Forum: Platinen Beurteilung erster PCB-Entwurf


von Darius (dariusno)



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Hallo zusammen,

ich habe ein bisschen zu dem Thema gelesen, versucht das umzusetzen und 
würde mir jetzt gerne Eure Meinung zu meinem ersten Design einholen.

Versorgung:

Speziell würde mich interessieren, ob ihr denkt, dass der 
Spannungsregler für die Versorgung mehr Platz braucht und ob es ein 
Problem ist, dass die Klemme, die die 24V anschließt, nicht direkt 
daneben ist ? Ist für max. 0,5A ausgelegt, damit wird die 
Konstantstromquelle (100mA), AD-Wandler und uC versorgt. Separate 
Versorgung habe ich nicht geplant.

Planes:

Nach dem was ich gelesen habe, würde ich ein 4-Layer Design machen. Oben 
würde dann I2C laufen, dann GND, +5V und unten ext. Trigger und 
Button-Signale.

Vias:

Alles was mit +5V oder GND verbunden ist, würde ich über Vias direkt auf 
die Plane bringen.

AD-Trennung:

AD-Trennung bei mir soweit, dass auf der rechten Seite vom AD-Wandler 
der ganze I2C Kram liegt, links davon der Konnektor für 4-Leiter und 
links davon die Konstantstromquelle.

Entkoppelungskondensatoren:

KSQ lT3092 und Shunt-Ref.Spannungsquelle LT1634 brauchen laut Datenblatt 
keine Entkoppelungskondensatoren. Der Rest hat jwls. 0.1u und 10uF 
bekommen, immer etwa 1mm Abstand, der kleinere näher am IC. Die 
Spannungsregler so wie im Datenblatt geschrieben 0.3uF bei 24V-Seite und 
0.1uF bei 5V-Seite.

Leiterbahndicke:

5-10 Mil ?

Danke schonmal für Eure Hilfe!
Darius
von Dergute W. (derguteweka)


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Moin,

Darius schrieb:
> ob ihr denkt, dass der
> Spannungsregler für die Versorgung mehr Platz braucht

Ich denke mal, der wird viel mehr Kuehlung brauchen. Rechne dir mal 
durch, was die Schaltung bei 5V an Strom zieht und was dann der 7805 an 
Leistung verbraten muss und dann guck' wo die hinsoll.

Gruss
WK
von H. H. (hhinz)


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Ein vernünftiger Schaltplan ist das halbe Layout. Mit Wimmelbildern wird 
das schwieriger.

Was soll eigentlich IC5 für einen Job machen?
von Thorsten O. (Firma: mechapro GmbH) (ostermann) Benutzerseite


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Für die paar Bauteile brauchst du keine 4-lagige Platine. Jedenfalls 
wenn du kein Design machen musst, was ins EMV-Labor geht. Für eine erste 
Platine zum Üben kannst du das auch locker 2-lagig machen.

Mit freundlichen Grüßen
Thorsten Ostermann
von Helmut -. (dc3yc)


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Darius schrieb:
> Nach dem was ich gelesen habe, würde ich ein 4-Layer Design machen. Oben
> würde dann I2C laufen, dann GND, +5V und unten ext. Trigger und
> Button-Signale.

Wozu 4 Lagen? Sowas baue ich im Manhattan-Verfahren mit Fädeldraht auf. 
Da reicht auch eine einseitige Platine, wenn man's richtig macht.
von Darius (dariusno)


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Dergute W. schrieb:
> Ich denke mal, der wird viel mehr Kuehlung brauchen. Rechne dir mal
> durch, was die Schaltung bei 5V an Strom zieht und was dann der 7805 an
> Leistung verbraten muss und dann guck' wo die hinsoll.

Alles klar, schaue ich mir morgen mal an.

Thorsten O. schrieb:
> Für die paar Bauteile brauchst du keine 4-lagige Platine. Jedenfalls
> wenn du kein Design machen musst, was ins EMV-Labor geht. Für eine erste
> Platine zum Üben kannst du das auch locker 2-lagig machen.
>
> Mit freundlichen Grüßen
> Thorsten Ostermann

Ok, danke!

H. H. schrieb:
> Ein vernünftiger Schaltplan ist das halbe Layout. Mit Wimmelbildern wird
> das schwieriger.

Ist ja auch das erste Mal... was würdest Du anders machen ? Ich würde es 
gerne besser machen. Habe gelesen, nach Funktionen sortieren. Dachte, 
das hätte ich so halb umgesetzt..?

H. H. schrieb:
> Was soll eigentlich IC5 für einen Job machen?

Ext. 24V Triggersignal auf 5V bringen.

Helmut -. schrieb:
> Wozu 4 Lagen? Sowas baue ich im Manhattan-Verfahren mit Fädeldraht auf.
> Da reicht auch eine einseitige Platine, wenn man's richtig macht.

Habe gelesen, dass das Best-Practice ist.
von Gerald B. (gerald_b)


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Ohne die Cu-Lagen zu sehen, können wir ebensogut Flaschendrehen 
veranstalten. Breite der Leitwezüge, wo sind Gabelungen, wie lang sind 
die Wege, wie groß sind Cu-Flächen an Leistungsbauelementen, gibt es 
Thermal Vias und weitere angebundene Cu-Lagen?
Man weiß es nicht.
von Michael B. (laberkopp)


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Darius schrieb:
> Eure Meinung zu meinem ersten Design

Ich würde mir eine vernünftige Schaltung ausdenken, bevor ich eine 
Platine mache.

Deine Schaltung braucht unendlich viel Strom, kein Batteriebetrieb.
Und wo zeigt sie eigentlich was an, der Nano hat kein Display.

Es gibt im wesentlichen 2 Ansätze: ICL7136 mit ratiometrischer Messung 
oder uC mit Direkansteuerung eines LCD Glas ebenfalls mit 
ratiometrischer Messung. Bei beiden Ansätzen sollte ein Dual OpAmp die 
Messspannung verstärken und man sollte die Polaritat der Messspannung 
umschalten können damit Thermoelementeffekte rausgerechnet werden. Eine 
kurze Messdauer spart Batteriestrom. Ein Nano ist leider überhaupt nicht 
batterietauglich.

Und wenn man dann noch die Wechselspannungsmessung per Kondensator 
abkoppelt, kann man sogar den Innenwiderstand von Spannungsquellen 
messen

https://de.aliexpress.com/item/1005004545723092.html
von H. H. (hhinz)


Angehängte Dateien:

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Darius schrieb:
> Habe gelesen, nach Funktionen sortieren. Dachte,
> das hätte ich so halb umgesetzt..?

Du hast es wie Softwerker gemacht. Das ist für Schaltpläne nur teilweise 
sinnvoll.

Man verbindet die Bauteile mit Linien, und man stellt sie möglichst 
nicht als leere Kästen dar. Siehe Anhänge.
von H. H. (hhinz)


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Michael B. schrieb:
> Und wo zeigt sie eigentlich was an, der Nano hat kein Display.

Da wird ein I2C-Display dran hängen, über J2.
von Helmut -. (dc3yc)


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Darius schrieb:
> H. H. schrieb:
>> Was soll eigentlich IC5 für einen Job machen?
>
> Ext. 24V Triggersignal auf 5V bringen.

mit einem Spannungsregler?

Darius schrieb:
> Helmut -. schrieb:
>> Wozu 4 Lagen? Sowas baue ich im Manhattan-Verfahren mit Fädeldraht auf.
>> Da reicht auch eine einseitige Platine, wenn man's richtig macht.
>
> Habe gelesen, dass das Best-Practice ist.

Best Practice ist "KISS": Keep it simple, stupid! Da reicht eine 
einlagige aus. Da fliessen ja keine exorbitanten Ströme und die paar 
Leitungen kann sogar der Autorouter selbständig ziehen. Für die paar 
Milliamps reicht eine 0.5mm-Leiterbahn zur Stromversorgung und die Masse 
muss auch nicht viel dicker werden. Einzig um die Kühlung des 
Spannungsreglers solltest du dich kümmern. Der zweite wird eh entfallen. 
Zum Verkleinern von Signalpegeln wurden Spannungsteiler erfunden; 
notfalls noch mit einer Z-Diode und einem Vorwiderstand.
von Re (r42)


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Darius schrieb:
> dass der Spannungsregler für die Versorgung mehr Platz braucht

(1) Der braucht vor allem mehr Kühlung. Bei 48K/W Junction-to-CaseTop 
heizt der bei 100mA um 100K auf, bei 125°C max. Junction Temperature 
geht das nicht nur bei den derzeitigen Zimmertemperaturen schief.

Nimm etwas, was Du an einen kleinen Kühlkörper schrauben kannst.


(2) Und by-the-way: Bei 24V Input hast Du noch reichlich Budget für 
primitiven Verpolungsschutz.


(3) Abblockkondensatoren (C5,C6,C9,C10) sollten direkt an den 
betreffenden ID-Pins sitzen. Nicht viele mm daneben. Vorzugsweise auf 
der anderen Platinenseite per Via direkt am IC-Pin.

(4) Ein Bestückungsdruck ist beim Ausprobieren und Debuggen recht 
nützlich.
Ein Aufdruck, wo "+" und "GND" angeschlossen wird, auch.

(5) IC5: Kreativ, habe ich so nich nie gesehen, aber - nein. Echt nicht. 
Das ist absurd. Nein. Wenn er wenigstens Pull-Down hätte, aber auch 
dann...

Nimm dafür eine normale Transistor-Eingangsstufe und gut isses. Ist 
sogar kleiner.

(6) 4-Lagen sind hier völlig overdressed. Eine Lage GND und Vcc 
mittendurchgeroutet (also 2 Lagen) tut es bei der Packungsdichte 
genauso.
(Sogar 1-Lagig wäre hier angemessen, macht die Sache aber nicht 
preiswerter.)

Darius schrieb:
> AD-Trennung bei mir soweit ...

(7) ist eine sehr gute Idee, erfordert zur Entfaltung der Sinnhaftigkeit 
aber, dass Du dafür auch einen (!) gemeinsamen Masse-Sternpunkt (und 
nicht nur eine Plane) hast. Das kann man aber erst beurteilen, wenn Du 
tatsächlich Leiterbahnen geroutet hast.

my2¢t (re)
Beitrag #8064600 wurde vom Autor gelöscht.
von Nick (b620ys)


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Wenn du schon im Schaltplan (mit dem du dich nicht beliebt machst) Cs 
und Rs zu den Bauteilen platzierst, dann halt dich auch dran bei der 
Platzierung.
Mach im KiCAD auch ein Fenster mit dem Schaltplan auf, dann siehst du 
was, wo dazu gehört. Dann wirf die Teile einer Gruppe auf einen Haufen. 
Und platzier sie dann sinnvoll.
Die Gruppen lassen sich dann als Gruppe verschieben und sinnvoll zu 
anderen Gruppen platzieren. Rotieren geht auch.

Dass das beim ersten Mal nix wird ist ganz normal und kein Grund 
aufzugeben oder zu verzweifeln.

Und zweilagig reicht und ist passend. Einlagig macht es etwas 
schwieriger. Insbesondere bei SMD.
Auf zweiseitige Bestückung würde ich mich nicht einlassen.

Challenge:
Platine um 1/3 der Fläche reduzieren.

Bei den 24 V Eingangsspannung würde ich zu einem DC/DC-Wandler greifen.
von H. H. (hhinz)


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Nick schrieb:
> Challenge:
> Platine um 1/3 der Fläche reduzieren.

100x100mm werden reichen, und die sind dann spottbillig.
von Rainer W. (rawi)


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Darius schrieb:
> Leiterbahndicke:
> 5-10 Mil ?

Die Dicke der Leiterbahnen ist durch die Kupferbeschichtung von meist 1 
oz/in² auf 35 μm festgelegt.

Bei den Ansprüche deiner Leiterplatte wäre es nicht sinnvoll, die 
minimal im Standardherstellungsprozess verfügbare Breite zu 
unterschreiten, da sonst unnötig teuer. Die Versorgung und andere 
Leiterbahnen mit höherem Strom dürfen gerne breiter sein.
: Bearbeitet durch User
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