RNBFRA 1.2 - Funktioniert nach Aufbau nicht

**kkronig** · 14.01.2017, 21:09

Hallo,

wir haben uns erst ein Board des RNBFRA 1.2 fertigen lassen und komplett bestückt. Leider funktioniert es nicht.
Lötstellen - alle kontrolliert - OK
Anleitung studiert - OK
Hier nähere Infos zum Board:

http://www.mikrocontroller-elektroni...motortreibern/

Aber bereits das erste Beispielprogramm (LED Lauflicht) ohne Erfolg.
Laut Anleitung sollte anfangs die 4 LEDs leuchten, leider nein. Lediglich die Powerlampe.
Nach laden des ersten Beispielprogramms zum Testen unter Bascom gehen die 3 Leuchtdioden des PCF3 zwar an, aber kein Lauflicht.
Was können wir noch tun? Jemand einen Tipp?

Da wir direkt mehrere Platinen haben fertigen lassen, wurde von einer unabhängigen Person noch ein Board zusammengelötet:
Genau das selbe Verhalten!!!

Die Bilder der Anleitungen für Board 1.2 stimmen auch nicht genau mit dem Platinenlayout überein. Wir haben das Board 1.22. Liegt es daran?

Sind für jede Hilfe dankbar.

Vielen Dank und Gruß,

Klaus

**oberallgeier** · 15.01.2017, 09:14

Hallo Klaus,

willkommen im Forum.

.. RNBFRA 1.2 fertigen lassen und komplett bestückt. Leider funktioniert es nicht .. sollte anfangs die 4 LEDs leuchten, leider nein ..

Welcher Controller ist drauf; der mega16 ? Ich habe kein RNBFRA 1.2 und will mich erstmal nicht durch die Anleitung quälen. Ich habe ne RN-Control - anfangs mit mega16 und vermute, dass hinter Deiner Platine ne ähnliche Entwurfsstrategie liegt - zumindest was die LED-Beschaltung betrifft; btw: an welchen Pinnen hängen die LEDs ? Der m16 - und dessen kompatiblen Brüder (m32, m644, m1284) wollen gerne dass man die JTAG-Fuse abschaltet. Hast Du das gemacht? Tut man das nicht, so funktionieren alle möglichen Aktionen an einigen Pinnen von PORTC nicht - oder seltsam.

**kkronig** · 16.01.2017, 17:43

Hallo oberallgeier,

vielen Dank für Deine schnelle Antwort.
ja, wir verwenden einen Atmega32. Das mit dem JTAG Fuse haben wir berücksichtigt. Dies war auch nötig, um die Schrittmotoren ans Laufen zu bekommen, da diese über die Ports angegesteuert werden.
Am Board gibt es drei PCFs: PCF8574 AP , also Porterweiterungen. Diese werden über vom Atmega32 über I2C angesprochen. Die Adressen haben wir richtig eingestellt und die Signale mit einem Osci überprüft.
Die PCFs werden auch sauber angesprochen und schalten durch. I2C funktioniert also.
Beim PCF3 PCF8574 AP, der für Energieeinstellungen benutzt wird und über 3 LEDs zur freien Verfügung verfügt funktioniert auch.
Unsere Probleme liegen beim PCF1 PCF8574 AP. Dieser steuert die 8 Powerports Ausgänge (500mA möglich). Diese können über I2C über den PCF1 ein- und ausgeschaltet werden. Läuft folgendermassen: Wir senden über I2C einen 8 bit Wert, der je nach gesetztem Bit den jeweiligen Port an- oder ausschaltet. Soweit gut. Dies funktioniert auch, der PCF1 schaltet die Ausgänge durch. Nun liegen an 4 von den Powerports Leuchtdioden, um zu sehen, ob diese an- oder aus sind.
Diese funktionieren nicht. Damit die 500mA geliefert werden können, liegen die Ausgänge natürlich nicht an dem PCF1, sondern es wird eine Darlingtonschaltung auf dem Board verwendet: ULN2803A wird dafür eingesetzt.
Nun das Problem:
Obwohl der PCF1 schaltet, gehen die Leuchtdioden nicht an, dass heisst die Powerports funktionieren nicht.
Nach bisheriger Untersuchung stellt es sich für mich folgendermassen dar:
Wir haben festgestellt, das am PCF1 keine 5 Volt herauskommen (Eingangsspannung ist 5V), sondern etwa nur 3,2 Volt. Wenn wir den ULN2803A aus der Fassung nehmen, dann liegen aber saubere 5V am Ausgang an.
Daher haben wir dann OHNE den ULN2803 über die Fassung GND angelegt und siehe da, die Leuchtdioden leuchten. also diese sind in Ordnung. Wir haben auch schon die Chips ausgetauscht, kein Erfolg.

Wir haben das gleiche Problem auf zwei Boards die von unterschliedlichen Leuten gelötet worden sind: Auf Beiden das gleiche Verhalten.
Den Test der Ports haben wir mit dem mitgelieferten Beispielprogramm 1 durchgeführt mittels BASCOM. Die 4 LEDs sollten dann ein Lauflicht darstellen, wie erwähnt, geht nicht.

Jetzt wissen wir nicht mehr weiter. Hat jemand eine Idee?
Vielleicht noch ein Punkt, der mir komisch vorkommt: Der bei Reichelt bestellte ULN2803A enthielt einen ULN2803G (Auf dem Tütchen stand aber sogar ULN2803A drauf). Gibt es gegebenfalls hier einen Unterschied? Was bedeutet das A oder G hinter dem Namen?
Im Netz habe ich leider keinen Unterschied mittels Datenblätter finden können.

Vielen Dank für einen Lösungsansatz, bin für jede Hilfe dankbar.

Ach ja: Falls jemand den Schaltplan (Eagle) oder Anleitung des RBNFRA nicht kennt: http://www.robotikhardware.de/downlo...rnbfra1.22.pdf
Hier ist alles zu finden.

Vielen lieben Dank,

Gruß Klaus und Nils

**Searcher** · 16.01.2017, 19:11

Hallo,

Zitat von kkronig

Jetzt wissen wir nicht mehr weiter. Hat jemand eine Idee?

Kaum Ideen, fast nur Fragen

Zitat von kkronig

Obwohl der PCF1 schaltet, gehen die Leuchtdioden nicht an, dass heisst die Powerports funktionieren nicht.
Nach bisheriger Untersuchung stellt es sich für mich folgendermassen dar:
Wir haben festgestellt, das am PCF1 keine 5 Volt herauskommen (Eingangsspannung ist 5V), sondern etwa nur 3,2 Volt. Wenn wir den ULN2803A aus der Fassung nehmen, dann liegen aber saubere 5V am Ausgang an.

Sind die LED vom Ausgang des ULN2803 über einen Vorwiderstand nach Vcc (5V) angeschlossen oder ohne Vorwiderstand?

Den Test der Ports haben wir mit dem mitgelieferten Beispielprogramm 1 durchgeführt mittels BASCOM. Die 4 LEDs sollten dann ein Lauflicht darstellen, wie erwähnt, geht nicht.

I2C Adressjumper korrelieren mit den Adressen im Testprogramm?

Welche Adresse verwendet ihr? Aber ihr sagt ja, daß die Ausgänge des PCF richtig reagieren und eigentlich nur die Spannung an den Ausgängen des PCF zusammen bricht, wenn der ULN dran hängt.

Oder müssen auch die LEDs am ULN hängen, damit die Spannung zusammen bricht?

Ob die ULN2803 kaputt sind, kann man auch sozusagen Offline zB auf einem Steckbrett ausprobieren. Die schalten ja nur GND durch und nicht Vcc.

Vielleicht noch ein Punkt, der mir komisch vorkommt: Der bei Reichelt bestellte ULN2803A enthielt einen ULN2803G (Auf dem Tütchen stand aber sogar ULN2803A drauf). Gibt es gegebenfalls hier einen Unterschied? Was bedeutet das A oder G hinter dem Namen?
Im Netz habe ich leider keinen Unterschied mittels Datenblätter finden können.

Hab auch keinen gefunden außer, daß UNISONIC TECHNOLOGIES CO., LTD den Zusatz G verwendet und TI nicht.
Da sollte nicht das Problem sein, wenn ihr nicht gerade den 20 pinnigen IC erwischt habt.

http://www.unisonic.com.tw/datasheet/ULN2803.pdf

Gruß
Searcher

**oberallgeier** · 17.01.2017, 09:46

.. fast nur Fragen .. auf einem Steckbrett ausprobieren ..

Hallo Ihr Beiden! Mehr fällt mir gerade auch nicht mehr ein. Ich selbst habe momentan einen Aufbau, der auf der "großen Platine" mit mega1284 unerklärliche, nicht reproduzierbare Störungen zeigt, teilweise!! - nur ein "Strang" - auf einem Steckbrett aufgebaut und messe den da durch, zT mit einem Rumpfprogramm im Controller. Solches Vorgehen zeigte bei mir bisher immer Erfolg. Kann ich nur empfehlen.

**kkronig** · 19.01.2017, 19:27

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)** · 20.01.2017, 02:09

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** · 21.01.2017, 23:18

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)** · 22.01.2017, 01:19

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** · 22.01.2017, 16:57

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).

Zitat von kkronig

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