Schaltplan mit Eigenbau-Powerbank, Pololu-Switch und Kopfhörer; freie Platine geplant

[tonella]

Hallo zusammen,

ich habe letztes Jahr eine Tonuino-Box mit der Classic-Platine für mein Kind gebaut, die seit einer Weile nun aber leider einen Fehler hat. Ich vermute die Ursache irgendwo in der wilden Verkabelung, daher will ich die Verschaltung nun übersichtlicher gestalten, gleichzeitig hoffentlich den Fehler beheben und mich in KiCad einarbeiten. Am Ende möchte ich eine Platine designen, die alle Bauteile korrekt miteinander verbindet und dabei ohne die Classic-Platine auskommt. Die Dateien dafür würde ich dann auch frei verfügbar machen und hier im Forum verlinken, damit alle, die möchten, sich die Platine anfertigen lassen und verbauen können.
Allerdings bin ich Laiin und habe mir die Infos zur Verschaltung allesamt hier im Forum zusammengesucht. (Vielen Dank für diesen reichen Fundus!) Ich wäre daher sehr dankbar, wenn sich jemand meinen Schaltplan anschauen würde und Korrekturen und Verbesserungsvorschläge für mich hätte.
Folgende Features sind in dem Schaltplan vorgesehen:

• eingebaute LiFePo4-„Powerbank“ (Ich verwende hier einen Eremit-Akku mit eingebauter Schutzschaltung, daher tauch die nicht im Plan auf.)
• Pololu-Switch für die Selbstabschaltungsfunktion
• Kopfhöreranschluss mit automatischer Umschaltung
• 3 Buttons, wobei der Play-Button auch als An- und Ausschalter fungiert

Die Krönung wäre noch, wenn jemand einen Tipp hätte, wie ich ein Voltmeter o.ä. zur Ladestandskontrolle einbinden kann. Wäre so eines geeignet? eBay-Angebot Voltmeter

Ich hoffe, mein Schaltplan ist nicht zu unübersichtlich.
Viele Grüße
Tonella

[kobayashi_maru]

Moin!
Dein Plan sollte so funktionieren. Auch wenn der Pololu streng genommen nicht ganz korrekt angeschlossen ist. So wie du es machst, machen es viele andere (vermutlich sogar die meisten mich eingeschlossen ) auch und es funktioniert! Wir machen uns mit dieser Variante aber eigentlich einen Fehler im Pololu zu Nutze. Nur wegen der Vollständigkeit
Das oben verlinkte Voltmeter sollte sich, ohne es genauer überprüft zu haben, an die beiden noch freien Pins VOUT und GND an der Ausgangsseite des Pololu anschließen lassen. An den freien VIN und GND an der Eingangsseite sollte auch klappen, aber der VOUT hat den Vorteil, dass die Anzeige dann nur in eingeschaltetem Zustand leuchtet. Beim VIN wäre sie immer an und würde den Akku „aussaugen“.
Wie planst du die Komponenten wie Pololu, Step-Up, Laderegler an deine Platine zu bekommen? Sollen die dann zum Anlöten sein? Oder aufsteckbar? Oder nur Pinleisten die mit Kabeln verbunden werden?

[tonella]

Super, danke für das schnelle und gute Feedback!
Stimmt, das mit dem Pololu-Fehler hatte ich letztes Jahr hier schon mal gelesen. Aber wenn viele es so machen, reicht mir das aus
Das Voltmeter würde ich dann noch mit integrieren, auf der VOUT-Seite.
Alle Teile, die nicht nach außen gelegt werden müssen, wollte ich mit Sockelleisten auf die Platine stecken. Für alles andere würde ich Pins anlöten, sodass ich die Kabel schnell an und abstecken kann. Oder empfiehlt sich da etwas anderes?

[NoBl]

ich kann mich @kobayashi_maru da nur anschließen - sollte so funktionieren!
Weil ich aber aus dem einleitenden Text herauslese, dass die (nun defekte) Box repariert / renoviert werden soll, gehe ich davon aus, dass schon alle Komponenten (Ladeschaltung, Akku, Pololu-Schalter) vorhanden sind, nur eben „wild“ verkabelt in der aktuellen Box.

Ein ähliches Projekt habe ich für mich realisiert und in „Von der Idee zur eigenen Platine“ beschrieben. Du wirst sehen, dass kein Pololu und auch kein Laderegler / Spannungswandler dabei ist. Ich versorge ganz profan aus einer Power Bank.

Nach meiner Recherche sind die Datenanschlüsse des MFRC522 Readers „5 V tolerant“ und nach nun 3 TonUINOs, die ohne Spannungsteiler am MFRC522 störungsfrei laufen, kann ich das auch bestätigen.
Du kannst also die Widerstände R1 - R8 (bis auf R5 am DF-Player) weg lassen.

Damit ist der verbleibende Verdrahtungsaufwand allerdings so gering, dass sich m. M. nach die Herstellung einer Platine nicht mehr lohnt und Du einen Aufbau auf Lochrasterplatte bei Weiternutzung der Classic-Platine in Erwägung ziehen solltest.
Auf einer Lochrasterplatine kann man mit dünnem versilbertem Schaltdraht ganz gut arbeiten, indem man ihn durch die Löcher „näht“ und so eine doppelseitige Platine simulieren kann.

Einen Vorschlag die Classic-Platine auf Lochraster zu bringen gab es auch schon.

Wenn allerdings alles im bestehenden Gehäuse bleiben soll, wäre es natürlich auch eine Option, die „wilde“ Verkabelung aufzuräumen und in Ordnung zu bringen.
Für solche Aktionen verwende ich gern (und auch erfolgreich) dünne isolierte Schaltlitze, die schön flexibel ist. Diese Litze verbinde ich dann allerdings nicht über labille Steckverbindungen, sondern schneide sie auf passende Länge und verlöte sie.

Das Voltmeter würde ich auch vorzugsweise am Ausgang des Pololu (natürlich VOR dem Step-up Regler) anschließen.

Als Hinweis: Der TonUINO kann in der TNG-Programmversion auch schon die Batteriespannung überwachen und akustische Signale geben, am Ende sogar den TonUINO abschalten. Richtig gut funktioniert das wohl erst mit dem Nano Every, aber der normale Nano müsste das auch, wenn auch nicht ganz so präzise, können
Eine Schaltung dazu hat @Thomas-Lehnert einmal vorgestellt.
Wenn Du schon eine Platine entwickelst . . .

[tonella]

Okay, vielen Dank auch an Dich für das ausführliche Feedback und den neuen Input! Ich werde da noch mal drauf rumdenken. Gerade tendiere ich trotzdem noch zur eigenen Platine, weil ich damit Erfahrung sammeln will und hoffe, dass es auch anderen helfen kann.
Die Links von dir, insbesondere das mit der Spannungsüberwachung, kucke ich mir später noch mal genauer an.

[tonella]

Ich habe meinen Schaltplan jetzt noch mal überarbeitet. Dabei habe ich die Schaltung zur Überwachung der Batteriespannung mit aufgenommen, nun doch fünf statt drei Knöpfe eingeplant und die besagten Widerstände rausgenommen. Wärt ihr so lieb, noch mal zu schauen, ob ihr Fehler findet?
Wahrscheinlich bin ich übrigens doch zu ungeduldig, um eine Platine zu bestellen. Stattdessen möchte ich in KiCad eine Streifenrasterplatine planen und direkt umsetzen. Die kann ich ja dann auch für Interessierte bereitstellen.

[Thomas-Lehnert]

Du kannst dir die Schaltung mit den beiden Mosfets für die Batteriekontrolle sparen. Gehe vom Pololu-Powerswitch Vout über einen 100 kOhm Widerstand zum Pin A5 des Nano. Zusätzlich schalte noch einen 47 bis 100uF Elko hinter dem 100k nach Gnd. Das eliminiert Spannungsschwankungen durch die Widergabe an der Messleitung.

[NoBl]

Ich persönlich arbeite lieber mit Lochrasterplatinen mit nur Lötpunkten und benutze versilberten Kupferdraht (lässt sich hervorragend löten) für die Verbindungen. Hat den Vorteil, dass man durch bloßes „durchnähen“ des Drahtes auf die andere Platinenseite springen, und nach einer Kreuzung auch wieder zurück, kann, ohne Lötstellen setzen zu müssen. Bei längeren „Leiterbahnen“ den Draht einfach an einigen Punkten auf der Platine verlöten (= fixieren).
Musst halt schauen, was Dir besser gefällt / leichter von der Hand geht.

Zum Thema Ungeduld: Habe selbst Platinen bei JLCPCB machen lassen. War vom Upload der Layoutdatei bis zum Produkt im Briefkasten gerade mal eine Woche - und das Ergebnis absolut top und hochprofessionell.

[tonella]

Oh, so einfach! Danke, das hatte ich in dem Thread zu dem Thema wohl überlesen/nicht geschnallt.
Dann also so:

Richtig?

[tonella]

Ich habe alles drei noch nicht ausprobiert und habe weder Lochraster- noch Streifenrasterplatinen in der passenden Größe da. Bei YouTube hatte ich ein Video gesehen, wo mit Streifenraster gearbeitet wird, und das schien mir sehr praktisch. Wie Du sagst, ich werds mal ausprobieren und schauen, wie es mir gefällt.
Was die Ungeduld angeht: Je länger ich an dem Projekt herumplane, desto mehr steigt bei mir die Lust, einfach viel zu löten. Daher passt das hier mit der handgemachten Platine glaube ich sehr gut.
Danke jedenfalls für Deine Tipps!

[Thomas-Lehnert]

Ja, genau so. Der Elko ist gepolt. Musst also + und - beachten.