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Topic: Einige Fragen: RS-485, Spannungswandlung, Steckersystem auf Platine (Read 323 times) previous topic - next topic

irieger

Hallo,

ich basteln nun schon eine Weile an einer Motorisierung fuer einen Kamera-Slider. Da ich eine sehr flexible Steuerung und direkte Verknuepfung mit der Kamera moechte, habe ich mich fuer eine Trennung der Steuerung in Brain/Master (Raspberry mit USB-Steuerung der Kamera, Webinterface fuer Telefon/Tablet) und Motorcontroller (Arduino mit A4988 Schrittmotormodul) an einem Bus entschieden. Damit kann ich fuer verschiedene Steuerachsen jeweils einfach ueber 4 Adern Strom + Steuersignal durchschleifen und habe so moeglichst wenig stoerende Kabel.

Eigentlich bin ich eher so der Software-Typ, daher hier mal ein paar Fragen die mir gerade noch hauptsaechlich im Kopf herumschwirren bzgl. der Elektronik. Ich hoffe ich kann hier nochmals interessantes Feedback bekommen.

Die Grundidee habe ich schon mit Steckbrett bzw. inzwischen geloetet auf Lochrasterplatine getestet, moechte aber demnaechst bei Oshpark (o.ae.) mal Platinen machen lassen, damit es kompakter und schoener wird. Generell ist das Ziel eine moeglichst kompakte Platine zu haben, die per Pfostenleiste huckepack auf einen Arduino Nano kommt. Bei ersten Tests habe ich dann per I2C erfolgreich Kommandos geschickt und Motoren betrieben.

Nun also zu meinen konkreten Fragen:

1. Da I2C bekanntermassen eigentlich eher fuer kurze Verbindungen ausgelegt ist, moechte ich nun auf RS-485 wechseln (und wuerde dann per Serial kommunizieren) und habe diesen interessanten Ansatz gesehen: http://www.gammon.com.au/forum/?id=11428
In einigen Specs zum LTC 1480 IC wird immer wieder 3,3V als Referenzspannung gennant, Conrad nennt z.B. 3,0V min, 3,6V max. Kann man den trotzdem gefahrlos mit 5V betreiben?

(Der Bus selbst, mit I2C getestet: Raspi <-> Level Converter <-> Arduino <-> Arduino, aehnlich wuerde ich dann einfach den Serial-Bus verwenden und meine Slaves in Software durchadressieren)

2. Ausserdem wuesste ich gerne eine kompakte und zuverlaessige Moeglichkeit zur Spannungswandlung, um von den 14,8V meiner Stromversorgung (Modellbau-LiPos) entweder direkt auf 5V zu gehen, oder wie meist empfohlen auf die Region um 7-8V, um den abgesicherten internen Spannungswandler fuer den Rest zu verwenden. Ich hatte schon einen IC getestet (L4940V85, Linearkonverter ...), aber der verbrennt gefuehlt mehr Strom as der Arduino verbraucht, wird jedenfalls unfassbar heiss. Was bietet sich hier an? Ich hatte schon eine ganze Weile gesucht aber nichts wirklich gutes gefunden. Oft wurden L78** o.ae. empfohlen, aber auch das sind ja lineare Spannungswandler und "verbrennen" so wie ich das verstehe den gezogenen Strom mit z.B. 5,8V (14,8V - 9V mit einem L7809) in Waerme.

Irgendwelche guten Tipps?

3. Hat jemand einen Tipp fuer ein einigermassen ordentliches Stecksystem um Kabel steckbar an die Platine zu bekommen? Moeglichst kompakt waere natuerlich schoen. Alternativ auch mit Verschraubung der Kabel, aber das wirklich nur im Notfall, bevorzugt etwas um wartungsfreundlich einfach stecken zu koennen.


So, das war mal ein langer Auftaktpost...

Liebe Gruesse,
Ingmar


PS / Bonusfrage: Auch wenn das hier das Arduino-Board ist, auch fuer den Raspi brauche ich noch eine zuverlaessige 5V Versorgung. Hatte es mit einem 5V/2A Wandler von Amazon probiert, aber da bekomme ich immer direkt nach 1-2 Minuten eine Warnung, dass dem Raspi der Saft ausgeht und er stuerzt ab. Gemessen sind es dann auch nur knapp ueber 4V die unter Last aus dem Spannungswandler kommen. Und das ist ohne Geraete am USB.

skorpi080

playground.arduino.cc/PmWiki/433Mhz-Funkmodule

noiasca

Wie viel Strom brauchst du bei deinen Spannungsregler?
Je nach dem LM2574/LM2575/LM2576 brauchen aber etwas externer Beschaltung.
oder der Recom RE785.0-1.0 ... PIN Kompatibel zum 7805 braucht aber nicht viel mehr als der Linearregler
DE: Wie man Fragen postet:
1. was hat man (Sketch und Hardware)
2. was SOLL es machen
3. was macht es: IST (Fehlverhalten, Fehlermeldungen, Serial.Output ...)
4. Eine Frage stellen bzw. erklären was man erwartet

uwefed

Ich glaube nicht daß Du über ein Kabel die Versorgungsspannung der Motoren (bei mehreren Motoren auch leicht mal über 10-15A) und der Elektronik zusammen mit der RS485 schicken kannst.
Falls die einzelnen Slave Module keine Rückmeldung geben müssen, kannst Du die Serielle TTL Signal nehmen und alle am Tx anschließen.

1) auf die schnelle ist mir nicht klar ob du den LTC1480 mit 5V versorgen kannst. Im Datenblatt sind alle Parameter für einer Spannung von 3,3V angegeben. RS485 Pegelwandler gibt es wie Sand am Meer; nimm einen anderen der 5V verträgt.
Es gibt I2C Expander mit dem der I2C Bus bis 10-30m möglich ist.

2) Lineraregler verbrauchen kaum Strom aber die Spannungsdifferenz zwischen Eingang und Ausgang mal den Ausgangsstrom wandeln sie in Wärme um. Bei 14,8V auf 5V werden mehr als 65 % verschmissen. Bei Batteriebetrieb sind Linearregler äußerst ungünstig. Nimm DC/DC Wandler auf 5V bzw 3,3V.
 
3) Wie oft mußt Du die Steckverbindungen trennen? bei jedem Auf- bzw Abbaubau oder hie und da?

Zusatzfrage: Meines Wissens braucht ein Raspberry deutlich mehr als 2A. Nimm einen kräftigeren Spannungswandler.

Grüße Uwe

guntherb

In einigen Specs zum LTC 1480 IC wird immer wieder 3,3V als Referenzspannung gennant, Conrad nennt z.B. 3,0V min, 3,6V max. Kann man den trotzdem gefahrlos mit 5V betreiben?
Das ist eine schwierige Frage. Im Datenblatt steht bei maximum ratings: VCC = 7V, also sollte er nicht kaputt gehen mit 5V. Anderseits ist die Funktion bei 3.0V < VCC < 3.6V spezifiziert. Es könnte also bei 5V zu Problemen kommen. Warum nimmt du nicht den LTC1481? Das ist, nach meine Verständnis, der gleiche Baustein mit 5V.


2. Ausserdem wuesste ich gerne eine kompakte und zuverlaessige Moeglichkeit zur Spannungswandlung, um von den 14,8V meiner Stromversorgung (Modellbau-LiPos) entweder direkt auf 5V zu gehen, oder wie meist empfohlen auf die Region um 7-8V, um den abgesicherten internen Spannungswandler fuer den Rest zu verwenden.
Da bieten sich Schaltregler an. allerdings ist es nicht einfach einen Schaltregler selbst zu dimensionieren und zu layouten, da ist die Anordnung der Bauteile kritisch. Daher wäre es sicher empfehlenswert ein fertiges Modul zu verwenden. Schau mal hier wenn du was mit Gehäuse willst, schau mal bei KFZ USB adaptern.

PS / Bonusfrage: Auch wenn das hier das Arduino-Board ist, auch fuer den Raspi brauche ich noch eine zuverlaessige 5V Versorgung. Hatte es mit einem 5V/2A Wandler von Amazon probiert, aber da bekomme ich immer direkt nach 1-2 Minuten eine Warnung, dass dem Raspi der Saft ausgeht und er stuerzt ab. Gemessen sind es dann auch nur knapp ueber 4V die unter Last aus dem Spannungswandler kommen. Und das ist ohne Geraete am USB.
So ein microcontroller ist recht anspruchsvoll, was die Qualität der Versorgungsspannung anbelangt. Leistungsspitzen sollte die Stromversorgung unbeeindruckt liefern können. Ohne zu zucken - im Wortsinne!.

Vielleicht ist dein Netzteil einfach grundsätzlich zu schwach.
vielleicht fehlt auch die Dämpfung. Häng doch mal einen großen Elko (>1000µF) an die 5V. Vielleicht hilft es.

Ansonsten empfehle ich dir diesen Artikel: Elektronik Kompendium - Raspberry Pi: Grundlagen der Energieversorgung / Stromversorgung
Grüße
Gunther

irieger

Hallo zusammen,

erst mal vielen Dank fuer die zahlreichen und flotten Antworten! Mit so schnell und viel Reaktion hatte ich nicht gerechnet, wenn auch darauf gehofft.


skorpi08 RS485 mal im Gogel eingeben
Danke, werde jetzt mal Richtung MAX485/MAX487 testen.


Wie viel Strom brauchst du bei deinen Spannungsregler?
Je nach dem LM2574/LM2575/LM2576 brauchen aber etwas externer Beschaltung.
oder der Recom RE785.0-1.0 ... PIN Kompatibel zum 7805 braucht aber nicht viel mehr als der Linearregler
Strom ist 1*Arduino Nano + 1-2*A4988/DRV8825 Stepper Treiber (Finde da keine genauen Angaben wo der Verbrauch liegt) + ggf. 1*Optokoppler (Kamera-Shutter) + Taster o.ae. als Stop-Schalter fuer die Motoren.

Werde ich mal mit dem Recom ausprobieren, das sieht mir nach einem guten Kompromiss aus. Da alles mit dem Arduino soweit stabil laueft sollten ja 500mA gut reichen eigentlich. Sollte man da dann die 5V Seite auch nochmals mit Elko puffern?


Ich glaube nicht daß Du über ein Kabel die Versorgungsspannung der Motoren (bei mehreren Motoren auch leicht mal über 10-15A) und der Elektronik zusammen mit der RS485 schicken kannst.
Falls die einzelnen Slave Module keine Rückmeldung geben müssen, kannst Du die Serielle TTL Signal nehmen und alle am Tx anschließen.
Ich will den Slaves die Moeglichkeit geben, auf Anfrage daten zu senden (Ist die Endposition [Stoppschalter] erreicht, etc.)

EDIT: Ggf. suche ich mir dann ein zweiadriges verdrilltes Kabel und nutze noch eine Doppellitze aehnlich Lautsprecherkabel, damit ich mehr Querschnitt habe, aber ich moechte halt ein buendel haben und jeweils nur ein Stecker auf dem ich das alles verkabel.

1) auf die schnelle ist mir nicht klar ob du den LTC1480 mit 5V versorgen kannst. Im Datenblatt sind alle Parameter für einer Spannung von 3,3V angegeben. RS485 Pegelwandler gibt es wie Sand am Meer; nimm einen anderen der 5V verträgt.
Es gibt I2C Expander mit dem der I2C Bus bis 10-30m möglich ist.
Dachte Anfangs an I2C um mir Zusatzchips zu sparen. Wenn ich nun sowieso zusaetzlich noch einen IC mit aufs Board nehme, dann kann ich auch gleich RS-485 nutzen.

2) Lineraregler verbrauchen kaum Strom aber die Spannungsdifferenz zwischen Eingang und Ausgang mal den Ausgangsstrom wandeln sie in Wärme um. Bei 14,8V auf 5V werden mehr als 65 % verschmissen. Bei Batteriebetrieb sind Linearregler äußerst ungünstig. Nimm DC/DC Wandler auf 5V bzw 3,3V.
Genau so hatte ich das inzwischen auch verstanden. Daher die Frage. Jetzt probiere ich mal DC/DC Wandler von Recom, die ja mehr oder weniger als Drop-In Replacement fuer die einfachen Linearregler genutzt werden koennen so wie ich das verstehe.

3) Wie oft mußt Du die Steckverbindungen trennen? bei jedem Auf- bzw Abbaubau oder hie und da?
Ich moechte die Moeglichkeit haben, zur Wartung zerlegen zu koennen. Plane nicht, regelmaessig alles auseinander zu nehmen, aber wenn man mal was tauschen muss etc. waere es eben schoen, ein Stecksystem zu haben.

Zusatzfrage: Meines Wissens braucht ein Raspberry deutlich mehr als 2A. Nimm einen kräftigeren Spannungswandler.
Ok, werde ich machen und dann wie von guntherb empfohlen noch per Elko die 5V-Schiene glaetten.


Das ist eine schwierige Frage. Im Datenblatt steht bei maximum ratings: VCC = 7V, also sollte er nicht kaputt gehen mit 5V. Anderseits ist die Funktion bei 3.0V < VCC < 3.6V spezifiziert. Es könnte also bei 5V zu Problemen kommen. Warum nimmt du nicht den LTC1481? Das ist, nach meine Verständnis, der gleiche Baustein mit 5V.
Ich probiere jetzt erst mal die MAX485, auf Grund derzeit besserer Verfuegbarkeit in der Apotheke (Conrad), wo mein Dad sowieso ein paar Teile fuer seinen Modellbau brauchte... Aber ansonsten fasse ich mir den LTC1481 nochmal ins Auge, danke fuer den Hinweis.

Da bieten sich Schaltregler an. allerdings ist es nicht einfach einen Schaltregler selbst zu dimensionieren und zu layouten, da ist die Anordnung der Bauteile kritisch. Daher wäre es sicher empfehlenswert ein fertiges Modul zu verwenden. Schau mal hier wenn du was mit Gehäuse willst, schau mal bei KFZ USB adaptern.
So ein microcontroller ist recht anspruchsvoll, was die Qualität der Versorgungsspannung anbelangt. Leistungsspitzen sollte die Stromversorgung unbeeindruckt liefern können. Ohne zu zucken - im Wortsinne!.
Solche aehnlichen Schaltungen habe ich zum Testen (mit dem Hintergedanken den Raspi zu versorgen besorgt, das ist auch das wo die 5V/2A Variante eben den Raspi nicht aushaelt. Wobei diese Schaltung ein bisschen kompakter Aussieht. Mir kommt es halt auch darauf an, Das Gehaeuse mit Hauptmotor+Raspi und Slave 1 so klein wie moeglich halten zu koennen, daher bin ich froh, je weniger Platz die Elektronik braucht ;-)

Ansonsten empfehle ich dir diesen Artikel: Elektronik Kompendium - Raspberry Pi: Grundlagen der Energieversorgung / Stromversorgung
Ok, per Messgeraet war ich mit dem 2A Wandler eher so in der 4,5V Region und da hatte mich dann sowieso nix gewundert.


Also vielen Dank nochmal an alle. Hat mir jetzt schonmal sehr geholfen denke ich. Werde jetzt einfach ein bisschen weiterexperimentieren.

noiasca

Quote
Strom ist 1*Arduino Nano + 1-2*A4988/DRV8825 Stepper Treiber (Finde da keine genauen Angaben wo der Verbrauch liegt) + ggf. 1*Optokoppler (Kamera-Shutter) + Taster o.ae. als Stop-Schalter fuer die Motoren.

Werde ich mal mit dem Recom ausprobieren, das sieht mir nach einem guten Kompromiss aus. Da alles mit dem Arduino soweit stabil laueft sollten ja 500mA gut reichen eigentlich. Sollte man da dann die 5V Seite auch nochmals mit Elko puffern?
Lieber TO, es ist deine Aufgabe den Gesamtstrombedarf zu ermitteln, dann kann man auch zielgerichtete Infos geben.

Und ich wette es gibt auch Datasheets für die Recom Regler mit Musterschaltplänen. Nur so viel da der Recom als Drop In Replacement für Linearregler gedacht ist, und auch einer normaler Linearregler "vorn und hinten" einen Elko will, bitte auch für den Recom vorsehen.
DE: Wie man Fragen postet:
1. was hat man (Sketch und Hardware)
2. was SOLL es machen
3. was macht es: IST (Fehlverhalten, Fehlermeldungen, Serial.Output ...)
4. Eine Frage stellen bzw. erklären was man erwartet

uwefed

Quote
Strom ist 1*Arduino Nano + 1-2*A4988/DRV8825 Stepper Treiber (Finde da keine genauen Angaben wo der Verbrauch liegt) + ggf. 1*Optokoppler (Kamera-Shutter) + Taster o.ae. als Stop-Schalter fuer die Motoren.
Die Teile (ohne Motor) verbrauchen etwas bei 5V Spannung um 100mA. Der Motor kann bis zu 2,8A verbrauchen (maximale mögliche Belastung des A4988). Also bei 2 Motoren und 14V sind das um die 5,7A max (Hängt aber stark vom Typ des Motors ab; Der Stromverbrauch bleibt ziemlich konstant da ein Schrittmotor nicht Lastabhängig Strom zieht).
Bei Mehreren NANOS/Motor ist der Wert eben zu multiplizieren.

Grüße Uwe

irieger

Die Teile (ohne Motor) verbrauchen etwas bei 5V Spannung um 100mA. Der Motor kann bis zu 2,8A verbrauchen (maximale mögliche Belastung des A4988). Also bei 2 Motoren und 14V sind das um die 5,7A max (Hängt aber stark vom Typ des Motors ab; Der Stromverbrauch bleibt ziemlich konstant da ein Schrittmotor nicht Lastabhängig Strom zieht).
Bei Mehreren NANOS/Motor ist der Wert eben zu multiplizieren.
Ach genau, die 100 mA hatte ich auch irgendwo im Kopf aber wollte nochmal das Datenblatt raussuchen. Sollte also jetzt nicht so ein Problem sein auf der 5V Schiene und hat bei meinen Tests bisher auch eigentlich alles ohne Probleme funktioniert gehabt. Wobei 2 Schrittmotortreiber hatte ich bisher glaub noch nicht auf einem Arduino getestet...
Die Spannung/Strom fuer die Motoren kommt ja direkt von der LiPo-Versorgung.

irieger

So, ich habe mir nun zum Testen ein paar MAX485 und Recom spannungswandler besorgt. So fürs Erste sieht es ganz gut aus, nur mit RS485 habe ich noch so meine Probleme bei bidirektionaler Kommunikation. Zur Übersicht habe ich einem neuen Thread im allgemeinen Forum zum Arduino-Networking gepostet https://forum.arduino.cc/index.php?topic=524090.0.

Hier nochmal kurz die Nachfrage: Wie sieht es bei Frage 3 aus dem Startpost aus? (Steckersystem für auf die Platinen) Hat da jemand einen guten Typ?


Grüße,
Ingmar

noiasca

Als Stecker verwende ich oft die Phoenix Contact MSBT , halbwegs Kontaktsicher, einfach lösbar und auf der Kabelseite schraubbar, je nach Ausführung aneinanderreihbar, gewinkelt/gerade, stehend/liegend ... alles was man brauchen kann.
DE: Wie man Fragen postet:
1. was hat man (Sketch und Hardware)
2. was SOLL es machen
3. was macht es: IST (Fehlverhalten, Fehlermeldungen, Serial.Output ...)
4. Eine Frage stellen bzw. erklären was man erwartet

skorpi080

Aus der Druckerszene kenn ich es, dass die gerne getauscht werden, weil nicht sicher.
Selbst noch kein Brand gehabt aber Bilder von anderen gesehen.
playground.arduino.cc/PmWiki/433Mhz-Funkmodule

irieger

Als Stecker verwende ich oft die Phoenix Contact MSBT , halbwegs Kontaktsicher, einfach lösbar und auf der Kabelseite schraubbar, je nach Ausführung aneinanderreihbar, gewinkelt/gerade, stehend/liegend ... alles was man brauchen kann.
Solche oder sehr aehnliche Stecker habe ich hier sogar rumliegen. Nur wird es da bei dem was ich verkabeln will sehr platzfressend, weshalb ich die aus der Auswahl geworfen habe. Da wuerde ich dann vorher Schraubklemmen direkt auf die Platine loeten. Habe ja allein pro Motor 4 Verbindungen + RS485 (ggf. zwei mal fuer RX/TX) + Stromzufuhr + Stop-Kontakte. Und da ist der Zusatzbedarf an Platz im Elektronikgehaeuse fuer solch ein Stecksystem doch enorm.

Es waren diese Buchsen + passende Stecker, die den Phoenix Contact ja sehr aehnlich sehen: https://www.reichelt.de/RND-connect/RND-205-00188/3/index.html?ACTION=3&LA=446&ARTICLE=170487&GROUPID=7552&artnr=RND+205-00188&SEARCH=RND%2B205-00188&trstct=pos_0

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