Сдвиговый регистр + сборка дарлингтона, неожиданные проблемы Опции

[Qra]

Добрый день!
Необходимо управлять большим числом индуктивных нагрузок (электромеханические замки 12В) при помощи raspberry pi.
Собрал плату на основе 74hc595n и ULN2004APG, 74hc595n. Написал драйвер, начал тестировать.
На первых небольших тестах все было хорошо, на отдельные выходы по моей команде подавалось напряжение.
При полноценных тестах обнаружил следующие:

1) Самопроизвольные срабатывания. Программно сигнала нет, а на выходе в одном из каналов +12В есть.
Происходит в случайный момент, пропадает при перезагрузке малинки или при подключении/отключении +12В

2) Подача напряжения на случайный набор каналов при перезагрузке raspberry pi(воспроизводится не при каждой перезагрузке)
У малинки при перезагрузке на GPIO могут быть фантомные сигналы?
Есть подозрение, что подача напряжения случается только в том случае, если момент перезагрузки пришелся на момент передачи последовательной загрузки значения в сдвиговый регистр.

3) Пару раз замечал, что когда на канале должен быть 0 там есть небольшое напряжение, порядка 0,5В. Не знаю, почему.

Доп. информация:
Плата стоит в сухом месте, металлического мусора вокруг нет, коротких замыканий быть не должно
Программа управления примитивная, случайностей в себе не содержит.
Все управляющие сигналы подаются с малинки. Ничего не подтянуто к нулю или VCC.


Не знаю, где я накосячил.
Скорее всего что-то не так в схемотехнике(может какие кондеры нужны или подтяжки)
Помогите разобраться и найти проблему.

[Plain]

Во-первых, пороги у привета из каменного века ULN2004 порядка 8 В, так что работать вообще ничего не обязано.

Во-вторых, в инструкции к 74HC595 производитель ясно говорит, что ничего работать не будет без силового конденсатора и правильной разводки.

В-третьих, с чужими, а значит неизвестными нагрузками логично применять защищённые от чего бы то ни было ключи, а сейчас — один замок коротнёт и шесть остальных тоже отвалятся.

[x736C]

Во-первых, пороги у привета из каменного века ULN2004 порядка 8 В, так что работать вообще ничего не обязано.

Простите, какие пороги? Тут Вы, кажись, ошиблись.

[Vasily_]

Простите, какие пороги?

2004 расчитана на КМОП уровни, 6-15В вроде так было, так что на работу от 3х вольт явно не тянет.

[Qra]

Во-первых, пороги у привета из каменного века ULN2004 порядка 8 В, так что работать вообще ничего не обязано.

Во-вторых, в инструкции к 74HC595 производитель ясно говорит, что ничего работать не будет без силового конденсатора и правильной разводки.

В-третьих, с чужими, а значит неизвестными нагрузками логично применять защищённые от чего бы то ни было ключи, а сейчас — один замок коротнёт и шесть остальных тоже отвалятся.

Подскажите, пожалуйста, как подобрать аналог, работающий от 3в. Если там действительно разные уровни я сильно удивлен, что оно вообще как-то работает.

Подскажите, пожалуйста, какая должна быть правильная разводка для сдвигового регистра. прочитал десяток мануалов "как подключить 595 к ардуино/малинке", везде подключали без обвеса.

что понимается под защищенными ключами?
вроде как в даташите на uln написано, что ключи защищены диодом.

[x736C]

2004 расчитана на КМОП уровни, 6-15В вроде так было, так что на работу от 3х вольт явно не тянет.

Точно, я почему-то подумал про порог с выходной стороны.

Qra, он скорее всего и должен работать, это же транзистор. В документации на ULN2003 указан ток для входного напряжения 3В — 300 мА. Попробуйте её. Можно заменить на MC1413B.

[alexvu]

Замки еще небось на длинных проводах? Из них прут помехи и переключают регистр.
Сделайте развязку на реле или оптронах, и для контроллера с регистром отдельное от замков питание.
И плюс (а не вместо) в каждом замке поставьте обратный диод, причем на стороне замка (а не в контроллере).

[Qra]

Замки еще небось на длинных проводах? Из них прут помехи и переключают регистр.
Сделайте развязку на реле или оптронах, и для контроллера с регистром отдельное от замков питание.
И плюс (а не вместо) в каждом замке поставьте обратный диод, причем на стороне замка (а не в контроллере).

замки на экранированном проводе 3 метра длинной. замки тяжелые, на открытие нужен импульс 12в порядка секунды.
по этому проводу помеха на регистр прийти как мне кажется не должна(так как помеха по ту сторону транзистора)
по симптомам на помеху в проводе не похоже, напряжение держится долгое время(десятки минут), при том что сдвиговый регистр переписывается трижды в секунду.

Qra, он скорее всего и должен работать, это же транзистор. В документации на ULN2003 указан ток для входного напряжения 3В — 300 мА. Попробуйте её. Можно заменить на MC1413B.

спасибо за совет, попробую заменить на 2003.

[syoma]

Я бы взял осциллограф, да посмотрел бы осциллограммы напряжений на всех управляющих пинах HC595. Наверняка где-то времянка неправильная и в регистр защелкивается левый уровень.

[Plain]

Подскажите, пожалуйста, какая должна быть правильная разводка для сдвигового регистра. прочитал десяток мануалов "как подключить 595 к ардуино/малинке", везде подключали без обвеса.

Вам конкретно сказали — прочесть паспорт, то бишь официальную бумагу производителя. С чего вдруг Вы стали гуглить и читать какую-то левизну?

что понимается под защищенными ключами?

Снова приходится повторять уже сказанное — защищённые от короткого замыкания. ULN моментом выгорит от такого случая.

https://www.digikey.com/products/en/integra...mp;pageSize=100

[Qra]

Вам конкретно сказали — прочесть паспорт, то бишь официальную бумагу производителя. С чего вдруг Вы стали гуглить и читать какую-то левизну?

Я Вам историю вопроса рассказывал, откуда у меня взялась схема без обвязки.

Прочитал паспорт по следующему адресу
http://pdf1.alldatasheet.com/datasheet-pdf...S/74HC595N.html

и схемы либо описания правильной разводки не обнаружил.

Я бы взял осциллограф, да посмотрел бы осциллограммы напряжений на всех управляющих пинах HC595. Наверняка где-то времянка неправильная и в регистр защелкивается левый уровень.

Спасибо за совет. К сожалению, осциллографа своего у меня пока нет.
Попробую раздобыть.

Сообщение отредактировал Qra - Apr 21 2017, 04:36

[Сергей Борщ]

Спасибо за совет. К сожалению, осциллографа своего у меня пока нет.
Попробую раздобыть.

Очень полезным может оказаться логический анализатор. Ищется на Алиэкспрессе по фразе "логический анализатор 8 каналов", стоит копейки (что-то в районе 4.50 евро с доставкой). Позволяет записывать в комп и потом спокойно рассматривать до 8 цифровых каналов. Во многих случаях может оказаться полезнее осциллографа.

А блокировочные конденсаторы на питание 74HC595 повесьте. И внимательно посмотрите, как у вас по земле идут возвратные токи для 74HC595 и нагрузок ULN - они не должны пересекаться. То есть земля силового источника питания должна приходить отдельным проводом на общий контакт ULN, а земля от малинки отдельным проводом на общий вывод 74HC595. И третьим проводником должны соединяться общие выводы 74HC595 и ULN. И диоды параллельно нагрузке на стороне нагрузки тоже добавьте.

[XVR]

замки на экранированном проводе 3 метра длинной. замки тяжелые, на открытие нужен импульс 12в порядка секунды.

А какой ток портебляют ваши 'тяжелые' замки?

[Qra]

Очень полезным может оказаться логический анализатор. Ищется на Алиэкспрессе по фразе "логический анализатор 8 каналов", стоит копейки (что-то в районе 4.50 евро с доставкой). Позволяет записывать в комп и потом спокойно рассматривать до 8 цифровых каналов. Во многих случаях может оказаться полезнее осциллографа.

А блокировочные конденсаторы на питание 74HC595 повесьте. И внимательно посмотрите, как у вас по земле идут возвратные токи для 74HC595 и нагрузок ULN - они не должны пересекаться. То есть земля силового источника питания должна приходить отдельным проводом на общий контакт ULN, а земля от малинки отдельным проводом на общий вывод 74HC595. И третьим проводником должны соединяться общие выводы 74HC595 и ULN. И диоды параллельно нагрузке на стороне нагрузки тоже добавьте.

Логический анализатор куплю, блокировочные конденсаторы поставлю.
Земля разведена автотрассировщиком.
В следующей версии платы сделаю согласно вашим рекомендациям.

Диоды обязательно рядом с замками или можно предусмотреть на плате?
Замки поставляются с припаяным длинным проводом с завода. Разрезать, зачищать, паять диод на весу и прятать в термоусадку долго и дорого(планируется мелкосерийное производство, сборку платы делегирую на завод, а провода не получится)

А какой ток портебляют ваши 'тяжелые' замки?

0.35 ампера каждый

Вспомнил причину выбора uln2004 вместо uln2003 - они поддерживают ток 0.5 ампера против 0.3 у uln2003 и в макетной плате спокойно управлялись малинкой.

проблемы начались уже после установки в целевое устройство, домашние тесты проходили без проблем

[alexvu]

по симптомам на помеху в проводе не похоже, напряжение держится долгое время(десятки минут), при том что сдвиговый регистр переписывается трижды в секунду.

Так значит он не переписывается? Здесь и копать. Уровни и моменты перепада сигналов.