Mega8-Beschaltung, Relais und eine Menge Fragen

[robot]

Hallo,

ich bin gerade dabei meine erste AVR-Platine zu entwerfen und habe ein paar Fragen.
Zum besseren Verständnis anbei meinSchaltplan mit der Mega8-Beschaltung und dem Motortreiber. Den Rest meines Schaltplan habe
hier entfernt, um nicht vom Wesentlichen abzulenken.

Ich wäre euch sehr dankbar, wenn ihr zumindest ein paar meiner Fragen beantworten könntet (v.a. die 1. Frage)

zu der Mega8-Beschaltung:
1. Ist meine Mega8-Beschaltung richtig. (Ich mit möchte den AD-Wandler des Mega8 benutzen.)

2. Ich habe mich bei der Mega8-Beschaltung an dem RN-Mega8-Experimentierboard orientiert. (Ich hoffe Frank,du hast nichts dagegen?). Jetzt frage ich mich, wozu die ganzen 100nF-Kondensatoren dienen (C11, C3, C10, C8 ).
Diese Kondensatoren sollen Rauschen filtern? Wie ist das Funktionsprinzip?

3. ICh habe AREF einfach an +5V gelegt, da ich 5V als Referenzspannung nutzen wollte.Ferner ist AREF über einen 100nF-Kondensator C10 gegen GND geschaltet. Wozue dient dieser Kondensator (s. auch 1.).

4. AVCC habe ich einfach mit +5V verbunden. Ich habe aber gelesen, dass manche eine eine Spule dazwischen schalten. Was soll die Spule genau bewirken. Macht das einen wirklichen Unterschied, wenn man die Spule weglässt?

5. Kann man Reset einfach hart auch +5V legen oder muss das über einen 10k-Widerstand gschehen (R2)? Ist es egal ob ich einen Kohleschicht- oder Metallschichtwiderstand nehme?

zu dem Motortreiber
6.Ich wollte die Relais jeweils über einen Pin des Mega8 schalten und habe dafür den Transistor BD677 vorgesehen, ist die Wahl in Ordnung?

Alternativ zu der Schaltung durch den Mega8 sollten die Relais auch über einen Tastergeschaltet werden können.
7.Ist die Schaltung mit dem Taster so in Ordnung, oder sollte
der Taster lieber den Transistor durchschalten.
8. Was würde bei der jetzigen Schaltung passieren,
wenn ich gleichzeitig der Transistor durchschaltet und der Taster gedrückt ist?

9. Ist es egal, ob ich parallel zu den Kontakten der Relais einen 100nF Kondensator oder parallelzu der induktiven Last (Motor) diesen Kondensator schalte? (Funkenentsörung)

10. Ist der Motortreiber insgesamt so OK?. Ich hatte mir das so gedacht, dass ich den Motoranhalte in dem ich entweder beide Relais schalte oder beide nicht, d.h. entweder gleichzeitg GNDoder +12V am Motor anliegt und dieser somit kurzgeschlossen ist.
Die LEDs sollen die Laufrichtung des Motors anzeigen.

Danke für eure Hilfe!
Frohe Ostern!
Jan

[bertl100]

Hallo Robot!

Zu 1. Die Resetbeschaltung würde ich anders realisieren.
+5V und R2 in Ordnung, aber C3 und C11 nicht unbedingt
notwendig aber auch OK.
Zwischen AGND und Aref muß ein 100nF Kondensator.
Das Gleiche zwischen AVCC und AGND.

Zu 2. Die Kondensatoren sollen sogenannte "Spikes" filtern.
Das sind Spannungsspitzen die bei nicht Stabilisierten Netzteilen
auftreten können. So wird der Rituelle Selbstmord des uc
verhindert.

Zu 3. Siehe 2.

Zu 4. Der ATMega 8 hat eine interne Verbindung von VCC und AVCC.
Diese Verbindung ist mit einer Diode beschaltet die max. 1 mA
aushält. Die Spule glättet den Strom und der Kondensator glättet
Spannung. Beide wären sicher gut aber es geht auch ohne.

Zu 5. In deiner Beschaltung ist R2 ein Strombegrenzer (Verbraucher)
Wenn du ihn nicht verwendest dann macht dein Controller
spätestens beim nächsten Reset oder Flashvorgang BRUZZEL
BRUZZEL. Material ist glaub ich egal.


Solltest du hilfe bei der Programmierung brauchen dann poste einfach.

MFG

Da HTL Schüler

[Marco78]

12V Relais an 5V?
Ok, Stand so in der Eagle-LIB. Ich denke, da kommen auch 5V Relais ran.
Der Basiswiderstand (470 Ohm) sollte etwas größer sein. Das sind ja schon 10mA. 4,7K reicht in der Regel. Besonders da du ja schon ein Darlington genommen hast. (Warum?)

Die Beschaltung des M8 sieht auf dem ersten Blick ok aus.

Das mit denn 100nF stimmt, die filtern die Störungen raus. Die sollten auch so dicht wie möglich an den IC sitzen. Funktionsprinzip überlasse ich jemand anders, mal schauen ob du eine Antwort bekommst dadrauf.

Reset einfach gegen 5V könte klappen. Der Eingang sollte hochohmig genug sein. Dazu aber bitte erst das Datenblatt befragen und Ströme berechnen. Nicht ausprobieren und sagen ich bin schuld, wenn der M8 dann kaputt ist.
Im Datenblatt steht auch der empfohlene Wert für den Pullup. Idr ist der um einiges höher als die immer verwendeten 10k.
Aber warum willst du Reset direkt auf 5V legen? Was passiert denn, wenn du in deiner Schaltung den Resettaster drückst? Stimmt, ein Reset wird ausgelöst. Und zwar ein Reset aller Schaltungen, die an dieser Spannungsversorgung hängen
Und ISP geht dann auch nicht mehr, weil Reset zum Programmieren auf GND gezogen wird. Der Programmer wird's schon schaffen, ihn trotzdem auf GND zu ziehen, aber dann fehlt wieder die Spannung zum programmieren.

Zu 7 und 8. Wäre io. Aber wenndu den Transistor mit dem Taster schaltest, schaltest du 1. mit dem Taster keine induktive Last (die ja auch nicht groß ist, aber immerhin!) und du kannst ein kleinen Taster nehmen, der länger halten wird. Der Taster wird wahrscheinlich nicht so oft betätigt, das er das Schalten der Relaisspule irgendwann nicht mehr mitmacht, aber 2. kannst du so auch abfragen, ob das Relais von Hand geschaltet wurde.
Das hat den Vorteil, das dass Programm nicht auf einmal versucht, das andere Relais zu schalten. Wäre ja auch wieder ein Reset der Schaltung, wenn er in beide Richtungen gleichzeitig fahren soll.

Entstören würde ich an den Relais und am Motor.

Ich seh grade, gleichzeitiges drücken eines Tasters und ansteuern des anderen Relais bewirkt doch kein Reset.

[Marco78]

Zu 2. Die Kondensatoren sollen sogenannte "Spikes" filtern.
Das sind Spannungsspitzen die bei nicht Stabilisierten Netzteilen
auftreten können. So wird der Rituelle Selbstmord des uc
verhindert.

Zu 5. In deiner Beschaltung ist R2 ein Strombegrenzer (Verbraucher)
Wenn du ihn nicht verwendest dann macht dein Controller
spätestens beim nächsten Reset oder Flashvorgang BRUZZEL
BRUZZEL. Material ist glaub ich egal.

Kannst du 2. nochmal etwas genauer erläutern?
Zu 5. Ja, Kohleschicht oder Metall dürfte da egal sein. Reset interessiert eigentlich nur der Pegel und nicht wie rauschärmer der Pegel durch den Metall. gewurden ist.
Aber warum sollte sich der Controller verabschieden? Der Kurzschluss wird doch nicht durch den IC geschaltet!

[bertl100]

Im Spannungsnetz treten desöfteren Spannungsspitzen auf die
obwohl sie nur sehr kurz andauern elektropnische Komponenten zerstören können. In der Elektroinstalation verwendet man deshalb Überspannungsableiter, die bei einer Spitze auf Erde ableiten und so die Spannung an den Geräten nur zusammenbricht, aber nichts von der Spitzenspannung abkriegen.
Wenn du ein Netzteil verwendest, dass von 230V auf 5V herabtransformiert, dann wirkt sie ein Spike genauso auf die 5V aus.
Gründe für die im Netz auftretenden Spikes sind vorallem Ein- und Ausschaltvorgänge von großen Maschinen, Blitzeinschläge ...................



Der uc selbst könnte es eventuell überleben aber das hilft dir auch nichts wenn dein Netzteil den Geist aufgibt.( Ist sicher teurer als der uc)

[Marco78]

Um diese Spannungsspitzen zu unterdrücken, verwende ich immer ein 7805 oder wenn mal Not am Mann ist eine Z-Diode.
Ich dachte, die 100nF sind dazu da, um Störungen (hochfrequente) kurzzuschliessen.
Weil 100nF ist ja nun wirklich nicht viel. Der ist ja auch schon geladen, wenn die Spannung angelegt wird. Wie soll er dann die Spannungspitzen noch aufnehmen können? Selbst wenn, dürften es ja nur kleine sein, weil er so wenig Kapazität hat.
Ich dachte, je höher die Frequenz, desto kleiner der Widerstand des Kondensators (um es vereinfacht auszudrücken). Damit geht die Gleichspannung am C vorbei und die Störfrequenzen werden kurzgeschlossen.
Zumindest in diesem Fall. Anders wäre es wieder beim Entprellen von Tastern.

[robot]

Hallo,

vielen Dank erst einmal für eure Hilfe.
Anbei der überarbeitete Schaltplan.

an bertl:

Zwischen AGND und Aref muß ein 100nF Kondensator.

Ist C10 nicht bereits ausreichen? Er verbindet AREF
mit GND und AGND ist ja an GND angeschlossen.

Das Gleiche zwischen AVCC und AGND.

Ich habe jetzt C14 eingefügt.

Zu 1. Die Resetbeschaltung würde ich anders realiseren.
+5V und R2 in Ordnung, aber C3 und C11 nicht unbedingt
notwendig aber auch OK.

Du würdest also nur C3 und C11 weglassen oder würdest du
generell etwas an der Resetbeschaltung ändern?



an Marco:

12 Relais an 5V?...Ich denke, da kommen auch 5V Relais ran.

Ja, das Relais, dass ich verwenden wollte war nicht in der library vorhanden, sodass ich es selbst zeichnen musste und da hatte ich als "Platzhalter" ersteinmal ein anderes genommen. Ich wollte folgendes Relais von Reichelt nehmen Fin 40.61.9 (6VDC, Ri 55 Ohm). Dieses Relais ist zwar ein 6V-Relais, aber ich sollte es dennoch mit 5V schalten können, oder?

Die Widerstände vor den Darlingtons habe ich jetzt durch 4k7 ersetzt. Der Darlington ist sicherlich etwas über dimensioniert, aber ich wollte sicher gehen, dass ich das Relais auch mit dem ATmega schalten kann und nicht einen Pin des ATmega zerstöre.

Ich habe den Taster jetzt einmal für "Steuer1" so geschaltet, dass der Transistor durchgeschaltet wird. Ich habe dazu aber noch eine Frage: Geht mir da jetzt nicht der Pin des ATmega kaputt, wenn ich den Taster schalte und von außen auf den Pin, der als Ausgang konfiguriert ist, +5V drauflege? Und noch eine dumme Frage, wenn ich jetzt gleichzeitig den Pin und den Taster schalte, was passiert dann?

Nach dem Reset des Atmega sind ja alle Portbits auf 0 gesetzt und an den Pins liegt 0V an? Wenn ich jetzt ein Portbit auf 1 setzte, dann liegt an dem Pin +5V an.
Ich frage, weil man bei dem RN-Experimentierboard die Portbits auf 0 setzen muss, damit die LEDs leuchten, aber das liegt glaube ich an der Schaltung.

Wie haltet ihr es eigentlich mit dem Entprellen von Tastern? Ist es besser diesen hardwareseitig zu entprellen oder entprellt ihr die mittels Software?

Noch eine Frage zum Platinenlayout. Die Platine soll nach Möglichkeit einseitig werden. Ich wollte sie bei PCB-Pool herstellen lassen. Wie zeichnet ihr Drahtbrücken im Layout ein?

Entschuldigt bitte, dass ich hier so viele Fragen stelle! Ich wollte halt nicht einfach nur einen Schaltplan irgendwo her kopieren und dabei noch nicht einmal wissen wie sie überhaupt funktioniert.

Gruß,
Jan

[bertl100]

Einfach irgendwie verbinden is nich!
Die Kondensatoren müssen SO NAH WIE MÖGLICH am Controller
eingefügt werden, sonst hätte es nur wenig Sinn, da die Leitung nach dem Kondensator sonst wieder Störungen empfangen kann.
Im Schematic ist das egal, aber im Eagle Board muss es dann wie Beschrieben aussehen.
Ein Kondensator zwischen 2 unterschiedlichen Potentialen kann nie schaden.
Würd ich einfach so lassen.

MFG

[Marco78]

6V Relais ist aber etwas risikoreich. Du darfst nicht vergessen, das du, wenn du mit Transistoren schaltest, nicht die vollen 5V hast. Im Datenblatt zu den Relais sollte aber stehen, wann die noch sicher anziehen. Das sollte bei 3,5V etwa sein.
Oder nimm andere Relais. SIL 7251-D 5V so oder so ähnlich. Ich hab die Bezeichung jetzt nicht genau im Kopf.
SIL ist aber richtig. Die Nummer auch in etwa. D steht für eingebaute Freilaufdiode. Ist zwar 10 Cent teurer als ohne (kosten 1,15€ glaube ich) aber bringt evtl Platzvorteile. Und da PCB-Pool ja wirklich nicht der günstigste ist, sollte alles so kompakt wie möglich werden
Wenn ich das richtige Bild vor Augen habe, was die Relais angeht, die du nehmen wolltest, nimmt sich das vom Platz nicht viel. Aber schau sie dir am besten selbst an.
Achte aber auch auf Schaltstom und -spannung. Die Daten hab ich wirklich nicht im Kopf.

Wenndu gleichzeitig den Pin und Taster für das Relais schaltest, bist du wirklich gut. Nach dem Zufallsprinzip und der Wahrscheinlichkeitsberechnung wird es schwer das zu schaffen
Aber im Ernst. Nach meinem Wissen (was auf dem Gebiet AVR allerdings noch gering ist) ist es möglich, auf Ausgänge auch Spannungen anzulegen.
Das einzige, was dann pasiert ist, das das Relais anzieht. Je nachdem, ob der ARV oder der Taster schneller war, bedingt dadurch wer schneller war.

Taster entprellen. Die Taster für die Relais musst du ja nicht entprellen. Die Schaltzeit des Relais ist länger als der Prellvorgang.

Ansonsten Taster mit Software entprellen, wenn möglich. Hardware nimmt wieder nur Platz weg und kostet Geld (ok, für Hobbyanwendungen kann man davon mal ansehen).

Die LED auf dem Board liegen wohl an 5V. Deshalb brauchen sie auf der anderen Seite nur noch Masse zum leuchten. Und die bekommen sie nach einem Reset des AVR.
Deshalb leuchten die, obwohl kein Programm läuft.
Im Datenblatt steht, wieviel mA pro Pin und pro Port der jeweilige Prozessor schalten kann. idr können die mehr mA auf Masse ziehen als man aus +5V aus ihnen raus bekommt.

100nF wie schon mehrmals (auch von mir schon) gesagt so dicht wie möglich an den IC bzw an die jeweiligen Anschlüsse.

Wenn du noch etwas mehr Lasten als die beiden Relais schalten willst, würde ich am Eingang der Platine einen kleine Pufferelko vorsehen.

Brücken im Layout ist relativ einfach, aber es kann schwer werden, PCB-Pool davon zu überzeugen, das es Brücken sind. Nicht das die dir nachher eine doppelseitige Platine liefern. Da muss man ja schon fast seine Lebensversicherung für beleihen
Routen am besten von Hand. Die Leiterbahnen auf Layer 16/bottom/blau verlegen.
Da wo die Brücke hin soll, hinklicken, damit die Leiterbahn bis dorthin erstmal fest verlegt ist.
Dann einfach Layer wechseln. Auf 1/top/rot. Mit rot auf der Oberseite weiterzeichnen. (sofern die Farben noch dem orginal entsprechen)
Da wo die Brücke Zuende ist, wieder hinklicken damitdie Leiterbahn bis dorthin fest liegt. Und wieder auf Buttom wechseln.

Und die für PCB-Pool sicherere Methode. Aus der LIB Jumper einfach eine Drathbrücke auswählen
Das ganze macht allerdings etwas mehr arbeit. Du musst erstmal alle Bauteile da haben wo sie hin sollen. Dann schauen wo du Brücken brauchst. Dann Bauteile umsetzten und auf einmal sind es schon viel weniger Brücken
Die, die wirklich nötig sind, musst du dann im Schaltplan einfügen (an der Stelle, in der Leitung wo die Brücke gebraucht wird).

Wenn du Probleme damit bekommst (ich gebe zu, Eagle bedarf etwas übung.) würd ich versuchen dir das Layout zu routen.

Nochmal zu Reset, bzw der Beschaltung. Atmel hat eine AppNote dazu. Ich weiss nicht welche Nummer, aber schau mal mach wasdu so findest. Da ist die empfohlene Resetbeschaltung drin.
Es gibt auch extra ICs, die ein Reset ausführen nachdem die Spannung angelegt wurde, aber ich glaube, Menschenleben hängen von deiner Schaltung nicht ab

[robot]

Vielen Dank Marco für dein Angebot die Platine zu layouten. Ich werde mich aber zunächst selbst an der Platine versuchen.

Und da PCB-Pool ja wirklich nicht der günstigste ist, sollte alles so kompakt wie möglich werden

Ja, da hast du recht, PCB-Pool sind wirklich nicht die billigsten, aber die Qualtität der von PCB-Pool gefertigten Platinen soll ja sehr gut sein. Weil PCB-Pool so teuer ist, will ich die Platine auch einseitig layouten und halt ein paar Drahtbrückenverwenden.

(ich gebe zu, Eagle bedarf etwas übung.)

In der Tat, aber wenn man sich ersteinmal ein wenig "reingefuchst" hat, dann lernt man es zu schätzen, wie ich bereits jetzt feststelle.

Viele Grüße,
Jan