Dzień dobry,

Od pewnego czasu pracuję przy projekcie automatycznego systemu podlewania. W projekcie zastosowałem pompę z czujnikiem pływakowym, cztery elektrozawory oraz cztery czujnik wilgotności gleby, po jednym na jeden ‘obiekt’. Poniżej załączam schemat elektryczny i opracowany na jego podstawie projekt płytki z prośbą o sprawdzenie ich poprawności (z naciskiem położonym na płytkę).

Informacje na temat płytki:
- Płytka zostanie zrealizowana przez firmę produkującą PCB.
- Płytka była projektowana pod dobraną obudowę, a nie w przeciwną stronę. Przy projektowaniu bardziej znaczące było proste podłączenie innych elementów do płytki niż jej wymiary (byle tylko pasowały do założonej obudowy).
- Złącze tuż pod pinem RST atmegi służy do przełączania się pomiędzy zastosowaniem pinów RX i TX do transmisji UART a użyciem ich do obsługi rejestru przesuwnego 74HC595 i impulsatora obrotowego. Do złącza obok podłącza się sam impulsator obrotowy z przyciskiem.
- Na płytce zastosowano podział masy na trzy powierzchnie (DGND 12V na dole, DGND 5V w centrum i AGND na górze). Są one połączone w jednym punkcie (masie przetwornicy) za pomocą oporników 0R. Z tego też powodu dolna powierzchnia masy została ‘na siłę’ poszerzona do góry, ponieważ w przeciwnym przypadku połączenie powierzchni mas przypadłoby daleko od masy przetwornicy.

Pytania dot. projektu płytki:
- Zaproponowany podział powierzchni masy jest poprawny? Nie byłoby błędem zmniejszenie dolnej powierzchni masy (GND 12V) do prostokąta? Powodowałoby to co prawda, że poszczególne powierzchnie masy nie łączyłyby się w jednym punkcie, jednakże w tym przypadku linie SDA i SCL nie przechodziłyby przez dwie powierzchnie masy, a tylko jedną.
- Położenie i liczba przelotek służących tylko do łączenia powierzchni masy na obu warstwach płytki jest prawidłowa? Chodzi o te przelotki, które nie powodują ‘przelania’ masy na przeciwną warstwę, a o te, które pozwalają niejako skrócić ścieżki masy.
- Na dole płytki znajdują się tranzystory TIP122 (trzy pionowo ustawione duże pady). Pierwotnie elementy te posiadały też obrys obudowy podpowiadający, że powinny być one instalowane poziomo (leżeć na płytce). Ja natomiast założyłem, że będą one stać pionowo. Jest to błędem? Dodam, iż przez pojedynczy tranzystor będzie płynął prąd rzędu 500-600 mA (1200 mA w przypadku pompy w trakcie rozruchu) i będą one załączane parę razy na godzinę.

Schemat:
część 1:

część 2:


Płytka:
Obie warstwy:

Warstwa top:

Warstwa bottom:


Pozdrawiam,
opp

Zwiększyłbym odstęp pomiędzy wylewką a ścieżkami.

1. Dlaczego tyle kondensatorów na złączu od LCD?
2. Dlaczego pojawiły się tam diody? Żeby zbić napięcie? Czy jaki jest ich cel?
3. Niepotrzebny kondensator koło buzzera - on zbytnio nic nie da.
4. Rozdział mas ma sens w szczególnych przypadkach - tutaj nie wydaje mi się, żeby było to potrzebne, bo taki rozdział doprowadzi do komplikacji i pogorszenia jakości płytki.
5. Włącz sobie ścieżkę zasilania i zobacz jak ona przebiega, jakie prądy są przełączane i z jaką częstotliwością - tam gdzie pojawiają się większe częstotliwości, postaraj się aby od spodu była masa i dokładnie zamykała ścieżkę zasilania - może znajdę fajny filmik od Lineara dlaczego to takie ważne i jak odległość między ścieżką zasilania, a masą ma duże znaczenie.
6. Można umieścić bliżej kondensatory 22pF nóżek mikrokontrolera - jest miejsce.
7. Skoro używasz masy analogowej, to pin analog reference również tam podłącz.

_________________
Likwidator absolutny.

Dziękuję za zainteresowanie tematem.

W oparciu o otrzymane odpowiedzi wprowadziłem pewne poprawki do schematu oraz projektu płytki - pozbyłem się elementu C12 przy buzzerze, C7 i C8 podłączyłem do AGND, podniosłem wartość 'isolate' powierzchni GND na 10, przesunąłem elementy filtrujące C3 i C4 bliżej wyprowadzeń atmegi. Poniżej załączam schemat i projekt PCB z naniesionymi poprawkami.

@ podłączenie ekranu
W trakcie pierwszego załączenia ekranu natrafiłem na problem polegający na pojawianiu się na nim poziomych poruszających się pasków. W oparciu o znalezione w internecie informacje oraz dziesiątki testów techniką prób i błędów dobrałem elementy filtrujące oraz zastosowałem diody prostownicze, żeby otrzymać spadek napięcia. W efekcie pozbyłem się problemu z paskami. Dodam, że w teorii ekran powinien pracować przy 5V, w praktyce jest jednak nieco inaczej. Dla porządku dopowiem, że opornik R4 służy do podniesienia kontrastu, a R5 ogranicza prąd na podświetleniu.

Schemat po poprawkach:
Cześć 1:

Cześć 2:


Płytka po poprawkach:
Obie warstwy:

Warstwa top:

Warstwa bottom:

Nie wiem czy wrzuciłeś dobre zrzuty, ponieważ na poprawionych schematach brak podłączenia do masy analogowej. Po za tym możesz zdecydowanie bliżej umieścić kondensatory filtrujące 100nF mikrokontrolera, jak najbliżej nóżek zasilania, praktycznie na nóżce, jeżeli jest możliwość. Również jeżeli chodzi o kondensatory 22pF - możesz je obrócić i podczepić pod ścieżki "kwarcowe" - one nie muszą niejako odchodzić od padów kwarcu, mają znaleźć się na ścieżce łączącej kwarc z mikrokontrolerem. To są naprawdę drobne uwagi i aby projekt był zrobiony na tip-top, a widzę, że taki jest Twój cel.

_________________
Likwidator absolutny.

Poprawiłem położenie elementów filtrujących - przesunąłem C3 i C4 pod atmegę, nieznacznie przybliżyłem też C8. Pozostałe, np. C9 i C11, twierdzę, że są w porządku. Nie doszedłem natomiast do tego, co jest nie tak z połączeniem AGND z GND. Program nie znajduje żadnych brakujących połączeń.

Generalnie jest to trzecia płytka, którą projektuję a pierwsza z taką liczbą elementów. Z tego też powodu pojawiają się pomyłki typu ta z C3 i C4, które podłączyłem tak, jakbym przerysowywał schemat :-)

Poprawiony projekt płytki:
Obie warstwy:

Warstwa top:

Warstwa bottom:

Teraz jest OK. Nie mówię, że fizycznie jest coś źle z masami, przeczytaj ten artykuł, a co nieco powinno Ci się rozjaśnić: http://elektronikab2b.pl/technika/14495-jak-poprawnie-zaprojektowac-pcb---wskazowki-praktyczne-czesc-3---realizacja-plaszczyzny-masy-w-plytkach-drukowanych-z-ukladami-analogowo-cyfrowymi

_________________
Likwidator absolutny.

Interesujący tekst. Na jego podstawie zaprojektowana płytka powinna posiadać tylko jedną dużą powierzchnię GND, żeby nie było ścieżek przechodzących pomiędzy powierzchniami. Nie powiem, tego typu podejście znacznie uprościłoby projekt płytki. Tyle tylko, że są też podobne teksty, w których autorzy opowiadają się za podziałem GND na poszczególne powierzchnie połączone w jednym punkcie (np. tutaj). I jak tak człowiek poczyta, to potem trudno powiedzieć, jak jest poprawnie ;-)

Poprawnie jest wtedy gdy działa i krzywdy nie robi

_________________
Pomysły na podpis - wyślij SMSa +1 769 243 0011

Tak jak pisałem, nikt tam nie twierdzi, że rozdzielanie mas jest złe, tylko nie można pchać tego wszędzie gdzie się da, bo projekt nie zyska większego profesjonalizmu czy właściwości elektryczny - często właśnie jest to pogorszenie jakości. Tak prosty projekt jak Twój nie wymaga techniki rozdziału mas, jest to całkowicie pozbawione sensu. Rozłożenie elementów odpowiedzialnych za jakąś czynność ew. elementy cyfrowe / analogowe, jest jak najbardziej wskazane. Miłej pracy - dużo czasu zajmujesz się rozmyślaniami (to w sumie dobrze), ale projekt już dawno mógłbyś mieć zrobiony

_________________
Likwidator absolutny.

Trudno tutaj polemizować, ponieważ przyznaję, że podział na poszczególne powierzchnie przeprowadziłem, opierając się na 'opinii ogółu' - gdzie nie popatrzyłem, to panowało zdanie, że podział jest obowiązkowy. Ciężko też ocenić złożoność projektu, powiedzieć, że przekroczyłem linię, za którą zaczynają się projekty złożone a kończą proste i potrzebne jest wtedy nieco inne podejście do projektowania. Tutaj na pewno przydaje się posłuchać innych

Pozostaje jedno pytanie - załóżmy, że jest jedna powierzchnia (połączone AGDN oraz GND 5V), nie powinna pozostać jednak osobna powierzchnia GND 12V? Pytam, ponieważ pobór prądu przez pompę i zawory to przynajmniej 0.5 do 1.5A, a pozostała płytka potrzebuje w przybliżeniu te 100-200mA. Pozostawienie osobnej powierzchni łączącej się w GND przetwornicy nie byłoby bezpieczniejsze? Czy też przetwornica stanowi w tym przypadku separację i nie będzie z tym problemu?

Separacji nie ma bo i tak prądy schodzą do jednego punktu, domyślam się o co Ci chodzi - jak prądy powrotne się rozkładają można w miarę przewidzieć i odpowiednio zaprojektować. Jak znajdę chwile czasu podeślę Ci ciekawe dokumenty traktujące o tym i o zasadach przy projektowaniu PCB bardziej profesjonalnie, bo widzę, że do tego dążysz.

_________________
Likwidator absolutny.

Nie jestem pewny po prostu, czy takie duże prądy pobierane przez pompę i zawory nie będą negatywnie oddziaływać na pozostałą część płytki. Przeprowadzając podział na GND 12V oraz GND płytki i łącząc je tylko w jednym punkcie, tj. GND przetwornicy, stanowiłoby to pewne zabezpieczenie przed przepływem tych prądów np. w pobliżu atmegi. Wtedy prądy te, upraszczając, trafiałby z powrotem do przetwornicy i nie przechodziłby na górną część PCB. Tylko czy takie podejście jest prawidłowe, zasadne?

EDIT:
W oparciu o podane informacje wprowadziłem szereg poprawek w projekcie płytki. Pozbyłem się podziału na GND i AGND a pozostawiłem powierzchnię GND 12V z powodów podanych powyżej w tym poście (łączy się ona z GND poprzez opornik R16). Poszerzyłem przestrzeń pomiędzy płaszczyznami GND. Przesunąłem ścieżki SDA i SCL, żeby nie przecinały polygonu GND 12V oraz uporządkowałem opisy poszczególnych elementów. Proszę o opinię, co można tutaj jeszcze usprawnić i, jak pisałem powyżej, czy pozostawienie osobnej powierzchni GND 12V jest poprawne.

Projekt płytki:
Obie warstwy:

Warstwa top:

Warstwa bottom: