GCA_PI08 16-Kanal-Modul mit max. 40 V / 100 mA Ausgang pro Kanal

Beschreibung

NXP hat verschiedene ICs mit Hochstrom-Ausgängen geschaffen.
Nachteil ist, dass alle diese ICs nur im TSSOP-Gehäuse verfügbar sind, was die Selbstbau-Projekte sehr erschwert.
Weil GCA immer versucht hat, alle Bausätze wirklich einfach zu erstellen, war dieses IC auf diesem Weg keine Option.
So wurde dieses auf eine kleine, industriell gefertigte Platine montiert bestellt.
Ein weitere schöne Eigenschaft dieses ICs ist der eingebaute I2C-Treiber, sodaß kein zusätzliches Treiber-IC benötigt wird, wie er in anderen GCA_PIxx-Baugruppen verwendet wird.
Auf der Platine ist Platz für zwei LED-Streifen (Bargraph/Balkenanzeige), um die Funktion jedes Ausgangs anzuzeigen.
Die Montage dieser LEDs ist nicht erforderlich, wenn kein Bedarf dafür gesehen wird.
Die Widerstands-Netzwerke RP1 und RP2 müssen an die Versorgungs-Spannung des GCA_PI08 angepasst sein, deshalb werden diese Netzwerke in Sockel montiert, sodaß sie leicht austauschbar sind, falls es erforderlich ist.
Durch die hohe Spannung von 40V max., kann jeder Ausgang eine lange LED-Kette treiben und benötigt jeweils nur einen Widerstand.
Jeder Port kann bis zu 100 mA max. treiben.
Der GCA_PI08 ist Teil des RocNet-Netzwerks und Rocrail bietet natürlich alle erforderlichen Einstell-Optionen.
Siehe rocnetnode-led-de.
Der GCA_PI08 hat auf J3

  • einen externen Stromversorgungs-Anschluss für max. 40 V DC (V+, V-)
  • einen Anschluss für einen externen Schalter hat (OE+, OE-), um alle Ports zu deaktivieren.

Wenn der externe Schalter nicht benötigt wird, können sie mit einem kurzen Drahtstück überbrückt werden.
Der Anschluss der Ports kann auf verschieden Arten erfolgen.
Die erste von allen sind zwei PSS 254-Anschlüsse, sehr bekannt von GCA-Bausätzen.
Statt dessen passt auch ein AST 021-10-Anschluss andstelle der PSS 254.
Damit können Drähte sehr einfach ohne Schraubendreher angeschlossen werden.
Und an allen Ausgängen passt auch ein 20-Stift-Flachkabel-Anschluss.
Dieser Typ von Anschluss ist nicht wirklich vorteilhaft in GCA-Platinen, aber er ist jedenfalls möglich.

Die Zeichnung der 69 x 63 mm Platine.


Die standardmäßig verwendeten PSS 254- / PSK 254-Steckverbinder mögen für viele Modellbahner nicht die erste Wahl sein,
es sollte aber bedacht werden, dass sie an jedem Stift min. 1,5 A vertragen und sehr stabil sind.
Alles was benötigt wird, ist ein Crimp-Werkzeug, was von GCA für € 20 erhältlich ist.
Sobald man sich daran gewöhnt hat, kann man Kabel in beliebiger Länge mit Hilfe von 0,25 mm Draht problemlos herstellen.
Der Bausatz wird mit den Standard-PSK-Anschlüssen geliefert.
Anstelle von PSK-Steckern sind auch die teureren AST-Stecker mit Aufpreis verfügbar.
Als noch teurere Möglichkeit gibt es auch einen 10-poligen abnehmbaren WAGO-Stecker Typ MCS. (z-B. von der Intellibox als Gleisanschluss bekannt)
Es passt auch anstelle von PSS 254-Steckern.
Die Position der LED-Streifen ist die nächste mögliche Option.
An dieser Stelle passt ein Standard 2×8-Stift-Wannenstecker.
Das Widerstandsnetzwerk behält seinen Platz, so dass keine zusätzlichen Widerstände benötigt werden.
Die Verwendung von Wannensteckern hat hier auch den Vorteil, dass ein Kurzschluss jedes Ausgangs nicht viel schadet.
Die äußeren Stifte des Wannensteckers sind für Plus der angeschlossenen LEDs, die inneren Stifte sind Minus.
Bitte beachten, dass die Eingangsspannung an die Anzahl der mit jedem Ausgang verbundenen LEDs angepasst sein muss.
Zum Beispiel nicht 30V verwenden, wenn nur eine LED an jeden Ausgang angeschlossen ist.
Das würde zu viel Hitze im Widerstandsnetzwerk erzeugen!


Wichtige Warnungen ! ! !

Wenn eine externe Stromversorgung für den Anschluss an J3 verwendet wird, muss unbedingt sichergestellt werden, dass diese Stromversorgung zu 100% von anderen Geräten getrennt ist.
Es scheint, dass bei einigen Netzteilen beispielsweise deren Niederspannungsausgang über den Netzanschluss geerdet ist.
Wenn auch der verwendete PC auf diese Weise geerdet ist, kann dies zu schweren Schäden an der PI08-Platine oder an einer anderen Stelle im RocNet-Stromkreis führen.
Darüber muss Sicherheit bestehen, bevor es verbunden wird!
Es gab keinen vernünftigen, einfachen und bezahlbaren Weg, eine galvanische Trennung zwischen RocNet und PI08-Baugruppe herzustellen.
Das erste Ziel bei der Entwicklung dieser Einheit war, etwas zu schaffen, das nicht zu teuer ist.
Deshalb sind die Massepotentiale von RocNet und J3 auf PI08 miteinander verbunden.

Ein weiteres Problem ist bei Praxistests aufgetreten, das hier in meiner Werkstatt nie aufgetreten sind.
Wenn eine externe Stromversorgung an J3 angeschlossen wird und falls man später wieder auf die 5-V-Versorgung für die LEDs umschaltet, ist es so, dass der Kondensator C2 voll geladen ist.
Da für diesen Kondensator keine Last mehr vorhanden ist, wird die volle Ladung in den 5-V-Schaltkreis geleitet, wodurch der PCA9622 sofort zerstört wird.
Die Version 2 zukünftiger Platinen wird dafür eine entsprechende Funktion haben,
aber im Moment muss sichergestellt werden, dass der Kondensator entladen wird, bevor man die Position der Steckbrücke ändert.

Die Hardware-Dateien

Steckbrücke JP1 und Stromversorgung

Das auf der Platine befindliche IC ist mit 5 V des RocNet-Bus verbunden.
Aber die gemeinsame Anode aller zu verbindenden LEDs ist davon getrennt.
Mit JP1 ist es möglich, eine externe Stromversorgung (von J3 kommend)
oder die 5 V des RocNet-Bus auszuwählen.
Eine Kennzeichnung auf der Paltine zeigt die richtige Einstellung für diese Steckbrücke.

:!: Es muss absolut sicher sein, dass im Betrieb die Steckbrücke zwischen Stift 2 u. 3 nur gesteckt wird, wenn Kondensator C2 vorher entladen ist :!:

Alle möglichen LED-Ausgänge in einer RocNet-Einstellung

Der PCA9622 ist konfiguriert, von &H060 bis &H06F adressiert zu werden, d.h. 16 Module.
Weil jedes IC 16 LED-Ausgänge steuert, beträgt die Gesamtmenge 256 LED-Ausgänge in diesem RocNet.

Adressierung des IC PCA9622

Dieses Board kommt ab Werk mit allen Adressen offen.
Das Bild zeigt die vier Adressen 0…3, die mit 0V verbunden sind (mittleres und unteres Löt-Pad), was bedeutet, dass dieser Chip mit &H060 adressiert ist.
Logik '1' zur Auswahl durch verbinden des mittleren und oberen Löt-Pads der zugehörigen Nummer, anstelle des mittleren und unteren Pads.

Adress-Einstellung
Adresse A0 A1 A2 A3 LED-Nrn.
60 0 0 0 0 1..16
61 1 0 0 0 17..32
62 0 1 0 0 33..48
63 1 1 0 0 49..64
64 0 0 1 0 65..80
65 1 0 1 0 81..96
66 0 1 1 0 97..112
67 1 1 1 0 113..128
68 0 0 0 1 129..144
69 1 0 0 1 145..160
6A 0 1 0 1 161..176
6B 1 1 0 1 177..192
6C 0 0 1 1 193..208
6D 1 0 1 1 209..224
6E 0 1 1 1 225..240
6F 1 1 1 1 241..256

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