Forum: Platinen Platine mit USB C-Anschluss und Durchbruch


von Alex Z. (alexander_z49)


Angehängte Dateien:

Lesenswert?

Hallo,

ich bin gerade dabei eine Platine zu entwerfen, die ich nicht selber 
fertigen will (Ätzen, Bohren Lotstop auftragen, etc.) Im Bild ist die 
Platine dargestellt. In der Mitte befindet sich ein Kunststoffteil, die 
Platine soll in den Fuß einer bereits exsistierenden Platte eingelegt 
werden. Rechts ist die Durchführung für das USB Kabel mit dem Stecker. 
Der Stecker kommt von unten durch die Platte durch und soll dann 
eingesteckt werden. Die USB-Buchste ist eine Amphenol 12401610E4-2A. Ich 
bin mir nur nicht sicher, wie viel Ausschnitt ich brauche, damit ein 
normaler USB-C-Stecker passt, ohne gegen das PCB zu drücken. Statt des 
runden Teils hatte ich noch überlegt so einen kleinen Meander zu 
erstellen, in dem die Leitung zur Zugentlastung eingelegt werden kann, 
damit nicht gleich der Stecker aus der Buchste rausgezogen wird, wenn 
mal wer an der Leitung zieht.

Hat da jemand von euch Erfahrungen und kann mir ein paar Tips geben?

LG Alex

von Sebastian R. (sebastian_r569)


Lesenswert?

Ich hoffe, du nimmst den USB-C-Stecker nur für Power.
Und ich hoffe, du erwartest nicht, dass dein Funkmodul mehr als 3cm 
Reichweite hat.

Ansonsten kann man für den USB-Stecker noch 2 Löcher für einen 
Kabelbinder vorsehen, falls es der Platz hergibt.

von Flo (Gast)


Lesenswert?

USB Leitungen nicht differentiell. Unter der Antenne Kupfer.
Und warum usb-c und nicht micro-b?

von Alex Z. (alexander_z49)


Lesenswert?

Sebastian R. schrieb:
> Ich hoffe, du nimmst den USB-C-Stecker nur für Power.

Soll nur USB seriel mit 9,6kbps schaffen.

> Und ich hoffe, du erwartest nicht, dass dein Funkmodul mehr als 3cm
> Reichweite hat.
Im Zimmer sollte es schon funktionieren.
> Ansonsten kann man für den USB-Stecker noch 2 Löcher für einen
> Kabelbinder vorsehen, falls es der Platz hergibt.

Die Idee gefällt mir. Mal gucken, ob ich das iwie unter bekommen.

Flo schrieb:
> USB Leitungen nicht differentiell.

Bisher habe ich noch nichts mit differentiellen Leitungen machen müssen. 
Ich werde mich da mal reinarbeiten und das Layout anpassen.

>Unter der Antenne Kupfer.

Das muss ich noch entfernen, ich war erstmal froh, dass ich alles 
einigermaßen routen konnte.

> Und warum usb-c und nicht micro-b?

Da USB C zukünftig für alle mobilen Geräte Standard sein soll, kann ich 
es doch auch gleich verwenden. Micro-B ist sicherlich einfacher zu 
verbauen, aber man muss ja auch mal gucken, was geht und was nicht.

LG Alex

von Christian B. (luckyfu)


Lesenswert?

So eckige Aussparungen gehen nur mittels Stanzen. Das wird unglaublich 
teuer. Normalerweise werden Platinen gefräst und ein Fräser ist rund. 
Deshalb: Nimm lieber Rundungen an, alles ab Radius 1mm / 1,1mm ist 
Standard. Dem entsprechend musst du deinen Ausschnitt vergrößern. Ich 
glaube, der kleinste Durchmesser ist 1mm, d.h. bis 0,5mm Radius kannst 
du runter gehen, aber das wird dann auch teurer, da die Paketierung 
verringert werden muss. Kommt dann drauf an, wie viele Platinen du 
brauchst.

p.s.: Zur Zugentlastung genügen 2 3mm Löcher im Abstand von 1cm. Da 
kannst du deine Leitung dazwischen legen und einen Kabelbinder 
durchführen und festziehen.

: Bearbeitet durch User
von Sebastian R. (sebastian_r569)


Lesenswert?

Alex Z. schrieb:
> Soll nur USB seriel mit 9,6kbps schaffen.

Die Baudrate ist egal. Das USB ist schneller und hat ein paar Ansprüche. 
Ohne Impedanz-Matching und differentielles Layout wird das wohl nicht 
funktionieren. Schon gar nicht über die Leiterbahnlänge.

USB verzeiht zwar ein bisschen was, aber man muss ihm ja nun nicht den 
Worst-Layout-Case vorlegen.

Also anschauen, wie man differentielle Microstrips berechnet und 
layoutet. 4-Lagiges Board wird dabei Pflicht sein.


Alex Z. schrieb:
> Im Zimmer sollte es schon funktionieren.

Schwierig, wenn du eine Seite des Funkmoduls komplett mit einer 
Massefläche abschirmst. Und die andere Seite wird dadurch auch nicht 
besser aussehen.

Der Rest des Layoutes, besonders die Spannungsversorung, sieht auch sehr 
abenteuerlich aus. Da können einige Leiterbahnen noch dicker und kürzer.

Christian B. schrieb:
> Nimm lieber Rundungen an, alles ab Radius 1mm / 1,1mm ist
> Standard. Dem entsprechend musst du deinen Ausschnitt vergrößern.

Man kann, wenn man etwas eckiges mit scharfen Kanten einsetzt, auch 
Bohrungen in die Ecken setzen oder "Dog Bones" einbauen, also 
Überfräsungen.

von Gustl (Gast)


Lesenswert?

Da hast du dir gleich die USB C Buchse rausgesucht die am einfachsten zu 
löten ist. Nimm eine die nur die USB2 Leitungen rausführt.

Je nach USB Geschwindigkeit ist das differentielle eher egal. Ist das 
USB2 Highspeed oder nur Fullspeed?

Beitrag #6970479 wurde von einem Moderator gelöscht.
von Gustl (Gast)


Lesenswert?

Einfach irgendwelche friedlichen Threads stören ist schlicht asozial. 
Aber mach so weiter, wie man an deinem seltsamen Hobby gut erkennen kann 
hast du auch so schon keine Freude am Leben.

von Kilo S. (kilo_s)


Lesenswert?

Sebastian R. schrieb:
> Das USB ist schneller und hat ein paar Ansprüche. Ohne Impedanz-Matching
> und differentielles Layout wird das wohl nicht funktionieren. Schon gar
> nicht über die Leiterbahnlänge.

Psssst! Wenn meine frei verdrahteten und mit USB funktionierenden 
bastelsachen das mitbekommen bin ich am A*...

von Sebastian R. (sebastian_r569)


Lesenswert?

Kilo S. schrieb:
> Psssst! Wenn meine frei verdrahteten und mit USB funktionierenden
> bastelsachen das mitbekommen bin ich am A*...

Ich sage nicht, dass es mit ein bisschen Chaos nicht doch funktioniert. 
Und vielleicht (oder ziemlich sicher?) funktioniert der Versuch da oben 
auch.

Aber ich mag den Gedanken, es zumindest so gut zu machen, wie man kann. 
Und in diesem Fall lernt man dabei was und minimiert mit einfachen 
Mitteln eine Fehlerquelle. Wenn man dann irgendwann mal PCIe oder mal 
nen SDRAM anbinden will, weiß man immerhin, worauf man achten muss.

Das ist die Gelegenheit, es für einen so perfekt wie möglich zu machen 
und sich zu freuen, dass das Projekt immerhin nicht am USB scheitert.

von Gustl B. (-gb-)


Lesenswert?

Richtig. Beim USB würde ich eine andere Buchse nehmen die man auch gut 
löten kann. Ja das gibt es auch bei USB-C. Und dann zumindest halbwegs 
ordentlich layouten diese Datenleitungen. Bei USB2 musst du keine 
Impedanz rechnen oder so, aber schön nebeneinander wäre nicht verkehrt. 
Auch diese Kondensatoren an den Datenleitungen(?) sollten da nicht sein.

So eine 
https://picture.yatego.com/images/4d7a1e8fc78d67.6/big_789a677b97f9dbf0d396d361b4a15fe0-kqh/charging-port-connector-fr-16-pin-usb-3-1-type-c-ladebuchse-modul-ersatzteil.jpg 
nehme ich recht gerne.
Du hast aktuell so eine 
https://ae01.alicdn.com/kf/HTB1f9JhSXXXXXa9XFXXq6xXFXXXu.jpg im Layout 
und die kann man nur mit Heißluft/Ofen löten.

Beitrag #6974251 wurde vom Autor gelöscht.
von Alex Z. (alexander_z49)


Lesenswert?

Moin,

hab es jetzt nochmal überarbeitet.

- USB und SPI als differentielles Paar verlegt, möglichst über der 
groundplane
- Kondensatoren für den ESP näher zum Vcc Pin gelegt
- Ausschnitt für die Leitungsdurchführung angepasst
- andere USB-Buchse 16pin

Ich hoffe, dass es besser geworden ist.

Alex

Kann man aktuell keine Bilder Hochladen, das Anhängen funktioniert 
irgendwie bei dem Post hier nicht.

Dann halt als Link:

https://www.dropbox.com/s/8197qo0vji1vxxv/3D.png?dl=0

https://www.dropbox.com/s/g58nf82yc0vfuch/Back_Cu.png?dl=0

https://www.dropbox.com/s/tvdxtrm1w0qe2ny/Front_Cu.png?dl=0

von Gustl (Gast)


Lesenswert?

Sieht besser aus. C2 und C3 würde ich weglassen und die beiden Rs auch.

Das SPI ist nicht differentiell, das musst du also auch nicht so 
layouten. Die Datenrate ist dort auch deutlich langsamer als bei USB.

Der Schirm der USB Buchse ist nicht angeschlossen? Den kannst du 
entweder direkt mit Ground verbinden oder über einen R oder einen C mit 
Ground verbinden. Alle drei Varianten habe ich schon gesehen. Ich 
verbinde das immer direkt und hatte damit noch keine Probleme.

Gute Wahl der USB Buchse!

von Wolfgang (Gast)


Lesenswert?

Alex Z. schrieb:
>>Unter der Antenne Kupfer.
>
> Das muss ich noch entfernen, ich war erstmal froh, dass ich alles
> einigermaßen routen konnte.

Das alleine wird nicht reichen.
Den Funkwellen ist es bei solchen Abmessungen egal, ob ein unpassendes 
Stück Kupfer oder eine unpassende Öffnung die Feldausbreitung 
verhindert.

von Alex Z. (alexander_z49)


Lesenswert?

Gustl schrieb:

> Der Schirm der USB Buchse ist nicht angeschlossen? Den kannst du
> entweder direkt mit Ground verbinden oder über einen R oder einen C mit
> Ground verbinden. Alle drei Varianten habe ich schon gesehen. Ich
> verbinde das immer direkt und hatte damit noch keine Probleme.

Zum Thema Differentielle Paare, hab ich mir ein paar YouTube-Videos 
angesehen. Dabei wurde bei USB darauf hingewiesen, dass das Auflegen des 
Schirms auf Hostseite erfolgen soll und auf Deviceseite keine Verbindung 
hergestellt wird, damit über den Schirm keine Ausgleichströme fließen. 
Ich kenne das auch so bei unseren Elektroanlagen, analoge Signale und 
Feldbusse nur einseitig aufzulegen sind.

Wolfgang schrieb:
> Das alleine wird nicht reichen.
> Den Funkwellen ist es bei solchen Abmessungen egal, ob ein unpassendes
> Stück Kupfer oder eine unpassende Öffnung die Feldausbreitung
> verhindert.

Hast du Tips für mich, was ich da verbessern kann?

LG Alex

von Mucky F. (Gast)


Angehängte Dateien:

Lesenswert?

Alex Z. schrieb:
> Hat da jemand von euch Erfahrungen und kann mir ein paar Tips geben?

Meander gut, plus Bohrungen für Strapse noch besser.

USB Stecker fallen am Körper verschieden aus, erstmal messen.
Bild is Beispiel mit Kabel von Grabcad

von Mucky F. (Gast)


Angehängte Dateien:

Lesenswert?

Mucky F. schrieb:
> Beispiel mit Kabel von Grabcad

als Seitenansicht

von Gerd E. (robberknight)


Lesenswert?

Mucky F. schrieb:
> Meander gut, plus Bohrungen für Strapse noch besser.

Ja, ich würde auch Bohrungen oder Schlitze für Kabelbinder empfehlen. 
Ansonsten kann man aus Versehen durch etwas zu viel Zug oder Verdrehung 
am Kabel gleich die ganze USB-Buchse aus der Platine reißen.

Bei echten THT-Buchsen, also welchen mit voller Lötkehle auf der 
Rückseite, ist das nicht so einfach. Aber im USB-C-Bereich gibt es das 
kaum noch. Die meisten haben nur noch kurze Stege die in die Platine 
eintauchen aber auf der Unterseite eben keine Kehle mehr haben. Das ist 
für die Bestückung & Verlötung natürlich einfacher, aber eben mechanisch 
nicht mehr so stabil. Von daher ausreichend Zugentlastung vorsehen.

von Mucky F. (mucky-f)


Angehängte Dateien:

Lesenswert?

Gerd E. schrieb:
> Ja, ich würde auch Bohrungen oder Schlitze für Kabelbinder empfehlen.
> Ansonsten kann man aus Versehen durch etwas zu viel Zug oder Verdrehung
> am Kabel gleich die ganze USB-Buchse aus der Platine reißen.

So wie im Bild evtl., dann kann man das irgendwie durchflechten.

USB-C würde ich mir aber gut überlegen, schwer zu löten.

: Bearbeitet durch User
von Gerd E. (robberknight)


Lesenswert?

Mucky F. schrieb:
> Gerd E. schrieb:
>> Ja, ich würde auch Bohrungen oder Schlitze für Kabelbinder empfehlen.
>> Ansonsten kann man aus Versehen durch etwas zu viel Zug oder Verdrehung
>> am Kabel gleich die ganze USB-Buchse aus der Platine reißen.
>
> So wie im Bild evtl., dann kann man das irgendwie durchflechten.

Ist das nicht ein bisschen zu aufwendig? Ich habe auf mehreren Platinen 
einfach links und rechts vom Kabel einen 3mm Schlitz in der Platine und 
ziehe da einen Kabelbinder durch. Aber dann muss man natürlich an die 
Ober- und Unterseite für die Montage des Kabelbinders rankommen. Das 
muss beim TO nicht gegeben sein.

> USB-C würde ich mir aber gut überlegen, schwer zu löten.

Es gibt Buchsen die nur die für USB 2.0 nötigen Leitungen plus CC und 
SBU auf Pads führen. Die sind meiner Erfahrung nach kein Problem. Wenn 
alle USB SS Pins rausgeführt sind wird es dagegen deutlich enger.

Ich bevorzuge USB-C klar gegenüber Micro-USB oder Mini-USB. Die 
Micro/Mini sind viel hakeliger zu stecken. Wenn man kein Problem mit 
Platz hat kann man natürlich noch die klassischen großen B-Buchsen 
verwenden.

von Mucky F. (mucky-f)


Lesenswert?

Gerd E. schrieb:
> Ist das nicht ein bisschen zu aufwendig?
Möglich, für mich sinnvoll da Zug und Scherkräfte auch abgefangen werden 
falls sich die Kabelbinder mal lockern. Der Stecker kann so auch nicht 
mehr rausrutschen.

Der Aufwand ist gering und auch nur einmal, danach kopiert man es 
einfach auf's PCB.

Ist eher Prinzip, evtl. liegt noch Last auf der USB Buchse wenn man die 
Kabelbinder festzieht

> Ich habe auf mehreren Platinen
> einfach links und rechts vom Kabel einen 3mm Schlitz in der Platine und
> ziehe da einen Kabelbinder durch.

Kann man machen, privat wohl ausreichend. Wenn du allerdings in Branchen 
arbeitest wo die Anwender alles mit dem Hammer reparieren denkst du 
vielleicht auch so.

>Es gibt Buchsen die nur die für USB 2.0 nötigen Leitungen plus CC und
>SBU auf Pads führen. Die sind meiner Erfahrung nach kein Problem. Wenn
>alle USB SS Pins rausgeführt sind wird es dagegen deutlich enger.

Danke für die Info.

: Bearbeitet durch User
von Arno (Gast)


Lesenswert?

Mucky F. schrieb:
> Gerd E. schrieb:
>>Es gibt Buchsen die nur die für USB 2.0 nötigen Leitungen plus CC und
>>SBU auf Pads führen. Die sind meiner Erfahrung nach kein Problem. Wenn
>>alle USB SS Pins rausgeführt sind wird es dagegen deutlich enger.
>
> Danke für die Info.

Soweit ich weiß sind drei Versionen gängig:

1) Nur V+, GND und CC-Pins ("6 Pin")
2) V+, GND, SBU-Pins, CC-Pins und USB2.0 ("16 Pin")
3) Voll belegt ("24 Pin")

Für USB2.0 braucht man keinen MUX und keine vierlagige Platine. Halbwegs 
gleich lang und nebeneinander sollten die Leiterbahnen sein...

MfG, Arno

von Alex Z. (alexander_z49)


Lesenswert?

Hallo Liebe Leute,

nachdem jetzt alle Teile da sind (Lieferzeiten für Chips und Co sind ja 
grad exorbitant), hab ich auch schon alles zusammengelötet. Was soll ich 
sagen, ich hab da ein Problem. Die SK9822 (LED, 5050 package), scheinen 
beim ablöten vom Strip einen Ratsch weg bekommen zu haben. Hab jetzt mal 
eine mechanisch vom Stripe entfernt und dann mit dem normalen Kolben und 
nicht mit Heißluft eingelötet. Die geht jetzt. kann jetzt halt sein, 
dass alle anderen auch im Arsch sind oder nur einige, dass muss ich 
jetzt ausfuddeln.

Nun zur Frage:

Habt ihr für solche LEDs ein paar Tips wie man die am besten auslötet, 
ohne die zu Grillen? Wie macht ihr das?

Wenn alles fertig ist, gibt es auch ein paar Bilder.

Alex

von Christian B. (luckyfu)


Lesenswert?

Alex Z. schrieb:
> Ich kenne das auch so bei unseren Elektroanlagen, analoge Signale und
> Feldbusse nur einseitig aufzulegen sind.

Bei Feldbussen ist das ja auch teilweise richtig, da die Anlagenteile 
oft weit voneinander entfernt stehen und deshalb möglicherweise 
unterschiedliche Spannungslevel haben. Bei einem durch den USB Port oder 
eine Batterie versorgten device frage ich mich aber schon, wo hier ein 
Potentialunterschied denn herkommen sollte. Ich würde den Schirm 
beidseitig auflegen, denn sonst baust du mit deinem Schirm eine Antenne

: Bearbeitet durch User
von Alex Z. (alexander_z49)



Lesenswert?

Mahlzeit,

so wie versprochen anbei noch ein paar Bilder vom fertigen Aufbau. 
Funktioniert soweit alles und hat Spaß gemacht :)

Alex

Bitte melde dich an um einen Beitrag zu schreiben. Anmeldung ist kostenlos und dauert nur eine Minute.
Bestehender Account
Schon ein Account bei Google/GoogleMail? Keine Anmeldung erforderlich!
Mit Google-Account einloggen
Noch kein Account? Hier anmelden.