Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Auf der Zielgeraden gescheitert (MCP23017 mit Relaiskarte instabil)


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von Timo P. (timo_p)


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Hallo zusammen.


Mein Projekt ist auf der Zielgeraden gescheitert. Bevor ich es jetzt neu 
angehe wäre ich dankbar über Ideen, die ein weiteres scheitern 
minimieren. Was war mein Ziel? Eine Homeautomation umzusetzen mit 
geringen Kosten und hoher Flexibilität. Hier speziell ging es um eine 
zentrale Rolladen-Steuerung. Versuch 1 basierte auf einen Raspberry mit 
Fhem und einem Arduino Mega als IO. Daran 2 China Relaiskarten (ja ich 
weis. Das ist nicht jedermanns Sache, aber man bekommt sie so leicht). 
Eigentlich war Versuch 1 extrem zuverlässig, trotz des fliegenden 
Aufbaus und hat 2 Jahre gut funktioniert. Wieso also nicht alles neu 
machen. (Ja, das weis ich auch, aber wo bleibt der Spaß. Außerdem kommen 
noch neue Rollläden dazu).

Versuch 2 sieht dann so aus:

Ein Arduino Nano mit CAN Interface.
DC/DC Wandler von 24V auf 5V. (Spannung über Busleitung)
Über I2C 2x MCP23017 und auf 32 Relais verteilt.

Nebenbei gibt es noch ein CAN zu MQTT Gateway, eine CAN 
Zisternen-Füllstandsmesser und eine CAN Wetterstation. Tut aber hier 
erst mal nichts zur Sache.

Nun zu meinem eigentlichen Problem. Die Steuerung läuft super, solange 
sie auf dem Tisch liegt. Eingebaut hat die linke Relaisplatine L2 und 
die rechte L3. Die Steuerung selbst wird über 24V über den CAN Bus 
versorgt und mit DC/DC Wandler auf 5V transformiert. Relais ohne Last 
lassen sich schalten. Wenn die erste Last kommt (Manchmal geht es auch 
bis zur vierten gut. Aber immer nur ein Relay auf Einmal) stürzt der MCP 
Portexpander ab. Die Steuerung erkennt das und resetet die Bausteine. Es 
geht zwar weiter, aber einen stabilen Zustand konnte ich aber nicht 
herstellen.

Was ich bisher versucht habe:
- Externe Spannung für Releais einschleusen. (Bringt nichts)
- I2C Kabel schirmen. Alufolie auf GND. (Ich fande es etwas besser. Kann 
aber Einbildung sein)
- Gehäuse für MCP gedruckt und mit ALU Folie geschirmt. (Bringt nichts)
- I2C Widerstände von 10kOhm auf 3,3 kOhm (Bringt nichts)
- Blockkondensatoren an MCP 100nf und einen ELKO 100uF (Bringt nichts)
- Digitalausgänge 20cm verlängert um dem mcp von den Relais zu entfernen 
(kein Erfolg)
- I2C Leitung vom Arduino als Ausgang geschaltet und zwei Relais direkt 
angesteuert. Testprogramm geschrieben. Die zwei Relais schalten 
zuverlässig im 10 Sekunden-Takt inkl. der Rolladen-Motoren. Hier gibt es 
kein Problem, trotz der 20cm Kabel-Verlängerung

Ich vermute ein übersprechen auf den Relaisplatinen, die über den 
digitalen Ausgang den MCP zum Absturz bringt. Hab ich aber nicht 
gemessen. Wie mache ich jetzt weiter?

Andere Relais? Hat jemand vielleicht Erfahrung. Von Conrad hatte ich mal 
welche in einem Projekt. Die waren zuverlässig. Die sind aber etwas 
oversized (Netzteil+Controller+RS232) und doppelt so groß.

Mit Ferrit kenne ich mich nicht so aus. Vielleicht an die Zuleitung der 
Rolläden?

Vielleicht einen anderen Expander oder einen weitern Baustein als 
Bustreiber?
Oder ich nehme Arduino's als Expander.

Von EMV hab ich bisher nur sehr wenig Ahnung (leider). Fotos der zwei 
Versionen habe ich mal angehängt. Bei den Relais ist der 
Wechsleranschluss zwischen der Spule. Aber die Platine ist ausgefräst. 
Die Versorgung Optokoppler und Relais lässt sich zwar auftrennen, aber 
der GND ist verbunden.

Jetzt seit ihr dran. Vielleicht hat ja jemand den TIP für mich.

von Stefan ⛄ F. (stefanus)


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Fange mal damit an, größere geeignete Relais zu verwenden. Diese Relais 
erfüllen nicht die Anforderungen des VDE, was Isolations-Abstände 
angeht.

Was die Anfälligkeit für elektromagnetische Störungen angeht, brauchen 
wir den Schaltplan und das Layout deiner Platinen (auch vom Lochraster), 
um dir weiter zu helfen. Ich vermute fehlerhafte Leitungsführung 
und/oder falsch platzierte Kondensatoren. Die fertigen Module kannst du 
gerne als Modul (Blackbox) einzeichnen.

: Bearbeitet durch User
von Wolfgang P. (Gast)


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Wie ist denn der Reset pin des MCP2307 beschaltet?

von Timo P. (timo_p)


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Wolfgang P. schrieb:
> Wie ist denn der Reset pin des MCP2307 beschaltet?

Guter Einwand. Der hängt nur am GPIO des Controllers. Werde mal einen 
stärkeren Pullup ausprobieren.

von Timo P. (timo_p)


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Schaltplan ist leider auf der Strecke geblieben. Da werde ich mich mal 
dran setzen. Layout. Hm. So würde ich das nicht nennen. Es ist mit Litze 
direkt verdrahtet. Ich dachte schon mal dran fertige Platinen zu 
Layouten. Kicad lief etwas Buggy in Ubuntu. Das ist Neuland für mich und 
wurde erst mal hinten angestellt.

von uxdx (Gast)


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Wie sind denn SDA und SCK beschaltet, Pullup evtl. zu gross?

von uxdx (Gast)


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schau Dir mal SDA und SCK mit dem Oszi an, 3k3 als Pullup müsse reichen, 
ggf. auch mal 1k8 probieren (falls Vdd=5V, 1k5 bei Vdd=3.3V)

von Stefan ⛄ F. (stefanus)


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Timo P. schrieb:
> Layout. Hm. So würde ich das nicht nennen. Es ist mit Litze
> direkt verdrahtet.

Auch das kann man aufmalen. Gerne auch mit Stift auf Papier, wenn dir 
das leichter fällt.

Ich Zeichne gerne mit Bleistift und scanne das dann ein. Im Malprogramm 
kann man dann mittels Farbkorrektur aus den grauen Linien schön schwarze 
machen.

: Bearbeitet durch User
von HildeK (Gast)


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GND-Problem? Sind die GND-Verbindungen zu wenig / zu dünn?

Auch wenn es aktuell nichts bringt: 3k3 für I2C ist besser als 10k.

von Uwe D. (monkye)


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Also ich habe gerade meine Torsteuerung erweitert. Läuft auch mit einem 
StepDown von 37V DC auf 5V, angeblich 3A.
Da hängen nur 2 kleine Relais (60Ohm) dran. Ohne Puffer-Elko + 
ordentliche Zuleitungen startet der RPZ bei 20 Schaltvorgängen 1x bis 2x 
neu. Am Oszi sind die Einbrüche gut zu erkennen.

von Johannes S. (jojos)


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Wie werden die Relais versorgt? Hoffentlich nicht mit den gleichen 5V 
wie der Controller? Und Bitte nicht über die dünnen Adern am Controller 
unten rechts.

von Heinz R. (heijz)


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Stefan ⛄ F. schrieb:
> Fange mal damit an, größere geeignete Relais zu verwenden. Diese Relais
> erfüllen nicht die Anforderungen des VDE, was Isolations-Abstände
> angeht.

Immer wieder der gleiche Unsinn

Ja, in ein Kinderspielzeug das am Ende 230V schaltet würde ich sie auch 
nicht einbauen

Aber was spielt der Isolationswiderstand in einem in sich geschlossenen 
System für eine Rolle?

Verstehe nicht warum die Teile immer schlechter gemacht werden als sie 
sind?

von Stefan ⛄ F. (stefanus)


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Heinz R. schrieb:
> Aber was spielt der Isolationswiderstand in einem in sich geschlossenen
> System für eine Rolle?

Das System ist nicht in sich geschlossen. Beachte das USB Kabel im 
linken Foto, bzw die Info, dass der Arduino Nano ein CAN Interface hat. 
Das wird er ja nicht eingebaut haben, ohne es zu nutzen.

: Bearbeitet durch User
von Gerhard O. (gerhard_)


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Moin,

Ich habe mir gerade Euern Thread und Installationsbild hier angeschaut.
Ich vermute stark, daß das Fehlverhalten der Portexpander nur unter 
(hoher, induktiver) Last auftritt und die internen Register des MCP23017 
drahtlos durch den Einfluß der beim Schalten auftretenden 
elektromagnetischen (EMP) Feldern wegen der geringen Entfernung zwischen 
EMP Quelle und Chip verursacht wird. Die Elektronik erscheint mir viel 
zu nahe am Ort des Schaltens.

Mein Rat:

Entferne beide Port Expander und Steuerung von den Relaisbords und baue 
die komplette Elektronik in ein Metallgehäuse mit gutverbundenem 
leitenden Deckel, meinetwegen eine leer kleine, geerdete Keksdose, ein. 
Die Ausgänge des MCP23017 sollten direkt am Chip jeweils 100-330 Ohm in 
Serie haben. Zusätzlich lege um das Relaiskabel-Steuerkabel eine 
aufklappbare Ferrit EMI-Hülse falls vorhanden. Das Reiaissteuerkabel 
sollte vorteilhalber auch abgeschirmt sein und nur an der 
Elekttonikseite mit der Abschirmung verbunden sein, bzw. am 
Keksdosengehäusekabelaustritt.

Ganz wichtig: Alle Relaiskontakte sollten mit richtig bemessenen RC 
Snubbern oder richtig bemessenen MOVs ausgestattet werden. Das schützt 
die Relaiskontakte und reduziert die Bandbreite und Energie der 
EMP-Felder.

Auch die Restliche Kabelwirtschaft soll von den Laststromkreisen so weit 
wie möglich getrennt bzw. abgeschirmt verlegt werden, so dass 
unerwünschte induktive Kopplungen somit unterbunden werden können.

Das sollte vorerst reichen.

Die beim Abschalten kollapsenden elektromagnetischen Felder erzeugen ein 
breites HF Spektrum mit großer Feldstärke und Energie welche bei dem 
gezeigten Abstand sehr leicht auf die Innereien vom MCP Chip Einfluß 
nehmen können. Die Bandbreite solcher EMP Felder reicht bis in den UKW 
Bereich.

Wenn Du noch einen alten Magnastat Weller Lötkolben hättest, könntest Du 
das auch am Labortisch durch darüberlegen des Lötkolbenkabels in der 
Nähe des MCP demonstrieren. Jedesmal wenn der Magnstat abschaltet würde 
der MCP mit großer Wahrscheinlichkeit ähnlich reagieren. Ich kenne aus 
meiner langjährigen Praxis meine Pappenheimer;-)

Ich mußte in meiner Praxis auch mit uC Leistungen im KW Bereich schalten 
und kenne damit auftretende Probleme. Da hilft nur konsequente Trennung 
bzw. Abschirmung von Steuerelektronik und Lastschaltkreisen.

Versuch mal meine Vorschläge. Es wird mit sehr hoher Wahrscheinlichkeit 
Deine beschriebenen Problem beseitigen.

Gerhard

: Bearbeitet durch User
von Timo P. (timo_p)


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Hallo, vielen Dank schon mal für die vielen Antworten. Den Pullup für 
den Reset habe ich schon mal eingebaut. Einen Versuch war es Wert, hat 
aber nichts geholfen.

Schaltplan hab ich schon mal angefangen. Ich dachte Fritzing wäre 
einfach...

Ja, die Kabel sind dünn. Solange aber ein Relais alleine so zickt ist 
das erst mal Nebensache. Den MCP hatte ich ja schon in Alufolie. Auch 
mit 20 cm Verlängerung. (Zwischen MCP und Relais)

Was ich gar nicht verstehe, ist das die GPIOs des Arduinos die Relais 
ohne Probleme steuert und der MCP fast bei jedem Versuch weg ist.

Ich habe bisher mit GND geschirmt. Kann es aber noch mal gegen Erde 
versuchen. Ferrit um jede Datenleitung heißt 32 Stück??? Kann man nicht 
mehrere durch einen Ferrit führen?

Der Motor zieht unter 1A und besitzt eine interne Elektronik. Was das 
genau heißt weiß ich nicht. Hoch und Runter gleichzeitig schadet ihm 
jedenfalls nicht. Ich werde noch mal die Widerstände in Reihe probieren.

Wenn das ganze nur mit großem Abstand funktioniert hab ich von dem 
Portexpander auch nicht mehr viel nutzen. Dann könnte ich wieder auf den 
Mega gehen und die GPIOs direkt verbinden.

Falls jemand ein Link für ein anständiges Relais Array hat nehme ich 
gerne. Finder auf Sockel ist mir bei 32 Stück zu teuer.

von Μαtthias W. (matthias) Benutzerseite


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Hi

Kannst auch mal 220pF an SCL/SDA gegen Masse versuchen. Hat bei uns 
schonmal Wunder gewirkt. I2C ist einigermaßen empfindlich gegen kurze 
Spikes.

Matthias

von iche (Gast)


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Dann versuche mal, das Ganze mit nur einer Phase zu testen.
Ich vermute, dass deine Störung hierher kommt.

von Timo P. (timo_p)


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1 Phase hatte ich auch schon mal. Macht kein Unterschied. Wenn ich die 
Relais auf der Steuerungsseite entkoppelt geht alles. D.h. der mcp 
steuert nur Optokoppler und LEDs auf dem Relaisboard. Ich tippe eher auf 
Strom statt Spannung. Ich werde mal messen. Leider geht das nicht am 
Tisch, da die Last fehlt. Da brauche ich etwas Zeit für.

von Sascha W. (sascha-w)


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Gerhard O. schrieb:
> Die Elektronik erscheint mir viel
> zu nahe am Ort des Schaltens.
Das würd ich nicht so pauschal sagen, bei industriell gefertigten 
Komponenten aka KNX steckt auch alles zusammen. Dort wird aber sicher 
auch lang getestet das alles stabil läuft.

Sascha

von Stefan ⛄ F. (stefanus)


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Gerhard O. schrieb:
> Ganz wichtig: Alle Relaiskontakte sollten mit richtig bemessenen RC
> Snubbern oder richtig bemessenen MOVs ausgestattet werden. Das schützt
> die Relaiskontakte und reduziert die Bandbreite und Energie der
> EMP-Felder.

Wollte ich nur nochmal zitieren, weil das meiner Erfahrung entspricht 
und scheinbar überlesen wurde.

von MCUA (Gast)


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> Es ist mit Litze direkt verdrahtet.
Schön, dass du ws. hundert Anlaufstellen für Fehler eingebaut hast.

von Johannes S. (jojos)


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Stefan ⛄ F. schrieb:
> Gerhard O. schrieb:
>> Ganz wichtig: Alle Relaiskontakte sollten mit richtig bemessenen RC
>> Snubbern oder richtig bemessenen MOVs ausgestattet werden. Das schützt
>> die Relaiskontakte und reduziert die Bandbreite und Energie der
>> EMP-Felder.
>
> Wollte ich nur nochmal zitieren, weil das meiner Erfahrung entspricht
> und scheinbar überlesen wurde.

Und ich halte das für überbewertet. Meine Timac Rolladenschalter von 
Busch-Jaeger haben fast 30 Jahre lang ohne Subber auch ohne Probleme 
geschaltet, da ist kein einziges Relais defekt trotz täglichem Schalten. 
Genauso wie ein Selbstbau für FS20 mit ATMega8.

Genauso wenig bringt der Voodoo mit Alufolie und Ferriten. Was immer 
noch nicht beantwortet wurde ist die Frage nach der Versorgung der 
Relais. Kabelgebundene Störungen hauen deutlich heftiger rein und die 
Chinamodule haben oft die Möglichkeit die Versorgung über einen Jumper 
zu trennen und Logik und Relais seperat zu versorgen.

von Gerhard O. (gerhard_)


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Ich vermute immer noch, daß die MCP durch EMP beeinflußt werden und man 
zumindest versuchshalber durch Größere Entfernung von den Relaisbords 
probieren sollte ob die Probleme dann nich vorherrschen. Ohne Last zu 
schalten dürfte auch ein guter Versuch sein. Da die Relaissteuerung über 
Optos angeschlossen ist, bin ich ziemlich sicher, daß EMP der Übeltäter 
ist.

Sonst könnte auch eine schwache 5V Versorgung Einbrüche der MCP 5V 
Versorgung bewirken und für internes Logikchaos sorgen. Vielleicht mal 
einen 100uF Elko an den MCP Bords anbringen.

Ich habe in meinen Arbeitsprojekten IO Expander für Schalten im kW 
Bereich eingesetzt und noch nie solche Probleme gehabt. Wir übersehen 
hier irgend etwas Wichtiges.

Ich würde vorsichtshalber die Relaisbordversorgung direkt an der 5V 
Stromversorgung anschließen um wechselnden Stromlasten durch die 
Relaisspulen keine Spannungsschwankungen im Logikteil verursachen 
können. Wenn alle Relais eingeschaltet sind, fliesst durch die Spulen 
zusammen bestimmt ein Strom im niedrigen Amperebereich. Deshalb wäre 
eine getrennte Versorgungsleitung sehr wünschenswert. Der Logikteil 
(MCU, MCP) sollten auch direkt an der 5V Versorgung hängen. Dann gibt es 
keine Stromschleifen.

von Heinz R. (heijz)


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Haben A0, A1 und A2 einen definierten Zustand oder hängt da was in der 
Luft?

Was passiert wenn sich der MCP "aufhängt"?
Versuche mal mit einem Scanner ob Du ihn dann auf einer anderen Adresse 
findest?

sind die Relais-Platinen mit oder ohne Optokoppler? sieht aus als wären 
da welche, aber viellecht täuscht das?

Was ist das für eine Platine für den MCP? fertig gekauft oder selber 
layoutet?  Schich doch mal Bezugsquelle oder Schaltplan?

Als Alternative zum MCP23017 gäbe es noch den PCF8574 - dann brauchst Du 
aber 4 Stück für die 32 Kanäle

: Bearbeitet durch User
von Stefan ⛄ F. (stefanus)


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Gerhard O. schrieb:
> Wir übersehen hier irgend etwas Wichtiges.

Naja, wir haben noch nicht viel zu sehen bekommen. Zum Beispiel würde 
mich die Masseführung interessieren.

von R. F. (rfr)


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Die Schaltung der Relais wird (bei den hier vorhandenen) Relais, die 
warscheinlich baugleich sind, durch einen Transistor vorgenommen, der 
sich auf der Platine des Relais sitzt. Daher kann die Induktivität nicht 
Einfluss auf den MCP haben.

Fehlschaltungen sind aber durch Fehlsteuerung des Transistors denkbar. 
Könntnest du die Spannungen um den Transistor mal oszillographieren und 
hier einschreiben?

Robert

von Gerhard O. (gerhard_)


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Was passiert wenn die Relais nur leer schalten? Wenn es dann 
funktioniert, dann ist die Wahrscheinlichkeit von EMP recht groß.

Dem Bild hach scheinen auf den Relaisbords Optoisolatoren eingebaut 
sein. Das sollte einfach keine Schwierigkeiten machen. Deshalb ist auch 
kein Grund da die MCPs so nahe bei den Lasten zu montieren.

Ich habe IO Expander aller Art schon vielfach industriell eingesetzt und 
kein einziges Mal solche Probleme gehabt. Da ist etwas faul in Dänemark. 
Irgendwas kritisches wurde übersehen.

Wie gesagt, die Stromversorgung der Relaisspulenschaltung sollte 
getrennt an der 5V Stromversorgung angeschlossen werden. Wenn alle 
Relais an sind, fliesst da bestimmt an 1A an Strom. Die MCP sollten 
zusammen mit den Steuersignalen an die Stromversorgung des Logikteil 
angeschlossen sein. Auch die Gesamtstrombelastung der Expander darf man 
nicht ganz ignorieren.

So wie das zweite Bild aussieht, scheint das Flachbandkabel auch die 
Relais mitzuversorgen. Willst Du wirklich 1A übers Flachbandkabel 
fliessen lassen? Ich rate Dir wiederholt die Stromversorgung des Relais 
teils getrennt zu legen.

Mir gefällt das wirklich nicht. Ist aber nur meine Meinung.

von Timo P. (timo_p)


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Hallo,

so ich habe mal etwas dokumentiert. Geht leider alles nicht so schnell. 
Mir fehlt die Zeit.

Ja, die Relais sind per Optokoppler betrieben. Die Wechsler-Kontakte 
liegen zwischen den Spulen, sind aber auf der Platine ausgefräst. Die 
Versorgung hatte ich schon mal getrennt. Ohne Erfolg. Ein Problem könnte 
darin bestehen, das der GND der Optokoppler und der Relais auf der 
Platine gebrückt ist. So ganz getrennt geht es also nicht. Ist aber gut 
möglich, dass sich diese mit dem Dremel auftrennen lassen.

Die Schaltung arbeitet mit anliegender Spannung, wenn ich die Relais 
deaktiviere.

Ich würde mich die Tage mal mit dem Oszi beschäftigen. Steht schon lange 
hier rum. So kommt es auch mal zum Einsatz. Mal sehn ob ich mit dem 
Kasten klar komme.

Versorgungsspannung, Ausgang zum Relais, benachbarter Ausgang zum 
Relais, SDA würde ich mal beim Schalten messen.

Ich bin prinzipiell nicht davon abgeneigt Platinen zu Layouten und zu 
bestellen. Ist ja auch ganz schön Lötarbeit. Aber auch das wäre neu für 
mich.

von Joachim B. (jar)


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Timo P. schrieb:
> Ich bin prinzipiell nicht davon abgeneigt Platinen zu Layouten und zu
> bestellen.

gut
vielleicht solltest du von 230V die Finger lassen? (macht es nur 
schwerer erst Recht auf Platinen wer wenig Kenntnisse hat!)

Also weg mit den Arduino Platinen an Netzspannung!
Für die Hutschine gibt es Finder Relais mit Sockel!
Zur Ansteuerung eignen sich dann Treiber IC die Relais mit richtigem 
Strom treiben welcher sich auch von Schaltvorgängen kaum stören lässt!
OK der Leitungsaufwand steigt mir der Anzahl der Relais, dafür sind die 
sensiblen I2C weit weg von Störungen mit kurzen Leitungen dichter am 
Controller!

Du bist auch relativ frei in den Relaisschaltspannungen, statt 5V eignen 
sich dann 12V oder 24V größerer Störabstand und bist frei in den 
Kontaktbeschichtungen für ohmsche oder induktive Lasten!

Vor den Platinen kommt dein Konzept der Versuchsaufbau und dann......

Timo P. schrieb:
> Mir fehlt die Zeit.

Ja wir haben nie Zeit es richtig zu machen, aber alle Zeit der Welt es 
mehrfach zu machen.

von Stefan ⛄ F. (stefanus)


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Timo P. schrieb:
> Ich bin prinzipiell nicht davon abgeneigt Platinen zu Layouten und zu
> bestellen. Ist ja auch ganz schön Lötarbeit. Aber auch das wäre neu für
> mich.

Lass mal, die Lochraster Aufbauten sind nicht die Problemursache.

Bei den GND und Stromversorgungs-Leitungen habe ich erwartet, eine 
deutliche Sternförmige Verdrahtung zu sehen. Habe ich aber nicht 
gefunden. Stattdessen sehe ich so eine Art Bus, der die Platinen in 
einer langen Reihe miteinander verbindet.

Es ist ganz wichtig, dass jedes IC seine eigene GND Leitung bekommt, die 
möglichst direkt (ohne Schleifen) zum Spannungsregler führt. Gleiches 
gilt für die Stromversorgung.

Bei den Relais fehlt dir die Möglichkeit, jedes einzeln zum Sternpunkt 
zu führen, aber immerhin kannst du jedem Board eine eigene Leitung 
spendieren.

Ich würde also irgendwo zwei auffällige Klemmstellen erwarten, wo 
einerseits der 5V Wandler angeschlossen ist und andererseits 16 Kabel, 
die zu den einzelnen Platinen führen.

: Bearbeitet durch User
von Stefan ⛄ F. (stefanus)


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Joachim B. schrieb:
> Also weg mit den Arduino Platinen an Netzspannung!

Du meinst die Relais-Platinen, nicht den Arduino Nano.

Ich habe nur einmal viele Relais an 230V verwenden müssen. Das hatte ich 
damals mit einem Elektriker Meister diskutiert. Wir hatten uns am Ende 
auf eine Reihe Finder Relais mit Hutschienen-Sockel verständigt die 
außerhalb "meiner Elektronik Box montiert wurden. Der Elektriker hat 
sogar Snubber installiert.

Das war zwar ziemlich teuer, aber im Verhältnis zu den Gesamtkosten der 
Anlage war es dann doch nicht so schmerzhaft. Dafür war der 
verantwortliche Elektriker zufrieden und die Anlage hat auch zuverlässig 
funktioniert.

Nach der Erfahrung würde ich es nächstes mal wieder so machen, falls 
möglich.

: Bearbeitet durch User
von Joachim B. (jar)


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Stefan ⛄ F. schrieb:
> Du meinst die Relais-Platinen, nicht den Arduino Nano.

logisch ich meinte die Relaisplatinen für Arduino mit den kleinen blauen 
oder schwarzen Würfeln.
Die Kontaktabstände sind nicht sicher, die Leiterbahnführungen oft auch 
nicht!

von Stefan ⛄ F. (stefanus)


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Joachim B. schrieb:
> Die Kontaktabstände sind nicht sicher, die Leiterbahnführungen oft auch
> nicht!

Das darf man hier aber nicht sagen, dafür bekommt man ganz viel Minus. 
Siehe die erste Antwort von mir. Es ist jedes mal das gleiche.

von Joachim B. (jar)


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Stefan ⛄ F. schrieb:
> dafür bekommt man ganz viel Minus.

viel Feind viel Ehr, so sehe ich das mittlerweile!
möge doch jeder selber sich sein Urteil bilden, das muss man eh immer 
machen und dann merkt man schnell wer Blödsinn schreibt, Lernen und 
Kenntnisse vorausgesetzt und da wären wir wieder, am Lernen führt kein 
Weg vorbei.

: Bearbeitet durch User
von Stefan ⛄ F. (stefanus)


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Joachim B. schrieb:
> viel Feind viel Ehr, so sehe ich das mittlerweile!

Ja. Sieh mal, es geht schon wieder los.

von Joachim B. (jar)


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Stefan ⛄ F. schrieb:
> Ja. Sieh mal, es geht schon wieder los.

da hilft nur
https://www.openthesaurus.de/term/edit/173210

von Timo P. (timo_p)


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Ich hab nebenbei zum testen mal ein Halbleiterrelais bestellt.

Da sollte die Trennung besser sein. Außerdem sind angeblich Löschglieder 
integriert. Schalten bei Nulldurchgang. Könnte allerdings sein dass sie 
Probleme mit Induktivitäten haben. Ansonsten kommen die in die 
Sammelkiste.

Ich dachte erst es wäre zusätzlicher Aufwand bei der Absicherung, da sie 
nur 2A können, aber anscheinend sind Sicherungen integriert. Es gibt 
zumindest grüne Klötzchen mit 2A als Aufdruck. In der Form hab ich aber 
noch keine Sicherung gesehen.

https://www.amazon.de/dp/B08F7TSHGN/ref=cm_sw_r_cp_apa_fabc_.XG7FbNV6KEJX?psc=1

von Timo P. (timo_p)


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Ich hab mich auch mal über Löschglieder informiert. So ganz steige ich 
da aber nicht durch. So wie ich das verstanden habe begrenzen Sie 
Spannungsspitzen beim Abschalten induktiver Lasten.

Mein Expander steigt schon beim Einschalten aus. Nach der Schaltung von 
Snubbern würde ich erwarten, dass der Anlaufstrom vergrößert wird, da 
ich den Kondensator auch noch laden muss. Wobei der Anstieg sicherlich 
vernachlässigbar ist. Oder sind beim Einschalten auch Spannungsspitzen 
zu erwarten?

Würde das nicht eher für drosseln sprechen? Z.B. ein Ferrit

Ich hatte bisher noch nicht so drauf geachtet, aber wenn ich es schaffe 
das das Relais angezogen hat bekomme ich es auch immer wieder sauber 
aus, ohne dass der MCP einen Reset braucht.

Außerdem bin ich auf einen Thread gestoßen, der in Frage stellt dass 
elektronisch geregelte Motoren einen Snubber nötig haben.
Beitrag "Rolladensteuerung Snubber ja oder nein?"
Ich habe allerdings keinen Somfy. Aber meine Endposition werden 
eingelernt durch die integrierte Überstromabschaltung.

Für das Messen an der Netzspannung fehlen mir aktuell die Tastköpfe. Das 
Oszi wurde auf der Arbeit aussortiert. Die Köpfe allerdings nicht. Da 
müsste ich warten, bis das Home Office ein Ende hat.

Sehe ich das falsch oder soll ich Löschglieder erst mal hinten 
anstellen, falls es Probleme bei Abschalten gibt?

Halbleiter Relais schalten beim Nulldurchgang. Vielleicht ein Pluspunkt.

von Joachim B. (jar)


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Timo P. schrieb:
> Halbleiter Relais schalten beim Nulldurchgang. Vielleicht ein Pluspunkt.

und trennen NIE mit den nötigen Kontaktabstand, erst Recht nicht wenn 
sie durchlegiert sind, ein Minuspunkt

von Stefan ⛄ F. (stefanus)


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Joachim B. schrieb:
> und trennen NIE mit den nötigen Kontaktabstand

Weil sie gar keine Kontakte haben.

von Joachim B. (jar)


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Stefan ⛄ F. schrieb:
> Weil sie gar keine Kontakte haben.

ach

von Johannes S. (jojos)


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Timo P. schrieb:
> Halbleiter Relais schalten beim Nulldurchgang. Vielleicht ein Pluspunkt.

Und was passiert wenn der mechanische Endlagenschalter die Spannung 
abschaltet? Den juckt die Phasenlage nicht.
Das sind alles Fehlinvestitionen. Du brauchst Relais mit den richtigen 
Kontakten für induktive Lasten. Und die Leistung für AC3 Lasten muss 
passen, nicht irgendeine AC/DC Strombelastbarkeit.
Ob der fehlende Snubber ein Problem ist lässt sich doch einfach testen, 
Relais schalten ohne Last.

von Stefan ⛄ F. (stefanus)


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Johannes S. schrieb:
> Ob der fehlende Snubber ein Problem ist lässt sich doch einfach testen,
> Relais schalten ohne Last.

Ich erinnere zum zweiten mal daran, dass er diesen Test bereits gemacht 
hat. Die Fehler treten nur mit Last auf.

von Timo P. (timo_p)


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Ich habe Zeit gefunden um die Versorgungsspannung am MCP zu messen. Gar 
nicht so einfach, wenn das Teil senkrecht in der letzten Ecke montiert 
ist. Für weitere Messreihen muss ich erst noch Messpunkte anlöten. Ich 
glaube ich habe das Oszi so weit verstanden. Wieder was gelernt. Jetzt 
muss es mir nur bis zum nächsten mal behalten.

Als Anhang eine PDF mit ein paar Zuständen. Gemessen habe ich an der 
zweiten MCP Platine. (Die mit bestückten Motoren). Die Masse hab ich von 
dem freien I2C Stecker geholt. Vcc direkt vom PIN des MCP.

Er scheint aufzugeben, wenn ich die Spannung nach oben zu weit 
überschritten wird.

von Stefan ⛄ F. (stefanus)


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Was hast du als Y-Achse eingestellt. 1V/div ?

Wenn ja und es ist kein Messfehler, dann hast du heftige Störungen auf 
der Stromversorgung. Normal sind Schwingungen weit unter 100mV.

Die Störungen müssen nicht unbedingt aus deiner eigenen Schaltung (z.B. 
von den Spulen der Relais) kommen. Möglicherweise werden sie 
elektromagnetisch von der Last eingekoppelt. Denn jede Leitung ist (mehr 
oder weniger) eine Antenne.

: Bearbeitet durch User
von Timo P. (timo_p)


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1V/div ist richtig. Steht auch unten im Bildschirm. Man muss das PDF 
ganz öffnen. Es sind mehrere Seiten. Ich glaube es ist hier die 
vorherrschende Meinung, dass es eingekoppelt wird. Ich werde die 
Spannungsversorgung noch mal direkt einspeisen. Irgendwie hat es der 
Arduino Mega ja vorher mit den baugleichen Relais auch geschafft. Die 
Gruppe Haus hat 8 Relais gleichzeitig geschaltet. Ich hatte nie 
Probleme.

Eigentlich bleiben nur 4 Unterschiede zu vorher.
- Andere Stromversorgung DC/DC statt USB
- Empfindlichkeit MCP gegen ATmega
- Empfindlichkeit des neuen I2C BUS
- Position der neuen Elektronik

Mit Schirmung und Position hab ich schon einiges ausprobiert. Mal den 
Fokus auf die Spannungsversorgung legen.

von Stefan ⛄ F. (stefanus)


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Timo P. schrieb:
> Ich werde die Spannungsversorgung noch mal direkt einspeisen.

Denke an die Sternförmige Verkabelung. Und führe die Leitungspaare 
GND/VCC direkt nebeneinander, damit zwischen den Leitungen möglich wenig 
Angriffsfläche für Magnetfelder liegt.

von Gerhard O. (gerhard_)


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Der Vorsicht halber würde ich so nahe wie möglich an jedem MCP VDD/VSS 
Anschluß einen 100uF Stützkondendator anlöten um Transienten zu 
verflachen.

Sollte ein Schaltregler die 5V bereitstellen, nicht vergessen, daß 
Schaltregler auf Stoßlastunterschiede etwas langsam reagieren. Da bei 
allen Relais gleichzeitig eingeschaltet, der Strom von unter 100mA auf 
weit über 1A schlagartig ansteigen kann, dürfte das einen 
Spannungseinbruch verursachen bis der Regler wieder nachholt. Deshalb 
schließe versuchshalber als Energiestütze direkt am Ausgang einen 
1-2.2mF Elko an. Oder versorge die Logik getrennt über eine 
Schottkydiode und 470uF Elko, so dass ein kurzer Spannungseinbruch 
keinen Schaden mehr anrichten kann.

Am besten wäre die Verdrahtung so zu ändern, daß der 
Relaisversorgungstrom nicht mehr die Logikversorgung teilen muß. Auch 
wäre ein separates Netzteil, nur für die Relais vorgesehen, noch 
günstiger.

An sich wäre es noch idealer 12V Relais zu verwenden. Die 12V dann nur 
für die Relais zu verwenden und ein 7805er für 5V um die restliche Logik 
damit zu versorgen. Dann hat der Spuk bestimmt ein Ende. Die 12V 
brauchen nicht einmal geregelt zu sein. Lineare Regler sind für schnelle 
Laständerungen besser geeignet als Schaltregler.

von Timo P. (timo_p)


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Ich sagte ja, dass die zwei Massen auf dem Relaisboard dummerweise 
gerückt sind. Da hab ich nicht weit genug gedacht. Die Masse auf dem 10 
poligen Stecker der Ralais ist ja überflüssig bei getrennter 
Einspeisung. Die Masse für den Optokoppler kommt über den GPIO. Hab die 
Massen entfernt. Damit ist Relaisversorgung und Optokoppler Versorgung 
komplett getrennt.

Es gab eine merkbare Verbesserung jetzt ist jeder 10 Versuch ein 
Problem, statt jeder 3te. Außen liegende Relais funktionieren 
zuverlässig.

Kondensatoren Sortiment ist bestellt. Ich denke ich werde einen weiteren 
MCP aufbauen mit den Tips zur Kabelführung.

Erst mal Versuche ich die Stromversorgung im Flachbandkabel zu lassen 
und auf der Platine die Tips umzusetzen.

von MWS (Gast)


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Timo P. schrieb:
> Es gab eine merkbare Verbesserung jetzt ist jeder 10 Versuch ein
> Problem, statt jeder 3te. Außen liegende Relais funktionieren
> zuverlässig.

Jetzt machst Du noch die Pullups so klein wie möglich, zwei am 
Einspeisepunkt und zwei am Endpunkt, sagen wir mal jeder 1k5, dann noch 
zwei Kondensatoren im mittleren pF-Bereich von SCL/SDA nach GND, das ist 
natürlich ein wenig Murks. Dann setzt Du den I2C-Takt soweit es geht 
runter, schnell muss hier nichts sein, also < 100 kHz, auch 10kHz wenn 
so wenig einstellbar ist. Je geringer der Takt, desto unempfindlicher 
wird der Bus. Auch können dann die pF-Cs größer gewählt werden, die zwar 
die eingestreuten Peaks abfedern, aber auch das Signal verschleifen. Das 
ganze Dingens wird dann zwar aufgrund der Verkabelung und Masseführung 
immer noch Murks sein, aber es wird laufen.

von Heinz (Gast)


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Timo P. schrieb:
> Falls jemand ein Link für ein anständiges Relais Array hat nehme ich
> gerne.
Schau mal hier:
https://github.com/tinytronix/homeautomation/tree/master/Hardware/Schaltmodul_A

Das läuft auch mit MCP23017 und Raspi bzw ATMega328.
Gerber files zum Upload für PCB Fertiger sowie Stückliste ist auch 
vorhanden.

von Timo P. (timo_p)


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Heinz schrieb:
> Schau mal hier:
> https://github.com/tinytronix/homeautomation/tree/master/Hardware/Schaltmodul_A

Hab ich mir mal angesehen.

Die Platine verteilt die 230V (L1,N,PE) direkt über Leiterbahnen auf der 
Platine. Es kommen ebenfalls 5V Relais zum Einsatz, allerdings als 
Schließer und nicht als Wechsler. Dafür besitzt jeder Ausgang einen 
Varistor. Auf dem Foto aber nicht bestückt.

Die 5V kommen über die Busleitung.

Anstatt mit Optokoppler und Transistor wird hier mit einem ULN 
geschaltet.

Der MCP selbst wird mit 3,3V über den Bus gespeist. Er sitzt ebenfalls 
direkt zwischen den Relais. Vermutlich mit geringerem Abstand als bei 
mir.

Alle ICs sind mit 100nF stabilisiert. Die 3,3V haben Busstecker 
zusätzlich noch mal einen 100nF und einen 10nF parallel. Elkos gibt es 
keine.

SDA und SCL haben keine zusätzliche Beschaltung. Der Raspberry besitzt 
aber einen I2C Repeater (PCA9515) ohne Pullups.

Allerdings gehe ich nicht davon aus, dass diese Platine speziell für 
Rolladenmotoren ist. PE und N hätte man sich dafür sparen können. Auch 
die ungerade Zahl von 11 Relais spricht auch dagegen. Ich würde hier die 
gleichen Probleme erwarten.

von au weia (Gast)


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Timo P. schrieb:
> Alle ICs sind mit 100nF stabilisiert. Die 3,3V haben Busstecker
> zusätzlich noch mal einen 100nF und einen 10nF parallel. Elkos gibt es
> keine.

Da wo hohe Ströme fliessen braucht es aber auch grosse Kapazitäten
mit -zig bzw. hunderten von Mikrofarad. Das kann man nur "weglassen"
wenn die Stromversorgung dafür sehr nahe positioniert ist (und
diese selbst für eine angemessene Pufferung sorgt).

Timo P. schrieb:
> Hab ich mir mal angesehen.

Die Tatsache dass eine Schaltung auf Github veröffentlicht wird
bedeuted nicht automatisch dass sie "gut" ist und keine Probleme
hat.

von Heinz (Gast)


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Da gibt es noch eine Variante für Rolläden und Jalousien, hast du die 
gesehen?

https://github.com/tinytronix/homeautomation/tree/master/Hardware/Schaltmodul_B

Das Modul passt in ein kleineres Hutschienengehäuse und es können drei 
Motoren angeschlossen werden. Der Aufbau ist aber prinzipiell gleich. 
Mit Schaltmodul_A wird u.a. eine 80W Solarpumpe problemlos geschaltet 
und Schaltmodul_B ist voll mit Jalousien bestückt - ebenfalls 
problemlos.

von Timo P. (timo_p)


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MWS schrieb:
> Jetzt machst Du noch die Pullups so klein wie möglich, zwei am
> Einspeisepunkt und zwei am Endpunkt

Du sprichst hier auch von SDA und SCL, oder? Also 1,5k am Arduio und 
1,5k sozusagen als Busabschluss. Das könnte ich ja als Stecker am 
letzten Teilnehmer aufstecken. Der I2C hat dann 750 Ohm Pullup an jeder 
Leitung bei 5V ?

Wenn ich das vorne und hinten mache, dann habe ich doch eine von den 
gefürchteten Schleifen?

von bingo (Gast)


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Der I2C-Bus braucht keine Abschlusswiderstände an beiden Enden, sondern 
nur je 1x für SCL und SDA. Die Treiber in den ICs sind open-drain bzw. 
oben-collector, die Pullups sorgen also für den HI-Pegel und die 
open-drain-Transistoren für den LO-Pegel. Je grösser der widerstand, 
umso länger dauert es, bis der Hi-Pegel erreicht ist, das macht sich bei 
langen Leitungen (= grosse Kapazität udn hohe Einstreuungen), vielen 
Teilnehmern und hohen Frequenzen bemerkbar. Die Treiber müssen bei 
standard- und fast-mode mindestens 3 mA treiben können, bei 
fast-mode-plus mindesten 20 mA (siehe I2C-Bus-Spezifikation). 
Erfahrungswerte sind bei 5V 1k8 bei längeren Leitungen und 3k3 und 4k7 
bei kurzen Leitungen (bis zu 1k herunter bei 3V). I2C-Breadboards haben 
oft schon 10k on-board, das macht bei 10k am Master und 10k an einem 
Slave zusammen 5k, da reicht aber nur für kurze Leitungen, die nicht 
neben hochfrequenten anderen Leitungen liegen. Deine Relais machen aber 
intensive Einstreuungen, das beweist ja das Verhalten und das Oszi.

von MWS (Gast)


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Timo P. schrieb:
> Du sprichst hier auch von SDA und SCL, oder?
Ich spreche nur von SDA und SCL.
> Der I2C hat dann 750 Ohm Pullup an jeder Leitung bei 5V ?
So war das gedacht, je niederohmiger der Abschluss, desto geringer die 
Wirkung von induktiven Einstreuungen. Und rund 7mA sollten die Treiber 
abkönnen.
> Wenn ich das vorne und hinten mache, dann habe ich doch eine von den
> gefürchteten Schleifen?
Du hast 2 Drähte mit Widerständen verbunden, welche induzierte Ströme 
bedämpfen, eine Schleife wäre ohne Widerstände, dann würde aber nichts 
mehr treiben. Und wie geschrieben Bustaktfrequenz runter.

von HildeK (Gast)


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MWS schrieb:
> So war das gedacht, je niederohmiger der Abschluss, desto geringer die
> Wirkung von induktiven Einstreuungen. Und rund 7mA sollten die Treiber
> abkönnen.

Meines Wissens müssen I2C-Device min. 3mA können (Standard und Fast), 
also sollte man über die Pullups nicht mehr als 3mA fließen lassen. 
Einmal 1k5 bei 5V sind schon leicht über der Grenze.
Wenn alle Busteilnehmer natürlich für mehr spezifiziert sind, dann kann 
man ja die Grenze ausreizen.

von MWS (Gast)


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HildeK schrieb:
> Meines Wissens müssen I2C-Device min. 3mA können (Standard und Fast),
> also sollte man über die Pullups nicht mehr als 3mA fließen lassen.
> Einmal 1k5 bei 5V sind schon leicht über der Grenze.
> Wenn alle Busteilnehmer natürlich für mehr spezifiziert sind, dann kann
> man ja die Grenze ausreizen.

LOL, spezifiziert? Wenn der TE entsprechend der Spezifikationen gebaut 
hätte, dann gäbe es diesen Thread überhaupt nicht.

Man kann herumdiskutieren oder man kann praktisch denken und die 
Änderungen vornehmen und schauen, was passiert.

Entsprechend des Beschriebenen zicken allein die MCP23017 rum und die 
wird man in den Griff bekommen. Es gibt nur zwei Wege, über den 
Störungen reinkommen, die Versorgung oder SDA/SCL, letztere zu härten 
kann schon Erfolg haben. Sollte das tatsächlich noch nicht helfen, kann 
eine TVS-Diode mit kleinem Widerstand in der 23017-Zuleitung die 
restlichen Spikes plattmachen.

von Andreas M. (amesser)


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Ich würde mal sagen der Schaltkontakt der Relais koppelt ordentlich in 
die (JD-VCC-) Sammelleitung der Schutzdioden ein. Die geht nämlich 
zusammen mit der hier komplett sinnfreien GND Plane schön dicht an allen 
Relais vorbei (Der Schaltkontakt des Relais liegt direkt hinter der 
Gehäuse-Außenwand neben der Schutzdiode...

Die Sammelleitung bildet zusammen mit der GND Fläche einen Kondensator 
der auf die elektrische Feldänderung der Umschaltkontakte reagiert und 
dir so einen Spannungspuls auf die Versorgung bläßt -> LC oder RC Filter 
in die JD-VCC Leitung Einschleifen oder Separate Spannungsversorgung.

https://www.elecrow.com/8channel-relay-module10a-p-743.html

von Timo P. (timo_p)


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Hallo,

ich hatte noch mal Zeit einiges zu testen. Die MCP Platine hab ich neu 
aufgebaut. Und einen Adapter für's Oszi zusammen gebaut. Im einzelnen:

Platine wurde neu aufgebaut mit Empfehlungen zur Kabelführung. Hinter 
dem Step-Down Regler auf der Hauptplatine hab ich 1000uF installiert, 
auf dem MCP Board 100nF + 300uF direkt bei den Versorgungspins. Damit 
konnte ich aber keinen Unterschied feststellen.

Dann hab ich einen Adapter "Abschluss" für I2C gebaut. 2x1.5k gegen 5V + 
2x22pF gegen GND. Den I2C hab ich per Software (Wire.setClock(10000);) 
auf 10KHz reduziert. Nach den Messbildern des Oszi bezweifel ich aber 
das es funktioniert hat. Das werde ich mit meinem Logik Analyzer noch 
mal nachmessen. Wie 100kHz sieht es eigentlich auch nicht aus. Eher 
250kHz. Ist eine fertige LIB für den MCP. Da muss ich noch mal extra 
testen. Vielleicht verstehe ich das mit der Zeiteinstellung am Oszi auch 
falsch.

Die Messungen an I2C musste ich jedoch ohne die Pullups und 22pF machen. 
Hier greifen nur dir 5,8K Pullups des Mainboards, da der Messadapter den 
Stecker belegt. Signale sehen aber eigentlich ganz sauber aus. Der Reset 
zeigte keine Störungen.

Dann sind meine Ferritkerne gekommen. 
(https://www.amazon.de/gp/product/B07JDNR51V/ref=ppx_yo_dt_b_asin_title_o05_s00?ie=UTF8&psc=1). 
Auf der linken Seite hab ich jedem Rolladen-Abgang einen eigen Ferrit 
spendiert. Auf der Rechten Seite bei L2 einen Ferrit in der Zuleitung 
von der Sicherung. Schlagartig waren die Aussetzer weg. Auch alle 8 
Rolladen lassen sich gleichzeitig schalten.

Störungen in der Versorgungsspannung um +-1V habe ich immer noch. Wie 
können den Thread gerne noch etwas offen lassen. Ich werde noch mal 
etwas weiter experimentieren. Ein Halbleiter-Relais hab ich auch noch. 
Bin mal gespannt, ob die Störungen dort geringer ausfallen.

von Stefan ⛄ F. (stefanus)


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Timo P. schrieb:
> Nach den Messbildern des Oszi bezweifel ich aber
> das es funktioniert hat.

Ich auch. Ich sehe beim HIGH Pegel der I2C Daten einen auffälligen 
Ripple. Der ist zwar vermutlich unkritisch aber definitiv auch unnormal. 
Vor allem der Peak in der Versorgung bereitet mir sorgen, er ist 10x so 
groß wie erwartet.

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