Bräuchte kurz Unterstützung beim Lesen von Schaltplan

[Osiris1]

Hi

Die lange Hintergrundgeschichte und eine ausführlichere Beschreibung gibts hier: http://forum.arduino.cc/index.php?topic=266982.0

Es geht um diesen Schaltkreis:

Bis jetzt habe ich herausgefunden, dass ich die Kondensatoren alle so einbauen sollte wie beschrieben...

Andererseits weiß ich jetzt nicht was diese "grauen Ringe" und "blauen Klammern" unter VCC1/VDD1 etc. darstellen sollen. Ich kenne diese Symbole nicht... Außerdem: wofür brauche ich diese Schleifen Konstruktion mit dem Kondensator und dem polaren Kondensator überhaupt?

Beim pMosfet NTA4151P sind links noch ein Widerstand und darüber noch zwei gegenläufige Dioden (?) eingezeichnet. Sind die bereits im Mosfet integriert oder muss ich die extra einbauen. Gleiches gilt für die Diode rechts davon.

Im link oben ist das ganze etwas ausführlicher beschrieben. Ich wollte nur nicht die gleiche Wall of Text 2 mal schreiben...

Danke schon im Vorraus!

 

[HominiLupus]

Die grauen Ringe sind Schalter und die Klammern zeigen wie der Schalter grade steht.
Alles was beim MOSFET blau ist, ist in diesen schon eingebaut. Die "gegenläufige Diode" ist eine Zenerdiode. Ist aber schon in diesem MOSFET enthalten.

 

[Osiris1]

Ok Danke für die schnelle Hilfe! Das hilft mir schon sehr weiter.

Ich hätte da noch 2 Fragen:

1. Wofür brauche ich diese Kondensatorschleifen in Richtung Ground überhaupt? Weil ansich ist dann ja VDD2 direkt mit Ground verbunden. Gibt das keinen Kurzschluss?

2. Ok, dann sind diese Ringe ein Schalter. Ergibt von der Zeichnung her Sinn. Aber gibts aus dem Diagramm heraus irgendeinen Hinweis was diese Schalter steuern oder auslösen soll ? In der Schaltung gehts um einen simplen Sensor Chip. Der sollte eigentlich gar keine Schalter haben.

 

[loomx]

Zu 1: Wo ist VDD mit Ground verbunden? Ich sehe da keinen Kurzzschluss. Und auch keine "Kondensatorschleife". Generell sollte bei (v.a.) digitalen Schaltungen (fast) IMMER die Versorgungsspannung(en) gegen GND entkoppelt werden. Zumindest mit den allseits üblichen 100nF. Der Hersteller Avago ist in diesem Fall halt der Meinung, dass du zusätzlich zu den 100nF eine größere "bulk capacitance" brauchst. Und diese Angabe wird einen guten Grund haben, auf welcher Hersteller durch ausführliche Tests gekommen ist. Im Allgemeinen würde ich mich - außer Du weißt, was Du tust - immer an die Empfehlungen der Hersteller halten. Diese Empfehlung mit mehreren Kondensatoren parallel ist übrigens sehr üblich.

Zu 2: Das wird kein Schalter sein, sondern einfach eine Auswahl der verschiedenen Versorgungspannungen via Pinheader oder so. Sprich, Du kannst z.B. bei VDDIO (wird wohl, ohne das Datenblatt gelesen zu haben, die Spannung sein, mit der die Pins mit anderen ICs kommunizieren) per Jumperbridge auswählen, ob Du 1.8 V oder 3.3V nutzen möchtest. Wenn Du eine bestimmte Spannung schon hast und nicht wechseln willst, einfach direkt anbinden. Ist halt bei der Entwicklung eines Produkts mit dem Sensor ggf. relevant.

Darf ich fragen, was Du damit machen willst? Eine eigene Maus bauen? Zusätzlich bräuchtest Du z.B. auch noch die Optik für den Sensor und ein Gehäuse. Ich will Dich nicht vom Experimentieren abhalten, aber als Einsteigerprojekt erscheint mir das erstmal zu komplex.

 

[Osiris1]

Haha, na das ist eigentlich kein Einsteigerprojekt. Das ist eine Masterarbeit. ^^ Ich hab halt nur bis jetzt wenig Ahnung von Elektrotechnik (dafür mehr Informatik). Dieses Wissen muss ich mir jetzt erst aneignen. Im Endeffekt wirds nicht ganz eine Maus, aber ich brauche die delta Werte für x und y. Wenn ich zwei Sensoren einsetze kann ich damit auch Drehungen erkennen und habe ein Trackingsystem.

1: Also ganz oben sehe ich einen Leiter VDD2 --> dann 2 parallele Kondensatoren (einer davon polar) --> GND. Da mir Kondensatoren aber immer schon unsympathisch waren, hab ich mich damit noch nicht sehr beschäftigt und weiß nicht ob das einen Kurzschluss ergibt.

2: Das ergibt natürlich Sinn. Der Chip lässt sich mit 3 oder mit 5 Volt betreiben. Für VDDIO verwende ich im Moment den 3,3 Volt Anschluss am Arduino, bin mir aber nicht sicher wofür ich VDDIO überhaupt brauche... Muss mir da nochmal das Datenblatt durchlesen, auswendig weiß ichs gerade auch nicht. Leider ist im Datenblatt nicht definiert was VDD1/VDD2/VCC1 ist, das kommt generell nur im Diagramm vor -.-

Hm... eine andere Frage hätte ich auch noch: Kann ich statt digital Ground am Arduino auch das normale GND benutzen?

thx

EDIT:
Das ist btw das Datenblatt wo auch das Diagramm her ist
http://www1.futureelectronics.com/doc/AVAGO TECHNOLOGIES/ADNS-9500.pdf

 

[loomx]

Aber ein Einsteigerprojekt, was die Elektronik angeht . Naja, in dem Fall wirst Du Dich wohl durchbeißen müssen (oder eine andere Alternative finden).
Sorry, ich kann mir Dein Projekt noch nicht ganz vorstellen. Von was musst Du die Koordinaten, Drehung, whatever wissen? Ist das eine Bedienung per Hand oder was "fährt" die Sensoren in der Umgebung herum? Weiterhin nehme ich an - ohne mit dem Sensor je gespielt zu haben - dass Du eine Optik benötigen wirst. Auch wenn es die fertig zu kaufen gibt, wirst Du um eine exakte Positionierung nicht herumkommen. Keine Ahnung, stelle ich mir aber ohne spezielle Kenntnisse oder viel Einarbeitung nicht leicht vor.

Zu 1.: Ein Kodensator leitet nicht (ok, stimmt technisch nicht 100%ig, aber egal)! Du wirst um Kondensatoren unmöglich herumkommen: zusammen mit Widerständen sind die Dinger die wichtigsten Teile überhaupt in der Elektronik.

Zu 2.: Du musst das Datenblatt sehr genau durchlesen. Auf Seite 11 wirst Du z.B. die Angaben für die Supplyvoltage finden. Und VDDIO darf z.B. zwischen 1.65 und 3.3V sein. Auf Seite 2 steht zu VDDIO: IO Voltage Input. Normalerweise ist das die Spannung, mit welcher Du über SPI etc. kommunizierst. Also z.B. Arduino 3.3V, VDDIO 3.3V.
Ich kann Dir den Sensor nicht genau erklären, da man je nach Komplexität durchaus Stunden mit einem einzelnen Datenblatt verbringen kann. Sorry, aber da musst Du durch
Ich würde an Deiner Stelle auf jd. Fall die Komplexität nicht zu gering einschätzen (nicht, dass Du in Zeitnöte kommst). Und Hilfe in Foren dürfte auch relativ schwer werden, da vermutlich nur wenige mit Maussensoren herumbasteln. Bei speziellen technischen Fragen würde ich davon abgesehen eher in Foren wie Mikrokontroller.net etc nachfragen (auch wenn die Leute dort zum Teil ziemlich bissig sind)...

 

[Osiris1]

He Danke. Ja mir ist durchaus bewusst, dass das eine längere Geschichte wird. Ich hab jedenfalls genug Zeit und freue mich eh über eine Herausforderung. In das Datenblatt hab ich eh schon einige Zeit investiert. Bis jetzt hat mir der Schaltplan auch das meiste Kopfzerbrechen bereitet.

Nagut, ich glaub jetzt versteh ich das alles langsam. Das heißt eigentlich brauch ich einfach nur die passenden Kondensatoren. Nur leider gibts da 100 verschiedene Typen von denen die Werte passen würden.

Welche soll ich da nehmen?
Aluminium Elektrolytkondensatoren?
Metallpapierkondensatoren?
Oder macht das eigentlich keinen Unterschied? Für mich wäre halt wichtig, dass die Kondensatoren sich zum testen auf ein breadboard stecken lassen.

 

[Guenselmann]

Ist es eigentlich zwingend nötig, dass du die Elektronik selbst aufbaust? Sonst könnte man den sensor auch einfach mitsamt Platine aus einer Maus ausbauen und deren Elektronik weiternutzen. Eventuell muss man dann noch schauen, in wie fern man den USB-Chip loswerden muss. Eine passende Optik hätte man so auch schon parat.

 

[Osiris1]

Ich hab die passende Linse schon und den Chip auf eine Platine mit Steckern gelötet. Die Sache mit der Maus hab ich mir auch kurz überlegt, aber das ist aus mehreren Gründen nicht durchführbar. Außerdem ist es ja wirklich keine Hexerei sich das selbst zusammenzulöten. Ich würde es aber vorher gerne mit einem Breadboard testen.

EDIT: Laser und Sensor sind im gleichen Chip. also brauch ich nur noch das Zeug rundherum.

Zum allgemeinem Zweck. Ich hab dann vor diese Konstruktion in einen Roboter auf der Unterseite einzubauen und damit ein relatives Trackingsystem habe.

 

[loomx]

Dann wünsche ich Dir viel Erfolg .
Die Überlegung, eine Maus zu schlachten, hatte ich auch . Überleg Dir aber bitte gut, ob es vielleicht noch andere Möglichkeiten zur Messung gibt, bevor Du Dich auf die Maussensormethode versteifst. Die Rotation von dem Ding könnte z.B. ein Magnetometer (misst das Erdmagnetfeld) einfach übernehmen.

Schaltplan einfach nachbauen, aber Du solltest wenigstens grob verstehen, was jeder einzelne Pin dort macht.

Kondensatoren: für die 100nF nimmst Du auf jeden Fall MLCC (Multilayer Ceramic Capacitors). Bei den größeren würde ich auch MLCC nehmen, oder auch mal Tantal ausprobieren (Spannungsangabe auf Cap mindestens 10V/16V oder so bei Deinen Spannungen). Nasselektrolyt würde ich vielleicht einen größeren in die gesamte Schaltung reinhauen. Und: Abblockkondensatoren gehören so nah wie nur irgendwie möglich an den IC!

Und überleg Dir noch ein kleines Breakoutboard für ein paar Euro machen zu lassen, bevor Du mit dem Breadboard graue Haare bekommst.

 

[4ndreas]

Hi, interessantes Projekt, ich hab mal allerdings mit einem billigeren Maussensor (ADNS-5020-EN) versuch Längenmessungen von einem Plastikdraht der unter dem sensor vorbeilaufen sollte versucht. Habs nach einigen Messungen wieder aufgegeben der Sensor war viel zu ungenau Abweichungen von über 10%. Ich wollte den Verbrauch des Plastikdrahts meines 3D-Druckers damit überwachen.

Mich würde wirklich interessieren ob der Sensor hier genauer ist und wo du das Modul her hast.

 

[Osiris1]

Wie genau das ganze ist kann ich sagen wenn ichs zum laufen gebracht habe.

Derzeit hab ich hier von den Chips mit integriertem Laser/LED 3 x adns 3530 und 2 x adns 9500 rumliegen. Werd es mit beiden Typen versuchen.

Bestellt habe ich die bei aliexpress. Hab aber 2 Monate drauf warten müssen weil beim ersten mal die falschen Chips geliefert wurden. Gab aber eine Geld zurück Garantie. Beim zweiten mal hab ich einen anderen Verkäufer versucht (auch bei aliexpress) und die richtigen Chips bekommen. Kosten ca zwischen 5 und 10 Euro das Stück. Brauchst halt ein bisschen Glück, dass die richtigen Chips ankommen. Die Linsen hab ich dort noch nicht gesehen... Da hatte ich 2 Stück von jemandem am Institut.

@ loomx: Das mit dem Magnetometer ist eine tolle Idee. Ich werd schaun ob die für meine Zwecke genau genug sind.

Danke für die Tipps! Nasselektrolyt? Einen zusätzlichen oder einen der eingezeichneten ersetzen?
von der Nähe zum IC her bin ich eh etwas eingeschränkt durch die Kabellänge zum Breadboard.
Ein breakout board? Ich könnte mir theoretisch auch selbst eine Platine ätzen. Aber das wäre wieder ein Aufwand und ich würde gerne vorher mit dem Breadboard testen ob das überhaupt funktioniert.

 

[loomx]

Naja, ein Kondensator mehr schadet in den wenigsten Faellen und nuetzt in den meisten .
Magnetometer ist im Prinzip nur ein genauer elektronischer Kompass. Genug Auswahl hast Du ja. Zusammen mit einem Gyro oder/und Beschleunigungmesser kannst Du vielleicht auch oder sogar besser Dein Ziel erreichen.
Wie gesagt: Abblockkondensatoren sind immer wichtig. Und irgendwelche Kabel auf nem Breadboard machen sich da nicht gut. Wahrscheinlich funktionierts, aber es ist der Praezision des Sensors zumindest nicht foerderlich. Ansonsten nimm halt ein Lochraster und loete zwischen GND- und Versorgungspannung-Pin wenigstens einen 100nF 0603 Cap oder so ein.

 

[Osiris1]

Oh ok, jetzt wird mir das alles etwas klarer. Ich werd mir einfach einmal die passenden Kondensatoren organisieren. Bleiben eigentlich nur noch ein paar Kleinigkeiten die mich wundern.

Warum zum Teufel ist im Datenblatt nicht beschrieben was VDD1 und was VDD2 ist? Selbst im Diagramm werden unterschiedliche Beschriftungen verwendet. Die Pins am Chips werden mit VDD3/VDD5 beschriftet und führen dann entweder nach VCC1, VDD1 oder VDD2. Laut dem Eye safety Diagramm auf Seite 9 geht Laser_NEN nach VDD3 womit VDD2 schoneinmal mit VDD3 gleichzusetzen wäre.
Und warum wird überhaupt einmal VCC und einmal VDD verwendet wenn es doch eigentlich das gleiche sein sollte.

Laut Datenblatt ist im 5V Mode der RefB Pin "3V Regulator Output". Laut Diagramm geht der nach VDD2.

Ahja und der Sinn von dem isolierten Teil der Schaltung links oben erschließt sich mir auch nicht ganz...

 

[loomx]

Häng Dich doch nicht an den Bezeichnungen auf. Versorgung ist wohl entweder 5V oder 3V => VCC1 = 5 V, VDD1 =3V. VDDIO kannst Du entweder an externe 3.3V-1.6V hängen, oder, wenn Du 5V nutzt, wird im IC wohl ein LDO sein, der Dir das bisschen Saft für VDDIO bereitstellt. Und die Laserdiode will anscheinend auch konstante 3V haben und der LDO liefert genug Strom dafür, also sind die verbunden. Im schlimmsten Fall probier's aus: solange Du im Rahmen der "Recommended Operation Values" bleibst, kann ja fast nix kaputt gehen und normalerweise halten die Teile auch eine kleiner Überspannung aus "Absolute Maximum Values".
Alles aber unter Vorbehalt: ich hab mit dem Datenblatt 1 Minute verbracht.

Was für ein isolierter Teil?

Ich würde Dir ja anbieten, dass Du was bei Mouser mitbestellen kannst, allerdings weiss ich selber noch nicht, was/wieviel ich brauch und ob sich eine Bestellung lohnt. Bei Bedarf schreib mir eine PM.

 

[Osiris1]

Danke! An der Stelle möchte ich einmal anmerken, dass ich wirklich beeindruckt bin wie schnell einem hier geholfen wird. Also danke an alle und speziell an dich loomx

Ist kein Problem, dass du dich nicht länger mit dem Datenblatt beschäftigen willst. Das ist ja eigentlich auch meine Aufgabe und ich bin beeindruckt, dass du dir das Datenblatt überhaut angeschaut hast!

VDDIO kannst Du entweder an externe 3.3V-1.6V hängen, oder, wenn Du 5V nutzt, wird im IC wohl ein LDO sein, der Dir das bisschen Saft für VDDIO bereitstellt. Und die Laserdiode will anscheinend auch konstante 3V haben und der LDO liefert genug Strom dafür, also sind die verbunden.

Ich werd das VDDIO an die externe 3,3V Leitung des Arduinos hängen. (witzigerweise schwanken da die max Werte im Datenblatt auch zwischen 3,25 und 3,3 Volt - der Unterschied ist wohl zu vernachlässigen). Aber aus reinem Interesse: Wo siehst du einen LDO und inwiefern ist der mit der Laserdiode verbunden?

Naja im Diagramm ist ein isolierter Teil links oben in der Ecke. VDD --> VDD1 in der Mitte ein offener "Schalter" und ein Widerstand. Kein Plan was mir das sagen soll >_< Is vermutlich aber net wichtig.

Danke jedenfalls!

EDIT: sry wenn ich nochmal nerve. Aber im Diagramm sind ja polare |( und non polare || Kondensatoren eingezeichnet. Für die non polaren verwende ich die multilayer ceramic. Aber ich hab bei den MLCC keine Auswahl für non polar oder polar. Brauch ich für die polaren einen anderen Typ? oder gehen da auch die MLCC?

EDIT2:
Für die Mosfespezifikationent:
- Drain Source Widerstand darf niedriger sein als im Dateblatt angegeben.
- Dauer Drainstrom max Ampere darf höher sein als im Dateblatt angegeben.
- Drain Source Spannung max sollte so sein wie im Datenblatt angegeben.
- Schaltzeiten eher geringer als im Datenblatt angegeben.
Liege ich damit richtig?

 

[loomx]

Der isolierte Teil wird dazu benutzt werden, eine andere Spannung fuer den Sensor als die "Hauptspannung" z.B. von VBUS-USB oder dem Mikrocontroller einzuspeisen. Im Standardzustand sind die beiden halt per Jumper/0Ohm Widerstand geschlossen. Fuer Deine Zwecke irrelevant.

Den/die LDO(s) vermute ich im Sensormodul selber, wenn Du auf einer Seite 5V reinschickst und auf der anderen Seite 1.8/3V rauskommen . Das wird sehr haeufig gemacht, da sich der OEM somit ein externes Bauteil sparen kann. Aus den Pins kannst Du dann halt nur ziemlich wenig Saft entnehmen, aber fuer VDDIO reichts. Bei modernen Mikrocontrollern arbeitet der Core auch oft mit unter 2V, aber Du kannst nach Aussen mit 3.3V arbeiten.
VDD2 kommt aus RefB raus und ist zumindest mit Laser_Enable_NOT verwurschtelt (also 3V).

Zu den Kondensatoren: naja, normalerweise benutzt man MLCC heutzutage wann immer moeglich (auch wenn dort polare Caps drin sind). Ich wuerde einfach MLCC benutzen, aber mal Tantal dazubestellen (Vorsicht: deutlich hoehere Spannungsfestigkeite nehmen und der Strich ist bei Tantals die positive Seite! Sonst fackelt Dir im schlimmsten Fall das Ding ab). Tantal ist von den technischen Eigenschaften irgendwo zwischen MLCC und den Alu-Elektrolytdingern angesiedelt.

 

[Osiris1]

Gut also bleiben 3 Möglichkeiten wenn ich das richtig sehe:
- polare Tantal
- polare Kondensatoren durch non polare MLCC ersetzen
- polare Kondensatoren auslassen (sind eh paralell zu non polaren)

Zu den Pins: Also könnte ich zb als Input für VDDIO das Output von RefB nehmen? (Sollte ich auf RefB eine enstsprechende Spannung messen)
Wobei laut Plan an RefB ja eine Spannung von 3,3 Volt hängt. Ich dachte RefB liefert eine Outputspannung und will keine Spannung als Input?

 

[4ndreas]

Ha ja bei aliexpress hätte ich auch selber suchen können, ich bestell darüber regelmäßig Sachen, das mit der Wartezeit ist klar ich bekomm etwa alle 2 Wochen ein Einschreiben mit "Hochzeitsgeschenken" aus china
Linsen gibts da auch.

Zu den kondensatoren die 100nF einfach normale Keramik kondensatoren wie die hier : X7R-100N
die anderen steht ja dort elkos mit entsprechender mindestspannung (mehr geht immer) wenn du auf nummer sicher gehn willst nimm low ESR

und man sollte die nicht weglassen oder 2 durch einen ersetzten beide kondensatoren haben andere Filter charakteristika und werden desshalb genau so paralle gebraucht (funktioniert sicher auch ohne, die elektronik ist in der Regel so robust, nur dann nicht wundern wenn der Sensor ab und zu abstürtzt oder mist ausgibt )
Die reichen dicke:
Elkos Radial

Wenn wirklich was besonderes gefordert ist steht das irgendwo im Datenblatt drin (z.B. Tantal kondensator XY) sonst tun es die die oben stehn.

Edit:
warum verwendest du nicht einfach so ein fertig Modul:
http://www.aliexpress.com/item/Opti...ccuracy-Multicopter-ADNS-3080/1893591002.html

 

[loomx]

Eigentlich hatte ich nur auf Deinen Post geklickt, um zu erfahren, wer mir da die 1. Position im Forum fuer mein noch ungeloestes Problem geklaut hat

Wie gesagt mein Ansatz: MLCC, ggf. Tantal. Auslassen wuerde ich nicht.

Pins: Ja, dafuer ist die Spannung da. Oder auch den RefA mit 1.8V. Guck mal auf Seite 2: RefB ist Output bei 5V , bei 3V wird der zum Input und Du haengst die Versorgungsspannung, RefB und VDDIO einfach alle zusammen. So einfach geht das

Mosfets: In dem Fall brauchst Du da keine Wissenschaft draus machen. Die Parameter, die Du da angegeben hast, sind hauptsaechlich relevant bei Mosfets bei denen Du einige bis dutzende Ampere schaltest (z.B. Mainboard Deines PCs). So eine Laserdiode wird sich im wenige Milliwattbereich bewegen. Und die Spannungen sind auch nur wenige Volt. Das einzige (ohne mir die Ansteuerung des integrierten Lasers angeguckt zu haben) was interessant sein koennte, ist die Gatethreshold-Voltage (VGs(Th)). D.h. welche Spannungsdifferenz man am Gate zu Source braucht, um den Fet vernuenftig ein bzw. auszuschalten. Nimm einfach einen "SmallSignal-Fet" mit einer nicht superhohen On-Resistance und einem einigermassen niedrigen Threshold (bei P-Channel sind die negativ angegeben). Keine Ahnung, -2V oder besser oder so.