RNBFRA 1.2 - Funktioniert nach Aufbau nicht

[kkronig]

Hallo,

klar, dass Board wurde ja wohl schon von einigen aufgebaut und sollte jedenfalls vom Aufbau korrekt sein.
Also: Natürlich haben die LEDs einen Vorwiderstand, sie funktionieren auch, wenn ich Masse an den Ausgang vom ULN direkt halte.
I2C spricht einwandfrei an, die Adressen sind also korrekt.
Kann erst wieder am Wochenende weiter messen. Aber derzeit sieht es wohl so aus, das der ULN nicht durchschaltet.
Ich habe direkt 5V auf den Eingang gegeben (PCF1 natürlich entfernt) und trotzdem keine Masse auf dem Augang.
Schon mal ein Hinweis, tausche am Wochenende mal den ULN aus, obwohl ja das zweite Board den gleichen Fehler zeigt.
Naja, melde mich danach noch mal.

Danke für die Antworten und Gruß,

Klaus

[Peter(TOO)]

Hallo Klaus,

Schau doch mal ins Datenblatt!
http://www.nxp.com/documents/data_sh...4_PCF8574A.pdf
Gegen V_SS schalten die Ausgänge 10-25mA, dann fallen aber am Transistor rund 1V ab (I_OL).
Gegen V_DD liegt der Kurzschlussstrom bei 30-300 µA (I_OH).
(Table 9., Seite 16).

(Fig 2., Seite 3)
Hier sieht man eine 100µA Stromquelle in Serie zum Ausgangs-Transistor. 100µA sind der Nominalstrom, mit den Toleranzen ergibt das die 30-300 µA.

Mit dem "write pulse" liefert der Ausgang kurzzeitig einen höheren Strom, die um Kapazitäten umzuschalten. Wird wohl aus SCL abgeleitet und wird für ein par µs sein.

Beim ULN2803A sieht es so aus:
http://www.onsemi.com/pub_link/Collateral/ULN2803-D.PDF
(Seite 2)
Bei 100 µA sperrt der Ausgangstransitor noch.

Damit 500mA am Ausgang fliessen, braucht es am Eingang 400µA gegen GND, die bringt der PCF8574 aber gar nicht!
(Figur 9., Seite 4.)

Alle Werte typisch bei 25°C! Bei anderen Temperaturen ändern sich die Parameter.
Deshalb werden die Paramter bei 500mA auch gerne mit Impulsen gemessen. z.B. 10µs ein, alle 10ms. Da beträgt die Erwärmung nur 0.1% gegenüber einem Dauerstrom.

Damit es funktioniert müssen da 1k PullUps gegen 5V eingebaut werden.

Es ist aber noch eine "Kleinigkeit zu beachten, die 500mA gelten für einen Ausgang und als Spitzenstrom.

Bei 500mA beträgt der Spannungsabfall am Ausgangstransistor um die 1.4V, das sind dann 700mW.
Da muss man rechnen um die Wärme weg zu bekommen.

T.I. ist etwas ausführlicher:
http://www.ti.com/lit/ds/symlink/uln2803a.pdf
Der Strom am GND-Pin darf maximal 2.5A betragen, das sind dann maximal 5 Ausgänge von 8, welche die 500mA gleichzeitig schalten können!

T.I. ist auch etwas ausführliches was die thermischen Daten zum Gehäuse an gibt, zumindest im Datenblatt.
Ohne Kühlung sind es etwa 70K/W.
Die maximale Kristalltemperatur liegt bei 125°C. Bei 25°C Umgebung ist das eine Differenz von 100K.

100K / 70K/W ergibt 1.4W.
Da dürfen dann maximal 2 Ausgänge gleichzeitig 500mA schalten, sonst brennt dann langsam der Kristall durch.

Bei den Datenblättern darf man nicht nur die Einleitung lesen und auch die "Maximum Ratings" geben nur An, ab welchen Grenzen das Teil kaputt geht.

MfG Peter(TOO)

[kkronig]

Hallo Peter,

Danke für Deine Hinweise.
Wir haben nun noch einige Tests gemacht.
Nach letzten Messungen haben wir das Board sauber gelötet. (Mittlerweile haben wir 3 Boards zusammengelötet.)
Es scheint tatsächlich an der Kombination von PCF1 (I2C Expander) und dem ULN (Darington Schaltung) zu liegen.

Wir haben mittlerweile die beiden Bausteine auf ein Steckbrett aufgebaut und stellen das gleiche Verhalten wie auf dem RBNFRA 1.22 fest

Wenn wir 5 Volt an den ULN legen schaltet der Baustein sauber durch (zieht 1.2 mA), am Ausgang liegt GND an und die Lampen leuchten.
Aus dem PCF1 liegen auf dem Ausgang auch 5V an.
Folglich sollte es ja funktionieren, wenn man die 5V vom PCF1 auf den ULN legt. (So wie es das RBNFRA macht.)
Aber sobald die beiden ICs so verschaltet sind (Also auf dem RBNFRA aufgesteckt oder auch beim Testaufbau unseres Steckbretts) bricht die Spannung am Ausgang auf 0.65 V zusammen!!!
Folglich liegen auch nur 0.65 V am Eingang des ULN an. Dieser kann folglich nicht durchschalten.

Es wundert mich wirklich, dass dies bei anderen, die das Board zusammengebaut haben funktioniert.

1. Ist es mit der Versionsänderung auf Board 1.22 etwas modifiziert worden an dieser Stelle? Wer hat noch alten Schaltplan von Board 1.1 oder 1.2 für mich?

2. Liegt es vielleicht wirklich an dem neueren Typ PCF 8574AN den wir im Gegensatz zum PCF 8574 AP verwendet haben? Den PCF 8574 AP gibt es aber nicht mehr zu kaufen! Vom Layout sind beide gleich.

Was könnte diese Verhalten bewirken?

Danke für jeden Tipp, wie wir hier noch vorgehen können?
Du schreibst zwar, dass das gar nicht funktionieren kann, aber wir haben das Board ja nicht selbst so konstruiert und haben die Eagle Files so produzieren lassen.
Morgen werde ich aber mal genauer das Datenblatt noch mal studieren und das mit dem Pullup auf dem Steckbrett ausprobieren.

Gruß Klaus

[Peter(TOO)]

Hallo Klaus,

Mach mal die PullUps rein und es wird funktionieren. So 470 Ohm bis 1k wird passen.

Hier: http://www.mikrocontroller-elektroni...c-relaisboard/

Wird der UDN2981 verwendet, der schaltet mit 200µA sicher durch. Du verwendest den ULN2803.

Der PCF8574 kann die von dir gemessenen 1.2 mA am Ausgang nun mal nicht bringen!
Typisch sind es 100µA, praktisch etwas zwischen 30-300 µA, je nach Exemplar und Temperatur.

100µA sind aber nur etwa 1/10 von 1.2mA!

MfG Peter(TOO)

[Searcher]

Hallo,
ich habe bei mir einen ULN2803A von Allegro gefunden und einige Messungen gemacht. Aufbau auf Steckbrett: Vcc=5,11V. Nur ein Ein-/Ausgang und GND des ULN2803A beschaltet. Trimmpoti 50k am Eingang nach Vcc. Am Ausgang LED (Uf=2V) über 100 Ω an Vcc.

Um die LED durch den Vorwiderstand mit 20mA zu treiben (Uf dabei 2,04V) sind etwa 114µA am Eingang des ULN notwendig. 100µA sind so wenig, daß man die LED nicht mehr glimmen sieht. Trimmpotieinstellung waren 30k (114µA) bzw 38k (100µA).

2. Liegt es vielleicht wirklich an dem neueren Typ PCF 8574AN den wir im Gegensatz zum PCF 8574 AP verwendet haben? Den PCF 8574 AP gibt es aber nicht mehr zu kaufen! Vom Layout sind beide gleich.

Für mich liefert der PCF8574 von NXP zu wenig Strom. Nach NXP Datenblatt ist im High-Zustand des Ausganges nur eine Stromquelle mit 100µA aktiv. Es gibt von Texas Instruments auch einen PCF8574. Nach einem Diagramm im Datenblatt von TI kann der eine Menge mehr Strom im High-Ausgangszustand liefern.

Ich würde vorschlagen, auch mal den PCF von TI auszuprobieren.

Gruß
Searcher

[Peter(TOO)]

Hallo Searcher

Für mich liefert der PCF8574 von NXP zu wenig Strom. Nach NXP Datenblatt ist im High-Zustand des Ausganges nur eine Stromquelle mit 100µA aktiv. Es gibt von Texas Instruments auch einen PCF8574. Nach einem Diagramm im Datenblatt von TI kann der eine Menge mehr Strom im High-Ausgangszustand liefern.

Wie kommst du zu diesem Trugschluss?
I_OHT P port transient pullup current -1mA?
Das ist nur ein Impuls, für ein paar µs. Dies habe ich schon ganz am Anfang in einem Post beschrieben.
Darüber steht aber:
I_OH P port 30-300 μA


Also, entweder den UDN2981 oder Pullups verwenden.


MfG Peter(TOO)

[Searcher]

Hallo,

Output HIGH:The master writes 1 to the register. There is an additional ‘accelerator’ or
strong pull-up current when the master sets the port HIGH. The additional strong pull-up
is only active during the HIGH time of the acknowledge clock cycle. This accelerator
current helps the port’s 100µA current source make a faster rising edge into a heavily
loaded output, but only at the start of the acknowledge clock cycle to avoid bus
contention if an external signal is pulling the port LOW to VSS/driving the port with
logic 0 at the same time. After the half clock cycle there is only the 100 µA current
source to hold the port HIGH.

Im letzten Satz steht, daß nach High-Schalten des Ausgangs nach der halben I2C Taktperiode nur noch die 100µA Stromquelle aktiv ist.

Im TI Datenblatt fehlt die Eindeutigkeit. Dort kann man zwar folgendes finden:

An additional strong pullup to VCC allows fast rising edges into heavily loaded outputs. This device turns on when an output is written high and is switched off by the negative edge of SCL. The I/Os should be high before being used as inputs.

und

The power-on reset circuit resets the I2C-bus logic with VCC < VPOR and sets all I/Os to logic high (with current source to VCC)

Dort steht daß der Port nach nach Reset durch die Stromquelle High ist, aber nicht genau, welcher Strom nach I2C-High-Schreiben des Ports wie bei NXP zur Verfügung steht.

Mir ist das nicht eindeutig genug und in Verbindung mit den Diagrammen aus "6.8 Typical Characteristics wie:

oder IOH aus

Könnte man meinen, daß mehr als 100µA zur Verfügung stehen.

Zugegeben ein Strohhalm aber das RNBFRA Board wurde doch mal fertig verkauft, und muß doch auch mal an der, in diesem thread angesprochenen Stelle funktioniert haben.

Für mich wäre das ausreichend genug, trotz nicht so rosiger Erfolgsausichten, auch mal einen PCF8574 von TI auszuprobieren.

NXP Datenblatt: http://www.nxp.com/documents/data_sh...4_PCF8574A.pdf
TI Datenblatt: http://www.ti.com/lit/ds/symlink/pcf8574.pdf

Gruß
Searcher

[Peter(TOO)]

Für mich wäre das ausreichend genug, trotz nicht so rosiger Erfolgsausichten, auch mal einen PCF8574 von TI auszuprobieren.

NXP Datenblatt: http://www.nxp.com/documents/data_sh...4_PCF8574A.pdf
TI Datenblatt: http://www.ti.com/lit/ds/symlink/pcf8574.pdf

In Beiden datenblättern ist auch ein Schaltschema der Ausgangsstufe enthalten.

Aber wieso bringt es keiner fertig einmal die Datenblätter vom UDN2981 und ULN2803 zu vergleichen?

MfG Peter(TOO)

[Frank]

Zugegeben ein Strohhalm aber das RNBFRA Board wurde doch mal fertig verkauft, und muß doch auch mal an der, in diesem thread angesprochenen Stelle funktioniert haben.

Für mich wäre das ausreichend genug, trotz nicht so rosiger Erfolgsausichten, auch mal einen PCF8574 von TI auszuprobieren.

Hi,
genau, ich kann euch nur sagen das die Schaltung / Leiterplatte mit den aufgeführten Bauteilen immer problemlos funktioniert hat, nicht nur viele Kunden haben die genutzt sondern auch ich habe etliche Boards in Benutzung gehabt. Aber in der Tat scheint es wie bereits beschrieben an dem PCF8574-Typ zu liegen, hier werden tatsächlich jetzt von verschiedenen Herstellern unterschiedliche Ausgangsströme angegeben. Ich würde daher auch zu dem PCF von Texas Instruments (bekommt man beispielsweise z.B. bei Farnell (PDF) raten, der liefert laut Datenblatt genügend Leistung, andere liegen im Grenzbereich.

Ach eins noch: Achte darauf das du den Ausgangsport bei deiner Erfolgskontrolle (Spannungsmessung) ein wenig belastest. Soweit ich mich erinnere kann es bei unbelastetem Ausgang sein das er nicht schaltet und du dann ein falsches Ergebnis misst

Du kannst ja mal melden wenn es klappt, ich kann dann Hinweis in die Bauteileliste aufnehmen.

Mfg
Frank

[kkronig]

Hallo,
erst mal super vielen Dank für Eure Mühe und Eure Antworten.
Folgendes: Ich habe die Bauteile gemäss Bauteilliste bei Reichelt bestellt und die Beschriftung
auf den gelieferten Tüten entsprach auch dem Bestellten Teilen. Leider liefert
Reichelt dann nicht den exakten Typ, sondern baugleich. Erst mal sucht man
dann erst mal als Anfänger den Fehler im Board.
Mittlerweile habe ich es nun wie folgt hinbekommen:
Tatsächlich funktioniert der PCF1, wenn ich an den Eingang des ULN einen Pullup auf 5V setze.
Ich habe ein Widerstandsnetzwerk (8 Wiederstände mit in die Fassung des PCF geklemmt und
den Anschluss (9. Pin) dann mit einem Kabel verlötet, der an 5 Volt angeschlossen ist.

Nun funktioniert das Bascom Testprogramm 1 einwandfrei und der ULN schaltet durch.
Vielleicht sollte man einen Hinweis hier in der Beschreibung des Boards geben, bzw. bei einer eventuellen Änderung des Boards auf eine neuere Version dies direkt in die Schaltung integrieren.

Vielen Dank für die Tipps hier im Forum.

Jetzt kämpfe ich an der nächsten Baustelle, den PCF3 über I2C mit Atmel Studio 7 anzusprechen .

Liebe Grüsse,

Klaus