Erste Schaltplanversuche: Steuerung für Aquarium + Terrarium

[cd_brenner]

Hallo Community,

seit einiger Zeit beschäftige ich mich mit Microcontrollern und Elektronik, und will demnächst für eine Aquarium/Terrarium-Kombination eine Steuerung basteln.
Dazu hab ich mir einige Gedanken gemacht und eine Liste mit Pinbelegungen angefertigt, die ich jetzt versucht habe in einen Schaltplan umzusetzen.
Ich möchte hier meinen Schaltplan, der vermutlich sehr fehlerhaft ist, vorstellen und einige Verbesserungsvorschläge erhalten. Vor allem einige Punkte sind mir noch recht unklar.

Ich habe den Schaltplan in die unterschiedlichen Module unterteilt, um zu jedem etwas sagen zu können:

23750
http://neox.ws/download/mainboard-schaltplan

1.) Netzteil
Die Steuerung will ich über ein PC-Schaltnetzteil mit Strom versorgen - vor allem im 12V Bereich benötige ich hier einiges an Leistung - hauptsächlich durch die Halogen-Spots

2.) 5V Stabilisierung
Hier nehme ich die Stabilisierung der Versorgung für den Microcontroller (AtMega644) vor.

3.) SHT21
Hier möchte ich einen SHT21 via I2C anschließen um Temperatur und Luftfeuchtigkeit vom Terrarium zu erhalten.

4.) Temperatur-Widerstand
Über einen Tempertur-Widerstand möchte ich hier die Wassertemperatur erhalten.

5.) Daemon-Port
Die relevanten Anschlüsse (SPI + IRQ) werden auf einen Anschluss herausgeführt um ein RFM12 Modul anzuschließen.

6.) Relais-Karte
Über 2 ULN2003 Treiberbausteine werden 12x 12V Signale auf einen Port herausgeführt um dort eine Relaiskarte für 230V anzuschließen.

7.) LED Strip
Im Terrarium befinden sich 2 und im Aquarium 1 LED Strip von je 1M Länge / 450mA die ich gerne über PWM von 0-100% schalten möchte.
Ich nehme an, dass ich hier die Bipolar-Transistoren durch MOSFETs austauschen muss um den Strom von 450mA und 900mA schalten zu können.
Könnt ihr mir für diesen Anwendungsfall Transistoren empfehlen? Ich suche etwas in Richtung Logic-Level-Mosfet.
Auch das Berechnen des Basiswiderstandes fällt mir schwer.

8.) 12V Ausgang
Die 8 12V Ausgänge verwende ich für 6x 20W Halogenspots (1,66A) sowie ein Moonlight welches aus ca 50 blauen LEDs besteht und 15 kleine PC Lüfter. Auch hier suche ich wieder Logic-Level-MOSFETs für die angegebene Leistung.

9.) 0-10V Ausgang
Für zwei EVGs die einen 0-10V Steuereingang haben stelle ich die Spannungen über PWM und einen ElKo her. Funktioniert das so? Habe auch gelesen, dass die EVGs schon eine Spannung von 10V zur Verfügung stellen. Ist es hier besser/einfacher ein fertiges IC zu verwenden?

10.) ISP
Zum Programmieren des Controllers führe ich die relevanten Pins auf einen Port heraus. Muss ich hier speziell was beachten, wenn auch das RFM12 an der SPI Schnittstelle hängt?

Vielen Dank schonmal im voraus.
Markus

[Searcher]

Hallo,
zu 4) Wie funktioniert die Messung der Temperatur? Ich kann da keinen Spannungsteiler erkennen und der Temperaturwiderstand ist nicht an einem ADC Port angeschlossen.

Gruß
Searcher

[cd_brenner]

Hey, danke für deine Antwort!
Ist AIN0 (PB2) kein ADC Port? Ich hätte mir gedacht, dass ich mit 5V auf den Temperaturwiderstand gehe und je nachdem wieviel Volt zurückkommen die Temperatur berechnen. Ist das Blödsinn so?

[ePyx]

Leider ist AIN0 nur ein Analoger Komparator. Die ADC-Kanäle befinden sich bei deinem Controller am PortA.

[Searcher]

Ein temperaturabhängiger Widerstand muß mindestens mit einem anderen Widerstand als Spannungsteiler geschaltet werden. Das sollte auch noch mit in den Schaltplan.

Gruß
Searcher

[PICture]

Hallo!

@ cd_brenner


Ich hätte mir gedacht, dass ich mit 5V auf den Temperaturwiderstand gehe und je nachdem wieviel Volt zurückkommen die Temperatur berechnen. Ist das Blödsinn so?

Ja, und das für einen echten Bastler unerlaubt ist: "Ich hätte mir gedacht, dass ... ". ;)

[Hubert.G]

Für Punkt 7 und 8: IRLZ34 sind in dem Leistungsbereich Standard.

[cd_brenner]

23754
http://neox.ws/download/mosfet---schaltung

Kann man diese Schaltung so aufbauen? Wie sollte der Widerstand "R14" dimensioniert sein, wenn man eine PWM für LEDs betreiben will?

*Edit:
Aktualisierte Version vom Schaltplan:
23755
http://neox.ws/download/mainboard-schaltplan

Vielen Dank.

[Hubert.G]

R14 kann zwischen 47k und 100k sein. In die Leitung zum µC sollte noch ein Widerstand mit 22 bis 47 Ohm.
Du solltest auch T11 und T12 durch einen FET ersetzen. Bei dem Basiswiderstand würden mehr als 50mA fließen, das ist zuviel für das Port.

[cd_brenner]

Danke für die zahlreichen Antworten.
Habe als nächsten Schritt zuerst ein Layout mit dem Eagle Autorouter erstellt - weil ich dann wissen wollte, wieviele Drahtbrücken ich sparen kann, habe ich versucht, den Schaltplan auch händisch zu entflechten.
Dabei kam folgendes zu Tage:

23896
23897

Wobei in der manuell gerouteten Version das Design ein bisschen verändert wurde (Treiberstufen sind auf externe Platine gewandert)

Als nächsten Schritt würde ich das Layout gerne via Photo-Positiv-Methode auf eine einseitige Bungard Hartpapier Platine übertragen.
Zum Bohren würde ich gerne sowas verwenden: http://www.conrad.at/ce/de/product/523666/Leiterplattenbohrmaschine--x-L-34-mm-x-150-mm. Ich würde mir gerne eine Bohrausrüstung mit Bohrständer für mind. 100€ sparen.
Die Drahtbrücken würde ich mit isolierten Draht ausführen (deswegen können sich die Top-Bahnen kreuzen).

Meine Frage ist nun, ob das so machbar ist? Was kann verbessert werden?

Vielen Dank.

[cd_brenner]

Ein weiteres Problem:

Ich hab die Treiberstufe für die Halogenspots jetzt auf eine externe Platine ausgelagert. Ich will damit 8 dimmbare 12V Kanäle für LEDs, Lüftung und Halogenspots.
Als Beispiel hänge ich da jetzt 8x 20W Halogenspots dran:
20W an 12V = 1.66A
1.66A * 8 = 13,28A
Was dann im Endeffekt bedeutet, dass ich ca. 1cm breite Leiterbahnen verwenden muss.
Natürlich nicht das gelbe vom Ei, daher: Was habe ich für Optionen, ausser relative dicke Drahtbrücken zu verwenden?

Kann man das so lösen?
23920

[BMS]

Hallo,
du kannst auf die Leiterbahnen noch Kupferdrähte auflöten, um die Belastbarkeit zu erhöhen.
An deiner Stelle würde ich die Bauteile auch noch weiter zusammenrücken, kurze Verbindungen haben im Allgemeinen ja einen geringeren Widerstand als lange Verbindungen.
Du kannst sicher mit der halben Platinenfläche auskommen.
Die Diode als Verpolschutz muss natürlich den gesamten Strom "abkönnen". Wenn ich das richtig sehe, ist da momentan eine 1N4448 drin (max. 150mA), die reicht sicher nicht.
Grüße, Bernhard

[cd_brenner]

Danke für deine Antwort.
Das mit den Kupferdrähten (zu mindest bei der dicken >Stromschiene<) ist eine gute Idee.
Werd auch die 12V Anschlussklemme ins linke obere Eck verlagern, um die Leitung zu verkürzen.
Auch die Transistoren werd ich noch weiter an die Ausgangs-Klemmen setzten.
Zusätzlich werd ich 1 oder 2 kleine Lüfter spendieren.
Ist es sinnvoll mit Feinsicherungen oder Temperatursicherungen zu arbeiten?

ad Diode: Hab die 1N4448 eher als Platzhalter drin, wird dann natürlich noch an eine höher dimensionierte ausgetauscht.

Vielen Dank!

[cd_brenner]

Hier noch die aktualisierte Version, mit dem 230V Relais-Board und dem 12V Treiber.

2401524016240172401824019

Das Projekt auch auf neox.ws: http://neox.ws/clouds/daemonbio.html

Leiterbahnbreiten:

230V: 56mil (1,4mm) max. 4,6A
Standard: 24mil (0,6mm) max. 2,0A
12V: 86mil (2,8mm) max. 6,5A

Dürfte sich eigentlich (locker) ausgehen.

Werde mich über die Weihnachtstage mal ans bauen der Platinen machen - bin schon ziemlich gespannt.

Vielen Dank.