1. Gardena G1251-20 9V-DC-Ventil

• Aktueller Aufbau can_15valves_v02 wie im Gehäuse verbaut:
• Anmerkungen
  • Ventile sind nach dem Schliessvorgang immer noch ganz leicht geöffnet. Anscheinend wird zu viel Strom durch die Spule geschickt, so dass der Ventilstößel wieder leicht anzieht. → Zeiten und PWM duty cycle angepasst.

• Aktueller Aufbau mit A*Star 328PB, OLED SSD1306 128×64, CAN MCP2515/TJA1050, MUX 74HC4067, H-Brücken DRV8844, Strombegrenzung über uC-PWM, und Lowside-Strommessung über Shunt mit Verstärkung durch OPA LM358N
• Anmerkungen
  • 10-15V versorgt DRV8844 und A*Star VIN. A*Star VCC versorgt OLED, CAN, MUX und OPA. Der LDO des A*Star ist gegen einen MCP1755T getauscht.
  • Die Sperrdiode MBRS130LT zwischen VDD und VM soll den Abfluss der Kondensatorenergie bei Spannungsabfall von VDD verhindern. Sie verhindert aber auch den Rückfluss der Induktionsenergie der Ventilspulen in das Netzteil bei Abschalten der Spannung. Und würde eine Rückflussdiode zwischen VO und VDD eingebaut so würden bei Spannungsabfall von VDD die zur Notabschaltung auf VO/VI beaufschlagte Spannung nach VDD abfliessen. Die Induktionsenergie muss also durch Rezirkulation abgebaut werden. TODO.

• Aktueller Testaufbau mit H-Brücken, Strombegrenzung über uC-PWM, und Anyside-Strommessung mit OPA über Shunt in VO-Leitung
• Anmerkungen
  • 5V versorgt Teensy, TJA1050, CD4067 und SN754410 VCC1. Teensy 3V3 (250mA max) versorgt WIZ850IO-clone und SSD1306 und wird als AREF benutzt.
  • D8 steuert die gemeinsame Ventilleitung (Cinch aussen) und gibt über die 22k-Widerstände auch den Zustand aller separaten Ventilleitungen (Cinch innen) vor. D3 überschreibt dann für das mit D4-D7 gewählte Ventil diesen Zustand. D9 schaltet die H-Brücken ein.
  • Die eine Hälfte des TLC27 puffert AREF 3V3. Die andere Hälfte verstärkt die Spannungsdifferenz über dem 1Ω-Shunt um 5.75 und gibt die verstärkte Differenz bezogen auf 20% von AREF 3V3 (0.67V, ADC 208/1024) aus. Positive Differenzen (bei Ansteuerung von VO HIGH und VI LOW) können also bis zirka 450mA gemessen werden, negative (VO LOW, VI HIGH) bis ungefähr -110mA.
  • 12k, 22k, 56k und 220k Widerstände des OPA-Differenzverstärkers sind aus dem Fundus auf Ähnlichkeit selektiert.
  • Ein TLC27 wurde bei den Tests gehimmelt. Dies geschah während einer Messung am Ende des Öffnens eines Ventils. Womöglich hat die induzierte Energie trotz der Ableitdioden in den SH754410-Ausgängen (Ausgangsspannungsbegrenzung bis -2V resp. VCC2+2V bei 500mA) eine zu heftige Spannung über die 22k-Widerstände an den OPA herangetragen, vielleicht weil die Verpolschutzdiode den Rückfluss in das Netzteil verhindert. Danach wurden zusätzlich die PMEG2005-Ableitdioden (0.4V Durchlassspannung bei 300mA) an der Ventilseite des Shunt eingeführt.
  • Weitester Ventilkasten ist über 110m Telefonerdkabel 0.8mm (0.5mm²) angebunden. 110m Kabel haben 8Ω Schleifenwiderstand.
    • Belegung Kabel H-A: 5m (Ausgleich wäre 6.8Ω). Grau ist CAN, Rot ist +-9V für A, also bleibt Grün. A1Y 2a (grün) VO, A2Y 2b (grün -) V1, A3Y 2c (grün –) V2, A4Y 2d (grün – –) V3.
    • Belegung Kabel H-B(-S): 25m, 1.8Ω (Ausgleich wäre 4.7Ω). Grau ist CAN, Grün ist +-19V für S, also bleibt nur Rot. A1Y 1a (rot) VO, B1Y 1b (rot -) V4.
    • Belegung Kabel H-C. 60m, 4.6Ω (Ausgleich wäre 2.2Ω). Wähle Grau. A1Y 3a (grau) VO, B2Y 3b (grau -) V7, B3Y 3c (grau –) V8, B4Y 3d (grau – –) V9.
    • Belegung Kabel H-D-E-F: D 50m, 3.7Ω (Ausgleich wäre 3.3Ω); E 90m, 6.6Ω (ohne Ausgleich); F 110m, 7.3Ω (ohne Ausgleich). Grau ist CAN, Rot ist +-9V für F, also bleibt nur Grün für E und dann Gelb für D. A1Y 4a (gelb) VO, C1Y 4b (gelb -) V10, C2Y 4c (gelb –) V11, C3Y 4d (gelb – –) V12, A1Y 2a (grün) VO, C4Y 2b (grün -) V13, D1Y 2c (grün –) V15, D2Y 2d (grün – –) V16.
  • Ventilsteuerung
    • Ohmscher Widerstand Ventil, Leitung und Shunt: 34–41Ω.
    • Spannungsabfall in SN754410 (bei 400mA) 2.0–2.5V, Spannung am Ausgang SN754410 12.1–12.6V (15V-0.4V MBRS-Diode), Ventilstrom ohne PWM dadurch 295-370mA.
    • Zum Schliessen der Ventile wird der Strom durch eine 30kHz-PWM-Ansteuerung von VI mit 25% Austastung auf 50-80mA begrenzt. Geplant ist den Ventilstrom durch die Strommessung auf 50mA zu regeln.
    • 4x SN754410 ist recht groß (DIP16). Nur wenige Motortreiber-IC's unterstützen die komplett individuelle Ansteuerung der einzelnen Halbbrücken, bei der a) beide Ausgänge HIGH geschaltet werden sollen und b) der Strom über einen Ausgang in die Spule fliesst und dann aber nicht über sein Gegenstück zurück fliesst sondern über einen anderen IC. Alternativen wie A4990, DRV8800/1, MAX14870/2 oder BD65496MUV scheiden aus. Möglich wäre DRV8844, ist aber zur Zeit schwer lieferbar …
  • Teensy CTX1-Ausgang ist als totem-pole mit 43Ω Impedanz konfiguriert, der CRX1-Eingang aktiviert internen 47k-Pullup. TJA1050 RXD-Ausgang ist totem-pole, TXD-Eingang hat eine 200uA-VCC-Stromquelle. Damit ist die Pegelwandlung mit BSS138 ohne weitere externe Pullups möglich. [Für CTX1/TXD ist eine Pegelwandlung eigentlich unnötig, da der TJA1050 ab 2.0V HIGH erkennt.]
  • Übersprechen
    • Wenn die H-Brücken aus sind liegen VO, und über die Ventile alle VI, über den 56k/220k Spannungsteiler auf einem (schwachen) Potential von 0.67V. Beim Präsenztest der Ventile werden VO und alle VI auf ~13V getrieben und dann jeweils ein VI gegen 0V. Beim Anlegen der 13V entsteht ein Stromstoß in den kapazitiven Belag der Kabel, der stark auf den CAN-Bus durchschlägt:
    • Von Zeit zu Zeit können dadurch CAN-Pakete an einige Empfänger gestört werden, wobei andere Empfänger nicht betroffen sind und ein ACK zurücksenden. Diese Pakete sind dann verloren.
    • Zur Vermeidung könnte man vor der Aktivierung der H-Brücken VO mit einem P-FET über 4k7 auf VCC2 ziehen.

• Diskussionen
  • https://www.mikrocontroller.net/topic/522014
  • https://www.mikrocontroller.net/topic/522947
• Fotos

A: Terrasse B: Ostbeet N: Nummer Strasse C: Holzschuppen D: Zamonien E: Schuppen F: Teich H: Heizung G: Garage M: Mqtt-Can-Hub S: Schaltschrank T: Basteltisch