PCB voor Wandlampje produceren

Hoi allemaal,

Allereerst een kort voorstellen: Ik ben Bart, een 25 jarige student Werktuigbouw aan de TU, en als hobby maak ik kleine meubels en lampen. Dit betreft dan voornamelijk houtbewerking.

Een nieuw project van me is een lampje waarbij ik 15 individuele leds wil kunnen aansturen. Afhankelijk van de waarde van een lichtsensor wil ik deze 's avonds in een semi-willekeurig patroon laten inschakelen. Daarmee bootst het dan de gevel van een flat na.

Fototje van het idee en een spuugmodelletje om het het visuele effect te testen:

En het gehele schema zoals ik het getest heb (de arduino heb ik in het schema even gesimplificeerd tot de bare-minimum om hem draaiende te houden):

Het circuitje is dus ook wel getest zo en werkt prima (is natuurlijk niet gek ingewikkeld), maar mijn idee is om er ook een kleine serie van te produceren. In eerste instantie zo'n 20 stuks.
Daarvoor wil ik dus een PCB laten maken. Echter zit ik met een vraag over vooral de regelgeving, dus CE markering enzo, wat me wel een dingetje lijkt zodra je echt voor de verkoop gaat produceren en buiten je familie en kennissenkring gaat verkopen.

In eerste instantie wilde ik alle elektronica wegwerken in één vakje van 3.5x3.5x3cm, incl voeding. Echter denk ik dat ik dan geen keuze heb dan zelf de voeding in de PCB te verwerken. Ik vermoed dat het zelf maken van de voeding het geheel een stuk moeilijker maakt qua regelgeving, klopt dat?

Zo ja dan kies ik vanzelfsprekend gewoon een of ander CE-gemarkeerde 5V voeding, en sluit ik die op het circuitje aan. Dat circuitje komt er dan als volgt uit de zien:

Mocht het nog uitleg behoeven: Ik gebruik multiplexing om de 4 kolommen en rijen lampjes individueel aan te sturen met maar 8 pins. Op elk moment staat er maar één rij aan, en op dat moment kunnen er dan tot 4 ledjes aan staan, elk naar een andere pin op de IC zodat deze per stuk niet meer dan 10mA tegelijk drainen. Het sourcen gebeurt dus via de transistor op maximaal 40mA (als ze alle 4 in één rij aan staan).

Dus, concreet mijn twee vragen:
- Met welke regelgeving heb ik te maken bij het verkopen van lampen met dit zelfgemaakte PCBtje erin verwerkt?
- Hoe verandert het de zaak als ik geen kant-en-klare CE-gemarkeerde 5V voeding gebruik maar zelf iets in elkaar zet?

Sorry als het een hoop tekst was! Ik heb al wel het een en ander uit geplozen over CE, en voor een normale tafellamp weet ik dat je door CE-onderdelen aan elkaar te plakken al snel voldoet. Maar ik kwam er niet uit hoe dat zit met zo'n zelfgemaakt PCBtje, waar als je het mij vraagt niet veel mis mee kan gaan gezien de simpliciteit?

Hartelijk dank voor de hulp,
Bart

Mooi gemaakt!

Ik zou niets met ingebouwde (netspannings)voedingen doen maar het simpelweg op USB maken, of kant en klare adapters bijleveren.

Op het moment dat je met USB werkt zonder voeding bij te leveren ben je meteen van het hele probleem af en speel je safe.

Dat lijkt me ook het handigste. Gewoon voeden via een usb aansluiting. De mensen zelf een adapter laten kopen waarin je de usb steker van jou apparaat steekt. Met een auto usb adapter kun je hem zelfs in de auto laten werken.

In de handleiding wel vertellen dat dat nu net (uit verkeersveilig oogpunt) weer niet de bedoeling is natuurlijk.

Ik ben heel blij dat sierverlichting op tegenwoordig vaak op USB kan werken, dan is er de mogelijkheid het aan te doen zonder stopcontact, op een powerbank.

buckfast_beekeeper

Golden Member

Waarom geen MAX7219 Kan een 8x8 matrix aan? Kom je met een ATtiny al rond. 3 lijntjes van ATtiny naar MAX7219, 1 weerstand voor de stroomregeling en klaar. Geen multiplexen meer.

Ik zou naast de usb aansluiting ook een 'normale' 5V aansluiting voorzien. Is toch net iets robuuster en zoals je ziet ook verkrijgbaar met USB-A aansluiting.

Ga je toch voor 230V (of beiden) kan je ook bijvoorbeeld een TMPS 05-105 van Traco nemen. Heb je ook in 1 keer de CE verklaring van de trafo er bij.

edit: Waarom geen ESP8266? Kan je ook gemakkelijk in sleep en deep sleep brengen.
Het externe kristal lijkt me ook niet nodig. 8MHz intern moet zat zijn voor deze toepassing.

edit2: WS2812B? Heb je RGB ter beschikking. Per raam 1 stuurprintje met aan de achterzijde de sturing en vooraan 1 WS2812B en al de andere printjes gewoon WS2812B + 100n C en 2 4 polige connectoren om door te lussen. Maak je het laatste printje in 2 versies (recht doorverbinden of hoek 90°) kan je ze perfect laten bestukken bij ALLPCB.

[Bericht gewijzigd door buckfast_beekeeper op 9 november 2020 07:07:02 (14%)]

Van Lambiek wordt goede geuze gemaakt.

omdat die een stuk duurder is dan een atmega168?
Kun je geen pcb met alle leds er al op netjes in de lamp verwerken?
Scheelt een hoop assemblage werk.
Om allemaal losse leds in een matrix te gaan solderen en met draden aan te sluiten is ook een drama

marcob

Golden Member

Ik zat ook te denken aan een ESP8266 met adresseerbare RGB led's. Geeft je wat meer mogelijkheden in bediening en patronen. Denk aan patronen gekoppeld aan tijd (opstaan/slapen gaan) bediening via een webpagina waar je patronen via de smartphone kunt kiezen e.d.

Een WOK is ook maar een vergiet zonder gaatjes

Bedankt voor de reacties allemaal!
Ik hoor de algemene stem een beetje de kant op gaan dat het slim is om een USB poort te gebruiken, met daaraan een al dan niet door de klant te kopen blokje. Klopt het dat ik dan aan geen enkele normering hoef te voldoen?

Ik heb wel problemen met het afleveren van een niet-kant-en-klaar product, door de gebruiker zelf een voeding te laten kopen. Aangezien deze lampen toch eerder een design product zijn dan iets voor hobbyisten, vind ik het geen nette service.

Als ik dus zelf een kant-en-klare (USB of andere) voeding, met CE markering, meelever, hoe zit de regelgeving dan? Ten slotte is alles wat ik zelf ontwerp dan op 5V, dus valt buiten de LVD (Laagspanningsrichtlijn, 50-1000V). Het lijkt me geen slechte zet om ook nog een resettable fuse te plaatsen in mijn PCBtje mocht er kortsluiting en dus warmte ontstaan.

AC-DC-converter is opzich een goede suggestie. Ze zeggen alleen wel dat de fabrikant van het eindproduct zelf verantwoordelijk is voor enige EMC controle; ik vraag me dus af of het het probleem wel echt oplost?

Daarnaast kwamen nog de volgende suggesties langs:
- ESP8266; Deze is volgens mij duurder, en ik ben er niet bekend mee dus dat kost weer ontwikkelingstijd terwijl ik de atmega al geprogrammeerd en klaar heb liggen. Verder zoek ik geen extra features als kleuren, internet, instelbare programma's etc. Ik ben bang dat dit het product in de praktijk onnodig ingewikkeld gaat maken zowel voor mij als de klant. Qua kleuren vind ik warm wit gewoon het meest chique staan.
- MAX7219; Daarbij komt het er uiteindelijk toch gewoon op neer dat zo'n LED matrix ook een intern multiplex schema heeft. Anders zouden er ook 64 pinnetjes uit dat ding komen.
- Weglaten van het kristal: Ik merk dat het multiplexen toch al snel een merkbare flikkering veroorzaakt, dus ik behoud het liefst de 16mhz. Daarnaast blijft het zo een beetje in de standaard arduino configuratie, wat het makkelijker maakt om van prototype naar PCB te gaan zonder code aan te hoeven passen.
- PCB met alle leds erop: Het idee is dat de achterwanden van alle "kamertjes" open zijn, zodat de lamp mooi "blend" met de muur. Dat zie ik helaas dus niet gebeuren... Ik ben van plan om ledjes te kopen met al aangesoldeerde draden te gebruiken, dat zou het assembleren wat moeten versnellen, maar ik reken wel een uurtje per lamp voor het solderen. Daar kwam het bij het prototype ook op neer en ik word alleen maar handiger hoop ik. Geen SMD maar gewoon 5mm ledjes omdat deze een stuk minder kwetsbaar zijn.
- Powerbank en auto-stekker; Opzich natuurlijk leuk maar ik denk voor een wandlamp geen vereiste. Dus ik weet nog niet of ik een usb stekkertje nou echt handiger vind dan een barrel jack. Ik weet ook niet helemaal of je overal zomaar een USB connector aan mag solderen?

Bedankt voor de suggesties allemaal, we komen er wel!
Naast bovenstaande nog een volgend vraagje.
Als je PCBs wil bestellen met componenten en al (bestukt? heet dat zo?), is dat voor deze schaal (20 stuks) dan ook een beetje haalbaar financieel? En is SMD dan veel goedkoper dan through-hole?
Aangezien het niet zo veel componenten zullen worden kan ik het ook zelf solderen, maar dan ga ik niet aan SMD beginnen. Ter info: Ik vind m'n eigen tijd zo'n 20€ per uur waard, dus dat is een beetje de grens van besparing die ik wil doen.

Groetjes,
Bart

Henk H.

Golden Member

Zoals Maus al schreef, kun je ook een powerbank gebruiken als de voeding via een USB aansluiting gaat. Die zijn er groot maar ook klein en die zijn makkelijker te verstoppen (evt achter je PCB oid?) dan het snoer van een USB lader richting het stopcontact. Zeker met dit ontwerp lijkt me dat wel een pre.

Je mag overal een USB connector aan solderen als je wil, volgens mij geen regelgeving voor. Als je geen kortsluiting op je PCB maakt gebeurt er niets met een voeding of powerbank. Zekering op de PCB is dus wel aan te bevelen.

EricP

mét CE

Er zijn nog wel wat kanttekeningen bij wat je van plan bent.
Zo zie ik in je schema dat je een 5x5 matrix hebt. Dat betekent dus dat er max. 5 LEDs tegelijk aan zijn. Kijk even naar de stroom die er dan gaat lopen - ook in combinatie met je LEDs. Een AVR kan op 1 pin best wat hebben, maar ook een port heeft een maximum (en dat ligt uiteraard lager dan 8x de Ipinmax). Ook een voedingsaansluiting heeft een maximum. Aangezien je geen specificaties van je LEDs / voorschakelweerstanden geeft, mag je dat zelf uitrekenen :)

De voeding uit 'iets USB achtigs' is - als ik het wel heb - gespecificeerd tussen de 4.75 en 5.25V. Nou is de gemiddelde USB kabel van erbarmelijke kwaliteit, dus als je het wat gaat belasten, dan zal het wel wat minder zijn, maar toch...
Ik zie dat je witte LEDs gebruikt. De spanningsval zal iets van 3.3V per LED zijn. Als je die op 20mA zou zetten, uitgaande van 5V en geen spanningsval over de AVR, dan kom je op een weerstandje van 85Ω. Bij 5.25V voeding kom je dan opeens op 23mA uit. Het zal in de praktijk wel loslopen, maar de hint is duidelijk: ga niet op de maximale stroom zitten. En dan gaan we er nog maar vanuit dat de 'USB lader' netjes volgens specs is.

Derhalve denk ik dat het handig om zelf een adapter uit te zoeken en die mee te leveren. Al dan niet aangesloten via een USB stekkertje. Gezien het verhaal 'design' enzo zal een paar euro niet zo relevant zijn in je verkoopprijs.

Dan is het gebruik van de transistoren raar. Het is een NPN tor waarmee je gaat proberen de + te schakelen. Die ga je op deze manier niet echt in verzadiging krijgen. Het zal met een paar LEDs allemaal wel loslopen, maar het is verre van charmant vanuit electronisch standpunt zeg maar. Pak daar gewoon een BC557 (of een 857...) en inverteer die uitgangen in software.
Dat gezegd hebbende... (en vooruitlopend op het volgende stukje)... Dat gaat wel 'fout' als je inderdaad de voedingen uit elkaar gaat trekken - de protectie dioden van de AVR gaan dwars liggen. Eerst maar ff kijken welke kant je uit gaat en dan maar zien wat er 'anders' moet.

Tenslotte - maar dat is persoonlijke ervaring - ben ik nooit zo dol op een voedingsspanning die ik niet zelf in de hand heb. Je zult maar een wijsneus met een internet-chinees-powerbank hebben die 5.5V levert. Veel spulletjes kunnen daar wel tegen. Maar sommige ook niet. En die klant staat bij jou te piepen als z'n lampje het niet meer doet.
Ik zou dan ook voorstellen om de LEDs rechtstreeks uit de voeding te stoken en de AVR van een (low drop?) spanningsregelaar te voorzien.

Overigens wel een grappig idee. Ik heb al eens zoiets gemaakt voor H0 modelbouw huisjes waarbij een aantal lampjes geschakeld worden om er wat 'leven' in te brengen (ipv alleen maar statisch 'het wordt donker, het licht gaat aan!). Dat zijn overigens slechts 5 lampjes met een een geparameteriseerd programma incl. software PWM om ook de helderheid te kunnen beïnvloeden.

buckfast_beekeeper

Golden Member

De MAX7219 gaat inderdaad multiplexen maar dan aan 800Hz. Ver boven het zichtbare. Zo lang er niets wijzigt hoef je ook geen nieuwe gegevens aan te leveren. Je µC kan dan zelfs op 1MHz gaan draaien.

100Hz is zowat de grens dat het zichtbaar wordt en dat zou op 8MHz ook moeten lukken. Je programma moet dan altijd net even snel verlopen of je gaat ook verschil in lichthoeveelheid krijgen. Dat dit waarneembaar wordt is persoonsafhankelijk en ook afhankelijk hoe groot het tijdsverschil is.

Een USB voeding en de voor uw toepassing nodige kabel kan je toch gewoon mee leveren. Is toch niks mis mee.

Gebruikelijk trekt een BC547 naar GND. Is een BC557 of MIC2981(high side driver) geen betere keuze? Of MOSFET's? (EricP was net wat sneller maar dezelfde opmerking)

Laten bestukken gaat SMD goedkoper zijn + kleinere print.

Van Lambiek wordt goede geuze gemaakt.
fatbeard

Honourable Member

Er zijn wel een aantal regelgevingen waar je niet onderuit komt, omdat er (actieve) electronica in zit.
LEDs aansturen in een matrix is vragen om ongewenste emissie, die kan zeer hardnekkig zijn, een statische benadering (het zijn per slot van rekening maar 15 LEDs en je hebt pinnen genoeg daarvoor) produceert veel minder emissie.
Let er op dat ook de voedingsaansluiting afdoende ontkoppeld moet zijn: conducted emissie kan ook een irritant ding zijn om te elimineren.

Nu kun je wel een hoop regelen met een zelf opgemaakte Declaration of Conformance, maar er hoeft maar 1 geval te zijn waarin storing wordt toegeschreven aan jouw product en je bent de sjaak.
Qua voeding is het meeleveren van een geschikte adapter een optie, al zul je dan ook die moeten opnemen in de DoC.

Een goed begin is geen excuus voor half werk; goed gereedschap trouwens ook niet. Niets is ooit onmogelijk voor hen die het niet hoeven te doen.

Op 9 november 2020 10:52:55 schreef EricP:
Aangezien je geen specificaties van je LEDs / voorschakelweerstanden geeft, mag je dat zelf uitrekenen :)

Aangezien ie aangegeven heeft 10mA per led te doen, blijft ie met 50mA voor vijf precies rond het maximum van de atmega328.

four NANDS do make a NOR . Kijk ook eens in onze shop: http://www.bitwizard.nl/shop/
Hensz

Golden Member

Op 9 november 2020 10:05:36 schreef HoutNerveus:
- Weglaten van het kristal: Ik merk dat het multiplexen toch al snel een merkbare flikkering veroorzaakt, dus ik behoud het liefst de 16mhz.

Lijkt me zwaar overkill. Ik neem aan dat je alleen een random number generator en de multiplexer hebt lopen, dat kan zelfs nog wel op 100kHz (en in Assembler nóg lager). Ik denk dat je nog eens naar je code moet kijken Of plant 'm hier, dan leveren wij wel commentaar. :P

Wel een bereleuk idee trouwens!

Don't Panic!

Op 9 november 2020 10:05:36 schreef HoutNerveus:
- PCB met alle leds erop: Het idee is dat de achterwanden van alle "kamertjes" open zijn, zodat de lamp mooi "blend" met de muur. Dat zie ik helaas dus niet gebeuren... Ik ben van plan om ledjes te kopen met al aangesoldeerde draden te gebruiken, dat zou het assembleren wat moeten versnellen, maar ik reken wel een uurtje per lamp voor het solderen. Daar kwam het bij het prototype ook op neer en ik word alleen maar handiger hoop ik. Geen SMD maar gewoon 5mm ledjes omdat deze een stuk minder kwetsbaar zijn.

kwestie van wat creatiever pcb's designen :)
Je kan je pcb mooi achter de ribben van je raamwerkje verbergen, ik weet niet precies hoe je led's nu gemonteerd zitten, mooie witte SMD side led's erop en je hebt echt een profi lampje

oops

[Bericht gewijzigd door Stijnos op 10 november 2020 00:37:32 (98%)]

buckfast_beekeeper

Golden Member

Of anders aan de slag met glasvezel of met lichtgeleiders.

Van Lambiek wordt goede geuze gemaakt.

Op 9 november 2020 10:05:36 schreef HoutNerveus:
Bedankt voor de reacties allemaal!
Ik hoor de algemene stem een beetje de kant op gaan dat het slim is om een USB poort te gebruiken, met daaraan een al dan niet door de klant te kopen blokje. Klopt het dat ik dan aan geen enkele normering hoef te voldoen?

Je moet sowieso aan normering voldoen, maar door je voeding in te kopen kun je in ieder geval claimen aan dat deel te voldoen. Mits je je voeding in de EU koopt, en niet zelf uit China haalt.

Voor het elektronische deel van CE in dit geval heb je een paar dingen:
- Elektrische veiligheid: Komt wel goed als je voeding veilig is, na de voeding is alles 5V of minder en daar ga je niet aan dood.
- EMC: Er zijn maar twee methoden om a priori te zeggen dat je qua EMC gedekt ben. Geen stroom schakelen. Dus altijd alles aan of uit (de elektronische complexiteit van een ouderwetse zaklamp). Of alles in een dichte metalen doos.

Beiden gaan in jouw geval niet werken, dus dan heb je twee mogelijkheden:
- Het met verstand in elkaar zetten en hopen dat het goed gaat.
- Het nameten.

Ik zou in jouw geval voor de eerste gaan. Doe wat al aangeraden is; schakel iedere led individueel. Scheelt alvast je multiplexeing als stoorbron. Verder de CPU op een zo laag mogelijke frequentie (volgens mij kun je met 32kHz wegkomen), liefst op de interne oscillator.

Tot slot alles goed ontkoppelen, niet te zuining met C'tjes.

Daarnaast moet je nog aan brandveiligheid (kan het in de fik vliegen als er kortsluiting ontstaat? Ieder onderdeel gaat een keer stuk) en milieuregels denken. En er zijn vast ook wel regels specifiek voor meubilair en houtproducten.

Uiteindelijke is CE in jouw geval een verklaring die jij afgeeft op basis van jouw technisch onderzoek. Niemand die het controleert, zeker niet zolang er niets misgaat.

Zolang je modules gebruikt die individueel CE zijn kun je beargumenteren dat omdat de individuele modules CE zijn, het totaal dat ook zal zijn (dat hoeft niet waar te zijn, maar wellicht kom je ermee weg als het fout gaat)