Neuling möchte Layout überprüfen mit euch :)

[hamster]

Hallo Leute,

ich heisse Christopher, bin Informatiker, 28 Jahre und dies ist mein erstes "Projekt" Ich hatte leider keine Vorkenntnise nur mein Wissen aus der Ausbildung



Ich wollte euch bitten meine Überlegungen einmal anzuschauen und ggfl Verbesserungen zu posten bzw Fehler korrigieren. Ich möchte das ja lernen


Nun zum Problem:
- Anwendungsbereich: KFZ
- PWM Spannung (Frequenz unbekannt)
- Fussraumbeleuchtung soll gesteuert werden
- Die 4 Leds im Auto werden ca Ig=0,4A ziehen

Logik:
FRB & Instrument sind vom KFZ vorgegebene Anschlüsse die schon diese Logik folgen.

- Tür auf und Licht aus = FRB 12V, Instrument 0V (Led weiß)
- Tür auf und Licht an = FRB 12V, Instrument 12V (Led weiß)
- Tür zu und Licht (Instrument) an = FRB 0V , Instrument 12V PWM (Licht rot)


Lösung:
Meine Leds sind im KFZ Duo Leds Sie leuchten weiss wenn (12V Pin1 = + Pin 2 = -) und Rot wenn 6V Pin1 = - Pin 2 = +

Der AVR soll am Eingang erkennen ob FRB geschaltet ist (12V) wenn ja dann 12V Pin1 = + Pin 2 = -
wenn nur Instrument 12V = Pin1 = - und Pin2 = + also Rot als Ambiente allerdings mittles PWM vom AVR gesteuert auf 6V.

Was sagt ihr? Liege ich total falsch?

Ich würde mich sehr freuen wenn ihr mir helfen würdet!

Grüße
Chris

 

[dino03]

Hi Chris,

erstmal herzlich willkommen im Forum

Ich hab mal den Schaltplan unten im Beitrag etwas vergrößert damit er besser sichtbar ist. Ich hoffe mal es ist recht

Dann zu deinem Schaltplan ...

Leg mal parallel zu C1 einen 100nF Keramik direkt an den LM2940 und einen 100nF direkt an den Atmel zwischen GND und Vcc. Am Regler benötigst du das damit der Spannungsregler nicht aufschwingen kann. Ist bei vielen Spannungsreglern Pflicht (normalerweise auch am Eingang des Spannungsreglers). Am Atmel ist er für kurzen Strombedarf und filtern der hohen Frequenzen von der Versorgungsspannung.

Dann ... Warum hast du den T2 auf Vcc (5V) gelegt und den T1 auf +12V ? Das soll doch nen Brückenschaltung sein wenn ich das richtig interpretiere.

Du hast zwar npn/pnp-Schaltzeichen verwendet aber IRF hört sich nach MOSFET an. Transistoren benötigen aber immer nen Potentialunterschied zum schalten. Es sind keine Relais! Den Potentialunterschied von T1/T2 zum Atmel solltest du dir mal ansehen. Der Transistor hängt auf 12V und das Gate liegt auf 0V oder 5V beim Atmel. Die schalten immer durch. Das wird bei der Brücke nen schöner Kurzschluß Da benötigst du nen Redesign.

Außerdem wären selbst bei MOSFETs ein paar kleine Gatewiderstände (wegen der Umladeströme) nicht schlecht. So um die 47 Ohm bis 1k Ohm kann man da schon reinpacken. Was die Bastelkiste hergibt. Vor allem weil größere MOSFETs doch erhebliche Gate-Kapazitäten aufweisen. Kann man zwar jetzt drüber streiten aber ich mach es immer so (auch etwas Geschmackssache).

Dein R1 an ADC0 ist zwar mit 10k soweit recht hochohmig aber du leitest über ihn 12V direkt über die Schutzdioden des Atmels an Vcc ab. Da solltest du einen Spannungsteiler zur Entlastung der Schutzdioden verwenden. 12V kannst du mit dem ADC auch nicht messen. Du mußt es bis maximal auf die Referenzspannung des ADCs runterteilen. Also maximal 5V oder 2,56V.

Den Text hab ich jetzt recht schnell überflogen. Zum langsam lesen und durch den Kopf gehen lassen ist es mir schon etwas spät

OK ... soweit erstmal

Gruß
Dino

 

[hamster]

Hallo Dino,

ich danke dir schonmal für die vielen Anregungen.

Ich hatte bei den Mosfet`s einfach nur das falsche Symbol genutzt im Eagle da der IRF630 noch eine Diode in FLussrichtung hat. (Leider finde ich den 630N und 630 nicht im Eagle)

Ja das war falsch eins auf 5V und eins auf 12 das war die erste Idee, ich wollte ja die 6V per PWM schaltung an den mosfets erreichen jetzt per avr gesteuert.

wie siehts jetzt aus?

Grüße
Chris

 

[LotadaC]

Du brauchst immer noch einen Spannungsteiler am Pin, der die Spannung detektieren soll (derzeit hast Du immer noch 12V, und begrenzt nur den Strom (jetzt über 20K)).
Zu den (Feldeffekt-)Transistoren kann Dino mehr sagen, aber wie sollen hier generell die Gate-Kapazitäten entladen werden können?
Beim Controller muß auch AVcc angeschlossen werden, und einen Abblockkerko gegen AGnd bekommen.

 

[dino03]

Hallo,

Du brauchst immer noch einen Spannungsteiler am Pin, der die Spannung detektieren soll (derzeit hast Du immer noch 12V, und begrenzt nur den Strom (jetzt über 20K)).

stimmt. Spannungsteiler keinen größeren Widerstand in Reihe

Zu den (Feldeffekt-)Transistoren kann Dino mehr sagen, aber wie sollen hier generell die Gate-Kapazitäten entladen werden können?
Beim Controller muß auch AVcc angeschlossen werden, und einen Abblockkerko gegen AGnd bekommen.

hmm ... Also die Dioden in den Gateleitungen sind totaler Mist. Das mal zuerst.

Dann ne Frage, zur Sicherheit, damit ich weiß wo ich ansetzen muß um es zu erklären ...
Wieviel hast du bereits mit Elektronik gemacht? Wenn nur das Wissen aus der Ausbildung als Informatiker da ist, dann wird da elektrisch nicht so viel vorhanden sein

Also mal ganz allgemein. Ein Transistor benötigt einen Potentialunterschied zum Schalten. Außerdem muß immer ein Stromkreis vorhanden sein. Der Potentialunterschied des Steuerstromkreises besteht zwischen dem Gate und dem Source-Anschluß des MOSFET. Der Source ist der Pin wo auch dermittlere mit dem Pfeil dranhängt. Stell dir mal vor der untere Transistor (Q1 und Q3) sind gesperrt (also extrem hochohmig). Wo soll dann der Potentialunterschied zum Gate bei Q2/Q4 herkommen wenn Source quasi in der Luft hängt? Also wird das so schonmal nix. Ein Transistor hat immer einen Steuerstromkreis und einen Laststromkreis. Die beiden sind über den Sourceanschluß verbunden (beim npn/pnp ist das der Emitter).

Dann zum MOSFET ... Das Gate muß zum durchschalten geladen werden und zum sperren wieder entladen werden. Mit den Dioden vom Atmel zu den MOSFETs geht entweder das eine oder das andere nicht. Also wie schon geschrieben auch Mist. >> Wikipedia MOSFET

Dieses ist meiner Meinung nach eine sehr gute Info-Seite ... rn-wissen.de (Roboter-Netz Wissen).
- rn-wissen.de - Transistor
- rn-wissen.de - Feldeffekttransistor
Es gibt auch noch sehr viele andere Seiten mit guten Grundlagen im Elektronikbereich wie zB das elektronik-kompendium.de
- Bipolare Transistoren
- MOSFET-Transistoren
stöber da mal ein wenig rum. Das was du zB einsetzen willst ist eine Transistor Vollbrücke (4Quadranten-Steller). Wenn man nur Q1/Q4 oder nur Q2/Q3 nehmen würde dann wäre das eine Halbbrücke (Kann man aber auch Gegentaktendstufe nennen). Damit hast du schonmal ein paar Stichworte für die Internetsuche. Infos zu einer Vollbrücke bekommst du auch beim Begriff "Schrittmotoransteuerung" da dort bei bipolaren Motoren sowas eingesetzt wird.

Dann hast du nun die Hälfte der Spannungsversorgung (AVcc) beim Atmel geklaut. Damit wäre dein PortC und auch der ADC nicht funktionsfähig. Außerdem hast du dann Probleme mit den Schutzdioden vom PortC. Je nachdem wie Atmel die intern verschaltet hat quälst du den Ausgleichsstrom (wegen Überspannung) über die Widerstände R1/R6 in den Pin PC0 rein und quer durch die internen Schaltungen des Prozessors. Das könnte bis zum Abrauchen des Chips führen. Also ganz großer Mist! Dringend ändern.

Die oberen Anschlüsse der MOSFETs Q2/Q4 waren vorher nach oben an die Leitung mit dem C2 (vorher Elko mit 100µF) der 100nF nutzt dir da garnix. Der siebt lediglich die Spannung die du messen willst. Dafür hast du die Lastspannung nun über ne weitere Diode (D3) geführt was zu weiteren 0,6V Spannungsverlust führt.

Dann mal was zu einer Vollbrücke. Transistoren sind nicht unendlich schnell. Darum kann es bei einer Vollbrücke vorkommen das ein Transistor (zB der Q4) sperren soll aber noch nicht voll gesperrt ist (ist noch grad dabei hochohmig zu werden). Der Transistor Q1 bekommt allerdings schon soviel Steuerspannung das er etwas leitet. Was hat man dann? Nen Kurzschluß von +12V über Q4 (der noch nicht voll gesperrt ist) über Q1 (der grade am durchschalten ist) zum GND. Viel Spaß beim Transistor tauschen und Rauch wegwedeln Dafür gibt es in Steuer-ICs für Vollbrücken bei Schrittmotoren zB ein "turn-on delay" oder ähnliches das dieses verhindern soll. Das mußt du hier in Software machen.

Also ersten Lösungsvorschlag: für die beiden oberen MOSFETs (Q2/Q4) benötigst du zwei weitere Transistoren um die anzusteuern und den Logikpegel des Atmels auf das Bezugspotential der beiden MOSFETs zu heben. Also insgesamt deine 4 MOSFETs als Laststufen und zwei Pegelwandler/Steuerstufen/Treiberstufen/wie-auch-immer für die beiden oberen MOSFETs.

Eigentlich könnte man bei der noch recht übersichtlichen Schaltung das ganze eintüten und neu machen sorry wenn ich das so sage Die Umbauarbeiten bei dem Eagle-Plan wären zeitaufwendiger als wenn man das neu zeichnet (jedenfalls für mich).

Gruß
Dino

 

[dino03]

Nochmal ein paar weitere Links zu MOSFET und Vollbrücken ...

- mikrocontroller.net - FET

- mikrocontroller.net - MOSFET-Übersicht

- mikrocontroller.net - Motoransteuerung mit PWM (wegen MOSFET-Ansteuerung und Brückenschaltung)

- mikrocontroller.net - H-Brücken Übersicht

Da es schon so viele Infos im Internet gibt die teilweise sehr gut erklärt sind lohnt es nicht das alles hier im Forum nochmal zu wiederholen und neu aufzuwärmen.

Gruß
Dino

 

[hamster]

Moing,

ok ich hab noch einmal gelesen und gelesen Ich kam zum schluss ich muss also eine Z Diode 5V1 an den ADC schalten? Korrekt?

Was meinst du mit Abblockerko? reicht es also nicht avcc an die 5V Leitung zu schliessen?


Grüße
Chris


ps: die beiden zwischen antworten hatte ich noch nicht gesehen, ohje

 

[LotadaC]

- Auf den ersten Bildern (und im Text), sah es so aus, als wenn er für beide Richtungen unterschiedliche Spannungen realisieren wollte. Ansonsten hätte ich ja auch an einen H-Brücken-IC gedacht. Wenn er das jetzt mit PWM runterregeln will (für die eine Richtung), sehe ich da bei LEDs allerdings auch Probleme kommen.

Also bevors hier an die Schaltung geht, sehe ich noch weiteren Klärungsbedarf:
-Was sind das jetzt für LEDs im Fussraum?
-Wieviele, und wie (untereinander) verschaltet?
-Welche Spannungsversorgungen kannst Du verwenden (die beiden 12V?)

Als ich den ersten Post überflogen hatte, dachte ich, daß man das vielleicht auch mit dem einen oder anderen Logic-IC lösen kann...

PS.:
-Welche Programmier-Hardware steht Dir zur Verfügung/willst Du nutzen/beschaffen?
-In welcher Programmiersprache soll das realisiert werden?
-Warum der Mega8 (ist ja hier deutlich überdimensioniert)? Gehen tut er natürlich...

PPS.: Versuch mal bitte (auch in Zukunft), Deine Schaltpläne etwas übersichtlicher zu gestalten. Als konkreten Tip hätte ich, daß Du das 5V-Netz direkt hinter dem Spannungsregler mit dem entsprechenden Symbol versiehst (Bauteil->Supply->Vcc oder so), und an den Verbrauchern dann eben auch, dann müssen da nicht so viele Linien Wirrwarr übereinander. Dito beim Gnd-Netz. Die Abblockkerkos (100nF an Vcc/Gnd und AVcc/AGnd) zeichne ich dann auch immer gern nahe am Controller.

Der Reset-Pin des Controllers sollte mit einem Pullup gegen Vcc versehen werden (insbesondere bei eher rauhen Bedingungen, wie in einem KFZ).
Dann würde ich mir Gedanken darüber machen, Einen In-System-Programmieranschuß miteinzubauen - bei einem so großen Controller kannst Du die nötigen Leitungen ja direkt vom Controller verwenden/die entsprechenden Pins dafür reservieren.
PWM - wenn das auch nur potentiell genutzt werden können sollte, würde ich zur Ansteuerung der Brücke auch Pins verwenden, die Hardware-PWM unterstützen (die Output-Compare-Pins OCxx).

Irgendwo im FAQ hat Dino mal 'n Ausführlichen Beitrag zum Thema Minimalbeschaltungen (externe Betaktung brauchst Du aber nicht), Abblockkerkos und generellem Schaltplanlayout unter Eagle gepostet - da wird das alles besser deutlich.

Und bitte nehm uns die Kritik hier nicht übel... das wird schon noch was

Nachtrag:
Hier ist der FAQ-Übersichts-Topic (sticky im FAQ-Unterforum)
Minimalbeschaltung, da gehts auch um die Abblockkerkos, und warum AVcc/AGnd auch angeschlossen werden müssen.
Und noch der Thread mit der Schaltplanübersichtlichkeit

 

[dino03]

Hier mal das Ergebnis von etwa 20 Minuten mit Eagle ...

Hi Chris,

also hier mal was als Download (die Schaltplan-Datei) ...
Anhang anzeigen Hamster_Schaltplan_3.zip

und hier als Bild ...


So hab ich das in etwa gemeint.

So wie LotadaC schon gesagt hat ...
"Und bitte nehm uns die Kritik hier nicht übel... das wird schon noch was "

Deine 5,1V Z-Diode begrenzt lediglich die Spannung. Sie läuft also gegen einen "Puffer/die Wand/was auch immer". Du mißt also immer VollPower auch wenn nur 6V da sind. Darum einen Spannungsteiler (wenn du denn messen willst). Wenn du nur erkennen willst ob da Saft drauf ist (Da oder nicht) dann reicht auch die Z-Diode. Das müßtest du dann aber nochmal genauer erklären. Für den ADC (bei Messung) brauchst du auch noch den Kondensator am ARef-Pin gegen GND.

Das mit dem PullUp am Reset-Pin (also so 22k gegen Vcc) für rauhere Bedingungen hat LotadaC ja auch noch geschrieben. Ich hab hier jetzt deine Schaltung lediglich mal in die richtige Richtung geschoben. Fertig ist sie noch nicht so ganz.

Die Transistoren hab ich alle einzeln ansteuerbar gemacht um durch die Software einen Kurzschluß in der Vollbrücke zu vermeiden. Du kannst also so ansteuern das nur eine Richtung sauber durchsteuert und im Umschaltmoment alles kurzzeitig sauber sperren kann.

EDIT: Also das mit dem Spannungsteiler am ADC0/PC0 ... hast du den Spannungsteiler mal grob überschlagen oder berechnet? Zwei gleiche Widerstände machen aus 12V lediglich 6V. Der Rest bis 5,1V wird durch die Z-Diode "verbrannt". Ich habe bei mir etwas stärker reduziert. Damit bleibe ich unter 5V. Für eine Erkennung als Logisch-1 reicht das bei 12V aus und wenn man AVcc intern als Referenzspannung schaltet kann man auch (wenn man will) die Spannung messen.

Gruß
Dino

 

[hamster]

Moing,

also ich versuche mal jetzt allen zu antworten

Ja du hast Recht, ich hab noch nicht soviel Plan davon Deshalb ist es schwierig für mich alle Neuen Dinge die ihr mir hier zeigt gleich zu verstehen ich muss alles nachlesen und verstehen Ich bin deshalb keinesfalls böse wegen der Kritik von euch! Ganz im Gegenteil! Soviel hilfe hätte ich nicht erwartet!!! Tolles Board und tolle Leute hier !!

Mein Übungsteil und Sprache:
Also ich habe mich für das myAVR Board MK2 entschieden da mir C++ bis jetzt am besten gefiel und mein Arbeitskollege schon Erfahrung mit Visual Studio hat. 2003 in der Ausbildung bin ich bei Assembler irgendwie eingeschlafen
Dort ist ja auch ein abnehmbarer Programmer dabei, den wollte ich dann gleich nehmen bzw gleich das mk2 board. Mega8 rauf -> brennen -> auf die fertigen Platinen?!

Na klar ein großes Steckbrett usw also viele Bauteile hab ich mir auch gleich gegönnt

Zu den Leuchten:
http://www.passatplus.de/umbauteile/leuchten/leuchten.htm
Es handelt sich um diese hier ganz oben 8J0 947 409A
Laut anderen Foren: weiß 100mAh, rot 250mAh / Leuchte
Ich habe davon 4 Stücke parallel

Zu ADC Messung:

ja ich wollte nur Logik 1 oder 0 damit entscheiden können ob rot/weiß Leuchten so. Spannung messen aktuell noch nicht, eventuell wenn ich am KFZ die Instrumenten Spannung dimme eine Kurve hinterlege das auch die Rote PWM Spannung gedimmt wird unter 6V und nicht fest auf 6V bleibt. ?! mal schauen


Warum Mega8:
Ehrlich gesagt keine Ahnung, da der überall benutzt wird. Wahrscheinlich reicht auch ein Tiny? Ich brauch ja nur die Logik und ein "ADC" Eingang und muss PWM erzeugen können für die Mosfet`s


H-Brücke:
Würde ein 10K Widerstand zu GND das problem lösen mit den Entladen des Gates? (Der in Reihe kann ja weg, allgemein oder?) damit die Dioden zum Mega bleiben können um ihn zu schützen? Sinnvoll?
Muss ich wenn ich die Widerstände an den Gate Anschlüssen habe. Trotzdem per Software eine Wartezeit einplanen für die Umschaltung? Wenn ja dann würde ich doch kaum mit PWM auf 6V runterkommen wenn die Gates nicht entladen würden so schnell Über die H Brücke habe ich bis jetzt am meisten gelesen und leider ist das Problem ja in Foren wenn man hier und dort liest, liest man wohl auch viel mist (Nicht bei euch! )

Reset Pin:
Habe ich mich noch nicht mit beschäftigt, hat der das nicht intern? Genau wie am ADC Port die interne Diode?


Tja was soll ich sagen, mich hat dieses Projekt ja dazu bewegt. Ich hoffe ich bekomme das hin. Ich bin jedenfalls so interessiert das ich danach weiter machen werde, So ein LED Kubus sieht ja ganz nett aus

 

[hamster]

Hi Chris,

also hier mal was als Download (die Schaltplan-Datei) ...
Anhang anzeigen 6010

und hier als Bild ...
Anhang anzeigen 6009

So hab ich das in etwa gemeint.

So wie LotadaC schon gesagt hat ...
"Und bitte nehm uns die Kritik hier nicht übel... das wird schon noch was "

Deine 5,1V Z-Diode begrenzt lediglich die Spannung. Sie läuft also gegen einen "Puffer/die Wand/was auch immer". Du mißt also immer VollPower auch wenn nur 6V da sind. Darum einen Spannungsteiler (wenn du denn messen willst). Wenn du nur erkennen willst ob da Saft drauf ist (Da oder nicht) dann reicht auch die Z-Diode. Das müßtest du dann aber nochmal genauer erklären. Für den ADC (bei Messung) brauchst du auch noch den Kondensator am ARef-Pin gegen GND.

Das mit dem PullUp am Reset-Pin (also so 22k gegen Vcc) für rauhere Bedingungen hat LotadaC ja auch noch geschrieben. Ich hab hier jetzt deine Schaltung lediglich mal in die richtige Richtung geschoben. Fertig ist sie noch nicht so ganz.

Die Transistoren hab ich alle einzeln ansteuerbar gemacht um durch die Software einen Kurzschluß in der Vollbrücke zu vermeiden. Du kannst also so ansteuern das nur eine Richtung sauber durchsteuert und im Umschaltmoment alles kurzzeitig sauber sperren kann.

EDIT: Also das mit dem Spannungsteiler am ADC0/PC0 ... hast du den Spannungsteiler mal grob überschlagen oder berechnet? Zwei gleiche Widerstände machen aus 12V lediglich 6V. Der Rest bis 5,1V wird durch die Z-Diode "verbrannt". Ich habe bei mir etwas stärker reduziert. Damit bleibe ich unter 5V. Für eine Erkennung als Logisch-1 reicht das bei 12V aus und wenn man AVcc intern als Referenzspannung schaltet kann man auch (wenn man will) die Spannung messen.

Gruß
Dino

Huhu,

wahnsinn. Ich brauch dafür 2 Stunden

Hmm nach einer Stunde betrachtung, fehlt da wirklich was? Mir ist nur aufgefallen das ich vom unteren 12V+ noch eine Verbindung zur H Brücke benötige da ich sonst ja keine 12V+ Auf der H-Brücke habe wenn ich sie eigentlich brauche (Logik vom Auto oben 0V unten 12V (Anschlüsse) -> Rot 6V Ausgang gepulst; oben und unten 12V anliegen -> 12V raus

- meinen LM2840 kann ich aber auch verwenden da ich diese schon im Bestand habe (einige) inkl zugehörigen Caps 47uF und den 100nF

- Für die H Brücke hätte ich auch schon die IRF 630 und den N da, gehen die gar nicht? Ziemlich viel Input für eine Woche ^^


Hmmmm schwieriges Ding für mich

 

[dino03]

Hi Chris,

Ja du hast Recht, ich hab noch nicht soviel Plan davon Deshalb ist es schwierig für mich alle Neuen Dinge die ihr mir hier zeigt gleich zu verstehen ich muss alles nachlesen und verstehen

OK ... also muß ich inclusive "Urschleim" erklären

Ich bin deshalb keinesfalls böse wegen der Kritik von euch! Ganz im Gegenteil! Soviel hilfe hätte ich nicht erwartet!!! Tolles Board und tolle Leute hier !!

Besten Dank für die

2003 in der Ausbildung bin ich bei Assembler irgendwie eingeschlafen

ist aber ne sehr interessante Sprache. Empfehlenswert da mal reinzusehen

Zu den Leuchten:
http://www.passatplus.de/umbauteile/leuchten/leuchten.htm
Es handelt sich um diese hier ganz oben 8J0 947 409A
Laut anderen Foren: weiß 100mAh, rot 250mAh / Leuchte
Ich habe davon 4 Stücke parallel

weißes Licht: Pin 1 = Masse, Pin 2 = +12 Volt .... 4x 100mA = 400mA
rotes Licht: Pin 1 = +6 Volt, Pin 2 = Masse .... 4x 250mA = 1A
Eine Richtung 12V und die andere 6V ... den Konstrukteur sollte man erschlagen So ein Blödsinn
Da muß man sich was überlegen Es scheint ne Duo-LED drauf zu sein die zwei antiparallel geschaltete Chips beinhaltet. Ist bei dem ganzen Geleuchte schlecht zu sehen. Was hinten noch alles versteckt ist sieht mal leider auch nicht (nur die Vorderseite fotografiert). Scheinen auch zwei 75 Ohm Widerstände drauf zu sein.

Zu ADC Messung:

ja ich wollte nur Logik 1 oder 0 damit entscheiden können ob rot/weiß Leuchten so. Spannung messen aktuell noch nicht, eventuell wenn ich am KFZ die Instrumenten Spannung dimme eine Kurve hinterlege das auch die Rote PWM Spannung gedimmt wird unter 6V und nicht fest auf 6V bleibt. ?! mal schauen

Also kann man notfalls den unteren Widerstand (nach GND) durch eine 4,7V oder 5,1V Z-Diode ersetzen.

Warum Mega8:
Ehrlich gesagt keine Ahnung, da der überall benutzt wird. Wahrscheinlich reicht auch ein Tiny? Ich brauch ja nur die Logik und ein "ADC" Eingang und muss PWM erzeugen können für die Mosfet`s

Für die Spannungs-Erkennung brauchst du keinen ADC-Eingang. Da reicht ein normaler IO-Pin. Der Mega8 ist auf jeden Fall sehr Anfängergeeignet War ne gute Wahl. Die meißten kasteien sich hier mit kleinen Winzig-Tinys mit 1k-Flash und kommen dann ins straucheln. Zum Umschalten der Spannungsrichtung brauchst du kein PWM. Für die 6V-Erzeugung wäre es aber hilfreich. Wobei man mit PWM nicht grade 6V erzeugt sondern eigentlich die 12V zerhackt. Also 50% an / 50% aus (50% DutyCycle).

H-Brücke:
Würde ein 10K Widerstand zu GND das problem lösen mit den Entladen des Gates? (Der in Reihe kann ja weg, allgemein oder?) damit die Dioden zum Mega bleiben können um ihn zu schützen? Sinnvoll?

Nein. Blödsinn. Die Dioden sind überflüssig. Sieh dir mal meine H-Brücke an.

Muss ich wenn ich die Widerstände an den Gate Anschlüssen habe. Trotzdem per Software eine Wartezeit einplanen für die Umschaltung? Wenn ja dann würde ich doch kaum mit PWM auf 6V runterkommen wenn die Gates nicht entladen würden so schnell Über die H Brücke habe ich bis jetzt am meisten gelesen und leider ist das Problem ja in Foren wenn man hier und dort liest, liest man wohl auch viel mist (Nicht bei euch! )

stimmt. Wenn man in Foren liest, dann kann man richtiges finden wenn man sich schon ungefähr auskennt. Als Anfänger wird man mit vielen Halbwahrheiten und falschen Infos zu kämpfen haben.

Die Gate-Widerstände begrenzen lediglich die Ladeströme für den Steueranschluß. Nicht mehr und nicht weniger. Sie haben nichts (oder nur sehr wenig) mit den Steuerzeiten der Transistoren zu tun. Stell dir den Gatewiderstand mit der Kapazität des Gates als RC-Glied vor (t=R*C , Lade/Entladekurve eines Kondensators).

Wichtig! Schmeiß nicht alle Themen in einen Topf. Du mußt lernen zwischen den Teilen zu unterscheiden sonst kommst du ins schwimmen.

PWM -> Pulsweitenmodulation. Das ist nur eine Art der Leistungssteuerung (prozentual anschalten/ausschalten)
Gatewiderstände -> die regeln nur die Ströme im Steuerstromkreis des MOSFET
Wartezeit (turn-on delay) -> ist eine Sicherheitszeitspanne um keinen Kurzschluß in der Brücke zu bekommen.

Da muß ich wohl nochmal etwas mehr zu schreiben (PWM und H-Brücke)

Reset Pin:
Habe ich mich noch nicht mit beschäftigt, hat der das nicht intern? Genau wie am ADC Port die interne Diode?

in gewissem Umfang ja ... die Schutzdioden sind aber nur zum Schutz und normalerweise nicht für die Benutzung ausgelegt. Da gibt dir kein Hersteller eine Garantie drauf.

So ein LED Kubus sieht ja ganz nett aus

Ähhmmmm ... genauso Cool wie ein Grafik-Display oder nen Touch-Display oder, oder, ...
ein guter Weg sich am Anfang zuviel vorzunehmen und im Frust unterzugehen. Mach einen Schritt nach dem anderen
Ein LED-Kubus hat viel mit Multiplexing zu tun. Versuch das erstmal mit ner 4stelligen 7Segment-Anzeige. Wenn du die hinbekommst, dann bist du ein großes Stück weiter. Da wirst du schon genug Timing-Probleme auf dich zukommen sehen. Da sind auch solche Sachen wie turn-on-delay drin. Wenn du da nicht drauf achtest, dann bekommst du "Geisterbilder" auf die Anzeige.

Gruß
Dino

 

[dino03]

Zuerst mal PWM ...

Also ...

PWM und aus 12V 6V "erzeugen" ist nen Märchen Kannste vergessen.

Das wär so als wenn du statt ner 230V-Birne ne 110V-Birne reindrehst und wenn du dann schnell genug an und abschaltest (50% an und 50% aus) dann leuchtet sie mit 110V Erkennst du den Fehler? Ist also Nix. PWM ist KEINE Spannungsregelung! Erst wenn du das Signal integrierst (entweder RC-Glied oder vergleichbar) bekommst du durch die Glättung deine 6V. Dabei geht beim integrieren natürlich auch wieder Leistung verloren. Ganz grob gesagt ist das ähnlich wie in einem Schaltnetzteil. Da du die Spannung aber umpolen mußt um die andere Farbe zu erhalten kannst du da keine Elkos einsetzen. Die fliegen dir wegen Verpolung um die Ohren. Also würden nur Folienkondensatoren gehen. Die haben bei deinen 1A aber bei entsprechender Pufferwirkung schon ziemliche Ausmaße (Zigarettenschachtelgröße?) Also ist das schonmal ne Sackgasse. Da braucht es einen anderen Denkansatz.

Wenn du das so machen willst wie in deiner ersten Schaltung und den Spannungsregler dafür mitverwendest, dann glüht der dir bei 1A durch den Boden ...
12V - 5V = 7V , bei 1A hast du also 7W Verlustleistung am Spannungsregler. Ist schön für den Winter oder zum Wäsche bügeln oder als Brandeisen

...

 

[hamster]

Hatte ich erwähnt das die "Möglichkeit" besteht

den unteren 12V+ Anschluss (Instrumentenbeleuchtung) zu dimmen per Auto? Kennt man ja oder? -> dieses Geschieht natürlich per PWM im Auto aus Kostengründen wahrscheinlich

-> das qutsch dann?
ich stelle mir das jetzt so vor. Ich zerhacke 12V dauerhaft (für Rotes Licht ja auf max 6V) 50% an / aus und am auto drehe ich jetzt auf 70-30 = ?? 9 V dann kommt 4,5V raus oder? also muss ich die KFZ Dimmung nicht beachten?


Was sagst du zu den LM2840 für die Spannungsversorung und den IRF 630 P & N für die Brücke? Weil dann bräuchte ich nur noch die 6k8 und die anderen beiden Transistoren dort zum schalten.


Softwaretechnische denke ich schon das ich das hinbekommen werde mit meinen Kollegen wir haben alles doppelt bestellt, mk2 board usw :>





PS: oooooooh was hab ich denn fürn blöödsinn überall gelesen?!? ich dachte ich bin schon auf der "zielgeraden" :> och menno. also muss ich doch für die 6V einen SPannungsregler einsetzen, am besten ein 2. der Mehr verlust kann inkl Kühlkörper oder bekommt man einen der für beides reicht inkl Kühlkörper?

 

[dino03]

... und nun die H-Brücke (oder Vollbrücke) ...

Aaaalso ...

Ein Transistor benötigt eine gewisse Zeit um durchzusteuern oder wieder zu sperren. Das hab ich selber mal böse lernen müssen ... (siehe 1Wire/TWI-Analyzer im Projekte-Bereich). Die Zeit kann bei bipolaren Transistoren mal locker je nach Steuerstrom im 1ms-Bereich liegen wenn man in die Sättigung der Basis geht. Er sperrt also erst nach etwa 1ms wieder wenn man den Steuerstrom wegnimmt. Um das zu umgehen werden teilweise ziemliche Klimmzüge im Schaltungsdesign gemacht.

Bei MOSFETs mußt du für ein schnelles Schaltverhalten die Gatekapazität schnell umladen. Hast du schonmal nen Elko kurzgeschlossen? Bei Leistungs-MOSFETs kann die Gatekapazität um die 1nF liegen. Bei kleinen liegt sie im 10..100pF-Bereich (Datenblatt lesen!) Wenn du also den Atmel-Pin direkt an das Gate anschließt, dann bekommst du beim Umschalten von 1 auf 0 einen ENtladestrom der nur durch den Innenwiderstand (Transistoren, Bond-drähte, ...) des IO-Pins des Atmels begrenzt wird. Beim sehr schnellen schalten (mehrere 100kHz, ... MHz, ...) wird das dann echt heftig. Dazu mal ein Exkurs in das Innere eines Chips ...

Die heutigen CPUs/Speicher/... sind alle auf CMOS-Basis (also MOSFETs). Wenn man die Frequenz erhöht, dann muß das Gate des MOSFET auch schneller geladen/entladen werden um da mitzukommen. Die Leiterbahnen auf dem Chip sind aber wegen hoher Dichte sehr dünn (Nanometer-Bereich). Man bekommt dann Stromdichten von mehreren Amprere pro Quadratmillimeter oder noch mehr. Bis zur geplanten Betriebsfrequenz wird das einkalkuliert. Wenn man aber übertaktet, dann kann es durch die hohen Umladeströme zu Ionenwanderung auf den Leiterbahnen kommen. Also das Material der Leiterbahnen auf dem Chip wandert durch den Strom angetrieben als ob es Wachs wäre. Das geht so lange bis eine Leiterbahn abreißt. Dann ist der Chip hin und reif für die Tonne.

Nun also zur Vollbrücke ...

Man hat in der Brücke die Last liegen. Also von einer Halbbrücke zur anderen. Damit kann man je nach Ansteuerung die Polarität an der Last ändern. Wenn man also auf einer Seite den oberen Zweig und an der anderen den unteren anschaltet, dann läuft zB ein Motor in eine Richtung und wenn man dann auf beiden Seiten oben und unten tauscht, dann läuft er anders rum.

Nun kann man noch zusätzlich alles sperren lassen. Dann liegt die Last sozusagen im "luftleeren Raum" und ist nirgendwo mit der Versorgung verbunden. Ein Motor würde dann frei drehen.

Dann kann man auch noch auf beiden Seiten nur unten oder nur oben durchschalten. Damit würde man die Last sozusagen entweder über GND (bei unten) kurzschließen oder über die positive Versorgung (bei oben). Ein Motor würde dadurch als durch seine Eigeninduktion gebremst. Die induzierte Spannung wird kurzgeschlossen. Da kann bei manchen Motoren ganz schön was an Leistung zusammenkommen! Eventuell können einem dadurch auch mal die MOSFETs explodieren! Bei Frequenzumwandlern (Nenn man auch FU´s, da werden 3 Halbbrücken für Drehstrom verwendet) gibt es dafür extra Bremswiderstände mit mehreren hundert Watt oder mehr, die dann die Leistung aufnehmen.

Wenn du also die Schaltgeschwindigkeit der Transistoren und die Ansteuermöglichkeiten der Brücke zusammenfaßt, dann gibt es ein paar zeitliche Probleme ...

zB: Links ist der obere noch durchgeschaltet und fängt langsam an zu sperren und rechts ist der untere noch durchgeschaltet und fängt auch langsam an zu sperren. Wenn du nun nur die beiden diagonalen Transistorpaare zu schnell umschaltest, dann fängt links der untere grade an zu leiten und rechts der obere. Damit hast du beide Brückenzweige beinahe im Kurzschlußbetrieb. Denk an die etwa 1ms die so ein voll gesättigter bipolarer Transistor evtl benötigt um wieder zu sperren! Durchschalten tuen die recht zügig (im 3..10ns-Bereich).

Du kannst also lediglich, wenn du das eine diagonale Paar gesperrt hast, ein wenig warten und dann erst das andere diagonale Transistorpaar durchschalten lassen. Das ist dieses "turn-on Delay".

Soviel mal als erstes. Da sollte schon genug Material zum Nachdenken dabei sein

Gruß
Dino

 

[hamster]

Na dino

Wenn ich mein LM2840 durch diesen ersetze LM2596 naja es wird ja einen geben der bisschen mehr als der 2840 z.b. kann? ->


Der kann wohl 3A (inkl Kühlkörper würde man das ja dann machen)

Aber da war was mit der Brücke wenn ich eine Seite 5V reinlasse und die andere die Boardspannung vom Auto ? Ich denke bei 5V leuchten die lampen auch noch rot genug

erfahrung ist schwer aufzubauen mit büchern und viel lesen im netz.... ich hoffe wenn ich das projekt fertig habe lerne ich viel mehr auch in praktischen beispielen. hierfür brauch man schon ein wenig mehr als was ein anderer für den einstieg wählt

grüße

 

[dino03]

Hi,

Hmm nach einer Stunde betrachtung, fehlt da wirklich was? Mir ist nur aufgefallen das ich vom unteren 12V+ noch eine Verbindung zur H Brücke benötige da ich sonst ja keine 12V+ Auf der H-Brücke habe wenn ich sie eigentlich brauche (Logik vom Auto oben 0V unten 12V (Anschlüsse) -> Rot 6V Ausgang gepulst; oben und unten 12V anliegen -> 12V raus

- meinen LM2840 kann ich aber auch verwenden da ich diese schon im Bestand habe (einige) inkl zugehörigen Caps 47uF und den 100nF

- Für die H Brücke hätte ich auch schon die IRF 630 und den N da, gehen die gar nicht? Ziemlich viel Input für eine Woche ^^

in Kürze ... Also die ganzen GND sind deine gemeinsame Masse von der +12V-Bordversorgung (die Karosserie) und Vcc (+5V).

Ich hab grade keinen LM2840 gefunden und dafür nen 7805 verwendet. Ist eben kein LowDrop-Regler

Identisch mit den MOSFTEs. Ich hab auf die Schnelle nen n-Kanal und nen p-Kanal gesucht und die beiden gefunden

Gruß
Dino

 

[LotadaC]

Aus dem Elektronik-Kram klink ich mich hier erstmal aus, sonst geht da zuviel durcheinander...

Aber zum Controller: Wenn Du eh auf'ne Hochsprache setzt, würde ich den Atmega88 empfehlen (die Unterschiede in der inneren Architektur betreffen eigentlich nur Assembler-Programmierer, der hat aber mehr Hardware-Möglichkeiten zu bieten) - oder die pinidentische Version mit doppelt soviel Programmspeicher: den ATmega168.

Zur Ansteuerung der Transistoren/Brücken etc... würde ich trotzdem Hardware-PWM-fähige Controllerpins vorsehen. Die kann man ja trotzdem als konventionelle I/Os verwenden, aber man hätte später die MÖGLICHKEIT, das Programm dahingehend abzuändern, die (gefühlte/durchschnittliche) LED-Helligkeit mittels PWM zu dimmen etc, ohne an der Schaltung was ändern zu müssen...

 

[dino03]

Hi,

Zur Ansteuerung der Transistoren/Brücken etc... würde ich trotzdem Hardware-PWM-fähige Controllerpins vorsehen. Die kann man ja trotzdem als konventionelle I/Os verwenden, aber man hätte später die MÖGLICHKEIT, das Programm dahingehend abzuändern, die (gefühlte/durchschnittliche) LED-Helligkeit mittels PWM zu dimmen etc, ohne an der Schaltung was ändern zu müssen...

stimmt. Kann man machen. Dann würde ich der Einfachheit halber die unteren beiden Brückenzweige mit PWM versehen und die beiden oberen nur zur Umschaltung der Polarität mit normalen IO-Pins verbinden.

EDIT: Nochmal zum Spannungsregler und den 1A ... Die 7W kannst du nicht mit ner Blechlasche abfrühstücken Das kann man sogar ausrechnen. Ein linearer Regler wird da richtig heiß. Das kann man nur mit nem Schaltregler machen.

Gruß
Dino

 

[hamster]

Huhu,

also ich sahs jetzt 4 Stunden für die "kleinen" Änderungen vor dem PC inkl lesen... )

Unter Berücksichtigungen von

- höhere Last bei 6V (4V) Betrieb einen extra StepDown Regulator der bis 3A kann
- manuelle Spannungsänderung für 6V Brücken-Teil per Ri Veränderung am Regler (könnte man ja auch per POTI für die Grundspannung machen an der Platine dann, ohne PWM)
- Übersichtlichkeit der Schaltung im Eagle? Ich hoffe so macht man das
- Untere MOSFET per PWM Pin, für eventuelle Dimmung


Gelernt: Mit PWM Dimme ich zwar eine LED aber verändere nicht die Spannung Man ließt echt ein Mist....


Hier mein Schaltplan:
Download: Anhang anzeigen Hamster_Schaltplan_3.zip

Bild:



Grüße
Chris