Hallo liebe ARDUINO Fans,

Ich habe mich an einen Nachbau eines Rückmelders über LENZ RS-Bus gewagt. Basis des Nachbaus sind Veröffentlichungen unter github. Das Projekt läuft auf einem ARDUINO nano. Die Schaltung meiner Baugruppe ist angehangen.

Eigentlich klappt alles auch hervorragend, aber ich habe ein für mich momentan unlösbares Phänomen. Solange ich die Baugruppe mit der Spannungsversorgung über eine Rechner USB-Schnittstelle betreibe, läuft die Kopplung der Baugruppen an die Zentrale perfekt an.( natürlich erfolgt in diesem Fall keine Versorgung über die baugruppeneigene Spannungsversorgung) . Betreibe ich die ganze Baugruppe an der vorgesehenen Spannungsquelle, kommt keine Kopplung zustande.

Ich habe schon verschiedene Spannungsquellen, vom Wechselspannungstrafo über Schaltnetzteil bis zur gemeinsamen Versorgung mit der Zentrale versucht, ohne Erfolg. Bemerkt habe ich allerdings, dass es eine Verbindung über die Masse der beteiligten Geräte geben muss. Beim gemeinsamen Spannungsanschluss an die Zentrale reicht schon ein Pol, über Spannung am Arduino nachzuweisen.

Zur Hardware noch ein Kommentar. Die Versorgung des Arduino erfolgt über den VCC-Pin, da ein Spannungsregler L7805 vorgeschaltet ist. Gegen Masse messe ich VCC mit 4,9V, was für einen sicheren Betrieb ausreicht.

Ich hoffe, dass aus den Reihen der Arduino Spezialisten und Hardware-Gurus mir jemand einen Tipp zur Ursache geben kann.

Hallo Christian,
die Spannungsquelle für deinen RM darf keine Verbindung mit anderen Baugruppen haben.
Der RS-Bus zur Zentrale muss komplett isoliert sein, eigentlich durch die beiden Optos gegeben.
Wo hast du die Spannungsversorgung am Arduino angeschlossen? Definitionsgemäß gibt es nur VIN und +5V.
Ein VCC gibt es nicht.
Volker

Hallo Volker,

ja, RS ist über die Optokoppler vom Rest getrennt.
+5V = VCC. VIN ist ja nur für Spannungen größer 5V und kleiner 9V DC. Ich habe aber einen L7805 als Spannungsregler eingesetzt. Dieser regelt die Spannung auf etwas mehr als 4,9V

Hallo Christian

Deine Beschreibung / Schaltung ist mir nicht ganz klar. Einerseits schreibst Du das Du Vin (Pin 15) benutzt für die Stromversorgung der Arduino, aber in deiner Schaltung ist 5V (Pin 12) am 7805 angeschlossen.

Normalerweise kriegt der Arduino Spannung entweder über den USB Eingang (5V) oder den Vin Pin (Pin 15). Der Arduino 5V Pin (Pin 12) ist ein SpannungsAUSGANG. Der Vin Pin soll gespeist werden mit mindestens 7V (weil der Arduino schon selber ein 7805 ähnlicher Komponent hat).

Der Arduino 5V Pin (Pin 12) soll also NICHT mit dem 7805 verbunden sein, aber mit den 5V Eingang der RS-Bus Schaltung.

Natürlich soll GND der Arduino mit GND der RS-Bus Schaltung verbunden sein.

Ich hoffe dies hilft dir weiter.

Grüsse,
Aiko

Zitat von apras im Beitrag #4

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Normalerweise kriegt der Arduino Spannung entweder über den USB Eingang (5V) oder den Vin Pin (Pin 15). Der Arduino 5V Pin (Pin 12) ist ein SpannungsAUSGANG.

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Zitat von moppe im Beitrag #5

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Zitat von apras im Beitrag #4

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Normalerweise kriegt der Arduino Spannung entweder über den USB Eingang (5V) oder den Vin Pin (Pin 15). Der Arduino 5V Pin (Pin 12) ist ein SpannungsAUSGANG.

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Sicher?

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Hallo,
Mal zusammengefasst:

Das wichtigste ist eine stabile Versorgungsspannung mit 5 Volt.

Ich habe das wie folgt gelöst:

Steckernetzteil mit z.B. 12V / 1A ---> Stepdownregler auf 5 Volt ---> 5V Out auf zwei 5pol. Waagoklemmen

Arduino Nano auf 5 Volt und GND angeklemmt nicht auf VCC ( eigener Spannungsregler der mehr wie 5V benötigt)

An die "5V Waagoverteilung" schließe ich jeweils Plus / Minus von Servos, Sensoren, Relais, Display etc. an. Aber Achtung es gibt auch Teile mit 3,3 V.
Die 3. Leitung kommt an den jeweiligen Pin.

Zur weiteren Absicherung verwende ich als Verbindung zwischen Computer und Arduino nur ein USB - Kabel mit durchtrennter 5V Leitung. (Adapter)

So kann nicht zweimal 5V eingespeist werden ( Arduino Uno und Mega sind da sehr empfindlich, der NANO hat eine Schutzdiode aber die kann ja mal defekt sein.

Als Erweiterung gab es noch ein Volt / Amperemeter nach dem Stepdownregler und so erkenne ich ob irgendein Teil zu viel "Strom zieht".

Schönen Tag - Wolfgang

Hallo,
zunächst vielen Dank für die Hinweise. Ich werde meine Einspeisung testweise ändern und die Versorgung auf VIN mit einem L7809 legen. Über das Ergebnis werde ich berichten.

Falls es funktioniert ist es für mich trotzdem rätselhaft. Schaut man sich den Stromlaufplan eines Nano an, findet man hinter dem VIN einen Spannungsregler, der seinen Ausgang am PIN +5V hat. Soweit ist das alles richtig. Die gesamte weitere Versorgung aller Schaltkreise liegt aber ebenfalls auf dem Signal +5V. Auf dieser Basis sollte es eigentlich gleichberechtigt sein, unter der Voraussetzung einer sicher geregelten Spannung.

Hallo,

die ersten Versuche habe ich durchgeführt. Wie von mir (fast) erwartet ergibt sich keine Änderung des Verhaltens bei der Einspeisung über VIN mit 9,5V DC. Der Rest der Schaltung liegt am +5V Ausgang des NANO. Keine Kopplungsaufnahme.

Die Einspeisung mit 5V DC über die USB-Buchse habe ich noch nicht versucht. Dazu muss ich mir etwas einfallen lassen, wie ich das realisieren kann. Wahrscheinlich nur über das "Schlachten" eines Kabels.

Hallo Christian,

noch mal verständlicher zusammengefasst:

Du kannst den Arduino nano, etc. auf 3 Arten mit Spannung versorgen - aber nur mit jeweils einer Variante gleichzeitig. Dann bist Du auf der sicheren Seite.

1. Pin 5 Volt und GND mit konstanten 5 Volt.
oder
2. mit höherer Spannung aus einem externen Netzteil an VIN
oder
3. USB Anschluß mit 5 Volt

Was Du bei Deinen Versuchen eventuell nicht beachtet hast, ist die maximale Strombelastung der einzelnen Ein- Ausgangspins ( analoge und digitale Ein- Ausgänge), die liegt bei ca. 20mA pro Pin.
Wenn Du über VIN die 5V herstellst oder nur über die USB Buchse, wirst Du mit mehreren Servos, Motoren, Sensoren schnell die maximale Belastung erreichen und der nano arbeitet fehlerhaft oder verschiedet sich.

Darum ein stabiles Netzteil mit ausreichend Leistung - den Ausgang mit einem Step-Down Regler auf 5 Volt heruntergeregelt und wie Pos. 1 anschließen.
Über diese 5 Volt kannst Du alle Servos, Motoren, Sensoren versorgen.

Es gibt auch USB Adapter USB A- Stecker auf USB A-Buchse, da brauchst Du nur den +5Volt Pin entfernen und musst nicht an den Kabeln rumbasteln.

Servus - Wolfgang

Hallo Wolfgang,

Alles richtig, was du schreibst, aber ich habe weder Servos noch andere Belastungen an den PINs. Wie ich schon schrieb, speise ich momentan über ein 9V -Schaltnetzteil am VIN. Das Netzteil hat ausreichend Leistung.
Die Ursache muss woanders zu suchen sein.
an einen Defekt des Nanos glaube ich eigentlich nicht.

Die meisten Nano Klone haben eine eingebaute Diode, um den USB-Stromkreis und die direkte Nano-Versorgung zu entkoppeln.

Alle von mir bislang verbauten Nanos konnte ich problemlos an USB und parallel angeschlossener Stromversorgung über 5V oder Vin betreiben.

Hallo Martin,

ich gebe Dir natürlich recht, aber ich hatte schon defekte Dioden und dann kam das Ende bei zweifacher Einspeisung.
Darum schrieb ich von der "sicheren Seite".

Servus - Wolfgang

Hallo Christian

Vielleicht suchen wir in die falsche Ecke.

Du schreibst:

Zitat von chrisabi im Beitrag #1

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... läuft die Kopplung der Baugruppen an die Zentrale perfekt an.
... kommt keine Kopplung zustande.

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Hallo Aiko,

Ich versuche die Fragen zu beantworten und das Verhalten zu präzisieren:

1. Aufbau: Hardware wie auf deiner Homepage beschrieben (siehe auch Anlage in #1), Prozessor ARDUINO NANO 328. Der RS-Bus ist an eine LENZ LZV 100 angeschlossen, keine weiteren Busteilnehmer.

2. Sketch:

#include <Arduino.h>                                  // wird von der RSbus.h gefordert
#include <RSbus.h>                                    // RS-Bus Library
 
// Die folgenden Parameter spezifizieren die verwendete Hardware und die RS-Bus Adresse
const uint8_t ledPin = 13;                            // Pin für RS_LED
const uint8_t RsBus_USART = 0;                        // USART-0 wird verwendet. Beim NANO TX1
const uint8_t RsBus_RX = 2;                           // INT0 wird benutzt, PIN 2
const uint8_t RS_Address = 74;                        // Wert zwischen 65 und 128 (1 bis 64 ist Weichen vorbehalten)
 
/* Initialisierung des Objektes
  Das RSbushardware Object ist verantwortlich für den RS-Bus ISR und USART.
  Das RSbusConnection Object behandelt den Datenkanal mit der Verbindung zum Master und stellte das Telgramm zusammens
*/
extern RSbusHardware rsbusHardware;                   // This object is defined in rs_bus.cpp
RSbusConnection rsbus;                                // Per RS-Bus address we need a dedicated object
 
byte Gleis[] = {5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12};           // Anschlüsse Gleisabschnitte
uint8_t SendByte;                                     // Byte für das Senden an Zentrale
uint8_t oldSendByte;                                  // Byte aus vorherigender Übertragung an Zentrale
int i = 0;                                            // Laufvariable
 
/**************************************************************************
  setup
***************************************************************************/
void setup()
{
  rsbusHardware.attach(RsBus_USART, RsBus_RX);
  rsbus.address = RS_Address;                         // Adresse zwischen 1(65)... 128
  for (i = 0; i <= 7; i++)                            // Schleife für
  {
    pinMode(Gleis[i], INPUT_PULLUP);                  // PIN Definitionen, mit pullup, da Eingänge über opencollector gegen GND schalten
  }
  pinMode(ledPin, OUTPUT);                            // Definition LED-PIN
  SendByte = 0;
}                                                     // Ende SETUP
 
/**************************************************************************
  Hauptprogramm
***************************************************************************/
void loop()
{
  if (rsbusHardware.rsSignalIsOK)                     // Prüfen ob RS-Signal anliegt
  {
    digitalWrite(ledPin, HIGH);                       // RS-Bus Signal ist gültig
  }
  else
  {
    digitalWrite(ledPin, LOW);                        // RS-Bus Signal ist nicht gültig
  }
  for (i = 0; i <= 7; i++)                            // Schleife für Abfragen der Eingänge
  {
    if (!digitalRead(Gleis[i]) == HIGH)               // Abbildung der belegten Gleisabschnitte in SendByte, negiert da PULLUP!!
    {
      bitSet(SendByte, i);                            // Falls HIGH Bit in Sendebyte setzen
    }
    else
    {
      bitClear(SendByte, i);                          // sonst Bit in SendByte löschen
    }
  }                                                   // Ende Schleife
  if (SendByte != oldSendByte)                        // Prüfen ob eine Veränderung der Belegtmeldung der Gleisabschnitte
  {
    oldSendByte = SendByte;                           // Umspeichern des aktuellen Wertes in alten Wert
    rsbus.send8bits(SendByte);                        // Library puffert das SendByte für nächste Übertrageung
  }
 
  /**************************************************************************
    RS-Bus Anforderung
  ***************************************************************************
    Falls eine RS-Bus Anforderung startet oder nach Fehler, ist es notwendig alle Rückmeldedaten zum Master zu senden*/
 
  if (rsbus.feedbackRequested) rsbus.send8bits(0);    // Bei Neuanlauf bzw nach Fehler werden Daten zur Zentrale gesendet
  rsbusHardware.checkPolling();                       // Prüfen RS-Bus Telegramme anliegen
  rsbus.checkConnection();                            // Prüfen ob Puffer Daten enthält und senden diese an ISR und USART
}
 

Problemdarstellung:
Fall 1: Stromversorgung der Schaltung erfolgt über die USB-Schnittstelle.
Alles funktioniert einwandfrei. Die Meldung aus "rsSignalIsOK" ist true, die LED an PIN 13 leuchtet.
"parityErrors" oder "pulseCountErrors" werden nicht ausgewertet. Der Empfang aller 8 Bit an der Zentrale ist einwandfrei, die Anzeige erfolgt in einer Modellbahnsoftware und nicht auf einem Handregler. Kein weiteres Gerät befindet sich am XPRESSNET (nur PC-Kopplung).

Fall 2: Stromversorgung für Arduino und RS-Bus-Auskoppung erfolgt über VIN bzw +5V des Arduino.
Die Meldung aus "rsSignalIsOK" ist false, die LED an PIN 13 leuchtet nicht. Lediglich bei Prozessoranlauf bzw RESET erfolgt ein kurzes aufleuchten. Die Pollingwerte kommen richtig in der Zentrale an (TX LED blinkt).

Bisherige Prüfungen für Fall 2:
+5V und GND liegt an allen notwendigen Punkten (Arduino VIN, +5V, Optokoppler). GND ebenfalls. Platinenfehler und eventuelle Kurzschlüsse zur GND können definitiv ausgeschlossen werden.
Nicht geprüft wurde die ARDUINO-Platine auf eventuelle Fehler bei der Umschaltung USB-VIN bzw. USB-+5V.

Vermutung:
1. Library und Sketch sind in Ordnung ( möglicherweise ist der Sketch optimierbar)
2. Hardwaredefekt des Arduino

Den letzteren Punkt habe ich nunmehr in Verdacht und werde morgen einen UNO einsetzen und das Verhalten erneut prüfen. Ich berichte dann.

Im Moment habe ich nur einen Prototyp aufgebaut und kann deshalb den Monitor nicht einsetzen, was ich auch nicht für unbedingt als notwendig erachte, da die Verbindung und der Bus läuft, wenn die Spannungsversorgung über den USB- Anschluss erfolgt.

Einzige Unsicherheit die ich habe ist die Angabe im Sktech auf Zeile 7: const uint8_t RsBus_USART = 0. Es ist vollkommen egal, welchen Wert man hier einträgt, es geht immer bzw. nie.

Ich hoffe dir einigermaßen deine Fragen beantwortet zu haben und bedanke mich nochmals für die hervorragende Library.

Viele Grüße
Christian

Hallo Christian,
wenn du an Vin 5V messen kannst wenn du das Board via USB versorgst ist der Spannungsregler defekt.
Im Web finden sich verschiedene Pläne für den Nano mit unterschiedlichen Spannungsreglern deren Gehäuseanschlüsse mechanisch identisch aber elektrisch unterschiedlich sind. Bei China Clonen kann da schon mal ein falscher Regler den Weg auf die Platine gefunden haben.
Da ja bei dir definitiv nichts funktioniert, wenn du an +5V die Versorgungsspannung anlegst, was lt. Arduino zulässig sein soll, wäre eine Möglichkeit dass du, mehr kaputt machen kann man ja nicht, den Spnnunsregler auslötest.
Vielleicht funktioniert ja dann dein Board wenn du die externen 5V dann an +5V anschließt.
Volker

Hallo Christian

Interessant.

Dein Sketch sieht (mit einer Ausnahme) gut aus. Es funktioniert wenn es gespeist wird vom Computer über USB. Daher sollte es eigentlich auch funktionieren wenn es aus eine andere Quelle gespeist wird.

Folgendes sollte aber geändert werden:

Zitat

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if (!digitalRead(Gleis[i]) == HIGH)

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Mein Compiler gibt dafür ein Warning: logical not is only applied to the left hand side of comparison.
Also entweder "if (digitalRead(Gleis[i]) != HIGH)", oder "if (!(digitalRead(Gleis[i]) == HIGH))" oder "if (digitalRead(Gleis[i]) == LOW)"

Um ganz sicher zu sein, kannst Du vielleicht versuchen was passiert mit dem Beispiel "Example_including_RSBus_check"?
In diesem Beispiel wird jede Sekunde ein Byte gesendet. Wird das empfangen, egal wie der Arduino gespeist wird? oder siehst Du hier kein unterschied?

Zitat von chrisabi im Beitrag #15

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Einzige Unsicherheit die ich habe ist die Angabe im Sktech auf Zeile 7: const uint8_t RsBus_USART = 0. Es ist vollkommen egal, welchen Wert man hier einträgt, es geht immer bzw. nie.

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Zitat von chrisabi im Beitrag #15

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Die Pollingwerte kommen richtig in der Zentrale an (TX LED blinkt).

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Zitat von chrisabi im Beitrag #1

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Bemerkt habe ich allerdings, dass es eine Verbindung über die Masse der beteiligten Geräte geben muss. Beim gemeinsamen Spannungsanschluss an die Zentrale reicht schon ein Pol, über Spannung am Arduino nachzuweisen.

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Hallo Aiko,

vielen Dank für die Antworten.

Den Sketch habe ich korrigiert, die Warnung habe ich tatsächlich übersehen. Danke für den Hinweis. Es funktionierte aber trotz der fehlenden Klammern.

Zitat

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RsBus_USART sollte schon 0 sein. Ein andere wert sollte (beim 328 Prozessor) eigentlich nicht funktionieren. Wenn es trotzdem funktioniert verstehe ich das also nicht und sollte ich dies vielleicht nochmals überprüfen

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Nicht notwendig, wahrscheinlich mein Fehler. Ich habe das heute noch einmal probiert, es funktioniert tatsächlich nur mit

 const uint8_t RsBus_USART = 0
 

Zitat von apras im Beitrag #17

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Um ganz sicher zu sein, kannst Du vielleicht versuchen was passiert mit dem Beispiel "Example_including_RSBus_check"?
In diesem Beispiel wird jede Sekunde ein Byte gesendet. Wird das empfangen, egal wie der Arduino gespeist wird? oder siehst Du hier kein unterschied?

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Hallo,

Jeder PC mit Metallgehäuse ist über PE geerdet.
Oft genug ist der Minuspol der inneren Spannungen mit diesem Pol verbunden.
Das ist bei USB gern mal ein Problem.

Ist die Lenz Baugruppe erdfrei?

Gruß,
Joachim

Hallo Christian

Zitat von chrisabi im Beitrag #18

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Inzwischen habe ich den Nano im Verdacht, dass sich auf der Platine ein Bauteil sich beschädigt ist. Möglicherweise habe ich versehentlich irgendwann einmal beide Spannungsversorgungen (USB und externe Einspeisung) gleichzeitig benutzt und damit den NANO zerstört. Leider schaffe ich es erst in der kommenden Woche mich mit dem Tausch des NANO zu beschäftigen. Ich werde dann berichten und wir können weiter nachdenken oder jubeln.

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Hallo,

mit Aikos Unterstützung ist es mir gelungen den Fehler zu finden und die Anwendung zum Laufen zu bringen. Ursache war eine Leiterzugunterbrechung zu einem Schaltkreis. Erfolgte die Einspeisung über die USB- Schnittstelle, war die Verbindung Zwischen ARDUINO +5V PIN und dem Schaltkreis hergestellt, bei interner Versorgung jedoch nicht.

Blöder Fehler, aber passiert schon mal bei selbst geätzten Platinen und Nutzung von press'n peel Folien.

Vielen Dank an die Unterstützer, vor allen Dingen an Aiko.