Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Ablufthaubensteuerung, Schaltung entstören


von Christian F. (neo2001)


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Bei unserer ziemlich genau 30 Jahre alten Abzugshaube hat sich die 
Elektronik verabschiedet. Vermutlich ist der dort verwendete µC kaputt. 
Da die Schaltung an sich nicht besonders aufwändig ist, habe ich mich 
entschieden diese mit einer eigenen zu ersetzen bzw. würde das gerne 
tun.

Hier mal ein paar Bilder um einen besseren Eindruck zu vermitteln um was 
es geht:
https://imgur.com/a/kfFD16k

Zudem habe ich die integrierte Leuchtstoffröhre durch eine LED-Lösung 
ersetzt.

Basis für die Steuerung ist nun ein ATtiny 2313a.

Auf der einen Seite gibt es ein Bedienteil mit 6 Tastern und einer LED. 
Auf der anderen Seite möchte ich Relais verwenden um die verschiedenen 
Stufen des Gebläses (laufen über verschiedene Abgriffe an einem 
Lastwiderstand) zu schalten, sowie ein Halbleiterrelais für das Licht. 
Die Originalplatine verwendete dafür TRIACs. Zudem gibt es zwei Schalter 
die rückmelden ob ein Filter eingeschoben ist und die Blende 
("Schwadenschirm") vorn herausgezogen wurde.

Die Relais sitzen auf einem fertigen Modul und hab bereits 
Freilaufdioden, Optokoppler usw..

Im Prinzip funktioniert alles einwandfrei (habe das Programm trotzdem 
mal angehängt) - nur leider ist es so, dass die Gebläsemotoren beim Ein- 
und Ausschalten offensichtlich Störungen produzieren die den Controller 
resetten lassen.

Sowohl das Kabel für die Taster an der Front (Bedienteil) als auch die 
für die Schalter laufen natürlich durch das Gehäuse und fangen so wohl 
unerwünschte Signale ein. Ziehe ich diese alle ab und schalte die 
Motoren "per Hand" gibt sich der ATtiny an gleicher Position gänzlich 
unbeeindruckt und läuft stabil weiter. Die Störungen scheinen also nicht 
über die gemeinsame Netzleitung bzw. das Netzteil (Mean Well RS-15-12) 
übertragen zu werden. Eigentlich hatte ich das vermutet, da ich schon 
vorher die Erfahrung gemacht hatte, dass so ein µC mal leicht durch 
einen prellenden Lichtschalter aus dem Tritt zu bringen ist.

Durch nachträgliches Einlöten von 22 nF Kondensatoren an die 
Eingangs-Pins (Taster, Schalter) konnte ich die Problematik zwar etwas 
abmildern - aber im Schnitt führt jeder 5. Tastendruck nach wie vor zum 
Absturz.

So langsam stoße ich ans Limit meines Wissens bzw. Ideen.

Verwende ein Meanwell 12V Netzteil sowie einen 5V linearen 
Spannungsregler für den µC. Die 12V werden zum Steuern der Relais 
verwendet.

Alles andere ist im Prinzip genau so wie vorher geblieben. Sprich 
gleiche Kabelführung etc., Position der Elektronik oben auf dem Gehäuse 
usw..

Nur die Motorkondensatoren habe ich durch neue ersetzt, da an den Alten 
Flüssigkeit ausgetreten war.

Ich frage mich nun wo ich hier am Schlauesten ansetzen sollte?

Mit der Originalplatine lief es ja auch einwandfrei. Natürlich handelt 
es sich dabei um eine entsprechend professionell entwickelte Schaltung, 
geätztes PCB usw.. - trotzdem hatte ich mir erhofft mit da was abgucken 
zu können - aber zumindest ich kann da eigentlich keine wirklich 
aufwändigen oder besonderen Entstörmaßnahmen ausmachen.

Habe mein Schaltbild angehängt. Der Teil unten links ist das Bedienteil, 
welches ich so übernommen habe, wie es ist.

Bilder von der alten und neuen Platine finden sich auch bei den Bildern 
unter dem Link oben (wollte hier nicht das Forum damit zumüllen).

von Manni (Gast)


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Was auf den ersten Blick auffällt, am ATtiny fehlt der Stützkondensator. 
C4 am Linearregler ist viel zu groß. 20 bis 50µF reichen da aus.

von Harald (Gast)


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Ich habe die alte Schaltung nur oberflächlich analysiert. Vermutlich 
werden hier die Triacs synchron zur Netzfrequenz geschaltet, so dass die 
Motoren beim Schalten eben möglichst keine Störung induzieren. Wenn du 
jetzt mit Relais schaltest kannst du das natürlich nicht beeinflussen. 
Optokoppler mit Nulldurchgangs-Erkennung nützen dir bei einer induktiven 
Last wie dem Motor aber auch nichts. Wenn ich es recht in Erinnerung 
habe, musst du hier möglichst im Spannungsmaximum schalten. Kann das 
jemand bestätigen? Weiß nicht, ob es entsprechende fertige Triacs gibt.

von hinz (Gast)


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Harald schrieb:
> Wenn ich es recht in Erinnerung
> habe, musst du hier möglichst im Spannungsmaximum schalten.

Im Stromnulldurchgang.


> Kann das
> jemand bestätigen?

M. Faraday.


> Weiß nicht, ob es entsprechende fertige Triacs gibt.

Alle.

von Manfred (Gast)


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Harald schrieb:
> Optokoppler mit Nulldurchgangs-Erkennung nützen dir bei einer induktiven
> Last wie dem Motor aber auch nichts. Wenn ich es recht in Erinnerung
> habe, musst du hier möglichst im Spannungsmaximum schalten

Nö, wo keine Spannung ist, kann auch kein Strom sein. Ich schalte eine 
induktive Last mit einem MOC3083 ein, ohne dass es irgendwelchen Ärger 
gibt.

Den Zeitpunkt des Abschaltens kann ich nicht gewährleisten, das macht 
der BTA24 alleine, wenn kein Strom mehr fließt.

von Lothar M. (Firma: Titel) (lkmiller) (Moderator) Benutzerseite


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Manfred schrieb:
> Nö, wo keine Spannung ist, kann auch kein Strom sein.
Im ersten Moment nicht. Später schon.

Harald schrieb:
> Wenn ich es recht in Erinnerung habe, musst du hier möglichst im
> Spannungsmaximum schalten. Kann das jemand bestätigen?
Diese Erinnerung gilt für große Trafos, die an die Kante ausgelegt 
sind und deshalb bei Aufmagnetisierung mit einer ganzen Halbwelle u.U. 
in Sättigung gehen können.
Solche Überlegungen muss man sich bei "normalen" Lasten (wie hier) nicht 
machen.

Christian F. schrieb:
> Sowohl das Kabel für die Taster an der Front (Bedienteil) als auch die
> für die Schalter laufen natürlich durch das Gehäuse und fangen so wohl
> unerwünschte Signale ein
Man sollte auch nicht mit einem Portpin direkt vom Controller in die 
freie Natur hinausfahren. Du hast die für eine Entkopplung und 
Entstörung nötigen Bauteile schon in der Schaltung, aber völlig kurios 
verteilt.
Und wie sagt mein EMV Spezi: alles über 5k ist aus EMV Sicht nicht 
wirksam. Deine Schaltereingänge sind viel hochohmiger...

> Mit der Originalplatine lief es ja auch einwandfrei. Natürlich handelt
> es sich dabei um eine entsprechend professionell entwickelte Schaltung
Sieh dir doch mal an, wie die die Eingangsbeschaltung gemacht haben.

> geätztes PCB usw..
Ahem, zeig mal deinen Aufbau...

: Bearbeitet durch Moderator
von Christian F. (neo2001)


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Anbei mal meine Platine von oben und unten sowie mit den Leitungen 
angeschlossen.

(Mehr Bilder finden sich hier: https://imgur.com/a/kfFD16k )

Die Platine ist auf den Bildern noch ohne die eingezeichneten 
Kondensatoren.

Interessant für mich auf jeden Fall die Info, dass die TRIACs wohl ggf. 
nicht "einfach so" geschaltet haben, sondern gezielt um Störungen zu 
vermeiden.

Da die Anforderungen bei Netzspannung an die Abstände usw. höher sind, 
hatte ich mich auch bewusst dafür entschieden diesen Teil in irgendeiner 
Form auszulagern und nur die reine Steuerung selbst zu bauen - auch wenn 
es sich letztendlich nur um ein billiges Modul aus China handelt.

Fragt sich ob ich nun bei den Relais bleiben und ggf. die Platine neu 
machen oder erstmal nach alternativen Lösungen suchen sollte.

Sind Halbleiterrelais nicht letztendlich auch TRIACs? Wären diese evtl. 
eine bessere Option? Oder erfordert das synchrone Schalten auf jeden 
Fall mehr Aufwand als ein simples Austauschen dieser Komponente?

Was ich also schonmal festhalten kann:

1.) Die Pull-ups für die Schalter sind mit 10k zu schwach? Hatte mich 
hier am Original orientiert (auch 10k).

2.) Die Elkos sind viel zu groß gewählt.

3.) Der µC sollte einen Stützkondensator näher an den VCC/GND Pins 
haben.

3.) Allgemein: Sollte ich nur die Eingangspins speziell entstören oder 
auch die Ausgangspins? Soweit ich mich informiert habe, ist es hier 
üblich den Pin mit einem Kondensator mit GND zu verbinden und dann einen 
Widerstand zwischen Schalter/Taster zu setzen?

4.) Die Originalkondensatoren (Motoren) waren in einem Metallgehäuse, 
die Neuen habe ich in dem Wert (3 µF) leider nur als Kunststoffversion 
bekommen - könnte das noch einen Einfluss haben? Beide sind mit dem 
Gehäuse verschraubt und entsprechend geerdet bzw. mit dem Schutzleiter 
verbunden.

5.) Apropos geerdert: Im Moment ist Masse Gehäuse und Masse Platine 
nicht verbunden, da ich nicht sicher war welcher Weg hier empfehlenswert 
ist. Ein testweises Verbinden hat aber auch keinen Unterschied gebracht 
was die Störungen angeht.

von Opto (Gast)


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Frag die Taster doch mittels Optokoppler+ eigener Stromversorgung (Dc/Dc 
oder der Trafo aus der Alten Steuerung) + ordentlich Strom ab. Notfalls 
kannst ja mit nem 9V Block testen.

Wenn alle sich beim Fotografieren soviel Mühe geben wie du wäre echt 
vieles einfacher, danke dafür!

von Christian F. (neo2001)


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An Optokoppler dachte ich auch schon. Wäre dann allerdings wohl 
definitiv mit dem Anfertigen einer neuen Platine verbunden...

Zwischenzeitlich habe ich mal ein 4fach Solid State Relais Modul statt 
dem Relais Modul dran gehängt, seitdem ist trotz exzessiver 
"Schaltorgien" (an/aus, rauf/runter, schnell/langsam usw.) meinerseits 
kein einziges Mal mehr abgestürzt. Würde sich das bestätigen, wäre es 
eine relativ einfache Lösung, da ich praktisch sonst nichts mehr 
verändern müsste. Die Anpassungen am Code waren auch minimal (active 
high anstatt active low).

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