopplung Analog/Digital

[Kilian (Gast)]

Guten Morgen miteinander.

1. Flyback Diode Motor

Die Steppermotoren M1 und M2 werden auf lange Sicht den MCU rösten und 
möchte flyback Dioden einsetzen um dieses Problem entgegenzusteuern

- Sind hierfür 1N5817 geeignet und reicht es jeweils eine Diode neben C5 
und C6 einzubauen?

- Sollte GND2 von den DRVs lieber direkt an den Ground vom MCU 
angeschlossen werden?

- Ist eine zusätzliche Sperrdiode (siehe D1 neben der Stromquelle) 
notwendig?

2. Entkopplung der Analog- und Digitalkomponenten

Analog und Digitalschaltkreise sollen räumlich getrennt sein, um 
mögliche Störsignale zu vermeiden. Der LM2596 stellt die Spannung für 
die Hallsensoren zur Verfügung. Muss hier noch ein weiteres Bauteil 
(z.b. ein Spannungsregler) eingebaut werden, um die Spannung zu glätten?

3. Weitere Anmerkungen

Gibt es noch weitere Anmerkungen  Diodden  Widerstände die ich in den 
Schaltplan umsetzen kann? Ich habe mich jetzt mehrere Abende mit der 
Funktionsweise von Elektrokomponenten und Datenblättern beschäftigt. 
Dies steht aber leider in keinem Verhältnis zu einem 
Elektrotechnikstudium oder jahrelanger Erfahrung in der Praxis.

Welche Freeware empfiehlt ihr um Schaltungen zu erstellen?

Komponenten

Microcontroller NodeMCU
https://cdn-shop.adafruit.com/product-files/2471/0A-ESP8266__Datasheet__EN_v4.3.pdf

UPin_out : 3.3 V - 3.6 V max
I_max current draw / pin 12 mA

Vin max: 6 - 20 V
Vin Recommended: 7 - 12 V

ADC1 Analog digital converter : MCP3008
https://www.mouser.de/datasheet/2/268/21295b-72710.pdf

*M1 & M2 Bipolar Motor Nema 17 17HS15-1504S-X1*
https://www.omc-stepperonline.com/download/17HS15-1504S-X1.pdf
IPhase 1.5 A

Motor controller DRV8825
http://www.ti.com/lit/ds/symlink/drv8825.pdf
https://ecksteinimg.de/Datasheet/Pololu/PO2133.pdf

Motor Voltage
I: pro Phase max 2.5 A
U: 8.2 - 45 V

Netzteil 12V 10 A

NPN BC547
https://www.mouser.com/datasheet/2/149/BC547-190204.pdf

Flyback diode (1N5817):
https://www.diodes.com/assets/Datasheets/ds23001.pdf

https://www.diodes.com/assets/Datasheets/ds23001.pdf

Um R1 und R2 sowie die Vibrationsmotoren kümmere ich mich, sobald der 
Rest lauffähig ist.

Vielen Dank.
Gerne auch Antworten zu einzelnen Fragen, alles hilft weiter und mich 
interessiert das Endergebnis.

[K. S. (the_yrr)]

Kilian schrieb:
> Guten Morgen miteinander.
Guten Morgen

> 1. Flyback Diode Motor
>
> Die Steppermotoren M1 und M2 werden auf lange Sicht den MCU rösten und
> möchte flyback Dioden einsetzen um dieses Problem entgegenzusteuern
Das ist so Falsch. Bei einer Integrierten Vollbrücke brauchst du keine 
externen Dioden. Die sollten an die Vibrationsmotoren.


> - Sind hierfür 1N5817 geeignet und reicht es jeweils eine Diode neben C5
> und C6 einzubauen?
völliger schwachsinn da Dioden einzusetzen, aber warum sind C5/6 nur 
0.1/1nF groß? da sollten mehrere hundert µF + ca. 100nF Kerko hin.

> - Sollte GND2 von den DRVs lieber direkt an den Ground vom MCU
> angeschlossen werden?
Gnd ja, aber der Leistungs Gnd (an den ISense geht) nicht.

> - Ist eine zusätzliche Sperrdiode (siehe D1 neben der Stromquelle)
> notwendig?
Verpolungsschutz vllt, sonst nicht

[Kilian (Gast)]

K. S. schrieb:
> Guten Morgen
>
>
> völliger schwachsinn da Dioden einzusetzen, aber warum sind C5/6 nur
> 0.1/1nF groß? da sollten mehrere hundert µF + ca. 100nF Kerko hin.
>
>> - Sollte GND2 von den DRVs lieber direkt an den Ground vom MCU
>> angeschlossen werden?
> Gnd ja, aber der Leistungs Gnd (an den ISense geht) nicht.

Vielen Dank. Ich habe die aktualisierte Zeichnung angehängt. Hier habe 
ich mich tatsächlich in den Einheiten vertan.

[K. S. (the_yrr)]

Dann nimmst du noch zwei von den Dioden falls du die schon hast (sonst 
sollte auch was kleines wie eine 1N4148 reichen) als Freilaufdiode über 
die beiden Vibrationsmotoren. 220 Ohm Basiswiderstand sollten so passen.

Fehler am Node MCU:
- Du hast Vin und 3V3 verbunden, eine Spannungsversorgung reicht aus.
- Du hast 3V3 mit den 5V vom Step Down verbunden.

Fehler am ADC:
- Du hast Vref mit eienr Spannung aus einem Schaltwandler verbunden, das 
sollte man auf keinen Fall machen.
- Wenn du mehr als eine Handvoll Bit Auflösung möchtest solltest du 
Analog, Digital und Power GND (und VCC) Sternförmig verlegen und den 
Analog Teil entweder durch einen Linearregler oder Filter versorgen.

[Kilian (Gast)]

K. S. schrieb:
> Dann nimmst du noch zwei von den Dioden falls du die schon hast (sonst
> sollte auch was kleines wie eine 1N4148 reichen) als Freilaufdiode über
> die beiden Vibrationsmotoren. 220 Ohm Basiswiderstand sollten so passen.

Die 1N4148 werde ich morgen bestellen.

> Fehler am Node MCU:
> - Du hast Vin und 3V3 verbunden, eine Spannungsversorgung reicht aus.
> - Du hast 3V3 mit den 5V vom Step Down verbunden.
>
> Fehler am ADC:
> - Du hast Vref mit eienr Spannung aus einem Schaltwandler verbunden, das
> sollte man auf keinen Fall machen.
> - Wenn du mehr als eine Handvoll Bit Auflösung möchtest solltest du
> Analog, Digital und Power GND (und VCC) Sternförmig verlegen und den
> Analog Teil entweder durch einen Linearregler oder Filter versorgen.

Die 3V3 des MCU fungieren als Output und betreiben die Hallsensoren und 
sollten im Schaltplan nicht mit den Step Down verbunden sein. Vielleicht 
ist die Farbgebung unglücklich gewählt.

Sternförmig ist notiert. Bei dem Linearregler brauche ich noch einmal 
deine Hilfe. Diese Bauteile 
(https://www.conrad.de/de/p/stmicroelectronics-l78s05cv-spannungsregler-linear-typ78-to-220ab-positiv-fest-5-v-2-a-179345.html) 
scheinen ja nicht zu passen da mindestens eine 8 V Eingangsspannung 
erwartet wird.
Kannst du mir hier bitte eine Typenbezeichnung geben an der ich mich 
orientieren kann?

[K. S. (the_yrr)]

Kilian schrieb:
> Die 3V3 des MCU fungieren als Output und betreiben die Hallsensoren und
> sollten im Schaltplan nicht mit den Step Down verbunden sein. Vielleicht
> ist die Farbgebung unglücklich gewählt.
Da hab ich wohl eine Verbindung gesehen die es nicht gibt.

Kilian schrieb:
> scheinen ja nicht zu passen da mindestens eine 8 V Eingangsspannung
> erwartet wird.
Was ist denn deine Eingangsspannung, am Step down steht 12V-5V. Außer 
dem ADC versorgt der doch sowieso nichts, aber selbst das könnte 
Probleme geben, siehe weiter unten.

> Kannst du mir hier bitte eine Typenbezeichnung geben an der ich mich
> orientieren kann?
Fällt eigentlich auch weg da ich mich bei dem Step Down vertan habe. Ein 
kleiner Filter zu Vref könnte aber nicht schaden, evtl. einige 100µH 
(z.b. als axial bedrahtete Spule, sieht fast aus wie ein Widerstand) und 
dahinter einige 100nF nach Gnd. Kannst du aber auch weglassen und erst 
nachrüsten wenn die Messwerte zu stark schwanken.

Das Problem was ich jetzt sehe ist, dass der ADC laut Datenblatt 
mindestenst 0.7 * Vcc als High Input erwartet. Bei 5V macht das 0.7 * 5V 
= 3.5V, folglich kannst du den nicht mit 5V versorgen und mit 3.3V 
ansteuern. Auch weiß ich nicht ob der NodeMCU die 5V vom ADC an seinen 
Eingängen verträgt.

Am besten den ADC auch mit 3.3V Versorgen, der kann doch 2.7V bis 5.5V.

Fragen/Anregungen:
- Wie willst du das Ganze Aufbauen, Steckbrett, Lochraster, frei 
verdrahtet oder gleich eine Platine?
- Wenn du die 1N5817 schon hast nimm die für die Vibrationsmotoren, die 
sind auch gut geeignet.
- Vertragen die Vibrationsmotoren 12V?
- Analog uns Leistungsteil halbwegs getrennt halten reicht völlig aus, 
am wichtigsten wäre nichts direkt neben die Leitungen vom DRV zum Motor 
zu legen, sonst ist das relativ unkritisch (ist nur besser es gleich 
richtig zu machen, aber mach dir nicht zuviel Stress deswegen).
- kommen die Hallsensoren mit 3.3V aus? ich habe verschiedene 
Datenblätter gefunden mit verschiedenen Angaben, welche du genau hast 
weiß ich natürlich nicht.

[Kilian (Gast)]

K. S. schrieb:
> Am besten den ADC auch mit 3.3V Versorgen, der kann doch 2.7V bis 5.5V.

Du hast Recht. Die 0.7 Vdd habe ich leider übersehen. Ursprünglich waren 
die 5V für die höhere Sample Rate angesetzt. 3.3V sollte aber trotzdem 
reichen.


> Fragen/Anregungen:
> - Wie willst du das Ganze Aufbauen, Steckbrett, Lochraster, frei
> verdrahtet oder gleich eine Platine?

Für den Beginn wollte ich alles auf einem Steckbrett aufbauen und dann 
auf ein Lochraster umsteigen. Da die Breadboards nicht für die 
Stromstärke ausgelegt sind wird die Stromzufuhr für die Motoren wohl 
frei verdrahtet werden.

Eine Platine ist für die Zukunft angedacht.

> - Wenn du die 1N5817 schon hast nimm die für die Vibrationsmotoren, die
> sind auch gut geeignet.
> - Vertragen die Vibrationsmotoren 12V?

Diese beiden Komponenten sind die Einzigen die ich noch nicht bestellt 
habe. Habe mir aber einen 12V fähigen herausgesucht.

> - Analog uns Leistungsteil halbwegs getrennt halten reicht völlig aus,
> am wichtigsten wäre nichts direkt neben die Leitungen vom DRV zum Motor
> zu legen, sonst ist das relativ unkritisch (ist nur besser es gleich
> richtig zu machen, aber mach dir nicht zuviel Stress deswegen).
> - kommen die Hallsensoren mit 3.3V aus? ich habe verschiedene
> Datenblätter gefunden mit verschiedenen Angaben, welche du genau hast
> weiß ich natürlich nicht.

Aktuell betreibe ich die Hallsensoren über 3.3V und einem ADS1015 
(https://cdn-shop.adafruit.com/datasheets/ads1015.pdf). Die 3.3k Sps im 
Datenblatt werden aber nur bei einem Sensor im continuose Mode erreicht, 
wenn mehrere Sensoren sequentiell abgefragt werden reduziert sich dies 
ganz schnell auf unbrauchbare Geschwindigkeiten.

Danke noch einmal für deine Hilfe.

[K. S. (the_yrr)]

Es gibt Pegelwandler, damit könntest du den ADC bei 5V betreiben. Wenn 
du sehr viel schnellere brauchst musst du den Chip einzeln kaufen und 
auf eine Platine setzen (oder eine SMD Adapterplatine im Internet 
kaufen).

Wenns komische Fehler auf dem Breadboard gibt, kontrollier/ wackel an 
allen Verbindungen, das hilft oft schon.

Die BC547 haben als Absolut Maximum Rating 100mA, wenn das nicht reicht 
such eventuell mal nach Logic level Mesfets, die gibts auch ganz klein 
in SOT-23 mit einigen Ampere. ich hab z.b. dafür IRLML2502, oder als 
Motor/Relais Treiber NUD3112 mit integrierter Diode. Sind beide recht 
billig und z.b. per Mouser Sammelbestellung hier im Forum zu bekommen.

Kilian schrieb:
> Diese beiden Komponenten sind die Einzigen die ich noch nicht bestellt
> habe.
Dann nimm die 1N5817, von sowas lohnt es sich auch einige auf Vorrat zu 
haben (ebeso wie die Transistoren/ Elkos) falls das nicht dein letztes 
Projekt bleibt.

> wenn mehrere Sensoren sequentiell abgefragt werden reduziert sich dies
> ganz schnell auf unbrauchbare Geschwindigkeiten.
Basiert dein NodeMCU auf einem ESP8266? der hat kein Hardware I2C, das 
drückt die Geschwindigkeit auch, vor allem da der ADC nichts tut bis der 
alte Wert ausgelesen und der neue Kanal eingestellt ist.

Der MCP3008 hat dagegen SPI und sollte auch über einen Hardware SPI 
betrieben werden wenns schnell sein soll und einer vorhanden ist.


Dann erstmal viel Erfolg und schreib falls du noch Fragen hast.