Sprawdzenie schematu line follower - pcb z czujnikami

[Eyeless]

Cześć,
bardzo proszę o sprawdzenie poprawności schematu, zanim zacznę łączyć ścieżki.

Na pcb będą umieszczone czujniki do line follower'a. Co sądzicie o odległości rozstawionych czujników? Macie jakieś propozycje, uwagi do rzeczy, które powinienem zmienić?

[marek1707]

Źle narysowałeś rezystory w kolektorach tranzystorów. Przyjrzyj się dobrze.

[Eyeless]

Podciągnięcie tych rezystorów do VCC ma być z ich lewej strony, nie z prawej?

[marek1707]

No proszę Cię, o tej porze po całodziennym projektowaniu wielowarstwowej płytki z ponad tysiącem elementów mam obniżony poziom tolerancji. Nie powiesz chyba, że nie umiesz przerysować schematu czujnika z fototranzystorem tak, żeby nie zrobić błędu. Narysuj sobie ołówkiem na kartce papieru: tranzystor ma mieć opornik w kolektorze do Vcc a wyjście sygnału jest z kolektora. Potem to samo zrób w programie CAD.

[Polecacz 101]

Produkcja i montaż PCB - wybierz sprawdzone PCBWay!
   • Darmowe płytki dla studentów i projektów non-profit
   • Tylko 5$ za 10 prototypów PCB w 24 godziny
   • Usługa projektowania PCB na zlecenie
   • Montaż PCB od 30$ + bezpłatna dostawa i szablony
   • Darmowe narzędzie do podglądu plików Gerber
Zobacz również » Film z fabryki PCBWay

[Eyeless]

Rzeczywiście... Masz rację. Teraz jest ok?

[Mechano]

W ogóle czemu to narysowałeś tak dziwnie? Nie lepiej ustawić symbole w normalnej orientacji? BTW przy takiej ilości elementów chyba już lepiej zastosować katir0711?

[Eyeless]

Jest to mój pierwszy robot i wielu rzeczy uczę się w trakcie, np. następnym razem na pewno zastosuję transoptory w obudowie SMD z racji mniejszych rozmiarów.

[marek1707]

Jeżeli uczysz się "w trakcie", to idź za ciosem i przerysuj ten schemat tak, by był czytelny. Ludzie są przyzwyczajeni do czytania od lewej do prawej i od góry do dołu. Wiem, że nie wszyscy i nawet nie wiem czy większość 🙂 ale Ci których znam tak mają. Schematy elektryczne to takie książki dla dziwaków. Można na nie patrzeć jak na obrazek, ale można je też czytać. I dlatego przyjęło się, że sygnały biegną od lewej do prawej i z góry na dół. Twoje czujniki powinny być po lewej stronie kartki bo to one są źródłem sygnałów. Diody LED powinny mieć anody u góry bo stamtąd płynie prąd a tranzystory npn powinny mieć kolektory do góry bo tam jest plus zasilania. Złącze jako element przez który sygnały "wypadają" ze schematu powinno się znaleźć przy prawej krawędzi. To pozwala w naturalny sposób śledzić drogę sygnałów i szybciej zrozumieć ideę, obecnie ukrytą w pokręconych kabelkach Twojego obrazka.

Schemat jest logicznie w porządku. Możesz jeszcze zastanowić się na szeregowym połączeniem niektórych diodek LED i zaoszczędzeniu kilku oporników a przy okazji mnóstwa prądu. Obecnie płytka czujników będzie pobierać 8x20mA. Nie wiem jakie masz napięcie zasilania (kolejny błąd) bo Vcc jednak nic nie mówi, ale gdybyś planował 5V to możesz spokojnie połączyć po 3 diodki w szereg. Wtedy masz trzy łańcuchy i prąd 3x20mA - ponad dwa razy lepiej. Prądu pobieranego przez tranzystory nie liczę, to w tym przypadku szczegół.

[Eyeless]

Jeżeli uczysz się "w trakcie", to idź za ciosem i przerysuj ten schemat tak, by był czytelny. Ludzie są przyzwyczajeni do czytania od lewej do prawej i od góry do dołu. Wiem, że nie wszyscy i nawet nie wiem czy większość 🙂 ale Ci których znam tak mają. Schematy elektryczne to takie książki dla dziwaków. Można na nie patrzeć jak na obrazek, ale można je też czytać. I dlatego przyjęło się, że sygnały biegną od lewej do prawej i z góry na dół. Twoje czujniki powinny być po lewej stronie kartki bo to one są źródłem sygnałów. Diody LED powinny mieć anody u góry bo stamtąd płynie prąd a tranzystory npn powinny mieć kolektory do góry bo tam jest plus zasilania. Złącze jako element przez który sygnały "wypadają" ze schematu powinno się znaleźć przy prawej krawędzi. To pozwala w naturalny sposób śledzić drogę sygnałów i szybciej zrozumieć ideę, obecnie ukrytą w pokręconych kabelkach Twojego obrazka.

Schemat jest logicznie w porządku. Możesz jeszcze zastanowić się na szeregowym połączeniem niektórych diodek LED i zaoszczędzeniu kilku oporników a przy okazji mnóstwa prądu. Obecnie płytka czujników będzie pobierać 8x20mA. Nie wiem jakie masz napięcie zasilania (kolejny błąd) bo Vcc jednak nic nie mówi, ale gdybyś planował 5V to możesz spokojnie połączyć po 3 diodki w szereg. Wtedy masz trzy łańcuchy i prąd 3x20mA - ponad dwa razy lepiej. Prądu pobieranego przez tranzystory nie liczę, to w tym przypadku szczegół.

Poprawiłem schemat wg wskazówek.

Idąc Twoim tokiem rozumowania i zaglądając do noty kataloogowej CNY70 typowe napięcie zasilania dla prądu równego 50mA to 1.25V a maksymalne 1.6V.

Korzystając ze wzoru R = (U-Ud)/Id ,gdzie:

U-napięcie zasilania

Ud-suma napięcia przewodzenia diod połączonych szeregowo

Id-prąd przewodzenia

biorąc pod uwagę napięcie 1.25V i prąd 0,05A wyszło mi, że powinienem dla trzech diod zastosować jeden rezystor o wielkości : 25 Ohm.

R = ( 5 - (1.25*3) ) / 0,05 = 25

Dla dwóch diod:

R = ( 5 - (1.25*2) ) / 0,05 = 50

Poprawcie mnie jeśli się mylę 😉

[Sabre]

Eyeless, policz rezystor dla prądu 20mA a nie 50mA, 20mA w zupełności wystarczy.

[marek1707]

No właśnie. Wygląda na to, że zaglądając do noty katalogowej znalazłeś nie tę liczbę a potem wpisałeś ją do wzorów. Po pierwsze występuje ona w "Absolute Maximum Ratings" czyli w tabelce zawierającej wielkości, które są "końcem świata" dla tego elementu i nigdy nie mogą zostać przekroczone pod groźbą zniszczenia, poważnej awarii lub utraty parametrów opisanych gdzie indziej. W takim zgrubnym projektowaniu, gdy nie chcesz dociekać szczegółów, warto poszukać tabelki np. "Typical Values" albo tak jak tutaj "Basic Characteristics". Podanych jest tu wiele różnych parametrów a przy wielu z nich możesz zobaczyć w jakich warunkach były mierzone. Pierwszy z brzegu: prąd kolektora. Dostaniesz ok. 1mA prądu z tranzystora gdy w diodę wepchniesz 20mA a przeszkodę zbliżysz na 0.3mm. To daje już jakieś pojęcie o działaniu tego czujnika - warto obejrzeć Fig 2 i np. zastanowić się co to takiego "Kodak neutral test card". Prąd kolektora 1mA daje na oporniku 10k (takich użyłeś) napięcie 10V a ponieważ u Ciebie zasilanie to tylko 5V, tranzystor wejdzie w nasycenie i dostaniesz prawie 0V. Widać więc, że przy 20mA czujnik będzie spokojnie reagował na to "Kodak-cośtam" z odległości ok 3mm, bo do pełnego sygnału na kolektorze wystarczy mu prąd dwa razy mniejszy (wykres Fig 9). Przy bardzo białej kartce odległość jeszcze się zwiększy a zwiększając oporniki np. do 22, 33 lub 51k czułość możesz podciągnąć nawet bardziej. Także - spoko, masz zapas.

Dalej mamy kolejne wiersze tabelki i dochodzimy do "Forward Voltage" czyli napięcia które podstawiłeś. Mierzone przy 50mA - zaskakujące? Nie bardzo. Wracamy do poprzedniej i tam widzimy, że dla emitera IR podano dwa prądy: statyczny i ten wynosi 50mA oraz dynamiczny, wyjechany do 3A. Oczywiście taki prąd diodka wytrzyma bardzo krótko - tutaj podają, że impuls musi być krótszy niż 10us. Przy pomiarze napięcia przewodzenia intencją producenta było pokazanie jak dużego napięcia możesz oczekiwać (i jakie mogą być jego rozrzuty) przy skrajnie dużym prądzie. Po prostu w każdych innych, normalnych warunkach statycznej pracy Vf będzie już tylko mniejsze. Zatem ponieważ 50mA jest ograniczeniem wynikającym zapewne także z mocy strat (diodka się grzeje i podgrzewa cały czujnik, który nie ma rewelacyjnej cieplnie obudowy) a Ty nie chcesz ryzykować przegrzania swoich czujników, zrób jak Sabre radzi i zmniejsz prąd. Napięcie Vf możesz odczytać z wykresu Fig 3: dla 20mA będzie to ok. 1.2V.

Jeśli nie wiesz jak bardzo możesz grzać swój CNY, popatrz na wykres Fig 1. Tam widać, że w temperaturze otoczenia 25°C możesz wydzielić 100mW na diodzie i 100mW osobno na tranzystorze. Gdy pracują razem, moc strat może osiągnąć 200mW. Ponieważ Twoje tranzystory praktycznie nie pobierają prądu, istotny jest tylko prąd diody IR. Przy 50mA i spadku 1.6V masz 80mW i jest to bliskie ograniczeniu mocy odczytanemu z wykresu - wygląda, że nota jest spójna i jedne parametry wynikają z innych. W wyższych temperaturach otoczenia dopuszczalna moc strat spada i jest to naturalne - słabsze chłodzenie to i w środku robi się cieplej.

----------------

EDIT: Czy obracanie elementów coś kosztuje? Na pierwszym schemacie CNY leżały "do góry nogami". Teraz wydają się podstawione na boku. Chyba naturalnym ułożeniem jest dioda IR po lewej a tranzystor po prawej, czyż nie? Wpuszczasz prąd z lewej strony elementu, światło (sygnał) biegnie w prawo i z prawej odbierasz napięcie z kolektora. Czy mogę prosić o kolejne 90°?

EDIT2: Teraz dopiero zauważyłem: połączyłeś diodki równolegle - nigdy tak nie rób. Po pierwsze niczego nie zyskujesz w sensie pobieranego prądu, po drugie obliczenia nie dotyczą tego przypadku (bo napięcia Vf teraz nie sumują się) a po trzecie diody ukażą Cię kiedyś za to paskudnie.

[Eyeless]

Zmieniłem obliczenia podstawiając nowe dane:

U = 5V

Ud = 1,2V

Id = 0,02A

a) dobranie rezystora dla 3 diod

R=(5-(3*1,2))/0,02=70R

b) dobranie rezystora dla 2 diod

R=(5-(2*1,2))/0,02=130R

Zmieniłem połączenia na szeregowe (anoda do katody kolejnej diody, itp).

[marek1707]

OK 😃

A teraz dobierz wartości oporników z szeregu np. E24 lub E12 tak, żebyś mógł je kupić.

[Eyeless]

OK 😃

A teraz dobierz wartości oporników z szeregu np. E24 lub E12 tak, żebyś mógł je kupić.

Mógłbyś spojrzeć jeszcze raz na schemat bo go poprawiłem? Tzn, połączenie kolektora przeniosłem bezpośrednio przed rezystor - od razu do zasilania, a przedtem kolektor był połączony do VCC po rezystorze 70R.

Ok, już patrzę na dostępne wartości rezystorów 😉

[Elvis]

Dlaczego rezystory 10k sa podciagniete do R1 zamiast to VCC?

Widze ze juz poprawione, wiec uwage wycofuje 🙂