Kacak kapasitelerin degerini dusurmek adina attigim takla

[Mikro Step]

Cok katmanli PCB ye eklenen her bir via ilave kacak kapasiteler getiriyor. Benim uygulamamda 0.2pF bile bozucu etki olusturarak SNR degerimi dusuruyor. Kanallar arasinda crosstalk problemine de neden oluyor. Dahasi isime yarayan pcb yollariyla olusturdugum toplayici kapasitelerde sacaklanma etkisini kotulestiriyor.

Ote yandan PCB de 4 blogun simetrik geometride olmasi sart aksi halde bloklar arasi dengesizlik sorunlari olusuyor.

Iyilestirme yapacagim derken daha kotu sonuclara neden olan onca PCB denemeleri ardindan cok basarili sonucu fotodaki cozumde buldum.

SMD malzemeleri alisilmisin disinda yatay degil dikey monte ederek ve bu malzemelerin havada kalan ayaklarina PCBden uzakta tel baglanti ile cozdum.
Sonucta beni yukaridan gecen iletken kurtardi. Bu iletkeni PCB uzerine yol olarak koydugumda via koymak gerekiyordu.

Boyle artisliklere girmeden 6 kat PCB ve bilind via yaptirsaydim isim goruluyordu ancak bunlar PCB fiyatini cok artiriyor.

Sonucta isim goruldu ancak SMD malzemenin bu sekilde montaji hic kolay olmadi.

Fotoda gorulen pislikleri temizlersem belki sonuclar daha da iyilesebilir. Ama su haliyle de sorunsuz calisiyor.

Bu kart nedir neden kacak kapasitelere taktin derseniz, kapasitif teknikle calisan ve 5um cozunurlukte pozisyon olcen sensorumun receiver unitesi.

 

[clc]

Soru sormak istiyorum ama mantıklı mı emin değilim çünkü sensörü tam anlamadım. Kabaca nasıl çalıştığını anlatsanız aslında çok iyi olacak, merak ettim.

Sanırım sinyal entegrelerden geçtikten sonra bu kadar hassas değil diye düşünüyorum çünkü normal bir kabloyla taşıyorsunuz ve o kısımda bir iyileştirmeden bahsetmediniz. Şu an üst katta telin geçtiği kesitte sadece kablolara giden yollar geçiyor, onları via ile aşağı alıp telden kurtulamamanızın sebebi alt katta bahsettiğiniz toplayıcı alanlar olduğu için thru via atamamanız mı? Sensör tam nasıl çalışıyor bilmediğimden tahmine bağlı bir soru.

 

[frekans50]

Mercekle bakarak, 1 hafta içinde 1 tane üretim yapılacaksa, kar oranı yüksek proje için harikulade çözüm. Saatçi modunda üretim.

 

[KAZIMUGUR]

.. 1 hafta içinde 1 tane üretim ...

Dinazorlar için 10 dakikalık iş

 

[Mikro Step]

@clc

PCB uzerinde bir birinin ayni boyutlarda fakat farkli bolgelere ince dikdortgen levhalardan yapilmis RX elektrodlarimiz olsun.
Oncelikle bu dortgen levha uzerine delik delersek dotgen alanimizdaki bakir yuzeyi kuculur.

Bu levhalar elektrik alanina girdiginde her birinde sinyal enduklenir.

Bu levhalari quard halkalarla kusattiginizda hemen hemen hepsini kendi uzayindaki alanin disindaki elektrik alanlarindan korumus olursunuz.

Eger bu kapasitif toplayiciya bir via atarsaniz

I) Bu via kapasitif levhayla izole bile olsa

1) levhanin alanindan kaybiniz olur. Topladiginiz sinyalin genligi duser SNR duser.
2) Attiginiz via ile levha arasinda kapasitif bir kuplaj olusturursunuz. via uzerindeki sinyal topladiginiz asil bilgiye sarkar/bozar. SNR duser.
3) Attiginiz via levhanin maruz kaldigi elektrik alanini bozar. SNR azalir.

II) Bu via kapasitif levhayla temas halinde ise

1) Bu kez levhamiza kacak kapasite yolu eklemis oluruz bu da kapasitif gerilim bolucu olusturur SNR azalir, bolme orani simetriyi bozarsa bu kez kanallar arasi dengesizlik olusur.

2) Attiginiz via levhanin maruz kaldigi elektrik alanini bozar. SNR azalir.

Sensoru ilk yapmaya basladigimda devre kucuk olsun diye quad opamplarla calistim. Ancak her bir opampa sinyaller ister istemez farkli uzunlukta PCB yollarla gidiyordu. Sonrasinda dual opamplarla simetriyi saglamaya calistim. Halen yollari es yapamiyordum. Ayni pakette birden fazla opamp olmasi crosstalk problemini beraberinde getiriyor.

En sonunda tekil opamplara gectim. Bu kez de simetriyi saglasam da mesela hepsine bias verecek direnc vs baglamak istedigimde simetrik devreler arasindan yol gecirmem gerekeceginden bu kez de vialar atmam gerekti. Via atinca en basa donmus oluyorduk.

Dedigim gibi 6 kat pcb'ye gecmek ve blind via atmak sorunu cozuyor. Yada benim yaptigim gibi malzemeyi dikey monte edip ustunden telle lehim yapinca katman sayisi 4'den 5' e artmis oluyor blind via da otomatik saglanmis oluyor. Bu da sorunumu cozuyor.

Esasen sinyal entegrelerden sonra da gurultulere, capraz konusmalara hassasiyet devam ediyor neyseki bu tip sorunlari sinyalleri ana karta diferansiyel tasimakla cozdum. En uygun kablo secimine daha sonra tekrardan kafa yormam gerekecek.

Cunku gurultuye korumaya ilave olarak surekli olarak egilip bukulecek kablolarin kopmaya karsi da onlem alinmasi gerekecek. Aklima gelen tek cozum sinyalleri kablolarla degil flex pcb ile tasimak.

 

[Mikro Step]

Pozisyon sensoru konusunda akilli bidikla cok fazla sohbet ettim ve periyodik yapidaki elektrik alaninin uzaydaki dagilimi, uzay alaninda harmoniklerin (spatial harmonics) olusumu, kacak kapasite konusunda universitede ogrendiklerimden cok daha fazlasini ogretti. Hatta egitim hayatminda hic bahsi gecmeyen konulari ogrendim.

En onemli kurdugu cumle su oldu.

Sen CAD programlariyla en mukemmel geometrik cizimi yapmaya calisiyorsun, bu ideal kapasitorun en mukemmel olmasini saglar. Fakat gercek dunyada elektrod levhalarin mukemmel geometride tasarlanmasi elektrik alani icindeyken istedigin davranisi sergileyecegi anlamina gelmez.

Kapasitif sensor tasariminda elektronik devrelerin tasarimi buzdaginin gorunen kismidir. Buzdaginin altindaki en buyuk sorun, levhalarin elektrik alaninda istendigi gibi davranmasini saglayacak elektrod geometrisinin tasarimidir.

Bu yuzden kapasitif sensor tasarimi demek kapasitor levhalarinin geometrisinin tasarimi demektir.

 

[Yasin.]

@Mikro Step hocam özellikle RF devrelerdeki "tuning stub microstrip" kullanımı soruna çözüm olabilir mi? Özellikle seramik pcb üzerine kurulan RF-PA modül devrelerinde karşılaşıyor. PCB üzerinde anlamsız gibi görünen yollar var (stub). Fabrikasyon olarak pcb dizilip teste girdiğinde bunların üzerine kesikler atılarak empedans eşleşmesi sağlanıyor. Yani o çıkıntını kapasitesi değiştiriliyor. İmalattan çıkan modüller ne kadar özdeşmiş gibide olsa bu kesikler her birinin aslında uniq olmasını sağlıyor. Böyle bir yöntem ile ilerlenirse el işçiliği azalacak ve uzay montaj imalat ortadan kalkmış olacak.
Tam olarak istediğim görseli bulamadım. Ama aşağıda paylaştığım link fikir verebilir.

https://electronics.stackexchange.com/questions/665856/impedance-matching-on-rf-pcb

 

[Mikro Step]

Benim ugulamamla cok ilgisi oldugunu dusunmuyorum. Bende pcb uzerinde 4 ayri dikdortgen bakir alan var. Bunlara hic bir sekilde mudahale edemiyoruz. Diyelimki birisine yol yaklasti hepsine de ayni sekilde yol yaklastirmak lazim. Diyelimki birisine delik deldin. Hepsine de ayni noktadan delik delmen lazim. Yani kusursuz simetri gerekiyor. Ustelik ornek verdigim gibi yol da yaklastirmayacaksin delik de delmeyeceksin.

Kondansator teorisinde kenar etkleri var ya hani levhanin kenarindan cikip havadan egilerek karsi levhaya giden elektrik alan cizgileri iste onlar istenmiyor. Ama malesef oluyor ama etkisini azaltacak teknikler var.

Dikdortgene yakin bakir adacik vs koyarsan o olusturdugumuz elektrik alani o adaciga dogru da egilmek istiyor. Bunlar da uzayda olusturdugum ozel deseni bozuyor.

Benim calistigim sistemde TX elektrodlarimla havada gorunmez ozel bir desen olusturuyorum. (bu deseni optik encoderlerdeki cizik bosluk cizik bosluk var yok var yok deseninin daha karmasigi analog sinusel benzetmesi yapabiliriz) RX elektrod bu elektrik alanina girdiginde o desenin bozulmamasi gerekiyor. Bozulacaksa da ongordugum sekilde bozulmasi gerekiyor.

 

[clc]

Olayı daha iyi anladım, kablo kısmı için değilde elektrodlar için flex-rigid pcb yapmayı düşündünüz mü hiç? Elektrotlar flex pcb de olacak, doğrudan pcbnizin 2.-3. Katmanına bağlacak, duruma göre flex i tek katmana da çekebilirsiniz. Bu durumda elektrotların olduğu bölgede başka bir şey olmaz. Hangi frekans da bir uyartım geliyor bu elektrotlara?

 

[Mikro Step]

Bir ara flex PCB ye bastirdim. Fakat malesef TX elektrodlari basamamislar uzerindeki desen basilmadan Ciplak pcb geldi. Deneyemedim bile. Adamlara itiraz da ettim bakin benim gerber koduma gerberview ile bakinca desen var siz basmadan yollamissiniz. Isin garibi benim deseni JLCnin kendi sayfalarindaki vieweri da gormuyordu. Bu yuzden ustelemedim.

Her pcb basimi beraberinde yeni bir sorun getiriyor. Iterasyon yapa yapa bu gune geldim. Radikal bir pcb degisikliginden korkuyorum.

Uyartim frekansim yuksek degil sadece 20Khz.

 

[Mikro Step]

Esasen bu PCB ustune bir ara gitsem ortaya 10 numara bir urun cikar.

TX PCB asagidaki fotoda oldugu gibi dogrudan rayin ustune seriliyor. Araba ile ray arasindaki mesafe bu tip PCB nin montajina izin veriyor.

Arabanin ustundeki RX pcb ise arabanin yan yuzune monte ediliyor.

Bilyali araba ve ray projenizin asil mekanik tasiyicisi olmaya devam ederken pozisyon cetveli isiniz de kendiliginden hallolmus oluyor.

 

[ckocagil]

Hazır dijital kumpası söküp projenize monte etmeye kıyasla bir avantajı var mı? Sanırım çalışma prensibi aynı.

 

[Mikro Step]

Kumpas bir olcu aleti. Saniyede en fazla 10 kadar olcum yapar amaci pozisyonu olcmek ve displeyde gostermek.

Halbuki pozisyon sensoru (uzerinde ugrastigim gibi) saniyede binlerce kez olcum yapmak zorundadir. (Mumkunse cok daha fazla sayida olcum yapmali.)

Servo sistemlerde motor, yuksek devir sayilarinda donerken (ray uzerindeki bilyali arabayi yuksek hizda ilerlerken) herhangi bir anda konumun istenen pozisyonda olmasina cabalanir bunun icin de pozisyon kontrol unitesine saniyede binlerce kez pozisyon geri bildirimi gerekir.

Bu yuzden hazir kumpaslarin elektronigi motor kontrol uygulamasinda ise yaramiyor. Fakat kumpaslardaki prensip kullanilarak tabiki saniyede 10 degil de 1000 kez olcum yapabilen yeni kart tasarimi yapilabilir. Bunun icin cok daha yuksek frekansli Tx elektrod sinyalleri, cok daha hizli ADC ve MCU kullanmak gerekir.

Kumpaslarin hap pillerle cok uzun sure calismasi hedeflendigi icin dusuk hizli ADC ve MCU barindiran cipler kullaniliyor.