Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Schaltplancheck Powermonitor


von Hack S. (hackspider)


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Hallo zusammen,

Ich möchte für ein paar Aufbauten (PCBs), die alle mit 12V versorgt 
werden, ein kleines Display haben, dass mir die Spannung und den Strom 
anzeigt. Ähnlich wie diese USB Power Monitore die man bei Aliexpress 
findet, nur halt für 12V.

Die Idee ist es die angehängte Schaltung zwischen Netzteil und einem 
Aufbau zu hängen und in ein kleines 3D gedrucktes Gehäuse zu packen.

Dazu habe ich den Schaltplan im Anhang entworfen und bevor ich jetzt mit 
dem Layout beginne, wollte ich bei euch Nachfragen, ob ihr einmal einen 
Blick drauf werfen wollt. Nicht das irgendwelche groben Schnitzer drin 
sind die jemand Anders sofort erkennt und ich zu blind bin :).

Vielen Dank und viele Grüße
    hackspider

von H. H. (hhinz)


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Gibts fix&fertig für 2€.

z.B.:

https://de.aliexpress.com/item/1005008638669696.html

: Bearbeitet durch User
von Hack S. (hackspider)


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H. H. schrieb:
> Gibts fix&fertig für 2€.

Ist/war mir bewusst als ich das Projekt angefangen habe und habe mich 
aus ästhetischen Gründen dagegen entschieden.

Viele Grüße
    hackspider

von Michael B. (laberkopp)


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Du willst allen Ernstes zusätzliche 3.3V als Betriebsspannung zuführen 
und kurzlebige OLED verwenden ?

von Hack S. (hackspider)


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Michael B. schrieb:
> Du willst allen Ernstes zusätzliche 3.3V als Betriebsspannung zuführen
> und kurzlebige OLED verwenden ?

Vom Netzteil von dem die 12V kommen, kommen auch 3.3V. Daher hab ich das 
jetzt nicht als Problem betrachtet.

Lebenszeit der OLEDs sind mit 10'000h angegeben. Wenn ich großzügig mit 
2h pro Tag rechne, bin ich bei über 13.5 Jahre. Das geht für mich in 
Ordnung wenn es dann nur noch halb so hell ist.

Ich habe allerdings mehr Kritik/Verbesserungen am Schaltplan erwartet 
als am Konzept an sich. Beim Konzept bin ich mir sehr sicher was ich 
haben will (und was nicht). Z.B. ist auch der STM32G431 völlig 
überdimensioniert, aber für mich einfach bequem. Dass mich das pro PCB 
zwei Euro extra kostet nehme ich einfach in Kauf.

Aber ich lese mir auch die Vorschläge zum Konzept durch (auch wenn mich 
der Check des Schaltplans im Moment mehr interessiert).

Viele Grüße
    hackspider

von Rainer W. (rawi)


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Hack S. schrieb:
> Nicht das irgendwelche groben Schnitzer drin
> sind die jemand Anders sofort erkennt

Die Abblockkondensatoren für die Versorgung vom µC (U2) müssen direkt 
zwischen die Pins 14/15 bzw. 16/17. Im Schaltplan sitzen die irgendwo, 
aber nicht dort, wo sie funktionell hin müssen.

: Bearbeitet durch User
von Bauform B. (bauformb)


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Hack S. schrieb:
> Ich habe allerdings mehr Kritik/Verbesserungen am Schaltplan erwartet
> als am Konzept an sich.

Na gut, du hast es so gewollt ;)
* wo ist der Pin 32 vom STM32G431 versteckt?
* 10mΩ am INA226 sind für 8A gut - verträgt der J1 soviel Strom?
* hat das Display vernünftige I2C-Pullup? Sicher?
* ich würde den Alert Ausgang an einen Input Capture anschließen.
* manchmal ist man froh, wenn der PB8-BOOT einen externen Pulldown hat.
* Bonuspunkte gibt's für RESET am Debugstecker; noch schöner wäre der 
offizielle 10-polige Cortex-M Debug Stecker. Da könnte man auch SWO 
(PB3) anschliessen.
* möchte man nicht eher die Spannung an der Last messen? Also den VBUS 
Eingang am anderen Ende von R1 anschließen? Mit 16 Bit sieht man den 
Unterschied.

Hack S. schrieb:
> Z.B. ist auch der STM32G431 völlig
> überdimensioniert, aber für mich einfach bequem.

Das finde ich total ok, aber warum im QFN-Gehäuse?

von Gerd E. (robberknight)


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Sieht auf den ersten Blick gut aus so.

Vorschlag: sieh noch eine USB-Buchse vor. Self-Powered. Damit könntest 
Du bei Bedarf die Messdaten einfach mit dem PC auslesen und z.B. als 
Kurve darstellen oder ähnliches. Musst Du ja nicht alles sofort 
implementieren, einfach nur als Option auf der Platine vorsehen.

von Hack S. (hackspider)


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Hallo zusammen,

bzgl. Abblockkondensatoren:
Ja das Problem kenne ich. Einerseits wäre es am besten sie am Bauteil 
selber einzuzeichnen, dann leidet aber die Übersichtlichkeit des 
Schaltplans. Mir ist die Übersicht allerdings wichtiger daher habe ich 
die Abblockkondensatoren separat eingezeichnet und habe sie mit einer 
Notiz versehen.

bzgl. Pin 32:
Die KiCad Bibliothek hat Pin 32 (und Pin 33 EP) auf "unsichtbar" und 
hinter Pin 16 versteckt. Habe sie auf "sichtbar" gesetzt und explizit 
angeschlossen. Ist denke ich der saubere Weg.

bzgl. 8A:
Ich werde als J1 den Molex für 5.25" Laufwerke benutzen die können bei 
30K Erwärmung 11A, ob die PCB das auch kann werde ich beim Layouten 
berechnen. Wenn die Leiterbahnen das nicht hergeben, werde ich auf 
15mOhm (6A) oder 20mOhm (4A) reduzieren.

bzgl. Pullups auf dem OLED:
Aus dem Schaltplan im Anhang habe ich herausgelesen, dass 2x 4K7 verbaut 
sind. Habe ich auf dem Sample aber auch nochmal nachgemessen (Sicher ist 
sicher).

bzgl. Alert Ausgang:
Sehr guter Punkt! Habe ich verdrahtet.

bzgl. PB8-BOOT0/DFU/Bootloader:
Ich habe mal einen Pulldown eingezeichnet und aus der BOM raus genommen. 
Allerdings bräuchte ich einen Quarz/Oszillator am HSE damit das 
zuverlässig funktioniert. UART und USB habe ich zur Sicherheit mal auf 
zwei Testpunkte gelegt.

bzgl. Debugstecker:
Richtiger Weg wäre den 10pin ARM-Cortex Connector (1.27mm) zu nehmen, da 
bin ich bei dir. Jetzt habe ich zu Hause aber einen J-Link EDU mit 
ARM-20Pin (2.54mm) und diese ST-Link V2 Clone mit ARM-10Pin (2.54mm). 
Adapter müsste ich besorgen (ist langfristig vielleicht keine schlechte 
Idee). Zudem wollte ich mal diese PCB Pogopin Klammern ausprobieren.
Den Hinweis mit SWO nehme ich aber gerne an.

bzgl. VBUS:
Hast du natürlich recht, da habe ich mich vom Datenblatt ein bisschen in 
die Irre führen lassen. Auf Seite 1 ist das kombinierte Diagramm für 
Low- und Highside, da ist VBUS "oben" am Shunt angeschlossen. Das macht 
für Lowside auch Sinn. Aber wenn ich Highside implementieren will, hätte 
ich mich am Diagramm auf Seite 28 konzentrieren sollen. Habe es 
korrigiert.

bzgl. QFN Package:
Lötet JLCPCB oder PCBWay für mich, da nehme ich einfach das was am 
günstigsten ist.

Vielen Dank an euch, dass ihr euch die Zeit genommen habt :)
    hackspider

: Bearbeitet durch User
von Gerd E. (robberknight)


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Hack S. schrieb:
> bzgl. PB8-BOOT0/DFU/Bootloader:
> Ich habe mal einen Pulldown eingezeichnet und aus der BOM raus genommen.
> Allerdings bräuchte ich einen Quarz/Oszillator am HSE damit das
> zuverlässig funktioniert.

Nö, kein Quarz nötig:

Der Controller kann bei USB den internen Oszillator anhand des 
USB-Datenstroms synchronisieren. Siehe Dabla:

"...by the internal 48 MHz oscillator in automatic trimming mode. The 
synchronization for this oscillator can be taken from the
USB data stream itself (SOF signalization) which allows crystal less 
operation."

Und das wird vom Bootloader auch so genutzt, siehe AN2606:
"CRS is enabled for the DFU to allow USB to be clocked
by HSI48 48 MHz"

von Bauform B. (bauformb)


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Hack S. schrieb:
> bzgl. Pin 32:
> Die KiCad Bibliothek hat Pin 32 (und Pin 33 EP) auf "unsichtbar" und
> hinter Pin 16 versteckt. Habe sie auf "sichtbar" gesetzt und explizit
> angeschlossen. Ist denke ich der saubere Weg.

Ich bitte um Verzeihung, als alter Eagle-User hatte ich nicht an den 
Trick gedacht. Bei so wenigen Pins ist es wohl Geschmackssache. So ab 5 
GND-Pins wird die explizite Darstellung wieder nervig. Ich fände es 
optimal, wenn in so einem Fall keine Pinnummer im Schaltbild erscheint.

Gerd E. schrieb:
> Nö, kein Quarz nötig:
>
> Der Controller kann bei USB den internen Oszillator anhand des
> USB-Datenstroms synchronisieren.

Der UART-Bootloader braucht auch keinen Quarz, der benutzt 
Hardware-Autobaud. Und selbst wenn nicht: der RC-Oszillator steht mit 
±1% @ 0 bis 85°C im Datenblatt.

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