AT90USB Platinenlayout mit 2x VNH2SP30 Motortreibern

[uffi]

Hallo, ich habe einen Entwurf für eine Mikrocontroller-Platine mit einem AT90USB1287 und mit 2x VNH2SP30 Motortreibern gemacht und wollte Euch bitten, diesen mal kritisch zu begutachten und Anregungen für Verbesserungen zu geben.

Einsatz der Platine: Steuerung für mobile Roboter mit 2 Antriebsmotoren, u.a. für meinen Balancier-Roboter auf 2 Rädern, siehe http://home.arcor.de/uffmann/ARTIST.htm.
Funktionen: Laden des Akkus, SPI-Schnittstelle für 3-Achsen Gyroskop DMU02, I2C-Bus Schnittstelle für weitere Sensorplatinen/Erweiterungen, USB-Schnittstelle für Flash-download, Programmierschnittstelle für AVRISP mkII, onboard-Beschleunigungssensor MMA7260.

Vielen Dank im Voraus. uffi.

[uffi]

o.k. ich weiß: der AT90USB1287 wird von Euch eher selten eingesetzt, der VNHSP30 vielleicht schon öfter mal. Um Euch ein bisschen mehr zu Antworten zu motivieren, mal ein paar konkrete Fragen:

Glaubt ihr, dass ich diese Platinen selber Ätzen kann? Verfahren: Overhead-Folie von Laserdrucker bedruckt, Belichtung mit aufliegendem Glas durch Oberkörper-Solarium (UVA-Licht). Auflösung habe ich schon mit anderen, etwas gröberen Platinen problemlos geschafft.

Glaubt ihr, dass ich den MMA7260 und den AT90USB1287 gelötet bekomme? Ich habe zwar SMD Löterfahrung, aber noch nie einen solch feinen Pitch gelötet (0,5mm) und auch noch keine auf der Unterseite des ICs verdeckt liegenden SMD-Pads.

Glaubt ihr, dass ich die Vias von Hand mit kurzen Drähten gelötet bekomme?

Danke und Gruß, uffi.

[Michael]

Hallo uffi,

Glaubt ihr, dass ich diese Platinen selber Ätzen kann?

nein, du hast manche Abstände zu eng gewählt, R1 und R2 z.B.

Glaubt ihr, dass ich den MMA7260 und den AT90USB1287 gelötet bekomme?

eher nicht

Glaubt ihr, dass ich die Vias von Hand mit kurzen Drähten gelötet bekomme?

das klappt ganz sicher nicht. Du hast keinen Platz für Drähte an dieser Stelle.

Die ganze Platine scheint mir mit dem Autorouter gemacht zu sein, der nimmt ja mit Vorliebe Durchkontaktierungen, das ist schlecht beim Selbermachen.
Die Verteilung der Masse ist abenteuerlich, der untere Motortreiber führt unnützerweise sein GND doppelt durchkontaktiert auf der Gegenseite durch. Ein Taster hat gar keinen GND.
Der liegende 7805 macht meines Erachtens keinen Sinn zwischen den stehenden Elkos.
Die Versorgung der Motortreiber ist viel zu schmal, läuft über eine Durchkontaktierung und ist obendrein ohne ausreichende Kapazitäten.
Zu guter Letzt leidet die Ästhetik unter den nicht sauber verlegten Leiterbahnen, hier solltest du immer 45° Winkel beibehalten.

Du wolltes ja Kritik

Gruß, Michael

[uffi]

Danke für Deine Tipps, Michael!
Ich habe versucht, diese zu berücksichtigen und habe das Platinenlayout überarbeitet.

Die Motortreiber sollen max 5A schalten, daher habe ich die Leitbahnen auf 2,54 mm verbreitert.

Autorouter: ja, stimmt. Ich hab die Kosten für Vias auf 99 hochgesetzt in der Hoffnung er optimiert die Vias dann weg. Nach dem Autorouting habe ich die Leitbahnen manuell nachgearbeitet.

Bei der Masseführung hast Du übersehen, dass auf top und bottom layer Polygone die Leerflächen mit Masse füllen. Dadurch wird der Taster bootload an Masse angeschlossen. Du kannst das sehen, in dem Du im Eagle den Befehl ratsnest; eingibst.

Den 78S05 habe ich für eine bessere Kühlung hingelegt. Klar, für die Bauhöhe wäre das nicht nötig.

Löten: ich habe eine 80W Weller Lötstation, damit sollte ich doch zumindest den AT90USB1287 gelötet bekommen, er hat 0,8 mm Pitch, nicht 0,5, wie irrtümlich zuerst angegeben hatte. Andere Leute haben das jedenfalls schon hinbekommen.

Bitte schau nochmal drauf, ob es jetzt passt bzw. ob Dir noch Fehler auffallen.

Danke, uffi.

[Michael]

Hallo uffi,

Bitte schau nochmal drauf, ob es jetzt passt bzw. ob Dir noch Fehler auffallen.

es sind noch zu viele Fehler drin, die Platine würde ich so nicht fertigen, bringt nur Ausschuss.

Einen 7805 legt man nur im Notfall, zur besseren Wärmeabfuhr muß man ihn stellen und einen Kühlkörper montieren. Zumal in der Nähe noch 4 Wärmeproduzenten sitzen. Bei 15V am Eingang und 2 Servos am Ausgang wäre es sogar ratsam, einen Schaltregler hierfür zu benutzen.
Die Widerstandsarrays zwischen dem AVR und den Treibern machen meines Erachtens keinen Sinn,
Diag kann mit dem internen Pullup bedient werden und die Serienwiderstände bringen in Logikleitungen eher wenig.
Oben sind verschiedene Signale auf einen gemeinsamen Pin gelegt.
Die Durchkontaktierung unter den Motortreibern ist ein grober Schnitzer. du kriegst bei einer Industrie-Platine keine 5A über die Bohrung und bei einer Hand-Drahtbestückung trägt der Draht auf. Damit hängen die Beinchen in der Luft und die Kühlung ist hin.
Die ganze Platine schreit nach einem Neudesign. Mein Tip: Nimm eine doppelt so große Fläche und fang nochmal neu an. Ohne Autorouter. Überschlag, wieviel Strom da verbraucht wird und (Datenblatt) welche Verlustleistung dabei entsteht und dimensioniere Kupferkühlflächen danach. Und halte Mindestabstände ein, sonst klappt es nicht mit dem Ätzen und nicht mit dem Löten

Gruß, Michael