LAN-Anbindung für BSB-Bus (Brötje, Elco Thision etc.)

[freetz]

Was bedeutet "mehr Queries"? Bis es nicht mehr erreichbar ist? Bedeutet das nicht dass eine höhere Spannung besser ist?

Nicht unbedingt. Wenn eine höhere Spannung dazu führt, dass ein Bauteil (in diesem Fall der 4N25 Optokoppler) sich von den Idealbedingungen entfernt, dann kann das dazu führen, dass in dem Fall nicht mehr zuverlässig geschaltet wird und somit ungültige Telegramme erzeugt werden, die dann zu "query failed" führen.

Ich bin ja auch kein Elektroniker, aber ich habe es so verstanden:
Als es damals bei der Vereinigung der Arduino- und der Raspi-Platine ging, musste der Widerstand R3, der die Diode im 4N25 Optokoppler begrenzt, quasi zwei Einsatzbereiche abdecken. Gero hatte mir damals folgende Einschätzung gegeben:

R=(3.3-Vf)/Imax = (3.3-1.15)/0.01=215 Ohm

Beim Arduino sähe die Gleichung so aus:

R=(5.0-Vf)/Imax = (5.0-1.15)/0.01=485 Ohm

Daraus sind dann quasi 300 Ohm als Kompromiss entstanden. Die führen dann aber zu einer Spannung beim Arduino von 13mA, also mehr als 30% über den 10mA, die im Datenblatt angegeben sind. Dem kann man entweder mit einer Senkung der Spannung (was bei weiteren Shields vielleicht nicht immer sinnvoll ist) oder mit einer Veränderung des Widerstands Rechnung tragen.
Die Bauteiltoleranzen, insbesondere bei den China-Teilen, können das dann in manchen Fällen noch in die ungünstige Richtung verstärken und dann dazu führen, dass der Optokoppler eben nicht mehr zuverlässig schaltet.
Wenn man nun 600 Ohm ansetzt, läge die Stromstärke beim Arduino bei 6,4mA und beim Raspi bei 3,6mA. Beides wäre nach Angaben des Users noch innerhalb der Spezifikationen des 4N25 und hätten bei ihm eben zu einer eindeutigen Stabilisierung geführt.

Für mich klingt das soweit logisch und würde auch erklären, warum z.B. die Platine, die ich Holger zuerst geschickt hatte, bei ihm nur sehr unzuverlässig lief und bei mir nun schon seit Monaten ohne Macken arbeitet.

Wenn Ihr aber trotzdem noch Einwände habt, frage ich ihn noch mal direkt.

[Schotty]

Sorry, aber wenn ich das Datenblatt des 4N25 nicht komplett falsch lese, dann sind die erwähnten 10mA einzig auf S.3 bei "Test Condition" mit VCE=10V zu finden - bei allen anderen Angaben liegt es deutlich drüber..?! (Siehe z.B.: Collector-current-OUTPUT IC=50mA (konstant) und Forward-current-INPUT IF=60mA mit VR=5V)

Der Zitierte hatte ja dann ein 4,8V-Handynetzteil genutzt, bei dem nach genannter Rechnung ein 365 Ohm-Widerstand herauskommen würde. Da der Ardu aber nunmal auf 5V ausgelegt ist, finde ich persönlich es fragwürdig, eine geringere Spannung zu empfehlen, anstatt dem Ardu eine stabile Versorgungsspannung (mit ausreichend mA) im empfohlenen Bereich anzubieten, die dann eben Ardu-intern heruntergeregelt wird.

Anderer Gedanke: Wenn das Problem hier wirklich R3 ist und man sich bei der Bestückung der Platine doch eh für RPi- oder Ardu-Nutzung entscheiden muss (Stichwort: SJ-Setzen und RPi-Bauteile hinzufügen), dann könnte man doch auch gleich einen spezifischen Widerstand empfehlen (oder zumindest nur bei eventuell auftretenden Problemen einen passenden Austausch anraten).

Für mich klingt das soweit logisch und würde auch erklären, warum z.B. die Platine, die ich Holger zuerst geschickt hatte, bei ihm nur sehr unzuverlässig lief und bei mir nun schon seit Monaten ohne Macken arbeitet.

Das verstehe ich nun gar nicht: Was war denn nun bei dir anders als bei Holger? Andere Versorgungsspannung?

[freetz]

Das verstehe ich nun gar nicht: Was war denn nun bei dir anders als bei Holger? Andere Versorgungsspannung?

Eben nichts. Und das spricht nun mal für Bauteil(in)toleranzen, die ich seit längerer Zeit versuche zu lokalisieren. Und die Absenkung der Spannung war ja nur ein Vorschlag, um der Sache auf den Grund zu kommen (eben wegen der Ausrichtung von R3 an die 3.3V des Raspi).
Ziel wäre für mich weiterhin, die Bauteile nach Möglichkeit so zu wählen, dass ein (temporärer) Wechsel von Arduino zu Raspi nur das Setzen/Entfernen der Lötbrücken erfordert.

Aber ich frag' noch mal, auf welches Datenblatt er sich bezogen hat.

[Schotty]

Eben nichts. Und das spricht nun mal für Bauteil(in)toleranzen, die ich seit längerer Zeit versuche zu lokalisieren.

..oder auch auf eine evtl. problematische Versorgungsspanung bei ihm? Versorgst du den Ardu auch via USB? Mit USB-Netzteil? Wieviel mA? Und er? Vielleicht liegt da ja irgendwo der Hase im Pfeffer..?!

Und die Absenkung der Spannung war ja nur ein Vorschlag, um der Sache auf den Grund zu kommen (eben wegen der Ausrichtung von R3 an die 3.3V des Raspi).
Ziel wäre für mich weiterhin, die Bauteile nach Möglichkeit so zu wählen, dass ein (temporärer) Wechsel von Arduino zu Raspi nur das Setzen/Entfernen der Lötbrücken erfordert.

Ja klar, das wäre das Beste - aber dann hätte ich als Kompromiss eben etwas erwartet, was Ihr ja schon umgesetzt habt - also R3 zwischen 215 und 485 Ohm ansiedeln, und nicht deutlich drüber?!

Ist ja alles keine Kritik, nur ein korrekt-Verstehen-und-Schnellschuss-vermeiden-wollen..

VG

EDIT: Im Übrigen würde ich dann auch deutlich mehr Problemrückmeldungen erwarten, wenn es wirklich 'nur' an R3 liegen sollte..

[freetz]

Nein, die Einwände sind ja wichtig, mir liegt ja auch daran, den Grund zweifelsfrei zu identifizieren. Ich würde über den Daumen gepeilt schätzen, dass es vielleicht jetzt eine Handvoll Leute waren, bei denen es Probleme oder zumindest häufigere/unerklärliche "query failed"-Meldungen gab. Und ich selber habe das ja bei meinem Clone gegenüber dem Sainsmart auch teilweise festgestellt. Dabei immer gleiche Versorgung über USB-Kabel von der Synology NAS. Dass das Problem im TX-Pfad liegen muss, hatte ich vor einigen Dutzend Seiten schon mal beschrieben, da ich mit einem zweiten Gerät die Telegramme von dem Problem-Arduino als solche lesen konnte, diese aber nicht von der Therme beantwortet wurden. Und im TX-Pfad ist nun mal auf der Platine nicht viel mehr als der R3, an dem man drehen könnte, insofern wäre das meine Hoffnung, da zu einem Ergebnis zu kommen.

Und wenn 10mA doch "grenzwertig" sind, dann würde 485 Ohm ja genau auf dem Wert bleiben - abzgl. etwaiger Bauteiltoleranzen nach unten. Mit dem von ihm beschriebenen Versuch, die Widerstände so anzupassen, dass sie schrittweise den Bereich von über 10mA bis unter 2mA abdecken und die Probleme in den jeweiligen "Extremen" auftraten, wäre das ja ein ziemlich eindeutiger Hinweis. Aber mal abwarten, was ich noch für Rückmeldungen bekomme...

[Schotty]

Nein, die Einwände sind ja wichtig, mir liegt ja auch daran, den Grund zweifelsfrei zu identifizieren. Ich würde über den Daumen gepeilt schätzen, dass es vielleicht jetzt eine Handvoll Leute waren, bei denen es Probleme oder zumindest häufigere/unerklärliche "query failed"-Meldungen gab.

Dann wäre es imho erstmal ganz gut, zu wissen, wie genau bei den Problemfällen die Stromversorgung aussieht: USB? Wenn ja, welche USB-Stromquelle mit wieviel mA und idealerweise Messung von Strom und Spannung mittels USB-Port-Messgerät-Zwischenstück (gibts für ein paar Euro). Außerdem: USB-Kabel sind da ja auch gerne mal die Übeltäter - da wundert man sich wirklich, wie unterschiedlich letztlich die gelieferten Strom-&Spannungswerte ausfallen, wenn man die gleiche Stromquelle mit unterschiedlichen USB-Kabeln testet! (Ganz schlimm übrigens bei microUSB-Kabeln..)

Und ich selber habe das ja bei meinem Clone gegenüber dem Sainsmart auch teilweise festgestellt. Dabei immer gleiche Versorgung über USB-Kabel von der Synology NAS.

Mal abgesehen davon, dass SainSmart ja selbst auch ein Clone ist - hattest du da mal ein solches USB-Port-Messgerät zwischengesteckt und Strom&Spannung im Auge behalten?
Das USB-Kabel war immer das Selbe oder auch mal unterschiedliche?

Und wenn 10mA doch "grenzwertig" sind, dann würde 485 Ohm ja genau auf dem Wert bleiben - abzgl. etwaiger Bauteiltoleranzen nach unten. Mit dem von ihm beschriebenen Versuch, die Widerstände so anzupassen, dass sie schrittweise den Bereich von über 10mA bis unter 2mA abdecken und die Probleme in den jeweiligen "Extremen" auftraten, wäre das ja ein ziemlich eindeutiger Hinweis. Aber mal abwarten, was ich noch für Rückmeldungen bekomme...

M.E. nicht SO eindeutig wie es wünschenswert wäre, wenn die Spannungsversorgung so 'komisch' (4,8V Handyladeteil mit ???mA im Vergleich zu 5V von mit ???mA mit was für USB-Kabeln?) war/ist.
Abgesehen von den genannten 10mA, die ich laut 4N25-Specs ja vielleicht auch falsch deute.. Aber da kann sich ja vielleicht nochmal einer der Spezis hier zu äußern, was denn nun laut den Specs korrekt ist.

Erinnerst du dich noch an den Problem-Adapter, den du mir damals mal geschickt hattest? Der lief ja (nach Austausch eine RPi-Bauteils, was am Ardu aber ja nicht benötigt wurde -wenn ich mich jetzt recht erinnere-) bei mir auch ohne Probleme an diversen Clones (SainSmart, Elegoo und noch irgend ein anderer) - aber (wenn ich mich jetzt nicht irre) der Ardu hatte das obligatorische 9V-Netzteil als Stromversorgung..

Ich kann mich nur wiederholen: Bei dem/den ersten Adapter/n hatte ich via USB-Stromversorgung auch mal diffuse Probleme (ganz am Anfang, mit v1-Adapterplatine) - seit ich auf die 9V-Stromversorgung umgestellt habe, hatte ich nie wieder damit zu kämpfen. So ein Teil kostet keinen Zehner und wäre vielleicht auch nochmal einen Test mit den Problemboards&-adaptern wert..

[miwi]

Kernfrage: Und wie sieht das Bussignal im Oszilloskop aus?

freetz: "Aber ich frag' noch mal, auf welches Datenblatt er sich bezogen hat."

OK, denn es gibt diverse Datenblaetter von mehreren Herstellern.
Diese Datenblaetter der versch. Hersteller (Bsp.: VISHAY, MOTOROLA, AVAGO, ..) geben zwar einheitlich Werte fuer einen typischen Arbeitspunkt bei 10mA LED-Strom an, unterscheiden sich dann aber in ihren Angaben zum current transfer ratio, d.h. resultierendem Ic.  Der CTR-Wert variiert auch in Abhaengigkeit von IF.
Deswegen bringt die Frage nach dem Datenblatt nicht viel weiter, wenn der tatsaechlich verbaute Halbleiter von einer anderen Firma hergestellt wurde. Ein 4N25 ist eben nicht ein 4N25 ist eben nicht ein 4N25.  Die elektrischen Daten unterscheiden sich.

AVAGO Ic bei IF=10 mA: typ. 2 mA
      CTR bei 10mA und RBE=500k (aus der Grafik): ca. 26%

MOTOROLA Ic bei IF=10mA, Uce=10V: typ. 7mA

VISHAY CTR bei IF=10mA und Uce=10V: typ. 50%

Die Schaltung muesste fuer den schlechten Fall eines niedrigen CTR - UND - fuer den Betrieb an 3.3V dimensioniert werden.  In die Mitte gehen tut man im Wagen der Linie 8. Ist der 4N25 besser, ist es ja gut.  Ist die Spannung 5V, ist es auch besser.  Die LED wird dabei nicht ausserhalb ihrer Spezifikationen betrieben.

[freetz]

Es ist der 4N25, der von Reichelt geliefert wird, den sowohl ich als auch der User verwendet. Ob Reichelt da über die letzten Monate/Jahre immer das gleiche Modell geliefert hat, kann ich nicht sagen, insofern hilft das momentan hinterlegte Datenblatt nur begrenzt etwas.

Wenn ja, welche USB-Stromquelle mit wieviel mA und idealerweise Messung von Strom und Spannung mittels USB-Port-Messgerät-Zwischenstück (gibts für ein paar Euro).

Kernfrage: Und wie sieht das Bussignal im Oszilloskop aus?

Für weitere Messungen, ob nun an der Stromversorgung oder am Bus fehlt mir die Zeit. Vielleicht unterscheidet sich dazu auch noch meine Herangehensweise: Es gibt ein Problem, für dessen Lösung es nun nicht nur eine Hypothese gibt, sondern auch - wenn auch nur durch einen Fall empirisch belegt - eine Lösung gibt. Diese Annahme widerlegen zu wollen ist wie gesagt völlig in Ordnung. Ich würde allerdings gleichzeitig auch nach möglichen Erklärungen für die beobachteten Veränderungen suchen, selbst wenn sie nicht ursächlich für die beobachtete Lösung sind.
Wenn man sich auf die Widerlegung konzentrieren möchte, sollten dabei die bereits beobachteten Faktoren berücksichtigt werden:

- Die gleiche Platine läuft bei mir in zwei verschiedenen Arduinos (die beide "Clones" sind, aber einer eben von einer renommierteren Firma als das andere NoName-Produkt) bei gleicher Stromversorgung einmal mit und einmal ohne Aussetzer (schließt für mich die Annahme aus, dass es ursächlich am Kabel oder an der Stromversorgung liegt).
- Die gleiche Platine (aber eine andere als die vorherige) läuft bei Holger gar nicht und bei mir ohne Probleme.
- Die gleiche Platine (aber eine andere als die vorherige) läuft bei dem User nach Verwendung von drei verschiedenen Widerständen als Ersatz vom 300 Ohm Widerstand mit unterschiedlichem Ergebnis. Von diesen dann den Wert zu wählen, der in der Mitte einer (jetzt noch nicht nachgewiesenen) Bandbreite liegt, ist da eine nachvollziehbare Schlussfolgerung.

Dass der 4N25 nicht außerhalb der Spezifikation betrieben wird, ist eine Sache. Dass es möglicherweise beim Verlassen bestimmter Bandbreiten nachvollziehbare Veränderungen gibt, eine andere.

[Schotty]

Es ist der 4N25, der von Reichelt geliefert wird, den sowohl ich als auch der User verwendet.

Dann müsste es dieses Datenblatt sein, mit IF=60mA und IC=100mA, s. Anhang.

[miwi]

Dann müsste es dieses Datenblatt sein, mit IF=60mA und IC=100mA, s. Anhang.

Das sind "absolute maximum ratings", d.h. keine, die im Betrieb verwendet werden duerfen.  Betriebswerte stehen weiter unten im Datenblatt. 

Im Reichelt Datenblatt, das keinen Hersteller benennt, sind sogar nur min. 6% fuer CTR genannt (falls es so stimmt, ein ausserordentlich niedriger Wert, verglichen mit den anderen Herstellern).  Weiter betraegt die typ. Flusspannung der LED beim Reichelt Bauteil laut Datenblatt 1.5V, was in den Formeln fuer die Berechnung von R3 zu beruecksichtigen waere. Laut Produktbeschreibung sollen es 1.2V sein, laut Technische Daten 1.1V.  Konsistent ist das alles nicht.
Voellig unverstaendlich ist bei Reichelt die Angabe von 100V (!) fuer Vcesat. Bei 100V ueberschreitet man  V(BR)CEO=30V, d.h. da bricht die C-E-Strecke schon durch. 


Ich habe keine Ahnung, was meine Frage nach dem Signalverlauf im Oszilloskop mit Widerlegen oder Bestaetigen einer Hypothese zu tun haben koennte; darum geht es mir jedenfalls nicht, denn warum sollte ich mich in Hypothesen einklinken? Ich stelle nr einige einfache Betrachtungen zur Dimensionierung fuer diesen Teil der Schaltung an.  Eine Messung ist ein oft zielfuehrender Weg, um einem Phaenomen auf den Grund zu gehen.  Wenn die Ursache damit erkannt ist, muss man nicht weiter hypothetisieren.

Zweitens, wie schon vorher ausgefuehrt, ist es nicht optimal, den Vorwiderstand R3 so zu waehlen, dass man einen Mittelwert zwischen den Widerstandswerten nimmt, die sich fuer 3.3V und 5V Betriebsspannung ergeben. Stattdessen sollte man den unguenstigeren Fall einer Betriebsspannung von 3.3V zugrunde legen und damit den Vorwiderstand dimensionieren. Das stellt sicher, dass auch bei der kleineren Betriebsspannung der erwartete LED-Strom fliesst. Wenn eine Verwendung mit dem Raspberry von vorneherein ausgeschlossen werden kann, kaeme am besten der fuer 5V berechnete Widerstandswert in Frage, der sich zu (5V - 1.3V) / 0.01A = 370 Ohm ergibt.  Normreihe: 360 Ohm.
Sofern man den Arbeitspunkt der LED auf 10 mA (der Wert, der in den Datenblaettern als Referenz verwendet wird und welcher der optimale Betriebspunkt des Kopplers ist) bei 3.3V festlegen will, ergaebe sich ein R3 von 200 Ohm. Berechnung: (3.3 V – 1.3 V) / 0.01 A.  Bei 5V und R3=200 Ohm fliessen dann (5V-1.3V)/200 Ohm = 18.5 mA durch die Diode und R3. 
Ein Strom von 18.5 mA ist noch tolerierbar, aber nicht optimal. Beim VISHAI Bauteil nimmt das CTR jenseits von 10mA wieder ab, bei Motorola und .AVAG noch nicht.

Ich denke, nun ist alles gesagt, nur noch nicht von allen.  Ich klinke mich aus.

[Schotty]

Das sind "absolute maximum ratings", d.h. keine, die im Betrieb verwendet werden duerfen.  Betriebswerte stehen weiter unten im Datenblatt. 

Ah okay, danke. Ich hatte angenommen, die max-Werte dürften nicht überschritten werden, aber 'in der Nähe' dürfte man sich quasi trotzdem bewegen..

Im Reichelt Datenblatt, das keinen Hersteller benennt,[...]

Zumindest bei der Produktseite von Reichelt steht "Everlight - Lighting Forever", s. screenshot, und da habe ich auch das obige Datenblatt her..

[Schotty]

..nur so ein Gedanke: Könnte man nicht vielleicht für ein etwaiges nächstes Platinenlayout einen zusätzlichen Widerstand hinzufügen, der NUR ardu-seitig zum Tragen kommt, wenn SJ1 geschlossen ist, und bei einer 5V-Versorgung zusätzlich zu R3 den Strom entspr. 'korrekt' limitiert?  Also quasi zwischen Ardu-VCC-5V und dem BC557A, der direkt hinter dem SJ1 liegt?

[freetz]

Ich habe keine Ahnung, was meine Frage nach dem Signalverlauf im Oszilloskop mit Widerlegen oder Bestaetigen einer Hypothese zu tun haben koennte; darum geht es mir jedenfalls nicht, denn warum sollte ich mich in Hypothesen einklinken? Ich stelle nr einige einfache Betrachtungen zur Dimensionierung fuer diesen Teil der Schaltung an.  Eine Messung ist ein oft zielfuehrender Weg, um einem Phaenomen auf den Grund zu gehen.  Wenn die Ursache damit erkannt ist, muss man nicht weiter hypothetisieren.

Ausgangspunkt dieser Diskussion war die über mich von einem anderen User eingebrachte, mit einem empirischen Fall belegte Hypothese, deren Ziel es ist, die schon seit längerem bestehenden Fragen hinsichtlich vereinzelt auftretender Probleme zu klären. In diese Diskussion hast u.a. Du Dich dankenswerterweise eingeklinkt. Deine Frage nach dem Singalverlauf auf dem Bus ist für mich aus Zeitgründen nicht beantwortbar. Daher interessiert mich eben eher eine Erklärung der offensichtlichen Verschiebung der Funktionsweise bzw. -störung. Auch dem liegt ja eine Messung (nämlich der Widerstandsgrößen bzw. der daraus resultierenden Stromstärke) zugrunde, die in einer Verbesserung/Verschlechterung der Funktion resultiert. Aber das soll niemanden davon abhalten, der zur Lösung des Problems beitragen will, das zu tun, was er für den sinnvolleren Weg hält...

Ich denke, nun ist alles gesagt, nur noch nicht von allen.  Ich klinke mich aus.

...aber anscheinend ist das nicht Dein Interesse. Auch gut.

[freetz]

..nur so ein Gedanke: Könnte man nicht vielleicht für ein etwaiges nächstes Platinenlayout einen zusätzlichen Widerstand hinzufügen, der NUR ardu-seitig zum Tragen kommt, wenn SJ1 geschlossen ist, und bei einer 5V-Versorgung zusätzlich zu R3 den Strom entspr. 'korrekt' limitiert?  Also quasi zwischen Ardu-VCC-5V und dem BC557A, der direkt hinter dem SJ1 liegt?

Ja, das wäre eine Idee - aber wie Du schon sagtest: erst mal den eigentlichen Grund herausfinden, bevor es ein Schnell-/Fehlschuss wird...

[Schotty]

Klar - war auch nur für den Fall, dass es wirklich daran liegen sollte..