Добрый день.

Разрабатываю схему. Цель - сбор информации с датчиков, в зависимости от данных - вращать шаговые двигатели, а также обрабатывать данные и передавать по bluetooth. В качестве контроллеров используется Arduino Nano, извините.

Всё работает достаточно хорошо. Но иногда возникают помехи. Или изредка вообще всё перестает работать, помогает только включение и выключение.

Может быть надо что-то изменить в трассировке? Как правильнее взаимно расположить чувствительные датчики, каналы от них и контроллеры шаговых двигателей?

Схема:



Трассировка верх:



Трассировка низ:

"Хорошая работа" теперь так выглядит? Интересно Но плату текущую можете однозначно выкидывать и начать читать гайды по разводке- самые первые ссылки из гугла. В самую первую очередь про разводку земли и питания.

Ссылку можете дать?

А просто вбиваете в гугле "pcb design guideline" и на самой первой странице чекаете пдфы.

На схеме верхней платы показаны датчики по I2C, которых на плате нет.
Что за датчики? Гироскопы-акселерометры?

Дело скорее всего в подвисаниях I2C.
Вставьте для начала резисторы в I2C между верхней и нижней платами, должно все исправиться.

Но возможно и чисто программный баг. Программу пишите сами?

Трассировка тут имеет наименьшее значение.
Ардуинки сами по себе хорошо страссированы и микроконтроллеры у них достоточно непробиваемые.

+1
а лучше - вообще отказаться от i2c через скользящие контакты в пользу интерфейса, не зависящего от подтягивающих резисторов и сопротивления линии, например, RS-232.

Да, акселерометр. Их действительно нет на плате, они вставляются в разъемы. На схеме это тоже разъёмы. Может не понятно нарисовано, извините.



Так уже пробовал. Просто перестает работать связь. Может, номинал не тот? Ставил 1КОм и 10КОм.



Возможно, но этот датчик не критичен. Самое важное, это что иногда возникают проблемы с UART-датчиком (разъем к нему слева вверху) и с Bluetooth.



Нет, я профессиональный программист. Без ложной скромности. Программа наоборот компенсирует всякие проблемы схемы.



Тут есть нюанс - Arduino UNO действительно работает очень хорошо. И когда она стояла в прототипе, помех почти не было. Но когда поставил Arduino Nano, начались проблемы.




К сожалению, так можно пол-интернета прочитать, а эффекта не достигнуть.

Насчет того, что надо как-то экранировать питание и контроллер двигателя - я согласен, но как именно?



Спасибо, я подумаю о такой переделке.

Но тоже нюанс - сейчас больше всего глючат именно RS232 датчики и Bluetooth, который тоже RS232.

Ну конечно- ведь подвисания I2C оказываются умеют вешать всю плату, ага. А разводка платы это типа "соединить А и Б дорожкой", ага. Хотел уже и тут гайд предложить читать, но потом вспомнил ваши "платы" и наваждение прошло

Еще раз- основная и главная проблема этой платы с которой нужно начинать это земля и питание. Именно в такой последовательности. Пока оно не станет нормальным говорить о чем-либо дальше нет смысла.

"Подвисания" I2C могут решаться программным образом, даже при плохой земле. Хотя это не всегда полезно. Так как в ответственный момент двигатель не работает из-за устранения "подвисания". Если устранение идет быстро-- может и не страшно, но кто даст гарантии?

Земля (питание) батенька. Тут они никакие. Их вообще нет

Можно, да- но это если "решающая" часть не зависла, в связи с чем очень быстро можно скатиться к проблеме курицы и яйца. Поскольку сказано что:

то явно проблемы надо искать не в I2C а в

Ясно, питание переделаю. (Хотя от примера бы не отказался).

А насчет экранирования блоков можете что-то подсказать?

как вариант - возникновение "тиристорного эффекта" в КМОП микросхеме из-за пропадания и восстановления контакта земли или питания на фоне подачи входного сигнала. Обычно это сопровождается существенным увеличением потребляемого тока. Обратновключенные в нормальном режиме диоды Шоттки между сигнальными цепями и цепями питания могут помочь, но гарантий не дают.

У вас не плата, а ребус какой-то.
В упор не разглядел где на плате нижнего блока КРЕН5 стоит.
Самое важное, это где находятся выводы контактного кольца. Тоже не вижу.

В I2C надо врезать не более 100 Ом. Этого хватит.

Экранирование здесь абсолютно ничего не даст.
Отрежьте ноги питания от ULN2003 и присоедините их проводами напрямую к разъему POWER.
В остальном трассировка сносная.

Добавил земляной полигон:



Ваше мнение?



КРЕН временно убран, т.к. не было толку (извините, сразу не написал). Вверху - полная схема, как хотелось бы. Трассировка - уже с учетом реалий.
Также убраны 2 сопротивления 10К, подключающиеся к I2C.



Разъем вверху нижней платы.



В оба контакта вставить по 100 Ом?




Покажите пример такого подключения, пожалуйста.

+1

Не могу понять - как контроллер будет крутить двигатель, если отрезать ему питание?

что-то вроде этого:

диоды нужны, чтобы на входе КМОП ИМС не возникло напряжение, достаточное для открывания внутреннего паразитного тиристора (0,7 В и более от питания)

Ясно, спасибо!

А для каналов UART тоже так стоит сделать?

И надо ли туда тоже поставить небольшое сопротивление?

если используются стандартные UART приемопередатчики (которые ТТЛ уровни преобразуют в +/-12 В и обратно), в них все необходимые защиты уже есть, Если напрямую ТТЛ уровнями - надо. Сопротивление последовательно с выходом передатчика поставить стОит.

Экранировать вам тут точно ничего не надо.

Если наиболее кратко и доступно.
По питанию и земле возьмите для начала как правило: запрет прохода цепей питания от одного устройства к другому через контактные площадки третьего блока. Должно быть одна линия с ответвлениями к каждому блоку либо все линии сходятся в одной точке от источника питания (предпочтительно для силовых блоков). Если вешаете датчики или м/сх с интерфейсами, то только прямое соединение ВСЕХ линий между двумя блоками, без подключения к лини питания других блоков (тут лучше не применять правило сведения в одну точку), и тут не стоит надеяться на земляной полигон если что то будет стоять по середине.
Так же в цепи питания НУЖНО ставить конденсаторы, причём как электролитические так и керамику. Какую и где обычно надо смотреть в даташите на конкретную м/сх. В вашем случае нелишним будет электролит до 22-100мкФ у каждой м/сх в том числе и КРЕН и плюс керамики 0,001мкф +0,1 мкф от помех (прямо на ножки м/сх).
А так для общего понимания что и почему почитайте как делают УМЗЧ и блокв питания, там доступно описаны пути протекания токов, этого хватит для начального уровня.

ikm, спасибо, по разводке понятно! Сделаю единую линию питания по внутреннему контуру.



Пожалуйста, покажите пример такого подключения конденсаторов к микросхемам. Не до конца понял, как их "прямо на ножки" повесить.

Любой пример бы подошёл.

Ну к сожалению на вашей схеме тяжело орентироваться. Так же земля UNL...-1 почему то подключена к GND2.
Я имел ввиду физически, если ножки питания м/сх расположены рядом, то между ними чип конденсаторы размером 0805, если нет, то берем выводной и один конец в Vcc второй в GND ( которая отвечает за питание).
Например от электролита идут две дорожки питание и земля, их можно проложить вдоль нескольких м/сх работающих в одной связке, а вот делая отводы к каждой м/сх, на эти отводы вешаем керамику. Если например у тебя две интерфейсных микросхемы работают друг с другом или нужно подключить датчик, то их нужно подключать к одному и тому же отводу от общей цепи питания.

И ваш полигон лучше точно не будет, а вот хуже может.

Если так добавлять, то это тоже самое

+1

Да, для начала приведите схему в порядок, хотя бы наименование цепей. Сначала целиком без разъёмов, посмотрите что с чем должно быть связано не прерывно. А потом уже вставляйте в разрыв ваши разъёмы. И при трассировке придерживайтесь схемы, группируя элементы вместе.

Полигон не мой, тут просто советовали так сделать. А что с ним не так? Или вообще отказаться этой идеи?

С подключением микросхем я понял, сейчас переделаю.

Но насчет конденсаторов - думаю, надо их добавить. Но мне не понятно, как ими "обвесить" микросхему? Может в сети где-то есть пример? Мне именно для моей схемы не нужно, просто понять бы, как можно сделать.

Спасибо!



А как правильно его добавить?

Не отказаться, а разобраться, зачем он нужен.


"обвесить" - разместить максимально близко к соответствующим выводам микросхем.

Речь идет, как раз про Ваш полигон, точнее как вы его выполнили. Если вы хотите залить плату полигоном, то он должен заменить все земляные дорожки, а не проходить параллельно с ними. И ВСЁ что подключается к земле должно подключаться к полигону.

Про конденсаторы:
У каждой м/сх есть ножки питания, вот чем ближе к ним вы разместите конденсаторы тем лучше. Т.к. у вас корпус дип, то керамику лучше брать "чип" и размещать на обратной стороне платы, прямо под микросхемой. Электролит с выводами, как можно ближе к корпусу, но тут можно и +- 1 см, в вашем случае не страшно, но ГЛАВНОЕ что бы дорожки от него шли прямо на выводы питания м/сх. А не так чтобы одна напрямую, а вторая огибала весь корпус. Для м/сх в дип корпусе можно прокидывать дорожки между выводами, зазор позволяет, даже при изготовлении платы дома "утюгом". Тем более если вы будет отдавать плату в производство.
Пример: Красным верхний слой, зеленым нижний слой платы.

насчет электролитических конденсаторов - перебор, с их внутренним сопротивлением и высокочастотными свойствами и 10 см дорожки погоды не сделают. Насчет керамики - для высокочастотных схем полностью согласен.

И даже этого мало. Нужно расчистить все, чтобы полигон шел везде, и максимально широко, а не "порублен" на лапшу.
Посмотреть откуда и куда "бегают" токи. дабы особо проследить некоторые участки.
И прочая, прочая...

Ну тут вопрос в размерах и конкретного применения, можно поставить 1 шт 1000 мкФ на всю плату или 3 маленьких по 22 мкФ. У ТС, много разрывов через разъёмы, так что электролиты необходимы, с габаритами у него тоже напряженка, судя по форме платы, так что лучше поставить мелких 5х5 мм на 10в. К то му мы знаем, что у него ещё подключено по питанию, может стартер автомобиля. Керамика для ВЧ (у каждого свое ВЧ ), как раз опасна, если её ставить бездумно и не подходящими параметрами. В данном случае рекомендовалась для конкретной платы.



При данной плотности монтажа у ТС, при заливки полигоном с зазором 0,3мм и шириной дорожки 0,3мм, у него думаю получится полноценный земленой слой.

Так ведь над этим работать надо. Это ж не просто соединить, лишь бы связь была

Ахахах) Нет, две батареи 18650 через повышающую напряжение микросхему.

Спасибо, сейчас переделываю с учетом всех советов. Как доделаю, пришлю "на проверку"

Так это у вас по входу, а по выходу?