Aufbau mit Arduino und 74LS15 läuft nicht korrekt

[Martin (bienenmuch)]

Hallo,
ich bin neu im Forum und habe eine Frage:
Ich baue gerade einen Honigautomaten (wie Zigaretten, nur mit Honig) und 
habe dabei eine kleine Steuer-Einheit gebaut (s. Anhang). Ich möchte 
schluss endlich ein Relais ansteuern. Im Aufbau hier der Einfachheit 
halber nur eine LED.
Ich habe drei Eingänge, die mit UND (74LS15) verbunden sind. Am Ausgang 
jetzt ein LED, dann später ein Relais. Mein Problem:
Die Logik arbeitet nicht. Nur wenn ich den Ground-Anschluss des 74LS15 
entferne, dann erhalte ich am Ausgang ein High-Signal. Ist der 74LS15 
korrekt angeschlossen immer LOW.
Irgendwo mache ich einen Fehler. Kann mir einer helfen?

[G. 4. (g457)]

Erster Fehler: Kein Schaltplan.
Zweiter Fehler: der 74LS15 hat OC-Ausgänge, i.e. du musst die LED gegen 
Vcc verschalten.

HTH

[Hannes J. (Firma: _⌨_) (pnuebergang)]

Dritter Fehler: Nicht den Mikrocontroller die Logik und Ansteuerung der 
LEDs machen lassen.

[Martin (bienenmuch)]

OK, das mit 0V wird es sein. Schaltplan folgt, wenn weiter Fragen 
entstehen.
Vielen Dank für die schnelle Hilfe
Martin

[(prx) A. K. (prx)]

Hannes J. schrieb:
> Dritter Fehler: Nicht den Mikrocontroller die Logik und Ansteuerung der
> LEDs machen lassen.

Gib ihm die Chance, TTLs kennen zu lernen.

[Monk (Gast)]

Zeige mal ein Foto von deinem Steckbrett.

[Thomas W. (Gast)]

Aber zu Ehrenrettung des TOs: Wenn man das IC (74ls15) sucht, findet man 
haeufig das Motorola-Datenblatt. Open Collector steht nur klein mit 
Sternchen am Bildchen.

Ehrlich gesagt: Ich habe das nicht gesehen.

[Rainer W. (rawi)]

Martin schrieb:
> Nur wenn ich den Ground-Anschluss des 74LS15
> entferne, dann erhalte ich am Ausgang ein High-Signal.

Dann kannst du besser einen Draht nehmen. Von TTL-Schaltungen ohne 
angeschlossene Versorgungsspannung kannst du keine geordnete Funktion 
entsprechend der Beschreibung im Datenblatt erwarten und musst dankbar 
sein, wenn das IC das überlebt.

Wie kommt man auf so einen Exoten wie den alten 74LS15?
Mit welcher Spannung und bei wieviel Strom arbeitet das Relais?
Und nicht vergessen: Beim Schalten von induktive Lasten benötigst du 
eine Freilaufdioden, damit beim Abschalten keine hohe Induktionspannung 
entsteht, die dir leicht deinen Treiber killt.

Thomas W. schrieb:
> Open Collector steht nur klein mit Sternchen am Bildchen.

... immerhin gleich auf Seite 1 im ersten Bild und die Erklärung direkt 
darunter. Und auch bei Fairchild steht es ziemlich dick gleich ganz oben 
auf Seite 1.

[Martin (bienenmuch)]

Erstmal danke, für die Hilfe.
Vorneweg: ich komme eher aus der Programmierung und habe tatsächlich nur 
wenig Ahnung mit TTL und Co. Nix was man nicht lernen könnte, aber 
manchmal ist Hilfe nötig...
Ich erklär mal kurz, was ich mache. Wie gesagt baue ich einen 
Honigautomaten. Der besteht aus Fächern, die per Relais und 
elektronmagnetischem Schloss (ich weiß: Dioden!) geöffnet werden können. 
Jedes Fach besitzt auch noch ein LED, um das ausgewählte Fach zu 
beleuchten.
Ich benutze Plastikkisten mit je 5 Fächern nebeneinander (gibt es so zu 
kaufen). Es soll möglich sein, bis zu vier dieser Kisten zu stapeln, 
also bis zu 20 Fächer zu bedienen. Die Kisten sind mit fünf 
Datenleitungen adressiert (D0 bis D4 für jedes Fach), dann eine Leitung 
pro übereinander gestapelte Kiste (M) und eine Leitung um die Relais zu 
aktivieren (R).
Die Ausgänge L0 bis L4 plus M aktivieren die Beleuchtungs-LEDs.
Die Ausgänge R0 bis R4 aktivieren dann die Relais. Ich möchte 5V-Relais 
nehmen, fertig auf einer Karte.
Ich habe mich für diese Adressierung und die notwendige Hardware 
entschieden, um Datenleitungen zu sparen und den Sketch einfach zu 
halten, egal ob 5 Fächer oder 20 gewählt werden.
Wenn ich jetzt richtig geschaut habe, dann sollte die Schaltung mit 
einem 74 LS 11 laufen? Ich hatte tatsächlich nicht erkannt, was "open 
collector" bedeutet. Schande auf mein Haupt... Und ich wollte hier auch 
kein Fass aufmachen, sondern nur bei meinem Projekt weiterkommen.
Martin

[Falk B. (falk)]

Martin schrieb:

> Ich erklär mal kurz, was ich mache. Wie gesagt baue ich einen
> Honigautomaten. Der besteht aus Fächern, die per Relais und
> elektronmagnetischem Schloss (ich weiß: Dioden!)

Relais mit Logik ansteuern.

> Datenleitungen adressiert (D0 bis D4 für jedes Fach), dann eine Leitung
> pro übereinander gestapelte Kiste (M) und eine Leitung um die Relais zu
> aktivieren (R).

Ein Dekoder, OK. Kann man machen, ist hier aber eher nicht nötig.

> Ich habe mich für diese Adressierung und die notwendige Hardware
> entschieden, um Datenleitungen zu sparen

Kann man machen.

> und den Sketch einfach zu
> halten, egal ob 5 Fächer oder 20 gewählt werden.

Der "Sketch", der füher mal Quelltext hieß, ist so oder so trivial. 
Meistens ist man bemüht, die Hardware so einfach wie möglich zu halten, 
denn Software ist "Kostenlos".

> Wenn ich jetzt richtig geschaut habe, dann sollte die Schaltung mit
> einem 74 LS 11 laufen?

Dein Schaltplan ist vollkommen unverständlich, selbst wenn er logisch 
korrekt sein sollte. Das tut sich aber keiner an, den zu lesen oder gar 
verstehen zu wollen. Und du tust dir auch keinen Gefallen.
Man unterscheide zwischen einem Schaltplan, welcher die Logik möglichst 
einfach, klar und verständlich darstellt und dem realen hardwareaufbau 
(LAyout), welcher meist deutlich unübersichlicher ist. Du hast letzeres.

Schaltplan richtig zeichnen

> Ich hatte tatsächlich nicht erkannt, was "open
> collector" bedeutet. Schande auf mein Haupt...

Asche. Aber auch das ist nicht nötig.

> Und ich wollte hier auch
> kein Fass aufmachen, sondern nur bei meinem Projekt weiterkommen.

Dann zeichne deutlich bessere Schaltpläne. Nicht für uns, für dich 
selber.

[Rahul D. (rahul)]

Falk B. schrieb:
> Dein Schaltplan ist vollkommen unverständlich, selbst wenn er logisch
> korrekt sein sollte. Das tut sich aber keiner an, den zu lesen oder gar
> verstehen zu wollen. Und du tust dir auch keinen Gefallen.
> Man unterscheide zwischen einem Schaltplan, welcher die Logik möglichst
> einfach, klar und verständlich darstellt und dem realen hardwareaufbau
> (LAyout), welcher meist deutlich unübersichlicher ist. Du hast letzeres.
>
> Schaltplan richtig zeichnen
> Dann zeichne deutlich bessere Schaltpläne. Nicht für uns, für dich
> selber.

So, wie ich das gerade recherchiert habe, kann Fritzing auch "lesbarere" 
Schaltpläne exportieren bzw. zumindest anzeigen.

[Falk B. (falk)]

Falk B. schrieb:
>> Datenleitungen adressiert (D0 bis D4 für jedes Fach), dann eine Leitung
>> pro übereinander gestapelte Kiste (M) und eine Leitung um die Relais zu
>> aktivieren (R).
>
> Ein Dekoder, OK. Kann man machen, ist hier aber eher nicht nötig.

Das kann man deutlich einfacher und übersichtlicher machen. Siehe 
Anhang.

Die Zeilen und Spalten aller Kisten schaltet man parallel. Die ganze 
Signale kann man auf einen 16pol Stecker legen, z.B. Wannenstecker. Dann 
ist die Verdrahtung mehrere Kisten sehr einfach und robust 
(Flachbandkabel).

[Falk B. (falk)]

Wenn man noch weniger Verdrahtungsaufwand haben will (Hardware!), nimmt 
man einen Bus. Onewire oder I2C bieten sich an, die sind einfach zu 
nutzen und brauchen nur 1 bzw. 2 Datenleitungen und VCC/GND.

[[Port-Expander PCF8574]]

Ein PCF8574(A) kann dann 4 Fächer mit LED und Relais ansteuern, macht 5 
ICs/ Kiste. Da man aber bestenfalls 8 bzw. 16 davon an einen I2C Bus 
bekommt (A-Version), braucht es am Arduino einen I2C Multiplexer.

https://www.reichelt.de/entwicklerboards-i2c-multiplexer-tca9548a-debo-i2c-multi-p235517.html

Bei OneWire gibt es das Problem nicht, da sind MILLIARDEN an ICs vom 
gleich Typ an einem Bus möglich, die 48 Bit ID macht's möglich.

https://www.analog.com/en/products/ds2408.html

[Falk B. (falk)]

Beitrag "Re: eagle Schaltplan Bauteile drehen"

[Falk B. (falk)]

https://www.mikrocontroller.net/articles/Port-Expander_PCF8574

[Gerhard O. (gerhard_)]

Moin,

Wenn schon Seriell, dann bietet sich z.B. auch der TPIC6A595 an.

Sein "Claim to fame" sind acht Open Drain Transistorausgänge die sich 
selber schützen und pro Ausgang bis zu 50V und 350mA Laststrom 
vertragen. Relaisspulen Schutzdioden sind nicht notwendig.

Dieser Käfer ist leicht anzusteuern.

Die 24-Pin Version kann mit ihren zusätzlichen Masse Pins über 1A 
vertragen.

Wäre halt von der Verdrahtungskomplexität einfach. Die verUNDung lässt 
sich ja in FW bewerkstelligen.

Sonst wären z.B. die ULN2003 , ULN2981 u.ä. noch brauchbare Kandidaten 
zur Relaisansteuerung. Diese haben die Schutzdioden schon eingebaut 
(Nicht übersehen, deren gemeinsamen Anoden Anschluß mit der 
Relaisversorgung mitzuverbinden).

Gruß,
Gerhard

[Falk B. (falk)]

siehe Anhang

[Falk B. (falk)]

Hmm, kleine Korrektur. Es sind je nur 4 Kisten mal je 5 Fächern geplant. 
D.h. meine Matrix oben ist schon der Gesamtausbau. Und da nur 2x5=10 Bit 
pro Kiste benötigt werden, reicht auch der olle PCF8574, davon kann man 
8 direkt an einen I2C Bus anschließen.

[Falk B. (falk)]

So mit I2C, passt auf 65x70mm Lochraster.

[Jens G. (jensig)]

Falk B. schrieb:
> Das kann man deutlich einfacher und übersichtlicher machen. Siehe
> Anhang.

Ohh, Anfänger Falk hat den Abblock-C vergessen ... ;-)

Falk B. schrieb:
> Bei OneWire gibt es das Problem nicht, da sind MILLIARDEN an ICs vom
> gleich Typ an einem Bus möglich, die 48 Bit ID macht's möglich.

Man sollte dann aber paar dicke Signalleitungen für paar kA Signalstrom 
vorsehen ...

[Falk B. (falk)]

Jens G. schrieb:
>> Das kann man deutlich einfacher und übersichtlicher machen. Siehe
>> Anhang.
>
> Ohh, Anfänger Falk hat den Abblock-C vergessen ... ;-)

Nein, ich rette die Welt, weil man den in DER Zeitlupenschaltung nicht 
braucht! Wenn man Milliarden dieser Schaltungen bauen will, kommt da 
schon was zusammen ;-)