I/O-, ADC- und DAC Erweiterung für RP6??? 3,3V und 5V!?

[RolfD]

@Fabqu
Ich hab da was zum Thema 3,3v und 5v Levelshifter für I2C und andere Signale gefunden.... schau mal da:
http://www.adafruit.com/datasheets/an97055.pdf
Es geht da wohl um eine Mosfet-Schaltung bzw. bestimmte Mosfets von Philips wie der da:
http://pdf.datasheetcatalog.com/data...lips/BSN10.pdf
Vielleicht ist das brauchbarer als "hoffen und beten" das es nicht knallt
Gruß Rolf

[fabqu]

Grüß dich, Rolf!

also das I2C-Pegelwandler-Problem ist eigentlich gelöst, dafür verwende ich schon solche Mosfets, genuer die BSN20. Das passt also!
das problem sind ja die hochleistungs-Mosfets, die am PWM-Expander hängen. Das sind vier SP8M3, wie sie auch der RP6v2 verwendet. Jeder davon entält einen P- und einen N-Channel. Also steuern 8 PWMs diese acht mosfets. Default sind alle pwms low geschaltet.
ich glaube, du hattest da als Lösung auch Logik-Bausteine vorgeschlagen? Das wäre natürlich eine absolut todsichere Sache, aber dann sind künftig die acht leistungs-mosfets nur noch als h-brücke zu verwenden. Das ist sicher nicht gewollt.

daher hoffe ich noch auf eine andere Möglichkeit, wobei mir derzeit nur eine langsame resettable fuse (schaltet aber in unter 0.5s) in einer der Zuleitungen zu den mosfets einfällt, z.B. in der +UB-Leitung.

grüße

[RolfD]

@Fabqu

also das I2C-Pegelwandler-Problem ist eigentlich gelöst

Aso ok..war mir entgangen. Gut. Was ist denn mit der Lösung zu den Brücken bezüglich Invertierender Leitugngstreiber a la 74hct240 ?
Damit wären die Brück auf high wenn der Ausgang low ist.
Das ist ja ein belastbares tristate Gatter, welches man über g1 / g2 abschalten und mit pullups/pulldowns dann ziehen kann.

Was vielleicht auch möglich wäre, sind bauähnliche Gatter z.B. vom Typ SN74BCT760 o.ä. mit Opencolector.
Damit wäre die Durchschaltspannung am mosfet erst scharf zu schalten wenn der Prozessor dies explizit veranlasst und am Port kann dann passieren was will ohne das die Brücken das Arbeiten anfangen.
Hätten die PWM Schaltungen sowas wie ein "Out Enable" .. hard- oder software seitig, könnte man sich das Gedöns ja sparen.
Ich bin erst mal im WE.. und wünsch euch ebenfalls ein schönes...
Gruß

[Dirk]

Leute,

noch mal kurz ein paar Sätze zum Thema "Sicherheit" der H-Brücke:

1. Wenn die Schaltung so bleibt, wie fabqu das veröffentlicht hat (jeder der 2 MOSFets im SP8M3 wird durch einen eigenen PWM-Port des PCA9685 angesteuert), dann besteht anfangs (Hochfahren der Schaltung) keine Gefahr, wenn die Drains des N-MOSFet und des P-MOSFet der SP8M3 verbunden sind, weil der N-Typ einen High-Pegel zum Durchschalten braucht und der P-Typ einen Low-Pegel. Damit ist VOR der Initialisierung des PCA9685 über I2C zumindest der N-Typ MOSFet im SP8M3 gesperrt und es fließt kein Kurzschlußstrom.

2. Die Haupt-Gefahr für die H-Brücke ohne Hardware-Ansteuerung ist die Software bzw. möglich Software-Fehler.

3. Zum Thema "Verriegelung" (siehe auch Post #27 hier im Thread!): Bei der NiboBee dient der 74139 nicht zur "Verriegelung" (d.h. zum Schutz der H-Brücke), sondern der Schutz dieser Transistor-H-Brücke wird einfach durch die Zusammenschaltung der beiden Basis-Anschlüsse in jedem Strang der H-Brücke erreicht.

4. Man sollte die Ansteuerung der SP8M3 durch den PCA9685 vielleicht vor der Endversion der Platine einmal probeweise aufbauen und testen.

[fabqu]

hi Dirk,

danke dir. meinst du, eine softwareseitige sicherung durch eine (von dir geschriebene) Bibliothek würde ausreichen? Zur Not evtl noch eine resettable in die +UB-Leitung?
Dann sollten wir doch auf der sicheren Seite sein, oder?

ich versuche die Mosfet-Schaltung erst mal aus. kann ich ja mit der MultiIO machen! muss am montag erst mal die Teile besorgen.

grüße

[Dirk]

Hi Fabian,

danke dir. meinst du, eine softwareseitige sicherung durch eine (von dir geschriebene) Bibliothek würde ausreichen?

Ja, man kann da schon Sicherheiten einbauen, aber...
a) ... man dürfte dann auch nur die Funktionen der Lib zum Ansteuern der H-Brücken benutzen (da ist ja jeder dann selbst verantwortlich)
b) ... man ist gegen Probleme auch dann nicht 100%ig gefeit: Wenn sich Software "aufhängt" (durch Hard- oder Software-Probleme), könnte natürlich der PCA9685 in ungünstiger Stellung seiner Outports "hängen" bleiben.

Aus meiner (vorwiegend Software-) Sicht könnte ich mir folgende Optionen vorstellen, um noch sicherer zu gehen:

a) Einbau von Resettable Fuses (I_hold z.B. 2,5 oder 3A):
Nachteile: Sie reagieren erst nach einigen Sekunden, die verfügbare max. Dauerstromstärke für den Motor sinkt etwas unterhalb der Leistungsfähigkeit der SP8M3 (*).
Vorteil: Sie müssen nicht ausgetauscht werden, wenn der Ernstfall mal passiert ist.
Zu *) Die Leiterbahnen auf der Platine müßten ja bei Kurzschluß den Kurzschlußstrom einige Sekunden aushalten, bevor die Fuse anspringt. Vorschlag dazu: Alle hochstrom-führenden Leiterbahnen über die ganze Länge ohne Lötstopplack lassen, um sie beim Aufbau komplett dick verzinnen zu können. Dadurch gewinnt man eine gute Stromleitung, ohne die Leiterbahnen allzu breit zu machen.
Darüber hinaus sind die Fuses ja nicht allein: Die Schmelzsicherung F2 wird ja dann auch rasch abblocken.

b) Anstelle der langsamen Resettable Fuses baut man Kleinstsicherungen (z.B. SMD 1206, CONRAD 537038 ) in jeden Strang ein.
Nachteil: Müssen ausgelötet werden, wenn sie Überstrom hatten.
Vorteile: Klein, schnell. Auslöten wird kaum nötig sein, weil i.d.R. die Hauptsicherung eher ansprechen wird.
Wie oben unter (*) würde ich aber auf jeden Fall den Querschnitt der Leiterbahnen erhöhen!

c) Wenn man softwaremäßig die PWM z.B. über die N-MOSFets auf die H-Brücke bringt, dann dienen die P-MOSFets "nur" zur Richtungsumschaltung. Daher könnte eine Option sein, die Gates der P-Typen jumperbar AUCH auf 4 IO-Ports eines 5V-IO-Expanders PCF8575 zu legen: Für die Richtungsumschaltung braucht man keine PWM UND die Gates der P-MOSFets wären dann beim Hochfahren der Betriebsspannung auf High-Pegel (= Aus, Standard beim PCA8575!).
Ergebnis: Beim Hochfahren einer so verschalteten H-Brücke sind alle 4 MOSFets AUS.

Vorstellen könnte ich mir a) und c) ODER b) und c).

[fabqu]

So leute,

ich mach das jetzt erst mal so: eine einzelne resettable Fuse in den +UB-Strang zu den P-MOSFETs. Alles andere bleibt (erst mal) wie gehabt.

Zwei neue Diskussions-Bedarfsstellen sind dank Dirk aufgetaucht:

1.) Der PWM-I2C-Treiber kann nur max. 1kHz bringen, was bei Verwendung der MOSFETs als Motortreiber evtl ekeliges Quiken der Motoren verursacht. Daher wäre es evtl besser, einen PWM-Treiber zu verwenden, welcher wenigstens seine 10kHz schafft.
Wollt ihr das? kennt jemand einen empfehlenswerten Baustein? Sollte wenigstens 10-16 PWM-Ports haben und via I2C ansteuerbar sein.

2.) Wir haben ja zwei frei verwendbare AD/DA-Treiber mit je 4 AD- und einem DA-Pin. Diese sind für 5V ausgelegt. Wenn jemand aber nur 3,3V messen will, wird dadurch natürlich seine Auflösung eingeschränkt. Daher die Frage: sollen wir einen der AD/DA-Bausteine auf 3,3V legen?
Nachteil: wird ekelig zu verdrahten (betrifft aber nur mich) und man läuft Gefahr mal einen 5V-Pegel anzulegen, was den Baustein zerstören könnte. Vorteil wäre nur, dass man auch 3,3V-Pegel mit hoher Auflösung messen könnte.
Meine Meinung: Auf 5V lassen, dann ist man sicher.

Grüße

[inka]

Hi fabqu,

also ich bin für den 10kHz treiber - ohne quieken...

[RolfD]

Also 10khz quiekt auch... selbst schom am rp6 ausprobiert.
https://www.roboternetz.de/community...otor-PWM-19KHz

Bezüglich der 3,3V Geschichten... vielleicht überlegen wir mal wo überhaupt 3,3V gebraucht wird denn die üblich TTL Spannung ist meines Wissens immer noch 5V.
Mir fallen da nur 1. SD/MMC Speicherkarten, 2. Atmel ARMs OHNE 5V Toleranz und da auch nur das ARDUINO DUE und 3. NXP ARMs MIT 5V Toleranz ein...
Für was brauchen wir 3,3V noch?

Wenn da jetzt nicht noch 1000 Vorschläge kommen, wäre ich doch eher für die 5v-Lösung am AD. Für vernünftiges Messen wird man sich eh ein Spannungsteiler / Messbrücke davor setzen.
Gruß

[Dirk]

Hi fabqu,

Zu 1) Ich habe kein geeignetes I2C-PWM-Treiber/Converter-IC gefunden. Fast alle sind für LEDs ausgelegt. Die Leute, die PWM zur Motoransteuerung oft brauchen (Flugmodellbau, Copter...), verwenden meist fertige oder auch selbst gebaute PWM-Ansteuerungen, wobei die PWM meist aus einem kleinen µC kommt. Der ist dann seriell oder per Frequenz-/Impulslängen (Servo) angesteuert.
Das wäre für unsere Platine wohl überzogen, wenn wir noch einen kleinen µC nur für die PWM drauf setzen wollten, oder?
Eigentlich ist das Hauptziel ja die Nutzung der bis zu 8 Ports für einzelne PWM- oder Schaltausgänge. Wer damit Motoren ansteuern will, muss halt mit den max. 1000Hz PWM leben.
Wer kräftige H-Brücken für Motoren braucht, wird ja auch überall fündig:
<1>, <2>, ...

Zu 2) Kein Problem: Die AD/DA-Wandler können auch alle bei 5V bleiben.