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Thema: Roboter, Schaltplan und Layout

  1. #1
    Erfahrener Benutzer Roboter Genie Avatar von oratus sum
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    Roboter, Schaltplan und Layout

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    Hallo Leute,

    Ich hab endlich so mein Schaltplan und Layout für den Roboter fertig.

    Jetzt bräuchte ich eure Hilfe, indem ihr beides anschaut und einfach eure Meinung sagt, wieso das nicht funktionieren wird

    Dafür wäre ich echt dankbar. Ich weiss beim Layout hätte man noch viel Platz sparen können, aber das ist genau so die größe wie ich das brauche.

    Kurz eine Beschreibung:

    Unschwer zu erkennen is das RN-Mega2560 Modul, welches den Bot steuern wird. Angeschlossen sind 3 GPD120 Sharp IR Sensoren, der ER400TRS als Funkmodul, 2 SRF02 und ein CMPS03 als Kompassmodul. Der ATMEga8 + Beschaltung dient nur als Steuerung für LEDs und eine Kamera, die Später dazu kommen werden.

    Die 2 GPD120 oberhlab des RN Moduls sind eigentlich Liniensensoren mit dem selben Anschluss. In der MItte ist der Anschluss einer Fotodiode, die einem ADC ausgelesen wird. Der Servor Dirver ist selfmade und ist hängt am I2C Bus mit den SRF02, CMPS03 und dem RN Modul. Als Motortreiber sind 2 L293D im einsatz, jeweils einer für eine Seite. Dir IR LED dienst als RC5 sender und der TSOP natürlich als Empfänger.

    Vielleicht könnt ihr auch schauen, ob ihr TOP Layer vias rausnehemen könnt, denn es ist eine einseitige Leiterplatte und ich möchte so wenig wie möglich Drahtbrücken haben.

    <unteren download benutzen>

  2. #2
    Erfahrener Benutzer Robotik Visionär Avatar von Hubert.G
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    Da fehlt aber eine ganze Menge, ich weiss nicht ob ich das alles hinbekomme mit dem Aufzählen.
    An den L293D fehlt die Versorgung an Pin 8 für die Motoren. Es fehlen die Kondensatoren an Vs und Vss.
    Am Mega8 fehlt die Versorgung von AVCC und GND, solltest du vorhaben den ADC zu nutzen, dann 100n von AREF nach GND.
    Am Mega8 gehört direkt bei den Pin von VCC und AVCC ein Kondensator 100n nach GND.
    So ein Kondensator gehört bei jedem IC an den VCC-Pin, erhöht die Störsicherheit enorm. Besonders wichtig beim HF-Modul. auch bei den Sensoren.
    Die Kondensatoren an den Spannungsreglern sind notwendig, ersetzen aber die anderen Kondensatoren nicht. Ich verwende da immer SMD-Kondensatoren, die lassen sich ganz nahe an den Pins plazieren und haben daher die beste Wirkung.
    Im Layout würde ich an deiner Stelle Polygon für GND verwenden.
    Das waren jetzt nur die Sachen die mir auf dem ersten Blick ins Auge gestochen sind.
    Grüsse Hubert
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  3. #3
    Erfahrener Benutzer Roboter Genie Avatar von oratus sum
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    Okay Danke erstmal,

    Die Versorgung für die Motoren werden direkt an die Pins gelötet, habe ich vergessen zu erwähnen.

    Beim ATMega 8 brauche ich den ADC nicht, da er nur LEDs und ne Kamera schaltet.

    Das mit den Kondensatoren ergänze ich noch. Noch etwas?
    Ich hab GND mit Polygon gemacht, nur wirkt dann alles so unübersichtlich, deswegen die Version noch ohne Massefläche.

    Vielen Dank schonmal!

  4. #4
    Erfahrener Benutzer Robotik Einstein
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    Hi!
    Schön, dass du wohlbehalten aus China zurück bist und wieder an deinem Robbi weiter machst!

    Zitat Zitat von oratus sum
    Die Versorgung für die Motoren werden direkt an die Pins gelötet, habe ich vergessen zu erwähnen.
    Meinst du wirklich, dass es dir gelingen wird die etwas dickeren Kabel direkt an die Pins zu löten?
    Ich würde da lieber auf der Platine einen kleinen Anschluss für machen...

    Zitat Zitat von oratus sum
    Beim ATMega 8 brauche ich den ADC nicht, da er nur LEDs und ne Kamera schaltet.
    Trotzdem macht nen 100nF Kondensator nach GND Sinn. Das erhöht die Strörungssicherheit.

    Viele Grüße,
    jon
    Nice to be back after two years
    www.roboterfreak.de

  5. #5
    Erfahrener Benutzer Roboter Genie Avatar von oratus sum
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    Danke Jon,

    Hab grad sämtliche ICs und Sensoren mit den Kondis ausgerüstet. Dabei sind mir einige Layoutfehler aufgefallen, die ich schnell beseitigen konnte.

    Das gleiche mit den Pins hab ich mir auch gedacht also ist das jetzt auch drauf. Jetzt sind auch alle Luftbrücken weg.

    Hier die neue Version. Wie gesagt Massefläche ist wegen der Übersichtlichkeit noch nicht drinnen.
    Miniaturansichten angehängter Grafiken Miniaturansichten angehängter Grafiken mars_layout_178.png   mars_schalt.png  

  6. #6
    Erfahrener Benutzer Robotik Visionär Avatar von Hubert.G
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    Wenn die Kondis bei den Spannungsreglern einen Sinn haben sollen, dann so nahe wie möglich dran. Deshalb auch meine Erwähnung der SMD-Kondis.
    Die Leiterbahnen für die Stromversorgung sind sehr dünn.
    Rechtwinkelige Ecken sollte man vermeiden, bei S3 sind zwei Leiterbahnen sehr knapp. Leiterbahnen sollten nicht von Leiterbahnen abzweigen, sondern von Lötpunkten. Ein krasses Beispiel ist unterhalb des Stecker SERIAL SD08.
    Wenn man ein Polygon macht, kann man sich die Leiterbahnen für GND sparen. Es sind jetzt auch noch einige Airwires drinnen.
    Grüsse Hubert
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  7. #7
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    Auch wenn man den ADC nicht nutzt müssen AGND und AVCC mit versorgt werden und sollten einen Abblockkondensator haben.

    Die Leiterbahnen sind reichlich dünn, vor allem wenn man selber ätzen will. Beim L293 geht ein Teil der Kühlung auch über die Leiterbahnen, da sollte es also umbedingt dicker werden, wenn die volle Leistung gebraucht wird.

    Abzweige Bei Leiterbahnen und rechte Winkel sind zwar nicht gut, aber auch nicht so schlimm, das es gar nicht geht. Man sollte es aber schon vermeiden, besonders bei Signalen mit steilen Flanken und langen Leitungen. Für LEDs oder ähnliches ist das aber OK.

    Für den Anfang ist die Platine doch schon ganz schön groß. Etwas kleineres wäre zum Anfang sicher besser geeignet.

  8. #8
    Erfahrener Benutzer Roboter Genie Avatar von oratus sum
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    Das ist nicht meien erste Platine, allerdings meine erste etwas größere.

    Die Leiterbahnen kann ich in der Form ohne Probleme ätzen. Der L293D kühlt über die 4 GND anschlüsse, diese sind mit den Masseflächen verbunden. Ich hab das in der Form schon ausprobiert und es funktioniert makellos.

    Airwires sind bei der 2. Version keine drinnen, wenn die Massefläche vorhanden ist.

    Ich werd jetzt mal alle Kanten abrunden.

    Wozu Lötpunkte bei Abzweigungen?

  9. #9
    Erfahrener Benutzer Robotik Visionär Avatar von Hubert.G
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    Du sollst nicht bei den Abzweigungen Lötpunkte machen, sondern die Abzweigungen nach Möglichkeit von den Lötpunkten.
    Grüsse Hubert
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  10. #10
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    Ein kurze Erklärung zu den Knicken un Abzweigen:
    Jede Abzweigung und in geringerem Maße auch ein Knick stellt eine Störung im Wellenwiderstand der Leitung da. Entsprechend wird da ein Teil des Signals Refelktiert. Auf dem Oszilloskop sieht man dann an Steilen Flanken mehr oder weniger kleine Überschwinger. Wenn die Laufzeiten auf den Leitungen vergleichbar werden mit der Anstiegszeit, können die Überschwinger so schlimm werdend, das die Schaltung nicht mehr funktioniert. Schon vorher nimmt die zuverlässigkeit ab und es gibt mehr Funkstörungen.

    Bei Abzweigungen hat man ein 2 tes Problem dadurch, dass die Leiterbahenen auch einen kleinen Widerstand und etwas Induktivität haben. Man bekommt also je nachdem wo man den Abzweg hin macht eine andere Spannung. Das Stört vor allem bei analogen Schaltungen.

    Ganz so schlimm ist das bei dieser Platine noch nicht. Da sind andere Problem größer.

    Die L293 sollte in der Regel auch noch Elkos an der VErsorgungsspannung haben, um ggf, etwas mehr Energie aus den SPulen /Motoren aufnehmen zu können, ohne das die Spannung zu sehr ansteigt. Eventuell wäre sogar ein Transsorb angebracht.
    Es macht eigentlich wenig Sinn die Spannung für die Motoren erst noch mit einem 7805 zu reduzieren. Oft ist es besser dem L293 die volle Spannung zu geben und dann per PWM die Spannung am Motor zu reduzieren. Dazu sollte man vom Mega256 aber auch sicher gehen, das man da PWM Ausgänge an den entsprechenden Pins hat.

    Wenigstens die Leitungen für die Versorgungsspnnung sollte man breiter (z.B. 1,2 mm) machen, denn eine breite Leiterbahn hat auch weniger Induktivität.

    Die Zahl der Brücken sit das kleinste Problem. Man kann natürlich noch eine Stunde weiter optimieren um eine Brücke zu sparen, die man in 1 Mnite gelötet hat. Aber sinnvoll ist das eher nicht.

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