Philips BlueControl selber bauen?

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Moderator: T.Hoffmann

Re: Philips BlueControl selber bauen?

Beitrag am So, 04.06.17, 22:59 (0 Bewertungen, 5 Sterne)

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Der User LEDMASTER hatte mal eines meiner Layouts mit folgenden Worten bewertet: "Mir gefallen besonders die schönen EMV gerechten Leiterbahnen."
Guckstu: dieser Beitrag und der Beitrag danach.

Aufgrund seiner Aussage habe ich mich versucht schlau zu machen. Ob es mir gelungen ist, weiß ich noch nicht so recht.

Auszug aus Wikipedia zu elektromagnetische Verträglichkeit:
"Kapazitive Kopplung bezeichnet die Beeinflussung durch ein elektrisches Feld, z. B. Überkopplung auf parallel geführte Leiter in einem Kabel oder Kabelkanal oder parallel geführte Leiterbahnen auf einer Leiterplatte. Dieser Effekt kann z. B. zwischen parallelgeführten Leitungen mit hochohmigen Abschlussimpedanzen auftreten.
Induktive Kopplung bezeichnet die Beeinflussung einer Störsenke durch ein Magnetfeld. Die Induktive Verkopplung entsteht durch Magnetfeldeinkopplung, üblicherweise in Leiterschleifen, z. B. zwischen parallelgeführten Leiterschleifen, die jeweils niederohmige Abschlussimpedanzen aufweisen.
Von Strahlungskopplung spricht man, wenn ein elektromagnetisches Feld auf eine Störsenke einwirkt. Elektrische Leiter eines Kabels oder auf Platinen können als Antenne wirken und z. B. Radio- oder Funksignale empfangen, die auf dem Leiter als Störsignale entstehen."

Meine Schlussfolgerung war: wenn keine Bauteile unter Induktivitäten platziert werden, dann führen dort auch keine Leiterbahnen entlang.

In einem Google Book habe ich mal gelesen, das großflächige Masseflächen die EMV Strahlungen abschwächen können.
Bei den von Lumitronix angebotenen Niedervolt Konstantstromquellen befinden sich auf der Unterseite der Platine nicht einzelne Leiterbahnen, sondern ein vollflächig verzinntes Kupfer bis in die letzte Ecke der Platine. Für die Montage eines Kühlkörper wird diese Fläche wohl kaum gedacht sein.
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Achim H
 
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Re: Philips BlueControl selber bauen?

Beitrag am Mo, 05.06.17, 10:09 (0 Bewertungen, 5 Sterne)

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Ja, grundsätzlich ist ja alles richtig, und natürlich ist es nicht schlecht wenn man es so macht. Wenn es aber ums Platzsparen geht und dann 1,5mm als Erfolg gewertet werden, meine ich nur, man sollte sich auch über solche Grundsätze dann Gedanken machen und überlegen ob es in dem Fall auch notwendig ist.Leider weißt du ja auch nicht, ob die Spule im LDD stehend oder liegend montiert ist, und damit auch nicht wohin das Magnetfeld denn ausgerichtet ist.
Und nein, ich habe das Ganze nicht studiert, spreche also als Laie.

BTW, ich denke mit EMV-gerechter Leiterbahnführung meinte er da auch die klassischen Rundungen :D, quasi wie selbst geklebt.

BTW2: man kann das Ganze auch bei einseitigen Platinen verbessern, indem man nicht genutzte Flächen nicht wegätzt, sondern als Massefläche stehen lässt.
dieterr
 
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Re: Philips BlueControl selber bauen?

Beitrag am Mo, 05.06.17, 12:32 (0 Bewertungen, 5 Sterne)

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Leider weißt du ja auch nicht, ob die Spule im LDD stehend oder liegend montiert ist, und damit auch nicht wohin das Magnetfeld denn ausgerichtet ist.

Das könnte man aber herausfinden.
Bei hkcm.de gibt es Magnetfeld Betrachter. Ein Bild. Eine Folie 70x50x0,2mm kostet nur schlappe 4,84 EUR.
Ich wollte mir schon seit mindestens 2 Jahren eine holen, bin noch nicht dazu gekommen. Ich will nur hoffen, dass die Folie auch für elektromagnetische Felder zu gebrauchen ist und nicht nur für Dauermagnete.

Ich könnte mir vorstellen, dass im LDD eine Miniplatine drin ist. Die Induktivität ist sehr wahrscheinlich eine Speicherdrossel, die Spule wäre dann stehend montiert.
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Re: Philips BlueControl selber bauen?

Beitrag am Mo, 05.06.17, 13:34 (0 Bewertungen, 5 Sterne)

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Sich bei dieser Schaltung Gedanken über elektromagnetische Störeinkopplung über die Leiterbahnen zu machen, halte ich für ziemlich sinnlos.

Zwar wird der LDD tatsächlich ein Feld abstrahlen, um zu beurteilen ob dieses aber Störungen in die Leiterbahnen koppeln kann, muss man Frequenzen bzw. besser Wellenlängen der Störsignale betrachten.

Die optimale Leistungsübertragung einer elektromagnetischen Welle in einen Leiter findet bei einer Länge des Leiters von λ/4 (ein Viertel der Wellenlänge) des Signals statt. Relevante Leistung wird auch noch bei λ/10 eingekoppelt.
Schlussfolgerung: Die Leitungen auf der Platine müssen deutlich kürzer als λ/10 sein.

Ich vermute mal, dass der LDD mit einer Taktfrequenz von um die 100 kHz arbeitet (wobei der genaue Wert hier nicht wirklich relevant ist). Da es sich dabei um ein Rechtecksignal handelt, sind auch Frequenzen enthalten, die ein ganzzahliges Vielfaches der Taktfrequenz betragen. Mit steigender Frequenz nimmt die Amplitude dabei stetig ab.

Nehmen wir mal das 100-fache der Grundfrequenz, also eine Frequenz von 10 MHz. Eine Frequenz von 10 MHz entspricht einer Wellenlänge 30 m. Damit gilt: λ/10 = 3 m.
Da die Leiterbahnen auf der Platine ganz erheblich kürzer sind, findet praktisch keine Störeinkopplung statt. Wenn überhaupt, dürften sich die Amplituden im µV-Bereich bewegen.
Das kann man natürlich getrost vernachlässigen. Es würde also absolut nichts dagegen sprechen, SMD-Bauteile und Leiterbahnen unter dem LDD zu verlegen.

Relevant wird die Betrachtung der Störeinkopplung über Leiterbahnen erst bei wesentlich höheren Frequenzen.

Was ich auf der Platine allerdings vermisse - und das halte ich für viel relevanter - ist der Entkoppelkondensator zwischen VCC und GND am IC. Parallel zur Zenerdiode sollte ein keramischer Kondensator von 10 nF (oder mehr) geschaltet werden. Dieser dient zur Entkopplung von leitungsgebundenen Störsignalen, die z.B. über den Versorgungsspannungsanschluss der Platine eingespeist werden könnten.
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Re: Philips BlueControl selber bauen?

Beitrag am Mo, 05.06.17, 20:28 (0 Bewertungen, 5 Sterne)

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Was ich auf der Platine allerdings vermisse - und das halte ich für viel relevanter - ist der Entkoppelkondensator zwischen VCC und GND am IC. Parallel zur Zenerdiode sollte ein keramischer Kondensator von 10 nF (oder mehr) geschaltet werden. Dieser dient zur Entkopplung von leitungsgebundenen Störsignalen, die z.B. über den Versorgungsspannungsanschluss der Platine eingespeist werden könnten.

Bei Spannungsreglern mache ich eingangs- und ausgangseitig immer Kondensatoren hin.
Hier werden die 24V aber über einen Vorwiderstand + Z-Diode auf 5,1V gebracht. Falls tatsächlich Störungen auf den 24V sind, werden diese ebenfalls abgeschwächt. Ich gehe davon aus, dass der LDD im Eingang einen Kondensator hat, der muss dafür reichen.

Wahrscheinlich sind die Störungen auch nur so minimal wie die EM-Einkopplungen.

Die Switching Frequenz wird im Datenblatt zum LDD-L mit 1000kHz = 1MHz angegeben.

@ dieterr
Umgestaltung der Platine (Bauteile unterhalb des LDD) haut nicht hin. Dann bekomme ich eine Unmenge gekreuzte Leiterbahnen. Habe vorhin über eine Stunde daran gesessen und dann aufgegeben.
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Re: Philips BlueControl selber bauen?

Beitrag am Mo, 05.06.17, 22:36 (1 Bewertungen, 10 Sterne)

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Der Abblockkondensator hat noch andere Gründe, u.a. das Blocken von Störungen, die durch Schaltvorgänge im IC erzeugt werden.
Interessante Messungen hierzu:
http://rn-wissen.de/wiki/index.php?title=Abblockkondensator

Da Deine Schaltung aber praktisch mit Gleichspannung läuft (jedenfalls verglichen mit ein paar MHz :lol: ), ist das hier wohl nicht so relevant.

Extrem schmale Störimpulse werden von einer normalen Zenerdiode übrigens nicht abgeschwächt; dazu ist eine Zenerdiode einfach zu langsam. In kritischen Anwendungen schaltet man deshalb auch hier einen Keramikkondensator parallel zur Diode. Aber wie gesagt, solange keine Störimpulse von außen kommen, ist das bei den paar hundert Hertz hier nicht so wichtig.
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Re: Philips BlueControl selber bauen?

Beitrag am Di, 06.06.17, 09:42 (0 Bewertungen, 5 Sterne)

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Ich deute eure Gespräche mal als Lehr-Austausch :-) Ich steig da völlig aus.
@Achim - hat dein Platinenbauer schon eine Rückmeldung gegeben Zwecks Verfügbarkeit/Lieferfähigkeit?
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Re: Philips BlueControl selber bauen?

Beitrag am Di, 06.06.17, 11:44 (0 Bewertungen, 0 Sterne)

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Bisher keine Rückmeldung.
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Re: Philips BlueControl selber bauen?

Beitrag am Di, 06.06.17, 14:35 (0 Bewertungen, 5 Sterne)

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Ewig neue Layouts. Aber dafür wird es auch immer professioneller und offensichtlich immer noch ein Stückchen kürzer --> hätte ich aber auch nicht gedacht.
Die Z-Diode habe ich auf die Oberseite der Platine verbannt. Dadurch bekam ich unten noch etwas Platz, um einen Abblockkondensator einzubauen. Alle SMD Bauteile sind jetzt etwas weiter auseinander, das erleichtert das Löten ungemein.

trimmKSQ5.png
45,5 x 15,5 mm
zum vergrößern aufs Bild klicken.


Update1: Massefläche hinzugefügt
Update2: GND bis zum IC verbreitert. Und noch einmal 1mm in der Länge eingespart.
Zuletzt geändert von Achim H am Do, 08.06.17, 14:30, insgesamt 2-mal geändert.
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Re: Philips BlueControl selber bauen?

Beitrag am Di, 06.06.17, 15:05 (0 Bewertungen, 5 Sterne)

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Das sieht doch gut aus.

Eine letzte Anmerkung noch (nicht böse sein :wink: ):
Die GND-Leiterbahnen sollten grundsätzlich so breit wie möglich ausgeführt werden.

Hintergrund sind eventuell mögliche Spannungsabfälle auf diesen Leiterbahnabschnitten. Hört sich im ersten Moment blöd an. Schmale Störimpuls, wie sie z.B. vom LDD generiert werden könnten, entsprechen einer hohen Frequenz. Für hohe Frequenzen bilden Leiterbahnstücke eine kleine Induktivität. Das ohmsche Gesetz ist daher nicht anwendbar.

Ideal wäre es sogar, wenn die GND-Leitung vom IC getrennt von der GND-Leitung des LDD laufen würde und diese beiden Leiterbahnen dann möglichst nahe am GND-Anschluss der Platine zusammenlaufen.
Grund: der Löwenanteil des Stroms fließt durch den GND-Anschluss des LDD.

Sehe ich bei dieser Anwendung nicht als allzu kritisch an. Nur eine Anregung für spätere Schaltungen. Leistungs- und Steuerteil einer Schaltung trennt man auf diese Art besser.
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Re: Philips BlueControl selber bauen?

Beitrag am Di, 06.06.17, 15:37 (0 Bewertungen, 5 Sterne)

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Bei einer Kupferauflage von 35µm reicht eine Leiterbahnbreite von 0,1mm für Ströme bis max. 0,5A. Transportiert werden müssen aber nur max. 0,35A.
Alle Leiterbahnen von und zum LDD für 24V, GND, Anode, Kathode sind 0,6096mm breit. Also mehr als 8mal breiter als erforderlich gewesen wäre.
Alle Leiterbahnen rund um den Timer sind 0,254mm breit. Hier fließen weniger als 5mA.

Gesehen habe ich diese ungewöhnliche Führungen der Leiterbahnen aber auch schon. Insbesondere in Schaltnetzteilen, aber auch bei einem Deiner Projekte --> I/U-Wandler mit sehr geringem Innenwiderstand .
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Re: Philips BlueControl selber bauen?

Beitrag am Di, 06.06.17, 16:05 (0 Bewertungen, 5 Sterne)

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Hierbei geht es nicht um den Gleichstrom, der gemäß ohmschem Gesetz fließen kann, sondern um Störsignale und deren Minimierung.
Leiterbahnen bilden Induktivitäten, bei denen das ohmsche Gesetz nicht anwendbar ist.
Je schmaler die Leiterbahn, desto größer ist die resultierende Induktivität.
Für Störpulse bietet eine Induktivität einen Widerstand. Treten am Masseanschluss des LDD Störimpulse auf, werden diese über schmale Masseleitungen an den GND-Anschluss des ICs gekoppelt.

Je breiter die Leiterbahn, desto geringer die Induktivität und desto geringer die Kopplung. Ideal wären Masseflächen.

Links zum Thema:
https://de.wikipedia.org/wiki/Massefl%C3%A4che
http://www.raffia.ch/?pcb_layout_tipps
http://www.all-electronics.de/emv-probleme-schon-waehrend-der-entwicklungsphase-vermeiden/
http://www.hochschule-bochum.de/fileadmin/media/fb_e/labore/prof_albers/Forschungsarbeiten/Sebastian%20Gajda.pdf
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Re: Philips BlueControl selber bauen?

Beitrag am Di, 06.06.17, 17:22 (0 Bewertungen, 5 Sterne)

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Achim H hat geschrieben:Bei Spannungsreglern mache ich eingangs- und ausgangseitig immer Kondensatoren hin.


Was so richtig ist und auch dem Standarddesign entspricht. Soweit ich mich erinnere soll das, neben dem Abblocken von Störungen, auch der Unterdrückung einer Schwingungsneigung dienen. Wenn das weiter interessant sein sollte, kann ich noch mal in ältere Elrad-Designsammlungen schauen. Die waren da ganz hilfreich für mich - und wie ich fand auch kompetent in der Sache.
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Re: Philips BlueControl selber bauen?

Beitrag am Mi, 07.06.17, 21:32 (0 Bewertungen, 5 Sterne)

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Anscheinend darf die Plexiglas Platte nicht auf den LED aufliegen.. Bei einigen LEDs bröckelt die Kunststoff Kuppel ab.. Ich denke durch die Wärme wird die Butterweich.. Sie leuchten zwar noch aber dadurch ändert sich natürlich die Abstrahlung etc.
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Re: Philips BlueControl selber bauen?

Beitrag am Do, 08.06.17, 14:38 (0 Bewertungen, 5 Sterne)

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So ein Käse.
Dann musst Du wohl oder übel den Abstand vergrößern. Dadurch verringert sich natürlich auch die Beleuchtungsstärke und was wir sonst noch ausgerechnet hatten.
Der Platinen-Fritze meldet sich auch nicht. Keine Ahnung, ob er noch lebt. Auf meine Platinen warte ich auch schon sehnsüchtig.
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Achim H
 
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Re: Philips BlueControl selber bauen?

Beitrag am Fr, 07.07.17, 16:11 (0 Bewertungen, 5 Sterne)

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Ich habe einen netten Ebay-Kontakt gefunden der mir günstig diesen KSQ + Dimmer gebaut hat.
Dieser hat KSQ 0-500mA, ist auf der Platine auf max. Strom 350mA eingestellt und kann dann über den Poti gedimmt werden.
Ist auch schön klein und ich werde es heute mal testen :D
dimmer.JPG
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