Comportamiento extraño en PCB cuando el solenoide se apaga

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Holaatodos,

DiseñéunaPCBparauncontroldebloqueo.PuedesverelPCBenlaimagen.Algunasexplicacionessobrelasabreviaturas:

  • Ext:fuentedealimentaciónexteriorde12V
  • Batería:bateríade12V
  • 1702:convertidordepotenciade12Va5V
  • Teclado:aquívieneuntecladoclásicode4por3
  • MCU:AtmelAtmega328P
  • IRL520N:transistorparaaccionarelsolenoidedelacerradura

Otroscomponentesnosonrelevantesparaladiscusión,creo.

Elprogramaeselsiguiente:ustedingresauncódigo.Cuandoelcódigoescorrecto,eltransistorseactiva,porloqueseabreelbloqueo.Estopordossegundos.Luegolosbloqueosseapagan.

Todofuncionabien,exceptopara...Cuandolosbloqueossevuelvenadesactivar,elcircuitocomienzaaactuardemaneraextraña.Avecessebloquea,avecessereiniciaelchip.

PublicoeldibujodelaPCBynodelcircuito,porquecreoqueelproblemaradicaenlaformaenquesepresentalaPCB.

¡Muchasgraciasportuayuda!

Entonces,dadastodassusrespuestas,rediseñéunpocoelcircuito(mucho):

  • UsodecomponentesSMD
  • CrystalestámuchomáscercadelMCU
  • Usodelcondensadordedesacoplamiento(C5)
  • Usodelrellenodelterreno(árearosaenlaparteinferiordelaPCB)

¿Podría decirme si este PCB tendría el buen rendimiento que requeriría? ¿O todavía me equivoco?

Muchas gracias

    
pregunta bunny

8 respuestas

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Varias personas, incluyéndome a mí, han señalado la necesidad de un mejor terreno y desacoplamiento. Pero así es como trataría de arreglar tu tablero.

1) Obtenga un par de tapas de cerámica de 0.1 uF 50V. No vayas por el alto voltaje. En la parte inferior del tablero, suelde uno del pin 7 al pin 8, y el otro del pin 20 al pin 22.

2) Cortar el trazado del terreno entre R3 y R4. Cortar la traza entre la fuente de Q1 y C2.

3) Usando un cable pequeño (como el cable de conexión # 26), conecte el pin de tierra de C1 al pin 22 de la MCU, usando un cable tan corto como sea posible. No hay grandes bucles, corre en línea recta.

4) Usando un cable mucho más grande, como el # 20, conecte la conexión R3 / Q1 al pin de la batería. Nuevamente, haga esto lo más directo posible, evitando colocar el cable en otras conexiones soldadas, y tal vez use un poco de epoxi de 5 minutos o pegamento caliente para mantenerlo en su lugar. Básicamente, pondría en paralelo la traza de tierra que se ejecuta debajo de la MCU.

No garantizo nada, pero creo que esto podría darte una oportunidad.

    
respondido por el WhatRoughBeast
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Un problema importante es que la corriente del solenoide pasa a través del mismo conductor que está conectado a tierra para el chip. Debería volver a ejecutarlo por separado, eso puede ser incluso mejor que simplemente arrojarle mucha cantidad de cobre a ciegas.

Es posible que pueda salvar este diseño cortando la traza a la fuente MOSFET y pasándola por alto con una ventaja de vuelo, y / o agregando una resistencia en serie a la puerta del MOSFET, que ralentizará el cambio del transistor y reducir ese transitorio en la traza del suelo, a costa de un poco de calentamiento durante la operación de conmutación. Intente algo como varios K y aumente la resistencia de derivación si es necesario para mantener la mayor parte de la unidad de puerta.

    
respondido por el Spehro Pefhany
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Buenas prácticas de diseño de PCB. Echa un vistazo a esto primero: -

Hay6ejemplosdecómopuedeconectarcondensadoresdedesacoplamientoalasclavijasdealimentaciónenunmicroytengaencuentaquetodosellosusanunaPCBconunplanodepotenciayunplanodetierra.

Estábien,solotienesunaplacadedoblecapayELmásimportanteeselplanodetierraytienesunmontóndeespacioentuPCBparahacerunorealmenteefectivo.Noescatimeenello.Elenrutamientodelaspistasdealimentaciónenlapartesuperiornotieneporquéserunproblema,perohagaloquepuedaparaquelaGPestélomásllenaposibleyasegúresedequelasdiferentespartesdelcircuitoquecompartenunsuministrocomúnnopasencorrientesdealtaresistenciaalacorrientecompartidapistas:laestrellaapuntandohacialabateríaesalgobuenoaconsiderar.

Dehecho,muchosdiseñosnecesitanplanosdetierradivididosparaevitarquelacorrientedetrabajopesado(porejemplo,unmotor)paseatravésdeloscomponentessensiblesdeentradadelamplificador.Prácticacomúnenestosdías.

NotenerunplanodetierraescomotenermuchasantenasdebucleindividualesentodoelPCB;Algunoscapacesdetransmitirenergíaytodoscapacesderecibirenergía.

Siutilizaunplanodetierra,elgrosordelaplacadecircuitodefineelárea"efectiva" de la antena de bucle formada.

Me he tomado la libertad de copiar la imagen de tu PCB y colorear las pistas de fondo azules y otras pistas en la parte inferior de color rojo: -

Todas las pistas rojas se pueden enrutar en la parte superior con solo un pequeño uso de la capa inferior en mayor medida de lo que tienes. Esto libera la capa inferior para una cobertura del 95% + de azul.

    
respondido por el Andy aka
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No hay plano de tierra, no hay límite de desvío, parece que está obteniendo los resultados esperados.

Dado el mal diseño que es claramente evidente, supongo que usted tampoco introdujo un diodo de captura de retorno en el solenoide.

La elaboración de todas estas cosas no tiene sentido, ya que son realmente básicas y ya están bien cubiertas aquí y en otros lugares. Agregue el diodo de captura de retorno y una tapa de derivación para cada pin de potencia del micro. Eso es lo mínimo necesario para solucionar este problema.

Si puede usar una capa principalmente para el terreno con "puentes" solo para hacer que el enrutamiento funcione en la otra capa, eso sería bueno. No sé por qué está utilizando todas las piezas antiguas de orificio pasante, pero como lo está, usaría la capa superior para el suelo y pondría la mayor cantidad posible de interconexiones en la capa inferior.

Añadido:

Otros han señalado que D1 es el diodo de captura de retorno (como dije anteriormente, no había mirado y estaba adivinando). Ese es un problema abajo, pero aún así deja los dos problemas principales de la falta de la tapa de derivación (o mayúsculas, necesita una para cada pin de alimentación) y una mala conexión a tierra.

Esto también indica por qué necesita mostrar el esquema . No puede esperar que los voluntarios de los que está buscando un favor intenten seguir el diseño para deducir el circuito. Un esquema también habría hecho evidente la falta de un condensador de desacoplamiento, y debería mostrar qué tipo de diodo D1 es.

Por otro lado, la conexión a tierra es un problema de diseño. Veo que, mientras tanto, ha rehecho el diseño utilizando una combinación de montaje en superficie y partes de orificio. En este caso, usaría la capa inferior como un plano de tierra en la medida de lo posible. Coloque las interconexiones en la capa superior, y vaya solo a la capa inferior para hacer "puentes" cortos para cuando las cosas no se puedan enrutar en un solo plano. Trate de mantener esos puentes lo más cortos posible y alejados unos de otros. La métrica a la que hay que esforzarse es minimizar la dimensión máxima de cualquier isla en el plano de tierra. Eso no solo te dice que mantengas cortos a los saltadores, sino que no los agrupes.

Veo que recibiste un mal consejo en los comentarios a tu pregunta, que desafortunadamente se ha votado. Eléctricamente, las conexiones directas sin curvas son las mejores. Lo que tenía originalmente entre el microcontrolador y el conector del teclado era perfectamente correcto, de hecho, incluso óptimo. No permita que la gente le diga que debería ser diferente debido a razones estéticas equivocadas y tontas. A los electrones no les importa lo bonita que usted o cualquier otra persona piense que se ve. Cuando tenga que hacer curvas, el comentario es correcto en el sentido de que debe intentar evitar algo más de 45 °. Para hacer una curva de 90 °, use dos curvas de 45 ° con un segmento recto corto entre ellas. Realmente lo hiciste bien en tu diseño original.

De nuevo, sin embargo, debes mostrar el esquema para obtener comentarios más significativos.

    
respondido por el Olin Lathrop
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La energía almacenada en el solenoide activado está creando picos de voltaje en su línea de suministro una vez que se apaga. Su microcontrolador ni siquiera tiene un condensador de desacoplamiento en sus pines de alimentación para amortiguar los transitorios. Es posible que desee agregar 1 o 2 tapas de cerámica de 100 nF cerca de Vcc como una mejora inmediata.

Por favor, suministre el esquema para su posterior análisis.

    
respondido por el optronik
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Todas las notas de aplicación que he encontrado hasta ahora indican que colocar el oscilador lo más cerca posible de los pines es básicamente una obligación.

El tuyo es básicamente millas de distancia. Si es posible, los colocaría entre la MCU y el conector del teclado.

La ruta de retorno actual también debe ser lo más corta y directa posible. Que se podría enrutar de esa manera cuando el cristal se coloca entre MCU y el teclado.

No sé la frecuencia con la que se ejecuta el cristal, si es de 32 kHz, podría estar bien, pero aún muy desaconsejado.     

respondido por el Arsenal
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Quizás XTAL y C2 conectados en tierra compartidos con Transitor no son una buena idea.

    
respondido por el Marko Buršič
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No veo un diodo de retroceso en el circuito para lidiar con el retroceso de sintonizar el solenoide. Un solenoide es básicamente un inductor grande y la corriente que fluye a través de él continuará fluyendo hasta que esa energía se disipe cuando el circuito intente apagarlo. Para mantener el flujo de corriente, el inductor creará grandes voltajes. Piense en las bujías de encendido en los modelos más antiguos. Esta energía que se devuelve a tu circuito creará un caos y, eventualmente, puede liberar humo. Ponga un diodo de corriente grande y un capacitor pequeño en paralelo con el circuito de activación de su solenoide (diodo, capacitor y solenoide en paralelo). El capacitor absorberá parte de la energía hasta que el diodo comienza a conducir y extiende la vida útil del diodo. No lo hagas demasiado grande tampoco.

    
respondido por el Charles Jacks

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