Pytanie:
Dziwne zachowanie w PCB, gdy wyłącza się elektromagnes
bunny
2015-09-23 19:57:51 UTC
view on stackexchange narkive permalink

PCB image

Cześć wszystkim,

Zaprojektowałem płytkę PCB do sterowania zamkiem. Możesz zobaczyć PCB na obrazku. Kilka wyjaśnień na temat skrótów:

  • Zewnętrzne: zewnętrzne źródło zasilania 12 V
  • Akumulator: akumulator 12 V
  • 1702: przetwornica napięcia 12 V na 5 V
  • Klawiatura: oto klasyczna klawiatura 4 na 3
  • MCU: Atmel Atmega 328P
  • IRL520N: tranzystor do sterowania cewką zamka

Myślę, że inne komponenty nie są istotne dla dyskusji.

Program wygląda następująco: wpisujesz kod. Gdy kod jest poprawny, tranzystor jest aktywowany i zamek otwiera się. To przez dwie sekundy. Potem zamki się wyłączają.

Wszystko działa dobrze, z wyjątkiem ... Kiedy zamki znowu się wyłączają, obwód zaczyna dziwnie działać. Czasami się blokuje, czasami chip się restartuje.

Wsyłam rysunek płytki drukowanej, a nie obwodu, ponieważ myślę, że problem leży w sposobie ułożenia płytki drukowanej.

Dziękuję bardzo za pomoc!


Biorąc pod uwagę wszystkie odpowiedzi, trochę (bardzo) przerobiłem obwód:

  • Zastosowanie SMD komponenty
  • Kryształ jest znacznie bliżej MCU
  • Zastosowanie kondensatora odsprzęgającego (C5)
  • Zastosowanie wypełnienia ziemią (różowy obszar na spodzie płytki drukowanej)

New PCB

Czy mógłbyś mi powiedzieć, czy ta płytka drukowana miałaby dobre parametry, których wymagałby żaden? A może nadal się mylę?

Wielkie dzięki

O tak, kiedy testuję to na płytce stykowej, nie ma takiego problemu.Dlatego myślę, że jest problem z moim układem PCB ...
Proszę dodać schematy
Witamy w świecie zakłóceń elektrycznych.
Zacznij od kondensatorów odsprzęgających na pinach zasilania MCU.
Nie widzę płaszczyzny naziemnej.
Dodaj kondensator 100 uF-1000 uF równolegle do elektromagnesu.
@Tut Spróbuję kondensatorów odsprzęgających.Dziękuję Ci bardzo
@Andyaka Czy to wymagane, płaszczyzna uziemienia?Jeśli tak, dlaczego?
@bunny - Za każdym razem, gdy tworzysz jakikolwiek system cyfrowy z zegarem, a zwłaszcza jeśli prowadzisz również dowolny rodzaj obciążenia (np. Solenoid), płaszczyzna uziemienia powinna znajdować się na szczycie listy.Cóż, razem z odpowiednim odsprzęganiem (w czym ogromnie pomaga płaszczyzna uziemienia).Znacznie redukuje problemy z hałasem i ogranicza dziwne interakcje - na przykład to, co widzisz.To nie jest panaceum, ale zdziwiłbyś się, o ile łatwiejsze jest to dla ciebie.Każdy skok prądu w twojej ziemi spowoduje skoki napięcia na twoich maleńkich śladach uziemienia.
Zapomniałeś podłączyć AVcc do nowego układu.Powinien być podłączony niezależnie od tego, czy używasz A / D, czy nie (patrz arkusz danych).Trudno powiedzieć, ale uważam, że może brakować również GND na pinie 21 MCU.
@bunny czy wszystkie wejścia MCU są ustawione wysoko?Pływające dane wejściowe złapały mnie kilka razy.
@Tut Naprawdę. Poprawiłem to .thx
Drobny komentarz na temat projektu PCB: nie rysuj prostych linii od punktu do punktu, wygląda to okropnie nieprofesjonalnie.wybieraj obroty, których stopnie są podzielne przez 45 i nie wykonuj ostrych zakrętów o 90 stopni, zamiast tego zamień je w zakręt 45 + 45.W ten sposób wygląda o wiele bardziej uporządkowany.(W niektórych niezwykle rzadkich przypadkach routing punkt-punkt jest najlepszy, ale nie w 99% płyt dla początkujących)
Nowy projekt wciąż jest przerażający.Kryształ i nasadki odsprzęgające są nadal zbyt daleko od MCU.Nie używaj ścieżek pod kątem prostym lub ostrym.Wszystkie kąty powinny mieć 45 stopni (lepsze przy produkcji, mniejsze ryzyko).Jakim rodzajem diody jest D3 (twoja dioda gaszenia na stykach elektromagnesu)?Musi być bardzo szybki, w przeciwnym razie fala elektromagnetyczna może zostać wysłana z powrotem do chipa, powodując awarię i potencjalne uszkodzenie.Czego używasz do zasilania?Ile prądu może to pochodzić?
@derstrom8 DIODE TO PROSTY 1n4001.Nie widzę, jak mogę bliżej ustawić kondensatory odsprzęgające i kryształ?Są prawie tuż obok chipa ...
@bunny czy Twój pakiet oprogramowania umożliwia pomiar odległości?Obraz 3-D też byłby fajny.Kryształ i kondensatory odsprzęgające nie powinny znajdować się dalej niż milimetr lub dwa od chipa.
@bunny - 1) 1N4001 nie jest dobrym wyborem do lotu typu flyback.2) Dlaczego tym razem używasz SMD?Czy na pewno możesz wykonać to naprawdę dobre lutowanie?3) Nowy pakiet Q3 nie może być przez Ciebie przylutowany.Pakiet ten zakłada lutowanie rozpływowe lub w fazie gazowej.Myślę, że to samo dla C1 i C2.4) Twoje złącze danych szeregowych naprawdę potrzebuje styku uziemienia.5) Umieść swoje ślady uziemienia pod paczką za pomocą przelotki na przewód i krótkiego śladu dla każdego przewodu.Krótkie ślady naziemne są dobrymi śladami naziemnymi.6) Połączenia uziemienia Bat & Ext bezpośrednio do płaszczyzny uziemienia.Podobnie pin 1 ICSP. Nie potrzebujesz pinu przelotowego.
Powinieneś wziąć pod uwagę to, co ludzie najczęściej mówią, tj. Bez schematu, krytyczne podejście do rzeczy, które pozostało do zrobienia, to domysły.
@Linards: Nie ma nic złego w prostych liniach od punktu do punktu.W rzeczywistości jest to optymalne pod względem elektrycznym.I nie, nie ma w tym nic nieprofesjonalnego.Nieprofesjonalne jest kompromitowanie projektu na rzecz religijnych lub całkowicie subiektywnych i głupich powodów estetycznych, które szkodzą rzeczywistej użyteczności.Elektrony nie przejmują się tym, czy masz jakieś rozłączenie co do tego, jak „uporządkowany” jeden układ wygląda nad innym.Im prostsza ścieżka, tym lepszy elektryczny.
@OlinLathrop Uważam, że korzystanie z kątów śledzenia podzielnych przez 45 jest o wiele bardziej wydajne pod względem przestrzeni i łatwiejsze do śledzenia podczas debugowania płyty.Jasne, można jechać bez zwracania uwagi na spójne kąty, ale w jakiś sposób nie wydaje się to być powszechnie przyjętą normą.
@Linards: To nie ma nic wspólnego z tym, co pierwotnie powiedziałeś, co było * wygląda okropnie nieprofesjonalnie * i * wygląda o wiele bardziej uporządkowany *.To po prostu bzdury.Bardziej ortogonalne trasowanie może zaoszczędzić miejsce lub pozwolić na rozwiązanie routingu, ale nie o tym mówimy, ani te problemy nie były w oryginalnym projekcie OP.
@OlinLathrop OK, przyznaję, że sformułowałem oryginalny komentarz dość słabo.
Osiem odpowiedzi:
Spehro Pefhany
2015-09-23 21:29:18 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Jednym z głównych problemów jest to, że prąd solenoidu przepływa przez ten sam przewodnik, który jest uziemiony dla chipa. Powinieneś uruchomić go osobno - to może być nawet lepsze niż po prostu rzucanie w niego dużej ilości miedzi na ślepo.

Możesz być w stanie uratować ten układ, odcinając ślad do źródła MOSFET i omijając go latającym przewodem i / lub dodając rezystor szeregowy do bramki MOSFET - co spowolni przełączanie tranzystora i zredukować ten stan przejściowy na ścieżce masy, kosztem odrobiny nagrzewania się podczas operacji przełączania. Spróbuj coś w rodzaju kilku K i zwiększ rezystor bocznikowy, jeśli to konieczne, aby utrzymać większość napędu bramki.

Andy aka
2015-09-23 22:31:44 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Dobre praktyki projektowania PCB. Spójrz na to najpierw: -

enter image description here

Istnieje 6 przykładów, w jaki sposób można podłączyć kondensatory odsprzęgające do pinów zasilania na mikro i zauważ, że wszystkie używają płytki drukowanej z płaszczyzną zasilania i płaszczyzną uziemienia.

OK, masz tylko płytę dwuwarstwową, a najważniejsza jest płyta uziemiająca i masz mnóstwo miejsca na PCB, żeby zrobić naprawdę całkiem efektywną płytkę. Nie oszczędzaj na tym. Prowadzenie torów zasilających na górze nie musi stanowić problemu, ale zrób wszystko, co w Twojej mocy, aby GP był maksymalnie pełny i upewnij się, że różne części obwodu, które mają wspólne zasilanie, nie przepuszczają dużych prądów w dół wspólnego zasilania ścieżki - gwiazdka skierowana z powrotem do akumulatora to dobra rzecz do rozważenia.

W rzeczywistości wiele projektów wymaga rozdzielonych płaszczyzn uziemienia, aby uniknąć przechodzenia dużego prądu (powiedzmy z silnika) przez wrażliwe elementy wejściowe wzmacniacza. Powszechna praktyka w dzisiejszych czasach.

Brak płaszczyzny uziemienia jest jak posiadanie wielu indywidualnych anten pętlowych na całej płytce drukowanej; niektóre zdolne do przesyłania energii i wszystkie zdolne do odbierania energii.

Jeśli używasz płaszczyzny uziemienia, "efektywny" obszar utworzonej anteny pętlowej jest określony przez grubość twojej płytki drukowanej.

Pozwoliłem sobie skopiować zdjęcie PCB i kolorowanie śladów naziemnych na niebiesko, a inne na czerwono: -

enter image description here

Wszystkie czerwone tory można poprowadzić na górze z tylko małe użycie dolnej warstwy w znacznie większym stopniu niż to, co masz. To uwalnia dolną warstwę i daje 95% pokrycia koloru niebieskiego.

„_Prowadzenie torów zasilających na górze nie musi być problemem_”.Dlaczego?Dlaczego samolot zasilający nie jest tak ważny jak samolot naziemny?(Czy mam zadać osobne pytanie? :))
@Rafael to prawdopodobnie dobre pytanie i zbyt długie, aby odpowiedzieć jako krótki komentarz.Mówiąc najprościej, potrzebujesz jednego bardzo dobrego odniesienia 0 V, głównie dlatego, że jest to również odniesienie sygnału, podczas gdy tor mocy może poruszać się nieco w górę iw dół bez zakłócania prądu sygnału do przodu i powrotu z punktu A do punktu B.
Olin Lathrop
2015-09-23 20:10:20 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Bez płaszczyzny uziemienia, bez nasadki obejścia, wygląda na to, że uzyskujesz oczekiwane rezultaty.

Biorąc pod uwagę zły projekt, który jest wyraźnie widoczny, domyślam się, że nie zainstalowałeś również diody flyback w poprzek elektromagnesu.

Rozwijanie tych wszystkich rzeczy jest bezcelowe, ponieważ są one naprawdę podstawowe i już dobrze opisane tutaj i w innych miejscach. Dodaj diodę flyback i nasadkę obejściową dla każdego pinu zasilania micro. To absolutne minimum niezbędne do naprawienia tego bałaganu.

Jeśli możesz użyć jednej warstwy głównie do uziemienia ze zworkami w niej tylko po to, aby routing działał na drugiej warstwie, byłoby dobrze. Nie wiem, dlaczego używasz wszystkich starożytnych części do otworów przelotowych, ale skoro tak, użyłbym górnej warstwy jako uziemienia i umieściłbym jak najwięcej połączeń na dolnej warstwie.

Dodano:

Inni wskazywali, że D1 to dioda flyback catch (jak powiedziałem wcześniej, nie patrzyłem i zgadywałem). To jeden problem w dół, ale nadal pozostawia dwa główne problemy: brak nasadki obejścia (lub zaślepek, potrzebujesz jednego na każdy pin zasilania) i złe uziemienie.

To również wskazuje, dlaczego musisz pokaż schemat . Nie możesz oczekiwać, że wolontariusze, do których szukasz przysługi, będą postępować zgodnie z planem, aby wywnioskować tor. Schemat mógłby również uwidocznić brak kondensatora odsprzęgającego i powinien pokazać, jakiego typu jest dioda D1.

Z drugiej strony uziemienie to problem z układem. Widzę, że w międzyczasie przerobiłeś układ, używając kombinacji części do montażu powierzchniowego i części przelotowych. W tym przypadku użyłbym dolnej warstwy jako płaszczyzny podłoża, w miarę możliwości. Umieść interkonekty na górnej warstwie, przechodząc tylko do dolnej warstwy, aby wykonać krótkie „zworki”, gdy nie można trasować w jednej płaszczyźnie. Staraj się, aby te skoczki były jak najkrótsze i oddalone od siebie. Metryka, do której należy dążyć, to zminimalizowanie maksymalnego wymiaru dowolnej wyspy na płaszczyźnie uziemienia. To nie tylko mówi ci, aby skoczki były krótkie, ale także nie zbijały ich razem.

Widzę, że w komentarzach do twojego pytania dostałeś kilka złych rad, które niestety zostały przegłosowane. Pod względem elektrycznym najlepsze są połączenia bezpośrednie bez żadnych zagięć. To, co pierwotnie miałeś między mikrokontrolerem a złączem klawiatury, było idealnie w porządku, w rzeczywistości nawet optymalne. Nie pozwól ludziom wmawiać, że powinno być inaczej z powodu błędnych i głupich, astetycznych powodów. Elektrony nie przejmują się tym, jak pięknie ty lub ktokolwiek inny myśli, że wygląda. Kiedy musisz robić zakręty, komentarz jest poprawny, ponieważ powinieneś unikać czegoś więcej niż 45 °. Aby wykonać kolano 90 °, użyj dwóch kolanek 45 ° z krótkim prostym odcinkiem między nimi. W rzeczywistości zrobiłeś to dobrze w swoim oryginalnym układzie.

Jednak ponownie musisz pokazać schemat , aby uzyskać bardziej znaczące opinie.

Znajduje się tam dioda flyback (D1).
Komentarze nie służą do rozszerzonej dyskusji;ta rozmowa została [przeniesiona do czatu] (http://chat.stackexchange.com/rooms/29504/discussion-on-answer-by-olin-lathrop-strange-behaviour-in-pcb-when-solenoid-turn).
optronik
2015-09-23 20:48:34 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Energia zmagazynowana w aktywowanym elektromagnesie po wyłączeniu powoduje skoki napięcia na linii zasilającej. Twój mikrokontroler nie ma nawet kondensatora odsprzęgającego na swoich pinach zasilania, aby buforować stany przejściowe. Możesz chcieć dodać 1 lub 2 czapki ceramiczne 100nF blisko Vcc jako natychmiastową poprawę.

Proszę dostarczyć schemat do dalszej analizy.

WhatRoughBeast
2015-09-23 22:53:57 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Różni ludzie, w tym ja, wskazywali na potrzebę lepszego uziemienia i oddzielenia. Ale oto jak spróbuję naprawić twoją płytkę.

1) Zdobądź kilka czapek ceramicznych 0,1 uF 50V. Nie idź na wysokie napięcie. Na spodzie płytki przylutuj jeden od pinu 7 do pinu 8, a drugi od pinu 20 do pinu 22.

2) Wytnij ślad masy między R3 i R4. Wytnij ślad między źródłem Q1 i C2.

3) Używając małego przewodu (np. przewodu połączeniowego nr 26), połącz bolec uziemienia C1 ze stykiem 22 MCU, używając możliwie najkrótszego przewodu. Bez dużych pętli - poprowadź go prosto.

4) Używając znacznie większego przewodu, np. Nr 20, podłącz złącze R3 / Q1 do akumulatora - pin. Ponownie, zrób to tak bezpośrednio, jak to tylko możliwe, unikając umieszczania drutu na innych połączeniach lutowanych, a może użyj odrobiny 5-minutowego kleju epoksydowego lub gorącego kleju, aby utrzymać go na miejscu. Zasadniczo porównałbym twój ślad naziemny, który przebiega pod MCU.

Nie udzielam żadnych gwarancji, ale myślę, że to może dać ci szansę.

Z jakiego powodu nie mogę wszędzie używać dokładnie tego samego większego drutu?
@bunny - Och, możesz, ale nie musisz, a mniejszy drut jest łatwiejszy w obróbce.
@bunny - I jeszcze jedno.Dodaj co najmniej nasadkę 100 μF na lewą nasadkę 10 μF.Jeśli to możliwe, używaj tantalu zamiast elektrolitów.
@bunny - Czy to oznacza, że zadziałało?
w krótkim okresie (z pierwszym PCB, który opublikowałem) udało mi się poprawić dziwne zachowanie, wykonując kroki 2, 3 i 4 twojej odpowiedzi.W dłuższej perspektywie przeprojektuję PCB z różnymi komentarzami ludzi.Ale przynajmniej teraz wszystko działa dobrze. Wielkie dzięki!
Arsenal
2015-09-23 20:48:28 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Wszystkie notatki aplikacyjne, z którymi się spotkałem do tej pory, stwierdzały, że umieszczenie oscylatora jak najbliżej pinów jest w zasadzie koniecznością.

Twój jest w zasadzie mile stąd. Jeśli to możliwe, umieściłbym je między MCU a złączem klawiatury.

Bieżąca ścieżka powrotna również powinna być możliwie jak najkrótsza i bezpośrednia. Które można skierować w ten sposób, gdy kryształ jest umieszczony między MCU a klawiaturą.

Nie wiem, na jakiej częstotliwości działa kryształ, jeśli jest to częstotliwość 32 kHz, może być w porządku, ale nadal bardzo zniechęcony.

@bunny, więc naprawdę powinieneś spróbować zbliżyć go jak najbliżej MCU, oczywiście nie jest to szybka naprawa, nadal może działać (w rzeczywistości działa, dopóki elektrozawór się nie wyłączy).Szybką naprawą, która może pomóc, jest użycie zamiast tego wewnętrznego oscylatora RC (jeśli nie potrzebujesz bardzo precyzyjnego pomiaru czasu).
Marko Buršič
2015-09-23 20:06:41 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Być może XTAL i C2 połączone na ziemi wspólnie z transitorem nie są dobrym pomysłem.

W rzeczywistości lokalizacja XTAL, C1 i C2 jest słabo zlokalizowana.Powinny się znajdować (względem MCU) w miejscu, w którym na ekranie sitodruku widnieje napis „Klawiatura”.
@Marko To jest trochę cienkie jak na odpowiedź na EE.SE.Proszę uzasadnić.[Na szczęście mamy sporo materiału na EE.SE o układzie PCB XTAL.]
Charles Jacks
2015-09-24 20:15:10 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Nie widzę diody odrzutu w obwodzie, aby poradzić sobie z odrzutem spowodowanym przez wyłączenie cewki. Solenoid jest w zasadzie dużym cewką indukcyjną, a przepływający przez nią prąd będzie nadal płynął, dopóki ta energia nie zostanie rozproszona, gdy obwód spróbuje ją wyłączyć. Aby utrzymać przepływ prądu, cewka indukcyjna wytworzy duże napięcia. Pomyśl o świecach zapłonowych w starszych modelach samochodów. Ta energia, która jest wyrzucana z powrotem do twojego obwodu, spowoduje spustoszenie i może ostatecznie uwolnić dym. Umieść dużą diodę prądową i mały kondensator równolegle z obwodem zasilającym solenoid (dioda, kondensator i solenoid równolegle) Kondensator pochłonie część energii do momentu, gdy dioda zacznie przewodzić i wydłuży żywotność diody. Nie rób też zbyt dużego.

Dioda D1 wydaje się być diodą „odbicia”.
... i to mogło być zauważalne na schemacie szpuli.


To pytanie i odpowiedź zostało automatycznie przetłumaczone z języka angielskiego.Oryginalna treść jest dostępna na stackexchange, za co dziękujemy za licencję cc by-sa 3.0, w ramach której jest rozpowszechniana.
Loading...