Forum: Platinen Falstad-Schaltung mit LM324 in Platinenlayout umsetzen


von Yusuf (quanganh_n)


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Hallo, ich habe eine Falstad-Simulation für eine Schulaufgabe erstellt 
und möchte daraus gerne ein Platinenlayout machen.

Die Schaltung ist eine Spannungsüberwachung mit LM324 und 3 LEDs.

Funktion:

* bei 10,7 V soll nur die gelbe LED leuchten
* bei 12 V soll nur die grüne LED leuchten
* bei 14,5 V soll nur die rote LED leuchten

Bauteile in der Falstad-Simulation:

* LM324 mit 3 genutzten OPVs
* 3 LEDs mit Vorwiderständen
* 4,7-V-Z-Diode
* 2 normale Dioden
* mehrere Widerstände als Spannungsteiler
* Eingangsauswahl für 10,7 V  12 V  14,5 V

Ich kann nur die Falstad-Simulation bzw. Screenshots davon zeigen.
Ich möchte daraus ein Platinenlayout erstellen, am besten für eine 
Platine mit 40 × 100 mm.

Meine Wünsche:

* alle Bauteile aus der Falstad-Schaltung sollen auf die Platine, außer 
das Voltmeter
* LM324 als DIP-14
* 3 LEDs sollen auf der Platine sein
* 3 Eingangspads für 10,7 V  12 V  14,5 V
* Z-Diode und Dioden sollen mit auf die Platine
* möglichst keine überkreuzten Leiterbahnen
* wenn nötig, können Drahtbrücken verwendet werden
* möglichst keine 90°-Ecken bei Leiterbahnen

Kann mir jemand helfen, aus der Falstad-Schaltung ein übersichtliches 
Platinenlayout zu planen oder zu prüfen?

von Rainer W. (rawi)


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Yusuf schrieb:
> Kann mir jemand helfen, aus der Falstad-Schaltung ein übersichtliches
> Platinenlayout zu planen oder zu prüfen?

Ich wüsste jetzt kein ECAD-Programm, das Falstad-Schaltungen importieren 
kann.

von Johannes T. (johannes_t)


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Entweder mit Papier und Bleistift oder mit einem Layoutprogramm - ich 
komme mit Target ganz gut klar. Bei so einer kleinen Schaltung würde ich 
aber vermutlich Papier und Bleistift nehmen. Oder gleich auf Lochraster 
aufbauen.

von Sebastian R. (sebastian_r569)


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Yusuf schrieb:
> Kann mir jemand helfen, aus der Falstad-Schaltung ein übersichtliches
> Platinenlayout zu planen oder zu prüfen?

Das ist die Gelegenheit, sich mit eCAD wir z.B. KiCad zu beschäftigen 
und etwas zu lernen!

von Michael B. (laberkopp)


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Yusuf schrieb:
> Spannungsüberwachung mit LM324

Der - Eingang des dritten OpAmps braucht noch einen Widerstand nach 
Masse, z.B. 10k.

Da 4V7 Z-Dioden recht ungenau sind nimm an ihrer Stelle besser TL431A

22mA könnten recht viel für den LM324 sein, über den Temperaturbereich 
werden nur 5mA garantiert, obwohl typisch 20mA gehen.

Alternative LM339 denn du nutzt den OpAmp eh bloss als Komparator nach 
Masse schaltend. Dann ändert sich aber das Platinenlayout.

Das hängt eh im wesentlichen vom Platz im Gehäuse und der Anordnung der 
LED ab. Für ein Einzelstück könnte es eine Lochrasterplatine tun.

von Christian S. (roehrenvorheizer)


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Yusuf schrieb:
> ein übersichtliches
> Platinenlayout zu planen

Hallo,

ich hatte in solchen fällen meistens die Angewohnheit, zuerst das IC zu 
plazieren, von dort aus die direkt angeschlossenen Bauteile, meistens 
Widerstände direkt an das IC anzuschließen. Ich würde immer nach dem 
Prinzip der kürzest möglichen Anschluß-Entfernung vorgehen.

Direkt an die Betriebsspannungsanschlüsse des IC gehört noch ein 
keramischer Kondensator von z.B. 100 nF kleiner Bauform, den könnte man 
sogar von unten direkt anlöten, ansonsten müßten dafür Leiterbahnen 
gezogen werden.

Ja, und des Rest würde ich von links nach rechts aufbauen, wie im 
SChaltbild: von links kommen die Betriebsspannungen, rechts sind dann 
die Ausgänge, in diesem Fall die LEDs.

Durch geschicktes Plazieren der Dioden und Widerstände kann man sogar 
die Anzahl an Drahtbrücken minimiern, um alles möglichst einfach zu 
gestalten. Unter so einem Widerstand können schon zwei oder drei 
Leiterbahnen durch gehen.

Wenn ich das bauen würde, hätte ich noch einen Elko parallel zur 
Betriebssspannung, irgendwas zwischen 10 µF und 100 µF.


Yusuf schrieb:
> Ich möchte daraus ein Platinenlayout erstellen,

Die Zeiten von Anreibesymbolen oder Eddingstift sind vorbei, also wird 
es sinnvoll sein, nach Belieben ein kostenloses Layoutprogramm zu 
lernen.

mfg

von H. H. (hhinz)


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Yusuf schrieb:
> Hallo, ich habe eine Falstad-Simulation für eine Schulaufgabe erstellt
> und möchte daraus gerne ein Platinenlayout machen.

Die Schaltung funktioniert so aber nur in der Simulation.

von Rainer W. (rawi)


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Michael B. schrieb:
> 22mA könnten recht viel für den LM324 sein, über den Temperaturbereich
> werden nur 5mA garantiert, obwohl typisch 20mA gehen.

Typische Werte über den Temperaturbereich sind in Figure 6-35. "Output 
Sinking Characteristics" dargestellt, d.h. da gehen deutlich mehr als 
20mA.

Im Datenblatt des LM324 Fig. 6-7 "Output Voltage Swing vs Output Current 
(Sourcing)" kannst du für +/-18V Versorgung ablesen, welche Spannung bei 
welchem Strom am Ausgang zur Verfügung steht. Typisch sind selbst 30 mA 
bei 125°C ohne Spannungseinbruch möglich und der OP begrenzt den Strom 
selber - sonst wäre in den Absolute Maximum Ratings ein Limit angegeben. 
Irgendwann wird es thermisch natürlich eng - nachrechnen.

20mA bei modernen Anzeige-LEDs bergen sowieso die Gefahr von 
Augenschäden. Um eine Raumbeleuchtung zu steuern, würde man um einen 
Treiber nicht drumherum kommen - da hast du recht.

von Axel R. (axlr)


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von Axel R. (axlr)


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Hab ich im Moped, nach Umbau der Zündung, als Ladekontrolleuchtenersatz 
verbaut.

Huuch: der hier war's
https://www.digikey.ca/en/product-highlight/t/texas-instruments/tps3701-36v-window-comparator

: Bearbeitet durch User
von Michael B. (laberkopp)


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Rainer W. schrieb:
> Typische Werte über den Temperaturbereich sind in Figure 6-35. "Output
> Sinking Characteristics" dargestellt, d.h. da gehen deutlich mehr als
> 20mA.

Ja genau, sink.

https://www.ti.com/lit/ds/symlink/lm324.pdf

: Bearbeitet durch User
von Rainer W. (rawi)


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Michael B. schrieb:
> Ja genau, sink.

von Manfred P. (pruckelfred)


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Axel R. schrieb:
> Hab ich im Moped, nach Umbau der Zündung, als Ladekontrolleuchtenersatz
> verbaut.

Am kleinen, 6V-Schwunglicht mit ungeregelter Batterieladung, habe ich 
eine Spannungsanzeige (LED-Band) mit zwei LM3914. An den 12V-Anlagen ein 
analoges Voltmeter mit gespreizter Skala, Fertigteile von VDO.

Rainer W. schrieb:
> Irgendwann wird es thermisch natürlich eng - nachrechnen.

Schon bevor es kritisch warm wird, wird der deutlich driften - ich traue 
dem LM324 keine stabile DC-Anwendung zu.

von Armin X. (werweiswas)


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Warum müssen heute noch LEDs mit 20mA betrieben werden?
In den meisten Fällen reichen bei aktuellen LEDs ein bis zwei mA locker 
aus!

von Michael B. (laberkopp)


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Armin X. schrieb:
> Warum müssen heute noch LEDs

Warum kann man wetten dass dieser Stuss in jedem Thread auftaucht in dfm 
es um LEDs geht ?

Erstens wird das eine Batteriekontrolle, also wohl ausser Haus verwendet 
und sollte auch bei Sonnenlicht erkennbar sein und nicht nur in deiner 
finsteren Bastelbude.

Zweitens kaufen die meisten Bastler (die einen LM324 verwenden) heute 
irgendwelche LED Sortimente in denen der Ausschuss drin liegt. Die 
billigen LED von Reichelt und Pollin bringen nicht mehr Licht als LED 
des letzten Jahrtausends. Es ist im Gegenteil recht schwer, helle LED im 
5 oder 3 mm Gehause zu finden, selbst wenn sie superbright heissen.

So lange also keine exakte LED Typennummer genannt wird muss man auch 
heute davon aus gehen, dass 20mA einem nicht 'die Augen wegbrennen' und 
was sonst noch für ein Quatsch behauptet wird.

von Rainer W. (rawi)


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Michael B. schrieb:
> Es ist im Gegenteil recht schwer, helle LED im
> 5 oder 3 mm Gehause zu finden, selbst wenn sie superbright heissen.

Laberkopp, vernünftige Distributoren erlauben es, in ihrer 
parametrischen Suche nach Gehäusetyp und Lichtstärke ("Millicandela") zu 
filtern. Wenn man das einmal verstanden hat, ist es nicht mehr so 
schwer.

von Harald K. (kirnbichler)


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Michael B. schrieb:
> Die
> billigen LED von Reichelt und Pollin bringen nicht mehr Licht als LED
> des letzten Jahrtausends.

Bei Pollin ist das denkbar, die verkaufen ja auch jetzt immer noch 
Restbestände aus DDR-Produktion.

Daß aber Reichelt sich den Aufwand macht, irgendwoher spezielle 
Low-Efficiency-LEDs zu besorgen, nur um des Laberkopps Vorstellungen zu 
befriedigen, das mag ich so recht nicht glauben.

Ich habe 1986 bei Siemens grüne 3mm-LEDs ausgeschlachtet, die unter 
Raumbedingungen schon mit 100 µA sinnvoll betrieben werden können - für 
das Mopped also mit ein paar mA auch glücklich werden sollten.

Flakscheinwerfereinsatz ist auch am Mopped blöd, denn das fährt man ja 
vielleicht auch mal nicht in der Mittagssonne, sondern in der Dämmerung 
oder gar nachts, und da wäre es schon weniger praktisch, wenn da eine 
Batteriekontrolle ins Gesicht ballert.

von Rainer W. (rawi)


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Harald K. schrieb:
> Flakscheinwerfereinsatz ist auch am Mopped blöd, denn das fährt man ja
> vielleicht auch mal nicht in der Mittagssonne, sondern in der Dämmerung
> oder gar nachts, und da wäre es schon weniger praktisch, wenn da eine
> Batteriekontrolle ins Gesicht ballert.

So etwas lässt sich sinnvollerweise durch eine an die 
Umgebungshelligkeit angepasste Steuerung der LED-Helligkeit vermeiden, 
auch wenn es immer noch genug LED-Verkehrsampeln gibt, die das nicht 
oder nur unzureichend hin bekommen.

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