Problem Bauteile

[lun27]

Hallo,

momentan versuchen ein Freund und ich zusammen einen Tricopter nachzubauen. Wir studieren beide Technische Informatik in Berlin. Leider ist das Studium wenig Praxis bezogen, was für uns bedeutet, dass wir zwar IT Wissen aus unserem Hobby mitbringen, aber das Techik/Elektronik-Wissen fehlt uns. Mit dem Nachbau eines Tricopters wollen wir endlich praktische Erfahrung sammeln. Leider fällt es uns aber noch schwer den Schaltplan der Hauptplatine von vorne bis hinten zu verstehen. Also hatten wir uns gedacht, wir bestellen einfach erstmal die einzelnen kleinen Komponenten der Platine. Uns wurde geraten einfach eine Liste aller Bauteile mit Eagle zu erstellen. Dabei ist zwar eine Liste herausgekommen, aber mit der wissen wir immer noch nicht 100%ig was wir suchen bzw. bestellen müssten.

http://www.villalachouette.de/william/krims/tricopter/TriGUIDE_v3.zip (TriGUIDE_v3_opt)

Vielleicht könnt ihr uns ja irgendwie helfen. Uns würde schon reichen, wenn ihr uns sagen könntet, ob ihr aus dem Schaltplan heraus genau wisst welche Komponenten ihr bestellen müsstet. Uns geht es dabei in erster Linie um die Widerstände und Kondensatoren. Die Widerstandsgrößen und die Kapazitäten stehen zwar dran, aber mir sagte man, dass man für solche Schaltpläne noch die Spannung für die Elkos wissen müsste, so wie die Leistung bei den Widerständen. Leider hatten wir im Studium bisher nur die absoluten Grundschaltungen ohne Mikrocontroller und Spannungsregler, daher verwirrt uns das Ganze ein wenig.

Eine andere Verständnisfrage bezüglich dieses Schaltplans möchte ich euch auch noch stellen. Und zwar wird die Platine von einem 12.6V LiPo-Akku (11.1V Nennspannung) gespeist und dann auf 5V runtergeregelt. Wenn ich den Schaltplan richtig verstehe, wird doch an keiner Stelle mehr Spannung als die 5V benötigt bzw. verwendet oder sehe ich das falsch? Weil wenn das wirklich der Fall ist, dann ist es doch suboptimal einen 12V Akku auf 5V runterzuregeln, da dann so viel Spannung in Hitze verbraten wird.

Wir hoffen ihr könnt uns ein wenig helfen das ein oder andere Verständnisproblem aus der Welt zu schaffen. :)

Viele Grüße,
Marc

[Hubert.G]

Die Spannungswerte der Elko ergeben sich aus der Plazierung.
Die beiden vor dem Spannungsregler sind 16V, die am MAX232 25V.
Widerstände genügen 1/4 Watt. Wobei mit 36K da ein sehr krummer Wert vorhanden ist.
Kondensatoren für 5mm Raster, Keramik-Vielschicht, gibt es ohnehin in den Kapazitätswerten erst ab 50V.
Ein Schaltregler für 5V wäre sicher eine bessere Lösung.
Wenn ihr an den 5V Servoausgang mehr als 2 Servo anhängt, könnt ihr Schwierigkeiten mit dem Strom bekommen sollten diese gleichzeitig anlaufen.
Seht euch das Net GYRONICK mit R6 an, da stimmt was nicht.

[ManuelB]

Hallo,
mal so ohne die ZIP Datei angeschaut zu haben. Die Belastbarkeit eines Widerstandes ist oftmals schon durch seine Größe halbwegs festgelegt. SMD 0805 z.B. 1/8 bzw 1206 1/4W. Auch bei den THD kommt das in etwa hin wenn man nicht die billigste Ausführung nimmt. Mit Metallschicht macht man z.B. wenig verkehrt. Haben dann in der "normalen" Widerstansgröße (war glaube ich 207) ca. 0,6W.
Wenn die Versorgungsspannung bei 12,6V liegt sollte man hier Elkos verwenden, die das sicher verkraften wie z.B. 16V oder 25V Typen. Nach dem 5V Regler kann man auch welche ab etwas größer 5V nehmen (etwas Reserve schadet nicht).

Der Lipo ist sicher noch zur Versorgung der Motoren, die mit mehr als 5V laufen. Um sich einen extra Akku für die Steuerung zu sparen wird halt auf diesen Akku zurückgegriffen. Wenn man Energie sparen will kann man auf einen Stepdown/Schaltregeler zurückgreifen. Ist aber etwas komplizierter als ein einfacher Linearregler. Gibt da schon einige gute ICs für.

MfG
Manu

[Kampi]

Ich würd eher dazu raten das sie gleich fertige Schaltregler kaufen und keine ICs dafür :). Da sie, wie er sagte ja wenig E-Technik Kenntnisse haben ist ein Schaltregler bauen sicher noch etwas zu hoch. Nachteil ist leider das die um ein vielfaches teurer sind als Linearregler :(. Aber das müsst ihr mit euch ausmachen ob ihr Effizienz oder niedrigen Preis haben wollt :)

[ManuelB]

Deswegen IC ;)
Wenn ich mir den MC34063 so anschaue, kostet fast nichts, wenig externe Bauteile (das teuerste wohl die SMD Drossel) und immerhin bis ca. 500mA ohne externen Transistor. Datenblatt und Appnote geben fast alles her für die Berechnung und das sollte noch zu schffen sein ;)
Gut eine Leiterplatte muss man sich wohl anfertigen und es ist ev. nicht ganz so kompakt wie ein einfacher Linearregler.

MfG
Manu

[lun27]

Hallo zusammen!

Danke für eure Antworten!

Thema Schaltregler:
Wir haben uns bereits ein wenig dazu belesen. Das klingt wahrlich nach einer sinnvolleren Lösung. Danke dafür!
Was die Preise angeht, da sehe ich bei dem MC34063 nichts, was mir Angst machen müsste. Für uns kommt eh nur eine Selbstbauvariante in Frage, da das Projekt wie gesagt in erster Linie dazu dienen soll, dass wir praktische Erfahrung in E-Technik erlangen. Allerdings werden wir die Schaltreglervariante noch im Hinterkopf behalten, denn für uns ist erstmal wichtig zu verstehen, warum der Schaltplan so aufgebaut wurde bzw. welche Bauteile wir nun bestellen müssten.

Thema Bauteile:
Die bereits genannten Werte helfen uns bzgl. der Bauteile schon ein ganzes Stück weiter. Uns würde jedoch noch interessieren wie ihr auf solche Werte (z.B. die Spannungen der Elkos) kommt. Kommt das durch längere E-Technik Erfahrung? Sind das die gängigsten Varianten, die es zu kaufen gibt oder berechnet ihr das? Diese Fragen stellen sich uns, da wir es aus dem Studium gewöhnt sind sehr viel einfachere Schaltungen zu berechnen (Strom, Spannung, etc.). Berechnungen sind die Theorie, sieht es jedoch in der Praxis anders aus? Wir wüssten halt gerne wie ihr auf die Werte gekommen seid.

Thema Schaltplanfehler (GYRONICK):
Der Error-Check von Eagle hat uns da auch schon folgendes angezeigt:
Segment of net GYRONICK has no visual connection (like Label, Bus or Supply pin) to other segments of the same net
Dass da also etwas nicht stimmen kann, haben wir uns schon gedacht. Klingt nach einem simplen Verbindungsfehler. Habe bereits die verbundenen Linien überprüft, aber da ist schon mal kein Fehler zu finden gewesen. Wir wissen auch nicht wirklich, was da falsch sein könnte.

Thema 5V/12V:
Da mir bisher keiner wiedersprochen hat, dass der gesamte Schaltplan auf 5V runtergeregelt ist, gehe ich mal davon aus, dass ich das dem Schaltplan richtig entnommen habe. Dann stellt sich mir allerdings die nächste Frage, warum die LEDs in dem Schaltplan mit 12V verbunden sind. Könnte das ein Schönheitsfehler sein, wo man einfach nur die Verbindung der LEDs zu 12V auf 5V bzw. VCC setzen müsste? Verwirrt mich jedenfalls ein wenig.

Danke nochmal für eure Antworten. Ich hoffe ihr habt noch ein bisschen Geduld mit uns Anfängern. :) Wäre schön, wenn ihr uns auf dem Weg in die praktische E-Technik weiterhin zur Seite stehen könntet. Würde uns freuen, wenn wir endlich ein Gefühl für die Praxis bekämen.

Viele Grüße,
Marc

[Hubert.G]

Die Spannungen der Elko sind Standardwerte, 16V ist der nächsthöhere von der Akkuspannung weg.
Wenn ihr die Leitungen beiderseits von R6 anseht, kommt ihr darauf das beide den gleichen Namen haben.
Im Layout ist auch ein Airwire über R6.
In der Schaltung die Leitung zwischen R6 und dem IMUCUBE löschen und neu zeichnen. Im Layout dann auch nacharbeiten.
Wenn die LED auf 12V gehen dann fließt der Strom nicht durch den Spannungsregler und belastet ihn damit nicht.

[lun27]

Hallo zusammen!

Ich habe jetzt mal eine Excel-Datei für die Widerstände, Kondensatoren und Transistoren erstellt, die ich auf Grund meines jetzigen Wissensstandes bestellen würde, was ich davon bereits bei Reichelt oder Conrad gefunden habe und welche Bedingungen die Widerstände, Kondensatoren und Transistoren erfüllen würden. Letztere Informationen habe ich durch eure Hilfe zusammentragen können.

Bei den Transistoren handelt es sich um einen BC 548 B, was sich für mich sehr gut aus dem Eagle-Schaltplan entnehmen ließ. Habe diesen Transistor bei Conrad finden können, bei Reichelt allerdings nur den BC 548 C. Ein Unterschied konnte ich bei beiden nicht wirklich feststellen, also nehme ich mal an, dass die C-Version genauso funktionieren würde.

Außerdem habe ich den Fehler im Schaltplan behoben. Danke Hubert!
Zusätzlich habe ich noch ein bisschen am Schaltplan bzw. am Layout rumgespielt. Technisch hat sich dabei nichts geändert, hoffe ich zumindestens. Ich habe nur ein bisschen versuch die Übersichtlichkeit zu verbessern und habe dabei gleich ein bisschen Eagle kennen lernen können.

Sowohl Excel-Datei als auch den Schaltplan habe ich mal dem Anhang beigefügt (tricopter.zip).

Würden uns freuen, wenn ihr mal drüber schauen könntet, falls wir bei der Wahl der Bauteile oder beim Eagle-Layout Fehler gemacht haben.

Viele Grüße,
Marc

[shedepe]

Das B bzw. C hinter der Transistorbezeichnung gibt auskunft über die Stromverstärkung. Wundert mich allerdings dass Reichelt den B-Typen nicht hat. Habt ihr auch schon mal im Katalog (gibts auch zum runterladen) nachgeschaut ?

[lun27]

Keine Ahnung wo ich vorhin geguckt habe, aber per Suchmaschine ließ sich die B-Version sehr leicht finden. :) War vorhin bei Reichelt zu "Fuß" unterwegs und da muss ichs wohl übersehen haben.

Stromverstärkung... ok... kann ich mir im Moment leider nicht so recht vorstellen, was genau damit gemeint ist und welchen Zusammenhang das mit den LEDs im Schaltplan haben könnte. Aber danke trotzdem! Weiß ich immerhin, dass es nicht ganz so sehr egal ist wie ich dachte. :)

[Kampi]

Stromverstärkubg sagt aus, dass z.B ein Transistor mit einer Verstärkung von 100 bei 1mA Basisstrom, eine Kollektorstrom von 100mA fliesen kann.

[Besserwessi]

Bei vielen Schaltungen ist die Stromverstärkung nicht so wichtig. Gerade bei Digitalen Schaltungen legt man es oft so aus, das es egal ist ob man die A,B der C Version des Transistors hat. Die gibts teils ja auch unsortiert. Wenn überhaupt ist meistens ein Mindestwert für die Verstärkung gefordert.

[lun27]

Aha ok, das mit dem Transistor in der Schaltung is allerdings noch sehr verwirrend für mich. Mir wurde das bzgl. der obigen Schaltung so erklärt, dass der Transistor dort nicht die Aufgabe einer Stromverstärkung in erster Linie hat, sondern als eine Art Schalter dient. Sprich die LEDs werden durch die 12V Spannung (mit Vorwiderstände) gespeist und wären somit dauerhaft leuchtend, was die Transistoren allerdings verhindern. Erst wenn die Transistoren ein Signal vom Arduino bekommen, dann lassen sie den Stromfluss zu und die LEDs beginnen zu leuchten. Das macht in meinem Kopf auch irgendwie Sinn, allerdings verstehe ich noch nicht so recht was das mit Stromverstärkung zu tun hat und warum das an dieser Stelle mit Transistoren gelöst wurde. Es existiert noch ein ähnlicher Schaltplan, wo die Transistoren und die Verbindung zur 12V Spannung weggelassen wurden und die LEDs durch den Strom, der von den jeweiligen Arduino Anschlüssen ausgeht, gespeist werden.

Dass die Transistoren als Schalter dienen sollen, macht für mich auch die Tatsache verständlich, die Besserwessi angesprochen hat und zwar dass die Stromverstärkung bei Digitalen Schaltungen oftmals nicht so wichtig sein wird.

Wenn ich mich in meinem Verständnis irre, korrigiert mich bitte.

[shedepe]

Transistoren kann man auch in analogen Schaltungen als Verstärker einsetzen. Mit einem kleinen Basisstrom kann man einen großen Collector - Emitter Strom steuern.

Ich hatte gestern abend / nacht einfach nicht in den Schaltplan geschaut und hatte mich nur gewundert dass ihr den einen Transistortyp bei Reichelt nicht gefunden habt.
In der von dir genannten Anwendung ist es jedoch absolut egal ob ihr den B oder den C Typ verwendet. Hier werden die Transistoren einfach nur als Schalter für die LEDs verwendet, damit durch die Ausgänge der Mikrocontrollers keine unzulässig hohen Ströme fließen.

[lun27]

Ok gut, ich glaube das habe ich jetzt halbwegs verstanden. Danke für die Bestätigung shedepe! Wenn ich mir allerdings die ähnliche Schaltung ohne die Transistoren anschaue, dann scheint der obige Aufbau an dieser Stelle nicht wirklich notwendig zu sein. Warum das so ist, damit muss ich mich wohl noch ein bisschen beschäftigen.

Zu einem anderen Sachverhalt habe ich jedoch noch eine Frage. Auf den obigen Schaltplan wird der MAX 232 CPE mit vier 1uF Elkos bestückt, die laut Hubert.G 25V Spannung vertragen sollten. Im AVR Tutorial von Roboternetz.de ist der Aufbau ähnlich, nur dass anstelle der 1uF Elkos 4,7uF Elkos verwendet werden. Ich habe mir zwar das Datenblatt vom MAX 232 CPE angesehen, aber so richtig verstanden habe ich es immer noch nicht, warum bei der einen Schaltung 1uF Elkos und bei der anderen 4,7uF Elkos verwendet werden. Und warum es genau 25V Spannung sein soll, verstehe ich ebenfalls noch nicht wirklich. Ich wüsste gerne mehr darüber. Wäre super, wenn ihr mir da auch ein paar Tipps geben könntet.
Im Übrigen finde ich bei Reichelt nur 1uF Elkos für 35V aufwärts.

Hier noch der Link zu der Schaltung aus dem AVR Tutorial: http://www.rn-wissen.de/index.php/Bild:Avrtutorial_grundschaltung_max232.gif

[shedepe]

Dein Mikrocontroller läuft mit 5V. Die LEDs sind direkt an die 12V angeschlossen. Da macht die Schaltung mit den Transistoren durchaus Sinn.

Die Diskussion über die Elkos beim Max 232 CPE gabs schon öfters. Wenn ich mich recht erinnere sind im Datenblatt sind Kondensatoren mit 1uf angegben. Jedoch funzt das ganze auch mit 4,7uf Kondensatoren

[lun27]

Ok gut zu wissen, dass ich nicht der einzige bin, der sich wegen den Elkos am MAX 232 CPE die Haare rupft. :)

Bzgl. der LEDs macht die obige Schaltung mit den Transistoren auf jeden Fall Sinn, dagegen sag ich ja nix. Nur erscheint es nicht wirklich notwendig zu sein. Ich hab mal die Schaltung, wo das ohne Transistoren gelöst wurde, in den Anhang gepackt.

[Bernhard667]

Hallo,
ja die LED´s direkt an den Portpins kommt mit weniger Bauteilen aus und ist deswegen hier vorteilhaft.
Nachteil:
Der LED Strom von ~10mA muß mit durch den Spannungsregler 7505 und verursacht dort somit P = U*I =(12V-5V)*10mA = 70mW zusätzliche Verlustleistung im Regler. Das ist aber sicher kein Problem.


Wären die LED´s an 12V mit größerem Vorwiderstand, würde diese Leistung an diesem Widerstand abfallen. Dem Akku ist damit auch nicht geholfen, sondern eben nur dem Temperaturbuget des 7805.

Solltet Ihr später doch mal die 5V mittels Schaltregler aus den 12V gewinnen, ist es sparsamer, die LED´s an den 5V zu haben.

Zusammenfassung:
Passt wie im letzen Schaltplan gezeichnet.

Bernhard

[lun27]

Wunderbar! Danke Bernhard667! :)
Das lässt sich prima nachvollziehen und sogar noch mit ein bisschen Mathematik. Also werden wir uns das mit den LEDs für die Schaltregler-Version mal vormerken. Gut zu wissen! Danke nochmal!