HC595 Schieberegister ESD Problematik

[MisterFQ]

Hallo Leute,
ich habe eine kleines Projekt hier im Bau um an einem normalen Linux Rechner eine IO Karte zu nutzen. (zum Leds und Relais schalten)

Keine komplexe Technik.
Die Ausgänge werden seriell mit HC595 gefahren an denen jeweils ULN 2803 hängen.
Das ganze funktioniert eigentlich super.
Mein Problem ist nur; dass ich ein riesen ESD Problem habe, dass ich nicht gelöst bekomme.
Sobald ich irgendwo im System ein Fehler einkoppel (z.B. einfach einen Messpin vom Multimeter anhalte); oder ein großes Netzteil 20 cm weiter schalte fallen mir die Ausgänge der HC595 ab.


Folglich sind die LEDs natürlich dunkel, bis eine Kontrollbyte HC595 an HC165 das ganze sieht und ich die Ausgänge neu setze.
Meine Vermutung war, dass der RCK der im halten low ist, eine Fehlerspannung sieht und triggert. Ich habe mal 10k zu vorsicht zwischen den und GND gehangen hilft aber auch nicht.

So ist das ganze verdrahtet...
28284

Data, RCK, CLK kommen direkt vom IO.
Sieht jemand auf anhieb ein Problem? kann ich mir sonst so ESD über z.B den "Data_Out" einfangen, dass ich rückwärts solch einen Reset mache?

Ich such mich echt wund hier...

Grüße

[Sisor]

Hast du ein oder mehrere Relais angeschlossen?
Könnte sein, dass das Relais den Strom am Schieberegister so stark reduziert, dass es nicht mehr zuverlässig arbeiten kann.

[ihle]

Hallo,

dein Problem ist eher eine EMV Problem,
Frage: wird deine Schaltung vom Rechner versorgt oder extern?
wenn die Schaltung extern versorgt wird wäre es einen Versuch wert
die Masse vom Rechner und die Masse vom Netzteil zu verbinden.
Um das ganze auf ein Bezugspotential zu setzten.

mfg

ihle

[MisterFQ]

@ Sisor. Pro HC595 Kanal ist ein Kanal ULN angeschlossen...von da gehts zu den Dioden.
@ Ihle. Ich benutze als Versorgungsspannung die PC netzteil Spannung. Ground über immoment mindestens 3 Wege...GND ausgleich ist da.

Vielleicht noch so als anmerkung, wenn ich den HC595 einmal "lade". und dann per Kabel den RCK direkt ohne 10k auf Ground lege sind die Ausgänge defentiv um welten Stabiler wie vorher.... (kann natürlich dann nie wieder was neues freischalten ;-)

[markusj]

Schaltplan/Leitungsplan? Kabelführung? Wie/wo koppelst du die Störungen (beim Test) ein?

mfG
Markus

[Peter(TOO)]

Hallo,

Zeichne mal einen kompletten Schaltplan von dem was du da zusammengelötet hast und mache Fotos von deinem Aufbau.

Störsignale fängt man sich durch den konkreten Aufbau ein und dies sieht man im Schaltplan eben nicht.

MfG Peter(TOO)

[BMS]

Hallo,

Zeichne mal einen kompletten Schaltplan von dem was du da zusammengelötet hast und mache Fotos von deinem Aufbau.

Sobald ich [...] z.B. einfach einen Messpin vom Multimeter anhalte [...] oder ein großes Netzteil 20 cm weiter schalte fallen mir die Ausgänge der HC595 ab.
Das klingt nach kapazitiver Einkopplung. Ich tippe darauf, dass ein Eingang des HC595 unbeschaltet (=offen) ist oder nur an ein Signal mit open-Collector angeschlossen ist. Bei CMOS natürlich fatal. Wenn ein Schaltplan vorliegt, erkennt man das dann sofort ;)
Grüße, Bernhard

[Peter(TOO)]

Hallo Bernhard,

Ich tippe eher auf Störsignale auf GND oder Vcc.
Es macht halt auch noch einen Unterschied ob ein Eingang über 10m Draht oder ein paar cm angesteuert wird.
Deshalb auch die Fotos des Aufbaus, die 10m Draht sieht man im Schaltplan eben nicht.

MfG Peter(TOO)

[MisterFQ]

Also das ganze sieht so aus...
28295
ist bischen kompliziert, da die Platine noch mehr können soll wenn Sie mal geht.
Im Prinzip seht ihr 3 HC595 die in Reihe laufen. Alle anderen Bauteile auf der Platine müssen nicht bestückt sein... die Ausgänge zu den ULN können offen oder auch zu sein. Das Prolem besteht weiterhin.
Der Eingang geht über 20cm direkt an den IO vom PC.

Schaltung ist eigentlich genau das von oben...mehr ist da nicht.

Wobei das mit dem open-Collector klingt verdächtig. Sowohl meine USB IO Karte als auch mein Raspberry pi haben das bei genauerem nachlesen.
Verdammt...was kann man da tun?

[Peter(TOO)]

Hallo,


Schaltung ist eigentlich genau das von oben...mehr ist da nicht.

Wobei das mit dem open-Collector klingt verdächtig. Sowohl meine USB IO Karte als auch mein Raspberry pi haben das bei genauerem nachlesen.
Verdammt...was kann man da tun?

Ich sehe da einiges, bzw. eben nicht!

1. Da ist kein einziger Blockkondensator zu sehen!
Da sollten eigentlich, besonders bei ICs welche Flip-Flops enthalten. mit möglichst kurzen Bahnen zu den Pins, pro IC eine etwa 100nF Keramikkondensator sein.

2. Man kann auch nicht sehen wie es mit der Leiterbahnbreite für GND und Vcc steht.
Geschweige denn, welche Schlaufen da noch eingefügt sind.

Das sind mal die grundsätzlichen Dinge, welche EMV-Probleme machen.

MfG Peter(TOO)

[MisterFQ]

Also ich hab mal den Schaltplan reduziert, wie ich ich den Aufbau hier jetzt auf dem Tisch habe...also nur 3 Schieberegister und ein 74ls123.
Vielleicht nicht so nach norm...aber bin ja nur Bastler.

Der Io geht halt direkt an den IO vom PC.


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[Peter(TOO)]

Hallo,

Also ich hab mal den Schaltplan reduziert, wie ich ich den Aufbau hier jetzt auf dem Tisch habe...also nur 3 Schieberegister und ein 74ls123.
Vielleicht nicht so nach norm...aber bin ja nur Bastler.

Dann übe ich mich mal in Kritik ;-)

1. Da fehlen immer noch die Block-Kondensatoren, ohne die geht es nicht. Ich spreche da aus 40 Jahren Berufserfahrung.

2. Die Darstellung mit den Labels ist gut für Computer, nur für Menschen ist es mühsam raus zu finden wo jetzt ein Signal überall hin geht. a muss man jedesmal jeden IC-Pin durchsehen :-(

3. Du solltest im IC die Pin-Funktionen anschreiben. So wie es jetzt ist, muss man immer das Datenblatt hervorkramen um zu sehen ob das so stimmt, dazu bin ic aber meistens zu faul.

4. Wo kommt das Vcc her ??? Da stecken auch noch ein paar Teufelchen im 7805! Auch wieder Kondensatoren!

5. Layout. Grundsätzlich können die Bahnen für GND und Vcc nie breit genug sein!
Du musst dir immer vorstellen, dass jede Leiterbahn eigentlich ein Widerstand ist. Wenn da ein Strom fliesst ergibt dies einen Spannungsabfall.
Beim IC2 schliesst du Vcc an Pin 9 an, Vcc ist aber Pin 14, und da fliessen auch die grösseren Ströme.
Bei IC3 is es ganz schlimm, da kommt Vcc über eine lange Leitung und Pin9 von IC3 bekommt sein Vcc von ganz wo anders. Wenn jetzt ein Stromimpuls auftritt, hat IC3 an Pin14 und Pin 9 aber plötzlich unterschiedliche Spannungen. Wird die Spannung an Pin 9 klein genug, dann wertet das IC den Eingang als Logisch 0 ......
HC-Logik ist echt schnell, da reichen ein paar ns um zu (fehlzu)schalten.

Hier noch etwas Grundlagen zu den Abblockkondensatoren:
http://www.munz-udo.de/FTE1/Abblockkondensatoren.pdf

Und hier noch grundlegendes zur Digitaltechnik (hat auch gute Beschreibungen und Fotos, wie das im IC aufgebaut ist):
http://www.ife.ee.ethz.ch/education/Digitaltechnik13_Vorlesungsskript1_S.pdf

MfG Peter(TOO)

[MisterFQ]

Vielen Dank schonmal für deine Tips, Berufserfahrung kann man nicht ersetzen.
100nF Keramik hab ich da, ich probiere heute mal ein paar Zusatzkondensatoren aus und verstärke mal die Versorgungsleitungen...

[Peter(TOO)]

Hallo,

Und wie sieht die Beschaltung des 5V-Stab-ICs aus?

Da gibt es auch noch ein paar Tücken!
Sowohl bei der Beschaltung als auch beim Aufbau.

MfG Peter(TOO)

[MisterFQ]

Also das 5V ICs hab ich gar nicht in Benutzung, 5V kommt aktuell noch vom PC.

Ich hab jetzt mal Abblockkondensatoren verbaut an alle ICs, hat aber leider nicht so wirklich was gebracht.
Habe jetzt die RCK-Leitung vom 595 erst in den 74LS123 geschoben und damit invertiert. So dass der IO am PC immer high statt low im halten gibt. Das scheint erstmal das Ganze zu stabilisieren.

[BMS]

Hallo,
ich würde an deiner Stelle alle relevanten Signale und die Versorgungsspannung mit einem Oszilloskop nachmessen. Ausprobieren und Rätselraten hilft oft nicht weiter.

Ich habe noch einen anderen Verdacht

[...] USB IO Karte [...] Raspberry pi [...]
Der Raspberry-Pi hat 3,3V-Ausgänge, du verwendest 5V-Logik. HC-Logik mit 5V betrieben erkennt 3,3V nicht zuverlässig als high-Pegel ! Nur HCT kann das!

Grüße, Bernhard

[seite5]

Hi,
hilft manchmal:
1. Signalleitungen, die im Ruhezustand H-Pegel führen, möglichst "dicht vorm Ziel" mit einem pull-up-R (3k3 ...10k) gegen die Sende-VCC "abzufangen".
2. In kritische Signalleitungen "kleine" Widerstände (47..470 Ohm) einfügen.
3. Wie Peter schon bemerkte: Saubere Masseführung und Abblock-C's dicht (!) an jedem IC.
mfg
Achim