[ERLEDIGT] Einfache ATtiny-basierte spannungsgesteuerte Lüfter-Regelung [Archiv]

phischmi

18.04.2018, 10:45

Hallo zusammen,

ich habe mir eine einfache spannungsgesteuerte Lüfter-Regelung aufgebaut.
Die Schaltung misst ein analoges Eingangssignal im Bereich 0-4,2V und gibt entsprechend des Eingangssignals ein 5V PWM-Signal @ 20KHz aus.

Versorgt wird die Schaltung über ein 12V-Netzteil. Die 12V dienen zum einen einem angeschlossenen 4-Pin Lüfter als Spannungszufuhr, werden jedoch auch in 5V umgewandelt und dienen dann als Betriebsspannung für den ATtiny85. Die Umwandlung erfolgt durch einen Recom R-785.0-0.5.

Hier zunächst ein Bild des Breadboard-Aufbaus, sowie das geplante Platinenlayout.

https://up.picr.de/32427760nd.jpg

https://up.picr.de/32427750xs.jpg

Im Platinenlayout ist fälschlicherweise ein R78x statt des Recom-Wandlers eingezeichnet, da ich kein passendes Bauteil gefunden habe...
Dafür fehlt im Breadboard-Aufbau noch der Widerstand zwischen Vcc und Reset-Pin des ATtiny.

R1 ist ein 10KΩ-Widerstand, C1 ein 100nF-Kerko. J3 und J4 sind Schraub-Klemmblöcke.

J4 v.l.n.r.: 0-4,2V | GND | GND | 12V
J3 v.l.n.r.: PWM | x | GND | 12V

An J4 kommt das analoge Eingangssignal und die 12V-Stromquelle. An J3 wird der Lüfter geklemmt, wobei der 4. Pin (RPM) nicht genutzt wird.

Da es sich um meine erste Platine handelt, interessiert mich, eure Meinung zum Layout. Habe ich grobe Fehler gemacht? Habe ich wichtige Bauteile vergessen (an den Reset-Pin soll evtl. noch ein Taster)?

Danke für eure Hilfe!

Viele Grüße

Philipp

wkrug

18.04.2018, 10:56

phischmi

18.04.2018, 11:06

Üblicherweise liefert man zum Layout auch einen Schaltplan mit dazu.
Ich persönlich mag keine rechten Winkel in den Leiterbahnen.
Ich mach da dann lieber 2 * 45° Winkel rein.

Der Entkoppelkondensator ( C1? ) sollte so nah als möglich an den zugehörigen Baustein und dann mit möglichst kurzen Leiterbahnen angeschlossen werden.
Auch dem Spannungswandler würde ich ein paar Kondensatoren gönnen - Siehe Datenblatt.

Gibt es einen Grund, warum man 90°-Winkel meidet / meiden sollte?
Die Kondensatoren am Wandler würde ich gerne einbauen, finde jedoch keine passenden im THT-Format. Laut Datenblatt sollen es 10μF MLCC sein...

Müssen bei C1 beide Pole möglichst na am bauteil sein? Ich war davon ausgegangen, dass es genügt, den Kondensator möglichst nahe am Vin des ATtiny zu platzieren. In der Platinenansicht könnte ich C1 sicher noch etwas näher heran rücken.

i_make_it

18.04.2018, 13:15

Technisch gibt es nichts was gegen 90° Winkel spricht. Alle Arten von stumpfen Winkeln gehen auch. Nur spitze Winkel sollte man meiden. in den Ecken können sich Ätzmittelreste leichter festsetzen die der "normalen" Neutralisation wiederstehen und so die Leiterbahn angreifen können.

Aber die Leitungswege zu C1 sind defenitiv zu lang.
Wenn der PIC gesockelt wird, könnte man C1 in den Sokel legen oder zwichen R1 und den PIC. GND würde man dann unter dem PIC routen.
Wobei die Pads für C1 aber nicht Bestandteil einer durchgehenden Leiterbahn sein sollten sondern die Pads neben die Leiterbahn gelegt werden sollten.

phischmi

18.04.2018, 14:33

Aber die Leitungswege zu C1 sind defenitiv zu lang.
Wenn der PIC gesockelt wird, könnte man C1 in den Sokel legen oder zwichen R1 und den PIC. GND würde man dann unter dem PIC routen.
Wobei die Pads für C1 aber nicht Bestandteil einer durchgehenden Leiterbahn sein sollten sondern die Pads neben die Leiterbahn gelegt werden sollten.

Werde dann noch versuchen, die Leitungswege zu verkürzen. Wobei die GND-Leitung wohl immer etwas länger ausfallen wird...
Wäre das ein Problem, oder geht es primär um die Zuleitung zu Vin des Tiny? GND würde ich unter dem IC verlegen.

oberallgeier

18.04.2018, 15:14

.. Lüfter-Regelung .. 12V-Netzteil .. in 5V umgewandelt .. für den ATtiny85 ..
Da es sich um meine erste Platine handelt, interessiert mich, eure Meinung zum Layout ..
Hi Philipp,

von Digispark gibts diese Platine (klick - Beispiel (https://www.ebay.de/i/122806451610?chn=ps&var=423244343637&dispItem=1)) für´n AppelundnEi; ziemlich ähnlich Deinem Aufbau. Hier ein Link zu den Eagle (http://digistump.com/products/1)-Plänen; dort auf "Resources" und danach auf Eagle Files (https://s3.amazonaws.com/digistump-resources/files/3a5187f5_digispark_sources.zip) drücken). Beim Board kannst Du mal ein Beispiel für die hübschen schrägliegenden Leitungsbahnen sehen *gg*.

phischmi

19.04.2018, 08:16

Moin miteinander,
habe gestern noch ein wenig am Layout der Platine gefeilt. Mit dem folgenden Ergebnis:

https://up.picr.de/32436920nu.jpg

Hier habe ich nun zusätzlich noch den Reset-Taster eingebaut. Jetzt fehlen noch die 10μF-Kerkos vor und nach dem Spannungswandler.

Sind die Leiterbahnen so nun besser geroutet?

shedepe

19.04.2018, 08:41

Und die übliche Masse Fläche fehlt. Mein Vorgehen ist fast immer -> Leitungen bis auf GND routen und GND soweit wie möglich über eine Massefläche verbinden. Geht nur bei höher frequenten Schaltungen und bei Leistungsschaltungen nicht.

Die Leiterbahnen sind ok geroutet. Könnte man zwar noch bisschen was machen, ich sehe jedoch keinen akuten Handlungsbedarf.

Frage zu J4: Sollen die beiden Pins in der Mitte verbunden sein?

Ich schließe mich ansonsten meinen Vorpostern an: Schaltplan wäre nett, daran sieht man nämlich Anschlussfehler besser (z.B. VCC an den falschen Pin oder so was in der Art)

Ich würde noch vorschlagen einen 100 nF Kondensator am Analogen Messeingang vorzusehen. Glättet das analoge Signal noch ein bisschen .

Dass der Spannungswandler noch zumindest einen Eingangskondensator braucht wurde schon gesagt.

phischmi

19.04.2018, 09:12

Und die übliche Masse Fläche fehlt. Mein Vorgehen ist fast immer -> Leitungen bis auf GND routen und GND soweit wie möglich über eine Massefläche verbinden.

Okay, probiere mal deine Heransgehensweise aus. Wie schaut hier der Workflow in Fritzing aus?

Frage zu J4: Sollen die beiden Pins in der Mitte verbunden sein?

Japp, da ich hier die Masse des analogen Signals, mit der des 12V-Netzteils verbinde.

Ich schließe mich ansonsten meinen Vorpostern an: Schaltplan wäre nett, daran sieht man nämlich Anschlussfehler besser (z.B. VCC an den falschen Pin oder so was in der Art)

Ich würde noch vorschlagen einen 100 nF Kondensator am Analogen Messeingang vorzusehen. Glättet das analoge Signal noch ein bisschen .

Dass der Spannungswandler noch zumindest einen Eingangskondensator braucht wurde schon gesagt.
Den zusätzlichen Kerko am analogen Eingang plane ich auch noch ein. Wie gesagt, finde ich leider keinen 10μF-Kerko im THT-Format für den Wandler :/ Gibt es hier Alternativen?

Philipp

oberallgeier

19.04.2018, 09:18

Das Datenblatt gibt noch Ratschläge für die analogen Eingänge:
DATASHEET ATtiny25/45/85 2586Q–AVR–08/2013, S 129, 17.9.

021aet04

19.04.2018, 09:40

Bei einem Spannungsregler plane ich immer mehrere Kondensatoren ein.
Eingangsseitig einen Elko (bzw Tantal) im uF bis mF Bereich (Stromabhängig). Bei dir reicht ein Elko bis 100uF, das ist aber nicht so genau. Und zusätzlich plane ich noch einen 100nF Kerko ein.
Ausgangsseitig ist gleich, nur das der Elko kleiner bzw gleich sein sollte als im Eingangsbereich oder du planst noch eine Diode zwischen Ausgang und Eingang ein, damit die Ausgangsspannung nicht größer werden kann als am Eingang (das mögen die nicht).

Auf was du auch achten solltest ist das der Strom "über" die Kondensatoren fließt. Also z.b. bei dir von U2 bei der Klemme J3 vorbei, (C1 um 90° drehen) auf den Anschluss von C1 und von dort auf den Attiny. Dann würde ich von dort auf R1 gehen. Zwischen Reset und Masse (parallel zu S1) plane ich auch immer einen 100nF Kerko ein (ich nehme immer R=10k, C=100n).

Was auch eine Möglichkeit ist, C1 weiter nach oben schieben (Pin von C1 und Attiny nebeneinander) und noch dichter an an den Attiny heran. Die Leiterbahn aber trotzdem zuerst zum C1 und dann zum Attiny.

MfG Hannes

phischmi

19.04.2018, 10:12

Danke für die Hinweise!

Werde ich im Layout berücksichtigen und zusammen mit dem Schaltplan dann wieder hier posten!

Philipp

i_make_it

19.04.2018, 11:03

Ich sehe in dem Layout zwei spitze Winkel die man besser weg lassne sollte.
Einmal links von J3 und einmal unter J4 zwichen der Verbindung von Pin3 zu Pin4 und der Verbindung zu U2.

Eventuell ist dieser Vortrag ganz hilfreich:
https://media.ccc.de/v/camp2015-6651-mythen_der_elektronikentwicklung
7:10 Kondensatoren und Leitungslängen
41:40 Rückstrom und Masseflächen
42:45 Winkel von Leitungen (Spitze Winkel/rechte Winkel)

phischmi

20.04.2018, 08:38

Moin zusammen,

habe gestern wieder weiter getüftelt und sowohl den Schaltplan erstellt, als auch das Layout gem. eurer Tips weiter optimiert.

https://up.picr.de/32445685te.jpg

https://up.picr.de/32445687td.jpg

Beim Layout habe ich alle GND-Leitungen entfernt und durch Masseflächen ersetzt.

Ist die Verbindung von C1 zur Massefläche so korrekt oder sollte ich das anders lösen?

Nun fehlen eigentlich nur noch die Kondensatoren am Wandler und evtl. am Analog-Eingang :)

Klebwax

20.04.2018, 10:47

Ich würd das ganze noch mal durchdenken und mal mit dem Regler anfangen.

Der Prozessor wird sicher weniger als 10mA verbrauchen, wenn man sich beim Programmieren Mühe gibt auch noch weniger. Bei 10mA bleiben am Regler (12V - 5V * 0,01A) rund 70mW liegen, bei den typischen 5mA aus dem Datenblatt entsprechend weniger. Für einen LM317 bewegt sich das im Bereich des minimalen Laststroms. Da ist ein Recom totaler Overkill. Selbst ein 7805 ist da zu fett, im Preis aber kaum zu schlagen. Da der Prozessor von 2,7V bis 5,5V läuft, würde es auch eine Zenerdiode tun.

Gehen wir mal von einem 7805 aus. Da die Schaltung mit Gleichstrom versorgt wird braucht man bei 10mA keinen großen Kondensator am Eingang, Der ist ja schon im Netzteil drin. 100nF gegen Schwingen des Reglers tuns da.

In der Schaltung selbst ist ja der Prozessor der einzige Verbraucher. Man kann also Vcc und GND vom µC direkt mit dem Regler verbinden. Das gibt dann zwei Verbindungen mit 10 bis 15mm Länge. Da packt man dann zwischen µC und Regler einen zweiten 100nF ran. Die übrigen Leitungen kann man frei verlegen, die Lüfter-PWM ist im Bereich zweistelliger kHz, für moderne Bausteine also fast Gleichstrom.

Das ganze "Fluten nützt nichts, wenn wie gezeigt, Signale die Fläche zerschneiden. Trotz Fläche muß der Strom zwischen µC GND und Regler GND einen langen Weg machen. Also erst mal die Versorgung routen, alle Stromwege kurz. Bei den 10mA und der kleinen Platine spielt die Leiterbahnbreite keine wirkliche Rolle, ansonsten macht man GND und Vcc dicker. Dann schnelle Signal (MHz und mehr) kurz und möglichst gradlinig. Und dann die statischen und quasistatischen Signale wie Pullup, Pulldown, LED und Taster. Und bei denen spielen Winkel keine wirkliche Rolle. Das ist was fürs Auge.

MfG Klebwax

phischmi

20.04.2018, 11:05

Den Recom habe ich nun mal schon hier liegen und würde ihr daher auch gern verwenden. Evtl. habe ich noch einen LM317 - werde ich nochmal checken...

Bzgl. der langen Strecke zwischen ATtiny GND und Regler GND hast du natürlich recht. Werde ich nochmal überdenken und anpassen.

Grundsätzlich sollte es so aber doch funktionieren, oder?

Danke!

i_make_it

20.04.2018, 13:08

die Lüfter-PWM ist im Bereich zweistelliger kHz, für moderne Bausteine also fast Gleichstrom.

Aus der EMV Sicht, ist allerdings die Signal Anstiegszeit und die Fallzeit für die Frequenz der Störungen maßgeblich.
Da bei der Induktion ja nur die Änderung des magnetischen Flusses relevant ist, werden Sörungen also nicht abhängig von der Frequenz des Signals sondern von der Steilheit der Spannungsänderung abgestrahlt.
Da bei einem Sinus die Flankensteilheit mit der Frequenz wächst, wird oft vergessen, das die Frequenz eigentlich egal ist (wenn sie denn ungleich null ist).
Sieht man ja auch an der Formel für die Induktionsspannung, wo man durch delta-t teilt. (je Kleiner delta-t um so größer die Induktionsspannung)
Bei einem Rechteck PWM sind also die Zeiten in denen das Signal High oder Low ist nur insowit interessant, das dadurch die Häufigkeit von Störungen bestimmt wird, aber nicht die Frequenz der Störungen.
Da besteht nur bei nicht rechteckigen Signalformen (z.B. Dreieck oder Sinus) ein proportionlaer Zusammenhang zwichen Signalfrequenz und Störfrequenz.
Man kann mit einem kHz PWM also durchaus in den MHz Bereich stören. Und da sind dann schlechte Masseflächen für "interessante" Effekte gut.

Grade die Massefläche zwichen J3, J4 und U2, die nur über Pin 2 von U2 mit dem Rest verbunden ist, dürfte sich da eher negativ als positiv auswirken.

Klebwax

20.04.2018, 14:35

Aus der EMV Sicht, ist allerdings die Signal Anstiegszeit und die Fallzeit für die Frequenz der Störungen maßgeblich.
Da bei der Induktion ja nur die Änderung des magnetischen Flusses relevant ist, werden Sörungen also nicht abhängig von der Frequenz des Signals sondern von der Steilheit der Spannungsänderung abgestrahlt.

Statt praktischer Hinweise Lehrbuchweisheiten. Übliche IO-Ports eines µC erzeugen gegen die typischen Kapazitiven Lasten keine wirklich steilen Flanken. Gib mal auf einem Port ein Recheck aus und schau dir die Flanken an.

Sieht man ja auch an der Formel für die Induktionsspannung, wo man durch delta-t teilt. (je Kleiner delta-t um so größer die Induktionsspannung)
Bei einem Rechteck PWM sind also die Zeiten in denen das Signal High oder Low ist nur insowit interessant, das dadurch die Häufigkeit von Störungen bestimmt wird, aber nicht die Frequenz der Störungen.
Da bei EMV Messungen über einen Zeitbereich gemittelt wird, es geht um die Energie der Störung,, spielt das schon eine Rolle. Aus der Erfahrung kann ich dir sagen, solche Signale siehst du bei einer Messung in der Prüfkammer nicht.

Was man aber leich sieht, sind die Oberwellen von schnellen Takten, so z.B. SPI. Die Vielfachen einer 20MHz SPI-Clock lassen sich leicht identifizieren ebenso wie andere schnelle Takte.

@ phischmi

Solange du bei der nächsten Schaltung, die wirklich einen Recom gebraucht hätte, nicht weinst, daß du ihn hier unter Wert eingesetzt hast, kannst du alles machen.

MfG Klebwax

phischmi

20.04.2018, 22:49

Grade die Massefläche zwichen J3, J4 und U2, die nur über Pin 2 von U2 mit dem Rest verbunden ist, dürfte sich da eher negativ als positiv auswirken.

Die einfachste Lösung hier wäre doch, die Verbindung von J3 zu J4 auf die Unterseite der Platine, zu verlegen, oder?

White_Fox

20.04.2018, 23:17

Leute...laßt mal die Kirche im Dorf. Das ist kein Supercomputer mit 1024-Bit-breiter Busanbindung und steilflankigen Signalen kurz vorm GHz-Bereich. Die zersäbelte Fläche sollte hier nun wirklich kein Problem sein. Das sind sicherlich keine impedanzkontrollierten Leiterbahnen und keine Diff'Päärchen. Bei einem einlagigen Aufbau geht das auch gar nicht anders, aber der ist hier völlig ausreichend.

Und das mit den Ätzproblemen ist auch so eine Sache-bis vor kurzem hab ich auch noch daran geglaubt. Ich wollte mich bei meinem Lieblingsfertiger mal schlau darüber machen, wurde von dem an einen Herrn Dr. verwiesen. Dieser meinte dann, daß spitze Winkel in der Tat nicht schön sind weil die Strukturen dann anfangen auszuwaschen-soll bei Strukturen <125µm mal zu einem Problem werden.

Womit du dir das Löten aber später leichter machst, wäre etwas größere Lötaugen. Sofern man das bei Fritzing überhaupt einstellen kann. Die sind doch sehr dünn und mir sieht das fast so aus, als würdest du damit die Spezifikationen mindestens einiger Fertiger verletzen.

Und-mit Verlaub-dein Schaltplan ist furchtbar. Bei dem mickerigen Umfang ist das jetzt kein Drama, aber man kann die Fehlersuche schon mit erstaunlich wenig Bauteilen unglaublich schwierig machen. Du würdest einiges gewinnen wenn du den IC ein Stück nach oben schiebst, die VCC- und GND-Leitungen durch ein Symbol ersetzt und auf Kreuzungen und Knicke in U2_1 und U2_2 kannst du vollständig verzichten.

phischmi

20.04.2018, 23:38

Und-mit Verlaub-dein Schaltplan ist furchtbar. Bei dem mickerigen Umfang ist das jetzt kein Drama, aber man kann die Fehlersuche schon mit erstaunlich wenig Bauteilen unglaublich schwierig machen. Du würdest einiges gewinnen wenn du den IC ein Stück nach oben schiebst, die VCC- und GND-Leitungen durch ein Symbol ersetzt und auf Kreuzungen und Knicke in U2_1 und U2_2 kannst du vollständig verzichten.

Habe nie was anderes behauptet. Ist nun einmal das erste mal, dass ich mich mit Schaltplänen und Platinenlayout beschäftige.
Das soll auch keine Doktorarbeit werden, sondern eine einfache, robuste Platine, die Ihren Zweck erfüllt. Der Breadboard-Aufbau funktioniert bereits prima. Nun geht es mir darum, das ganze dauerhaft auf eine Platine zu bannen und dabei noch ein wenig über die Materie zu lernen.

Bringt es also was, die Verbindung von J3 zu J4 auf die Unterseite zu legen?

shedepe

21.04.2018, 15:42

Ich sehe das wie White_Fox. Mach dir keinen zu großen Kopf drum. Das ist eine total simple Schaltung.
Platinenlayout ist ein Thema bei dem man ziemlich lange braucht um gut zu werden. Und du hast ja schon mal sehr gut den Anfang gemacht. Die ganzen Sachen die gesagt wurden sind zwar richtig, bringen es für eine so einfache Platine kaum.
Insbesondere die spitzen Winkel sind erst bei höheren Frequenzen von belang.
Für die Platine würde ich sagen: Schau zu, dass du noch mal kontrollierst,dass alle Verbindungen so stimmen und dass alle Leitungen verlegt sind.

Wichtig ist für dich nur:
100nF am Attiny zwischen VCC und GND
100nF am AREF Pin könnte für dich noch praktisch sein.
eventuell dein Eingangssignal (das analoge) mit 100nF stützen.
Vor deinen Schaltregler sollte auch noch irgendwas um die 10uF bis 100uF. (Da schließe ich mich den Vorpostern an: Datenblatt des Schaltreglers anschauen)

Was den Schaltplan angeht, auch sowas muss man erst mal lernen zu zeichnen. Prinzipiell würde ich da aber behaupten: Man lernt das erst richtig, wenn man mal die ersten 2 oder 3 Platinen hatte wo man aufwendig nachträglich was flicken musste.

Weißt du schon wie und wo du deine Platine fertigen lassen willst?

White_Fox

22.04.2018, 14:00

Habe nie was anderes behauptet. Ist nun einmal das erste mal, dass ich mich mit Schaltplänen und Platinenlayout beschäftige.
Das soll auch keine Doktorarbeit werden, sondern eine einfache, robuste Platine, die Ihren Zweck erfüllt. Der Breadboard-Aufbau funktioniert bereits prima. Nun geht es mir darum, das ganze dauerhaft auf eine Platine zu bannen und dabei noch ein wenig über die Materie zu lernen.
Das denk ich mir-und deshalb antworten wir dir hier ja auch. Niemand hier konnte das von Anfang an perfekt. (Und es gibt Leute die machen das hauptberuflich und deren Schaltpläne sind trotzdem eine einzige Katastrophe.)

Bringt es also was, die Verbindung von J3 zu J4 auf die Unterseite zu legen?
Für mich sah das so aus, als hättest du alles, Massefläche und Leiterzüge, auf einer Platinenseite gehabt. Die Platine ist bei Einzelstücken eigentlich immer das teuerste Bauteil, oft teurer als alle anderen Bauteile zusammen, wenn die Platine ein paar Euro billiger ist wenn du nur eine einlagige Platine machen lassen mußt, ist das m.E. am sinnvollsten.

phischmi

22.04.2018, 21:25

Für mich sah das so aus, als hättest du alles, Massefläche und Leiterzüge, auf einer Platinenseite gehabt. Die Platine ist bei Einzelstücken eigentlich immer das teuerste Bauteil, oft teurer als alle anderen Bauteile zusammen, wenn die Platine ein paar Euro billiger ist wenn du nur eine einlagige Platine machen lassen mußt, ist das m.E. am sinnvollsten.

War zunächst auch so, dass ich nur eine Ebene geplant hatte ;)
Erschien mir dann aber die einfachste Lösung, die Leiterbahnen, die die Platine "zerschneiden", auf die untere Ebene zu legen.
Bei Fritzing Fab macht das preislich scheinbar keinen Unterschied, ob eine oder zwei Ebenen.

http://up.picr.de/32478931dt.jpg

http://up.picr.de/32478932dl.jpg

Wäre das so okay?

021aet04

27.04.2018, 10:13

Tut mir leid das ich mich erst jetzt melde. Auch wenn es keine komplizierte Schaltung ist, hätte ich trotzdem einige kleine Änderungen.

Die +5V legst du über J3 (waagrecht) und dann mit einer Kurve (45° Winkel) zu C1. Von C1 gehst du einmal auf den Attiny und einmal auf R1. R1 könntest du noch weiter zum Attiny verschieben (R1 befindet sich dann unter C1).
Beim Reset würde ich auch etwas ändern. Von S1 gehst du auf R1 und von dort gehst du auf den Attiny. Zwischen Attiny und R1 gibst du noch einen 100nF Kerko hin. Somit gehen vom R1-Pad 2 Leitungen weg.
U2 würde ich 90° im Uhrzeigersinn drehen und soweit nach links schieben das die 12V Leitung J3, J4 und U2 in einer Linie ist. Dann noch die Kondensatoren einplanen. Zwischen J4 und U2 die Kondensatoren der Eingangsseite (12V) und zwischen J3 und U2 die Kondensatoren der Ausgangsseite (5V). Falls U2 so hin gedreht wurde damit man einen Kühlkörper (bei normalen 7805) einsetzen kann, der ist nicht nötig. Der Grund ist das der Attiny nicht so viel Strom ziehen kann das der 7805 heiß wird.

MfG Hannes

phischmi

09.05.2018, 22:41

Hallo zusammen,
habe ein wenig gebraucht, aber nun meinen Entwurf noch einmal grundlegend überarbeitet :)

Der Recom-Regler musste nun doch einem LM7805 weichen. Ausserdem habe ich die nötigen Kondensatoren, sowie eine Diode für den LM7805 eingeplant.
Die Platine hat weiterhin zwei Ebenen, da ich nicht umhin komme, die Platine sonst durch eine Leiterbahn zu teilen - das sollte ja aber kein Problem machen.

Was sagt ihr? Sind C4 und C6 so beide nötig? Es handelt sich in beiden Fällen um einen 100nF-Kerko.

http://up.picr.de/32639617sr.jpg

http://up.picr.de/32639618oh.jpg

021aet04

09.05.2018, 23:01

C6 und C7 sind für den Spannungsregler (gegen Schwingen) und sollten so nah als möglich dort hin. C4 ist ist für den Attiny und sollte deswegen so nah dorthin. C4 sollte noch näher hin.

Am Analogeingang und am Reset würde ich noch einen Kerko einplanen. Die kannst du unbestückt lassen. Wenn es Probleme gibt brauchst du es nur bestücken. Die anderen C sollten auf jeden Fall bestückt werden.

Zum Testen drucke ich mir das Layout aus und schaue ob alles passt (Abstände, richtige Bauteile,...). Bei Bedarf kann ich dann nich nachbessern.

MfG Hannes

phischmi

10.05.2018, 00:34

Nabend Hannes,

danke für die fixe Antwort!

Habe C4 noch näher an den ATtiny gesetzt und die zwei zusätzlichen Kerkos eingeplant. Ausserdem habe ich C6 noch minimal näher an den Regler gesetzt.

Danke auch für den Tip mit dem Druck! Werde ich so machen!

http://up.picr.de/32640392kn.jpg

http://up.picr.de/32640393yc.jpg

i_make_it

10.05.2018, 11:07

Wenn man will,könnte man noch die Massefläche etwas verbessern.
Momentan ist sie eine "8".
33450
wenn man links am Rand und in der Mitte zwichen den Leiterbahnen keine macht, dann käme man auf ein "U".
Von den Signallaufzeiten dürften die längeren Leiterbahnen bei dieser Schaltung her wohl komplett egal sein.

021aet04

10.05.2018, 11:55

C5 und C6 solltest du noch tauschen damit C6 näher am Regler sitzt.

MfG Hannes

phischmi

10.05.2018, 15:07

Hi Hannes,

hatte ich nachträglich bereits getauscht.

http://up.picr.de/32645116jj.jpg

http://up.picr.de/32645120xf.jpg

So sollte es dann passen.

021aet04

10.05.2018, 16:23

Mir fällt gerade auf das du bei den Leitungen, die zu D1 gehen spitze Winkel hast (beim Spannungsregler), die sollte man immer vermeiden. Dort würde ich waagrecht weggehen (von U2). Ich würde D1 nach unten schieben, bis der Ausgang von U2 und der Anschluss von D1 in einer Linie ist. Mit dem 2ten Anschluss von D1 (K) wirst du dann in etwa bei C7 sein. Dadurch kannst du von C7 senkrecht auf U2 und waagrecht auf D1 gehen.

Ansonsten schaut das Layout nicht schlecht aus. Man könnte auch noch das Layout verfeinern. Z.B. den Vorschlag von i_make_it, oder C5 drehen, Leiterbahnen verkürzen,... Das ist aber nicht unbedingt nötig.

MfG Hannes

phischmi

10.05.2018, 21:07

Danke für den Hinweis!

http://up.picr.de/32649211uo.jpg

Werde die Tage das Layout ausdrucken und schauen, ob alle Teile passen.

phischmi

14.05.2018, 23:12

Eine Frage noch:
Ist es in Fritzing möglich / nötig, die Größe der Bohrlöcher zu verändern?

phischmi

16.05.2018, 13:06

Hallo zusammen,

wollte euch noch einmal die finale Version zeigen:

Vielen Dank für eure Hilfe und die vielen hilfreichen Tips!!

http://up.picr.de/32701245cn.jpg

http://up.picr.de/32701246ib.jpg

http://up.picr.de/32701247dy.jpg

021aet04

16.05.2018, 19:21

Das sieht nicht schlecht aus. Einige Tipps noch.

Beim Layout solltest du 45° Winkel nehmen. Beim 2ten Layout fällt mir das bei der 12V Verbindung auf. Dann ist auch bei der Masseverbindung auf beiden Seiten des Pins (der Klemme) eine Anbindung an die Massefläche möglich.

Beim Schaltplan solltest du Masseverbindungen immer nach unten ausrichten. Spannungspotentiale (z.B. +5V, -12V,...) solltest du nach oben Ausrichten. Das ist speziell bei aufwändigeren Schaltplänen von Vorteil (egal ob Installationsschaltplan, Anlagenschaltplan oder Elektronikschaltplan.

Verbindungslinien sollten nicht durch Bauteile führen (z.B. beim Spannungsregler).

Bauteile solltest du gruppieren, bedeutet die Bauteile so platzieren das man deren Funktion sofort erkennt und dieses, wenn möglich, auch im Layout beibehält. Als Beispiel der Spannnungsregler, die Diode, die beiden Kerkos und der Elko gehören zusammen. Die 3 C solltest du nach unten ausrichten (so wie du es am Ausgang gemacht hast). Die Diode würde ich über dem Spg. Regler platzieren, dann hast du keine Kreuzungen der Verbindungsleitung.

MfG Hannes

i_make_it

16.05.2018, 20:31

phischmi

16.05.2018, 23:31

Wenn Du Leiterbahnen auf der Seite de Massefläche routest, warum durchschneidest Du dabei die Massefläche?
Damit schaft Du Dir selbst mögliche Störursachen.
33463
Wenn Du sie am Rand langführst, vermeidest Du das weitestgehenst.

Ich war davon ausgegangen, dass es wichtiger ist, die Signalwege möglichst kurz zu halten.... 😕

i_make_it

17.05.2018, 06:55

Ich war davon ausgegangen, dass es wichtiger ist, die Signalwege möglichst kurz zu halten....

Signale breiten sich in Kupferleitungen mit ca. 0,87-0,93 c aus. 0,9 c wären ca. 270 Meter je Nanosekunde.
Du willst ja keine Hochfrequenz Schaltung bauen.
Sonst hat die Leiterbahnlänge noch auf die Antennenwirkung Einfluß. Das gilt aber für alle Leitungen und nicht nur für Signale.
Masseschleifen sind aber auch eine mögliche Fehlerquelle die man vermeiden sollte.
Mit den beiden Leitungen vom ATiny zu J3 und J4 hatten die Massefläche in eine "8" aufgeteilt (Verbindung linke Häfte zur rechten Hälfte, unter dem ATiny und oben und unten am Rand)
Mit der zusätzlichen Leitung zwichen J3 und J4 ist die Massefläche nur noch oben und unten am Rand verbunden.
Zusätzlich sind die Abschnitte zwichen den Signalleitungen nur durch schmale Zonen mit dem Rest verbunden.

phischmi

17.05.2018, 09:59

Danke euch beiden! Habe eure Anmerkungen eingearbeitet.

http://up.picr.de/32707536nx.jpg

http://up.picr.de/32707537tp.jpg

http://up.picr.de/32707538yp.jpg

Evtl. ist die Entwicklung hier für den ein oder anderen Anfänger ebenfalls ganz interessant und hilfreich.

Fühle mich ein bisschen wie im Studium - endgültige Fassung v. 2.0 ... ;)

phischmi

17.05.2018, 22:31

Fallen euch noch andere grobe Fehler auf, oder kann ich die Platine in der letzten Fassung wohl in Auftrag geben?

hardware.bas

17.05.2018, 22:41

Eine in Sperrichtung gepolte Diode zwischen Eingang und Ausgang des
Spannungsreglers verhindert Zerstörung desselben durch Rückentladung
zwischen Lade- und Sieb-Elko.
Jegliche Leiterbahnecken sind bei hohen Frequenzen zu verrunden,
bei dieser Anwendung jedoch absolut unkritisch
VG Micha

phischmi

18.05.2018, 06:24

Eine in Sperrichtung gepolte Diode zwischen Eingang und Ausgang des
Spannungsreglers verhindert Zerstörung desselben durch Rückentladung
zwischen Lade- und Sieb-Elko.

Hi Micha,

die 1N4002-Diode habe ich doch bereits eingeplant?! :)

phischmi

18.05.2018, 10:05

Bevor ich die Platine fertigen lassen, überlege ich grad noch, ob es Sinn macht, die Platine Hardware-seitig soweit vorzubereiten, als dass ich ggf. auch die PWM des Lüfters auslesen könnte (aktuell nicht nötig).
Hierzu müsste die entsprechende Leitung des Lüfters mit Pin 5 des ATtiny verbunden werden. Außerdem benötige ich dann einen Pull-Up-Widerstand an dieser Leitung.

Den Pull-Up habe ich ja bereits für den Reset-Pin vorgesehen und könnte diesen ja dann einfach auf Pin 5 "verlängern", richtig?
Somit fehlt dann bloß noch die Verbindung vom Lüfter (Schraubklemme oben) auf Pin 5.
Im folgenden habe ich die Platine mal entsprechend erweitert. Die Verbindung Pull-Up auf Pin 5 habe ich auf der Unterseite verlegt.
Was meint ihr? Macht das so Sinn?

http://up.picr.de/32714932gb.jpg

http://up.picr.de/32714933ok.jpg

http://up.picr.de/32714934wy.jpg

i_make_it

18.05.2018, 10:48

Du hast jetzt Pin 5 mit Reset Verbunden.
Überlege mal was an Reset passiert wenn an Pin 5 ein Pegelwechsel stattfindet.
Ein Pullup kostet jetzt auch nicht so viel, das man daran sparen müsste.

phischmi

18.05.2018, 12:10

Okay, die Befürchtung hatte ich auch... :/
Dann also ein separater Pull-Up.

- - - Aktualisiert - - -

http://up.picr.de/32715904hd.jpg

http://up.picr.de/32715902ku.jpg

http://up.picr.de/32715905mn.jpg

Nun mit separatem Pull-Up an der 5V-Leitung und vor dem ATtiny VCC / Reset.

Somit sollte es keine ungewollten Resets geben und ich kann ggf. meinen Code erweitern und das RPM-Signal mit einbeziehen.

021aet04

18.05.2018, 23:30

Bei den AVRs gibt es interne Pullup Widerstände. Die kann man für jeden Eingang (außer Reset) einzeln einschalten, wobei man manchmal externe einbauen muss/soll (z.b. bei höheren Frequenzen,...).

Die internen PU-Widerstände schaltest du ein indem du den jeweiligen Pin als Eingang schaltest (Standart nach Reset) und dan PORT auf 1 setzt (je nach verwendeten Pin).

MfG Hannes

phischmi

20.05.2018, 17:21

Hi Hannes,
dass die Eingänge interne PUs haben ist mir bewusst, jedoch benötigt man für das RPM-Signal eines Lüfters wohl noch einen zusätzlichen vorgeschalteten 10k-Widerstand - jedenfalls laut diverser Tutorials ;)

Habe die Platine nun in der letzten Fassung bestellt und werde natürlich weiter berichten, wenn die Boards ankommen und ich alles bestückt habe :)
Noch einmal vielen Dank für eure Hilfe!!

http://up.picr.de/32741077aq.jpg

phischmi

31.05.2018, 10:13

Kurzes Update:

Die Platinen sind geliefert worden :)

https://up.picr.de/32843577rg.jpg

Am langen WE steht erstmal eine Renovierung an, aber danach wird gelötet - freue mich schon :)

phischmi

28.12.2018, 22:23

Hallo zusammen,
nun habe ich die Bauteile doch deutlich länger in der Schublade reifen lassen, als geplant... :roll:
Da ich das Projekt nun aber noch dieses Jahr abschließen wollte, hier nun die fertig bestückte Platine:

https://up.picr.de/34696781jh.jpeg

Bisher habe ich nun die Spannungsumwandlung geprüft. Da die restliche Funktion jedoch nur vom ATiny abhängt, sollte dies auch funktionieren :)

Allen hier noch einmal vielen Dank für die Hilfe!!

phischmi

06.01.2019, 17:50

Heute wurden dann auch die übrigen Funktionen getestet --> alles wie gewünscht! :)

021aet04

06.01.2019, 18:52

Sehr schön zu hören das es wie gewünscht funktioniert.

MfG Hannes

phischmi

29.03.2019, 09:11

Hallo zusammen,

inzwischen ist mir dann doch noch ein Problem in Zusammenhang mit der hier entworfenen Schaltung aufgefallen.
An Pin 3 des ATtiny lege ich eine Spannung zwischen 0-4,2V an. Diese Spannung wird vom ATtiny gemessen und in ein PWM-Signal "umgewandelt", um einen angeschlossenen Lüfter zu regeln. Das funktioniert auch wie gewünscht.
Wenn ich nun diese Steuerspannung auf 0V stelle, sollte der Lüfter sich ausschalten. Das funktioniert jedoch nur bedingt. Häufig dreht der Lüfter sehr langsam weiter. Wenn ich dann mit einem Multimeter die Spannung an Pin 3 messe, werden mir 0V angezeigt und der Lüfter stoppt umgehend.

Kann dieses Verhalten mir dem 100nF-Kondensator an diesem Eingang zusammenhängen? Meine Laienhafte Erklärung wäre, dass der Kondensator einen "Rest" Spannung aufrecht erhält, was der ATtiny falsch interpretiert.

Danke für eure Hilfe.

Philipp

021aet04

29.03.2019, 09:49

Das wird vermutlich vom C kommen.

Hast du noch Widerstände übrig? Wenn du welche mit mehr als 1kOhm hast kannst du diese paralell zum C schalten.

Woher kommt die Signalspannung?

Wenn du eine Möglichkeit zum Debuggen hast könntest du dir die Spannung ausgeben lassen.

MfG Hannes

phischmi

29.03.2019, 10:08

Hallo Hannes,

da die Platine nun fest verlötet ist, kann ich leider keinen Widerstand nachträglich einlöten :/
Dennoch gut zu wissen, dass ich mit meiner Vermutung richtig lag.
Wird dann ggf. in einer zweiten Revision der Platine korrigiert ;)
Alternativ könnte man den C doch auch auslöten, oder?

Debuggen geht leider nicht ohne weiteres. Dazu müsste ich bei Gelegenheit noch einmal einen separaten Testaufbau machen.

Danke!

021aet04

30.03.2019, 08:54

Du kannst einen Widerstand direkt auf die Pads vom C löten. Sollte das funktionieren kannst du dir SMD Widerstände besorgen (Bauform 1206 oder 0805) und ebenfalls darauf löten.

Wenn du einen Debugger hast (z.b. Atmel ICE) kannst du auf das dW Interface umschalten (nutzt nur den Resetanschluss). Danach kannst du das Programm direkt aus dem Atmel Studio debuggen (wenn das Programm damit geschrieben wurde).

MfG Hannes

phischmi

01.04.2019, 09:27

Mit einem Widerstand lässt sich der Fehler tatsächlich beheben.
Viele Dank für eure Hilfe!

phischmi

02.04.2019, 12:17

Das wird vermutlich vom C kommen.
Hast du noch Widerstände übrig? Wenn du welche mit mehr als 1kOhm hast kannst du diese paralell zum C schalten.

Mich würde noch interessieren, wie du auf einen Wert von >1kOhm kommst? Danke!

021aet04

02.04.2019, 15:11

Das ist nicht so genau. Wichtig ist das der Widerstand nicht zu gering ist und somit die Quelle nicht zu stark belastet. Wenn du 5V hast und einen Widerstand von 1kOhm fließt ein Strom von 5mA (I=U/R=5V/1000Ohm=0,005A=5mA).

Niedriger Widerstand => unempfindlicher gegen Störungen => belastet Quelle stärker (bei zu geringem Widerstand kann man die Quelle beschädigen/zerstören) => Verluste sind höher
Hoher Widerstand => kann zu Problemen durch Störungen führen => die Quelle wird nicht so stark belastet => wenig Verluste

Was bei dir noch dazukommt ist das du ein RC-Glied bildest (mit dem Entstörwiderstand). Wenn du die Quelle abschaltest muss sich der Kondensator über den Widerstand entladen. Je höher der Widerstand ist, desto länger dauert es (wobei es bei dir egal sein wird).

Bei dir kommt das Problem zustande weil deine Quelle nur die positive Spannung schaltet. Jetzt wird der C geladen aber nicht mehr entladen. Würdest du einen Operationsverstärker oder ein Poti haben sollte es auch so funktionieren. Beim Poti bist du direkt mit + und 0V verbunden und die meisten OPs können sink und source (somit würde sich den C laden und entladen).

Solltest du einmal einen Mosfet o.Ä. verwenden benötigst du ebenfalls einen Pulldown Widerstand (aus dem gleichen Grund).

MfG Hannes

phischmi

02.04.2019, 15:46

Danke für die ausführliche Erklärung!

phischmi

19.08.2019, 08:18

Inzwischen habe ich eine zweite Revision von der Platine erstellt in der ich einen zusätzlichen Widerstand ergänzt habe und die Abstände einiger Bauteile minimal korrigiert habe.
Nun funktionierts wirklich fehlerfrei :)

https://up.picr.de/36542459hq.jpg

phischmi

18.01.2022, 21:05

Hallo zusammen,
nach längerer Pause habe ich mich heute mal wieder mit der Platine auseinander gesetzt.

Ich plane ein kleines Gehäuse zu konstruieren und zu drucken. Durch den verbauten 7805er, hat die Platine jedoch einen recht hohen Aufbau, den ich gern reduzieren möchte. Den 7805 um 90° zur Seite zur biegen funktioniert nicht, da dieser dann über den Rand der Platine ragen würde.

Ich komme daher noch einmal auf den Recom R-78E zurück, den ich noch immer hier rum liegen habe ;)
Gemäß Datenblatt müsste ich die beiden Kerkos am Ein- bzw. Ausgang gegen zwei Kerkos mit 10μF tauschen.

Meine Fragen nun:
Wird der zusätzliche Elko am Ausgang ebenfalls weiterhin benötigt?
Die Diode macht auch in Zusammenhang mit dem Recom Sinn, richtig?

Vielen Dank für euren Input! :)

VG Philipp

wkrug

19.01.2022, 07:18

Wenn Du den Controller etwas nach rechts veschiebst und die Bauteile hinter dem Spannungsregler etwas verschiebst könntest Du den Spannungsregler nach hinten umklappen.
Das würde aber eine neues Platinenlayout erfordern.

Es gibt auch pinkompatible Schaltwandler als Ersatz für den 7805 - Bauen flacher, sind aber auch nicht ganz billig.
Reichelt hat die z.B.