Erste Platine, alles richtig?

[OnFire (onfire)]

Guten Tag,

dies ist mein erster Beitrag aus diesem Forum, entschuldigt mich deshalb 
bitte, falls ich etwas falsch gemacht habe.
Also nun zur Farge:

Ich möchte einen Feuchtigkeitswarner bauen, der bei ca. 80% 
Luftfeuchtigkeit Alarm gibt (blinken und piepen). Dafür möchte ich eine 
Platine bestellen, die ich dann in ein 3D gedrucktes Gehäuse verbaue. Da 
das meine erste Platine ist, und ich noch nicht sonderlich viel Ahnung 
in diesem Gebiet habe, wollte ich hier mal nachfragen.

Ich habe den Schaltplan und 3 Bilder der Platine im Anhang, eins mit GND 
Layer und eins ohne; zur besseren Betrachtung.

Ist der Schaltplan korrekt? Ist der Entkopplungskondensator an der 
richtigen Stelle? Und muss ich die Platine irgendwie speziell schützen, 
da sie teilweise hohen Luftfeuchtigkeit ausgesetzt ist?

Ist die Platine in Ordnung? Ist der GND Layer richtig?

Ja, viele fragen, aber ich möchte nichts unbedingt falsch machen.
Vielen Dank für euere Hilfe schon im Voraus, und sorry für Fehler.

LG,
onFire

[Frederic S. (frederics)]

Hi onFire,

Herzlich Willkommen im Forum, das wird vermutlich fast alles so halbwegs 
funktionieren. Der Summer QMB 09 zieht bis zu 50 mA, das ist zu viel 
Strom für einen Pin des AT Tiny, da solltest Du auf jeden Fall einen 
Transistor vorschalten z.B. BC 517. Der Ablockkondensator und die 
Massefläche sind richtig so.

Es sieht aus als hättest Du jedes Bauteil einmal auf der Oberseite und 
auf der Unterseite eingebaut und jede Leiterbahn auf ober und Unterseite 
verlegt.
Das ist nicht Sinvoll, im Gegenteil.

Meistens (als Anfänger definitiv) versucht man bei zweilagigen Platinen 
auf Top möglichst alle Bauteile zu plazieren und möglichst alle 
Leiterbahnen zu verlegen und dafür häufig keine Massefläche. Auf Bottom 
ist die Massefläche und nur wenn unbedingt nötig Leiterbahnen.
Du hast für deine 4 Widerstände und Kondensatoren drei verschiedene 
Bauformen gewählt, falls Du die Teile noch da hast hast Ok, sonst nimm 
erstmal alle Teile in der Bauform 1206 oder 0805.

Leitungen nicht unnötig nah an anderen Pins vorbeilegen sondern mit 
etwas mehr Abstand, Leiterbahnen nicht unnötig dünn wählen (vor allem 
für Stromversorgung), beides kostet nix und vermeidet Fehlerquellen.
Dem Sensor würde ich auch einen Abblockkondensator spendieren.
Wenn Du noch Pins frei hast würde ich Blau der LED noch anschließen, 
damit kannst Du z.B. einen internen Fehler anzeigen.

[Jörg W. (dl8dtl) (Moderator)]

Der 100-nF-Kondensator sitzt erstmal grundsätzlich passend. Aber: ein 
einziger 100-nF-Kondensator ist arg wenig, zumal das Ding im Alarmfall 
ja durchaus "etwas" Strom zieht. Ich würde da mindestens noch einen 
10-µF-Kondensator irgendwo einplanen.

Theoretisch verletzt du die USB-Spec, da du zwar initial 100 mA ziehen 
darfst, aber anschließend eigentlich verpflichtet bist, dich beim Host 
anzumelden und deinen Energiebedarf sauber zu deklarieren. Insbesondere 
verletzt du natürlich die USB-Spec, wenn der Host jemals den Bus in den 
Suspend versetzt – dann darfst du nur noch ganz wenig Strom ziehen.

Masseflächen sollten so weit wie möglich zusammenhängend sein. Wenn du 
rechts und links oben am Rand die Leiterzüge etwas nach innen versetzt, 
wird die Füllfläche außen herum geschlossen.

Vermutlich wirst du die Platine eh fertigen lassen, oder? Was spräche 
dann dagegen, die zweite Seite komplett mit GND zu füllen?

/RESET des Controllers würde ich mit Pullup + Abblock-C + Schutzdiode 
(nach Vcc) versehen, da gibt's eine Appnote von Atmel dafür.

Solange deine Feuchtigkeit nicht kondensierend ist, geht das sicher 
alles so. Wenn sie es aber ist, dann wirst du nicht um gutes Säubern und 
anschließendes Lackieren der Platine herum kommen. Been there, done that 
– ohne diese Maßnahmen habe ich meinen Außensensor nicht dauerhaft 
stabil bekommen.

[OnFire (onfire)]

Hallo Jörg,
und vielen Dank für deine Antwort!

Jörg W. schrieb:
> Ich würde da mindestens noch einen
> 10-µF-Kondensator irgendwo einplanen.

Gibt es eine bestimmte Position oder soll er vor den Summer?

> Theoretisch verletzt du die USB-Spec, da du zwar initial 100 mA ziehen
> darfst, aber anschließend eigentlich verpflichtet bist, dich beim Host
> anzumelden und deinen Energiebedarf sauber zu deklarieren. Insbesondere
> verletzt du natürlich die USB-Spec, wenn der Host jemals den Bus in den
> Suspend versetzt – dann darfst du nur noch ganz wenig Strom ziehen.

Die Buchse wird über ein USB-Netzteil eingespeist. Habe ich das Problem 
dort auch?

> /RESET des Controllers würde ich mit Pullup + Abblock-C + Schutzdiode
> (nach Vcc) versehen, da gibt's eine Appnote von Atmel dafür.

Das versehe ich auch nicht ganz. Wofür ist das gut, und wie verbaue ich 
es?


Vielen Dank schonmal für deine Hilfe.
Schönen Abend dir.

[OnFire (onfire)]

@frederics
Frederic S. schrieb:

Hallo Frederic,
und vielen Dank für deine Antwort!

> das ist zu viel
> Strom für einen Pin des AT Tiny, da solltest Du auf jeden Fall einen
> Transistor vorschalten

Benötigt der Transistor eine Schutzdiode, um Spitzenspannungen zu 
begrenzen?

Vielen Dank für deine Hilfe,
und einen schönen Abend dir.

[Jörg W. (dl8dtl) (Moderator)]

OnFire schrieb:

>> Ich würde da mindestens noch einen
>> 10-µF-Kondensator irgendwo einplanen.
>
> Gibt es eine bestimmte Position oder soll er vor den Summer?

Da der Summer schätzungsweise der größte Stromfresser ist, hat es Sinn, 
ihn da in die Gegend zu setzen.

Dimensioniere ihn spannungsmäßig nicht zu klein: mindestens 10 V, besser 
16 V. Der Hintergrund ist, dass diese Keramikkondensatoren mit 
zunehmender Spannung einen bedeutenden Rückgang der Kapazität 
verzeichnen.

> Die Buchse wird über ein USB-Netzteil eingespeist. Habe ich das Problem
> dort auch?

Nein.

>> /RESET des Controllers würde ich mit Pullup + Abblock-C + Schutzdiode
>> (nach Vcc) versehen, da gibt's eine Appnote von Atmel dafür.
>
> Das versehe ich auch nicht ganz. Wofür ist das gut, und wie verbaue ich
> es?

Schutz gegen Störungen (ungewollter Reset).

http://ww1.microchip.com/downloads/en/appnotes/atmel-2521-avr-hardware-design-considerations_applicationnote_avr042.pdf

[Stefan K. (stk)]

Wie kommen die 5V vom Schalter zum Controller? Ist da eine Leiterbahn 
auf der Unterseite vom rechten Anschluss des Schalters zur 
Durchkontaktierung zwischen R1 und Controller?

[OnFire (onfire)]

Hallo Stefan,

ja auf der Unterseite der Paltine geht eine Leiterbahn zur 
Durchkontaktierung.

[Nils S. (wall-e)]

OnFire schrieb:
> Hallo Stefan,
>
> ja auf der Unterseite der Paltine geht eine Leiterbahn zur
> Durchkontaktierung.

Ja ? Wo?

[OnFire (onfire)]

https://www.mikrocontroller.net/attachment/592053/Platine_ohne_GND.png

Die blaue Bahn rechts geht zur Durchkontaktierung.
Sie ist etwas dicker als die noch nicht verbundenen GND Leitungen.

[Stefan K. (stk)]

OnFire schrieb:
> https://www.mikrocontroller.net/attachment/592053/Platine_ohne_GND.png
>
> Die blaue Bahn rechts geht zur Durchkontaktierung.
> Sie ist etwas dicker als die noch nicht verbundenen GND Leitungen.

Die Leiterbahn hast du uns nicht gezeigt, das ist nur eine Luftlinie.

OnFire schrieb:
> Die Buchse wird über ein USB-Netzteil eingespeist.

Wozu brauchst du dann einen Schalter? Gerde der könnte am ehesten von 
Korrosion betroffen sein. Einen der 2 (oder 3) Stecker ziehen geht doch 
auch. Und ohne Schalter wir auch das Gehäusedesign einfacher.

[Frederic S. (frederics)]

Gerne,
Eine Freilaufdiode brauchst Du im Prinzip nur für induktive Verbraucher, 
schaden aber auch nicht, sondern machen die Schaltung robuster.

Um Korrosion am Schalter zu vermeiden könntest Du einen vergossenen 
Reedschalter nutzen, der von außen durch einen Magnet aktiviert wird.

[Cyblord -. (cyblord)]

Den Tiny sollte man schon als Bauteil anlegen.

[Dirk K. (knobikocher)]

Es sind schon einige Dinge genannt worden, auf diese werde ich nicht 
weiter eingehen. Sondern eher generell zur Leiterbahnführung. Dazu anbei 
mein hochprofessionelles Bild angehängt.

Links ist der Hin- und Rückweg des Stroms des Tiny betrachtet. Der 
Hinweg ist noch recht direkt geführt. Der Rückweg zeigt aber einige 
interessante und vor allem unnötige Kurven. Strom sollte möglichst immer 
den direktesten Weg hin- und(!) zurückgeführt werden. Dies wird umso 
wichtiger, je höher der Stromwert wird, als auch die Frequenz des 
Stroms.

Jetzt neigt man dazu zu denken: ist doch Gleichstrom! Ja - aber nein. 
Der Tiny macht intern als µC unzählige Schaltvorgänge im MHz-Bereich und 
zieht dementsprechend "hochfrequent" Strom. C1 tut hierzu seinen 
ausgleichenden Teil, aber die Leiterbahnführung eben auch, bzw. hier 
nicht so gut. Die Rückführung des Stroms zur USB Buchse geht da besser.

Rechts habe ich ein paar Bauteile um positioniert (LED, R3, R2) bzw. 
einfach 180° gedreht (U1). Zieh hier einfach mal die Leiterbahnen 
gedanklich oder auch gerne eingezeichnet auf kürzestem Wege neu und 
schau dir die Wege der Ströme neu an.

Bezüglich Buzzer: hierzu noch zwei Ergänzungen unten drunter direkt aus 
dem Datenblatt des Buzzer: Transistor wie schon angemerkt wegen dem 
Strom von 50mA und aber auch, dass hier kein Gleichspannungssignal 
anliegen soll!