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Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Z-Dioden + Festspannungsrelger: Rauschen und "Kuhlen"


Autor: Kersten Decker (unbenannt-editor)
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Hallo,
ich habe mein Eigenbau-LAbornetzteil für den Basteltisch fast fertig,
aber die Restwelligkeit ist mir noch etwas zu hoch: Im Takt der
Netzfrequenz befinden sich "Kuhlen" nach unten hin in der
Ausgangsspannung, außerdem kleine "Striche" von der Mitte weg, die
anscheinend durch den Atmega8 verursacht werden.
Mit solchen Problemen habe ich gerechnet, da ich zum ersten mal sowas
aufbaue.

Die "Kuhlen" konnte ich auf die Spannungsversorgung des Regelteiles
zurück führen. Hier sitzen nach den beiden Spannungsreglern (7805,
7905) je eine Z-Diode. Die sollten eigentlich bei deinem Defekt der
Spannungsregler die Feinsicherung fliegen lassen. Nehme ich die
Z-Dioden raus, ist das Rauschen der Versorgungsspannung wesentlich
geringer, und auch diese Kuhlen sind verschwunden. Auch die "Striche"
sehe ich nicht mehr.

Ist dieser Schutz überflüssig, empfehlenswert, überhaupt funktional ;-)
und durch was könnte ich die Z-Dioden ersetzen?
Wie wahrscheinlich ist ein Defekt der Spannungsregler, so dass die
Eingangsspannung durch kommt? (Dioden in Sperrichtung und die üblichen
Kondensatoren sind natürlich dran).

Gruß

Kersten

Autor: A.K. (Gast)
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Wenn du die Linearregler nicht permanent am Spannungs- und
Temperaturlimit betreibst, ein leidlich sauberes Stromnetz hast und
nicht bei Gewitter am basteln bist, werden die eher ein langes Leben
haben. Da solltest du überlegen, ob das was dahinter sitzt, wirklich
den Aufwand einer Überspannungssicherung wert ist. Ein simpler
AVR-Controller ist das wohl nicht.

Aber wenn es die das Wert ist, dann schlag mal unter "Crowbar"
Schaltung nach. Z-Dioden sind da nur insofern nützlich, als die im
kritischen Fall recht bald kaputt gehen und dann kurzschliessen.

NB: Was für eine Z-Diode? Minimum wäre 6,2V, alles darunter kitzelt
u.U. schon den Regler und sorgt eher für Probleme.

Autor: A.K. (Gast)
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PS: Wenn schon Z-Diode, dann jene Sorte, die dafür konzipiert wurde.
Suppressor-Diode, auch als Transil-Diode bekannt.

Autor: Kai Markus Tegtmeier (Gast)
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Poste bitte mal nen Schaltplan, dann kann man sich darunter
besser was vorstellen. Sind Deine Siebketten ausreichend
dimensioniert?

Greetz
kmt

Autor: Kersten Decker (unbenannt-editor)
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Hi!
Es ist eine auf Lochraster aufgebaute Schaltung, neben dem Atmega8
natürlich noch einige OPs, ein kleines Display usw.
Es wäre schon ungünstig, wenn das wegen eines defekten 7805 hin wäre.
Andererseits sind alle ICs gesockelt so dass man die leicht tauschen
könnte, und mehr sollte nicht kaputt gehen.
Eine Crowbar-Schaltung ist daher schon wieder etwas zu aufwendig.

Die Eingangsspannung der Regler hat noch eine Restwelligkeit von 200mV
und beträgt ca. 16V (ging leider nicht anders da diese Spannung an
anderer Stelle noch gebraucht wird). Die Regler werden kaum warm da der
-5V-Regler nur einen OP ohne Last versorgt und der 5V-Regler wird über
das Metallgehäuse gekühlt (Last ca. 100mA).

Die Z-Dioden haben 6,2V (die normalen ZD ... vom Reichelt).
Unter welchen Bestellnummer finde ich denn die Suppressor /
Transil-Dioden? Ich weiß, dass es spezielle gibt, konnte sie aber bei
Reichelt nicht finden.

Einen Schaltplan habe ich nicht. Im Prinzip Trafo, dahinter 4x1N4001
als Gleichrichter, 4x470µF (2x2), 2x100n, die 2 Regler, 2x100n,
2x10µF.
Ich kann mir vorstellen, dass die Dioden nicht das Ideale sind zum
Gleichrichten? Eventuell schnellere?


Danke für die Tips!

Kersten

Autor: Roland (Gast)
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Hi,
die Dioden sind schon OK,

Eigentlich ist es ja ne ziemliche Standardbeschaltung die du da
aufzählst. Miss mal die Spannung an den 470 µF Kondensator mit dem
Oszi. Die sollte immer um mindestens die Drop-Out Spannung vom Regler
höher sein als die Ausgangsspannung (sind glaub ich 2-3V)
Evtl ist der Trafo zu schwach. Für 5V am Ausgang braucht man schon
einen Trafo mit 8-9V Ausgangsspannung.

Weiterhin kann ich dich beruhigen, ein 78xx Regler geht fast nie
kaputt. Die Dinger sind i.d.R. Kurzschluss und Überlastfest. Bekommt
man eigentlich nur durch falsche Polung kaputt.

Gruß
Roland

Autor: Kersten Decker (unbenannt-editor)
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Hi!
Ich bin mal wieder etwas zum Basteln gekommen. Die Zenderdioden habe
ich raus, vor den Festspannungsreglern sitzen jetzt je 940µF und die
Elkos nach den Reglern habe ich auch stark vergrößert. Eine Leitung mit
relativ ungeglätteter 12V Spannung wurde anders verlegt.

"Die Kernrestwelligkeit" des Netzteils beträgt jetzt ca. 50mV und ist
bei 50% PWM am größten. Damit ist die Ursache klar, ich muss also die
Filterschaltung noch optimieren, vielleicht hilft auch schon eine
andere Frequenz.

Was allerdings noch überhaupt nicht passt, das sind die 400 mV (!)
starken Ausschläge der Spannung. Ich dachte zuerst die seien weg, aber
wenn man den Oszi hell genug stellt, sind sie deutlich sichtbar. Sie
sehen aus wie viele feine senkrechte Striche.
Wenn ich das Kabel zum LCD abziehe, reduziert sich die Stärke, und auch
das Muster bzw. die Anzahl verändert sich. Der Mikrocontroller wertet
das Busy-Flag des LCDs aus, so dass er beim Abziehen des LCD-Kabels
anhalten müsste (PWM-Interrups laufen natürlich weiter). Wenn ich den
Reset-Pin auf Low ziehe, ist komplett Ruhe.

Wo könnte man da ansetzen um das in den Griff zu bekommen? 100nF sind
direkt am Atmega8.

Gruß

Kersten

Autor: RAM (Gast)
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Naja, sowas können auch Einstreuungen in eine nicht perfekt
verlegte/angeschlossene Messleitung sein ... ohne ein Bild Deines
Schaltungsaufbaus lässt sich das schwer beurteilen.

Autor: Daniel M. (usul27)
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Ich würd nochmal 100nF an die Stromversorgung des LCDs packen.

Autor: Hauke Radtki (Gast)
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Probier einfach an den Mega8 noch nen größeren kondensator zu hängen.
oder vielleicht is der 100n kaputt? hatte ich auch schon

Autor: Kersten Decker (unbenannt-editor)
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Hi!
Die Masseführung werde ich wohl komplett neu machen. Ich habe bisher
eher einfache Schaltungen gebaut, bei denen es weit und breit keine
Wechselspannungen gab und auch keine Spannungen im Millivoltbereich
relevant waren. Von daher habe ich nicht wirklich dadrauf geachtet. Ich
denke auch dass das bei den Probleme eine Rolle spielt.
Der Schaltungsaufbau ist auf Lochraster mit vielen verlegten Leitungen
und relativ frei nach Schnauze gebaut. Wie gesagt: Ich habe mit diesen
Problemen gerechnet :-)

100nF sind seit gestern direkt am LCD dran, allerdings nur an der
Versorgungsspannung, ich denke die Kontrastspannung könnte das auch
noch vertragen.

Am Atmega habe ich jetzt 2x100nF dran, ohne erkennbaren Effekt.

Kersten

Autor: A.K. (Gast)
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Kleiner Tip bei Oszi-Messungen: Ich hatte mal eine seltsame Störung
drin, ein ziemlich hoher Puls, ganz kurz, alle paar Sekunden. Hin- und
herprobiert, half alles nichts. Des Rätsel Lösung: Das Radar des nahe
gelegenen Flughafens.

Autor: Kersten Decker (unbenannt-editor)
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Wir haben zwar einen Funkamateur im Haus, aber der sendet im Moment
nicht ;-)
Ansonsten ist nichts Sendendes in der Nähe, außer vielleicht die
Energiesparlampe :)
Aber die Störungen kommen eindeutig von dem Atmega.

Autor: hand sieter (Gast)
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wie hast du den atmega entkoppelt? eingentlich sollte da eine batterie
von kondensatoren ran, wenn es auf storungsfreie versorgung ankommt:
10µ, 1µ, 100n, 10n und dann ist die reihenfolge wichtig, der großere
wert immer näher and der versorgung und die kleineren der Größe nach
immer näher an die Pins des Verbrauchers. Evtl. brauchst du noch ein
Ferid Bread oder wie die dinger heißen. Ist im Prinzip nichts weiter
als eine spule...

ich kenne deine schaltung zwar nicht, aber wenn die spitzen auch bei
den OPVs auftauchen, dann  kann man die evtl. mit einem kondensator in
den minus-eingang gegen-koppeln. ich habe vor kurzen eine schaltung
aufgebaut, bei der eine pwm als DAC verwendet wurde. natürlich regte,
diese trotz der 2 pole tief-pass davor den ausgangs-opv zum schwingen
an...

Autor: Kersten Decker (unbenannt-editor)
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Hi!
Nein, so aufwendig hab ich das nicht gemacht, nur ein (jetzt 2)
simple(r) 100nF Kerko.

Ich habe mittlerweile die Masseführung geändert und viele Kondensatoren
verbaut.
Das Ausgangssignal ist jetzt bis auf diese senkrechten Striche sauber.
Die Striche sind jetzt nebenbei absolut gleichmäßig, also eindeutig ein
Takt der vom Atmega kommt (Reset und die Striche sind weg).

Ich ändere jetzt das Programm so dass keine PWM mehr ausgegeben wird,
wenn das nichts bringt schalte ich mal die Display-Ausgaben ab.
Irgendwie wird sich das Problem ja eingrenzen lassen.

Kersten

Autor: Hauke Radtki (Gast)
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Du solltest auch die Analog-Masse und die Digital-Masse nur an einem
Punkt zusammenführen, am besten direkt am Spannungsregler.

Autor: Kersten Decker (unbenannt-editor)
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Hi!
Das ist bereits der Fall (weil ich Analog-Teil und Digital-Teil
getrennt gebaut und getestet habe).

Ich bin mittlerweile der Ursache näher gekommen: Es scheint das Display
zu sein:

- Displaykabel ab: Störungen weg, aber Controller hält an da er auf das
Busy-Flag wartet.

- Displaykabel ab und Programmcode geändert, so dass das LCD nicht
verwendet wird: Controller arbeitet normal, Netzteil lässt sich
bedienen, Störungen sind weg.

- Displaykabel dran und im Programmcode noch nicht einmal das Display
intialisiert: Störungen sind wieder da.

=> Eventuell interner Takt vom Display? Ich werde mir das morgen mal
näher anschauen.

Kersten

Autor: Kersten Decker (unbenannt-editor)
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Ich habe 470 Ohm Widerstände in die Displayleitungen gesetzt, das zeigte
aber keine Wirkung.

Dafür habe ich eine "zweite" Restwelligkeit beheben können, so dass
man die vom Display erzeugte besser sehen kann. Es ist eindeutig eine
Wechselspannung die auch dann auftritt, wenn das ganze Netzteil per
Batterien betrieben wird und beim Abhängen des Displays verschwindet.
Und LCDs arbeiten ja mit Wechselspannung.

Wichtig ist an dieser Stelle eventuell der Frameground des LCDs. Es ist
das 4x27 vom Pollin. Der Frameground ist auf der LCD-Platine mit VSS
verbunden. Da GND in meinem Netzteil aber Potential hat, kann ich GND
nicht mit dem Metallgehäuse verbinden. Daher habe ich den Rahmen von
VSS getrennt.
Der Rahmen hat also Kontakt zum Gehäuse / Schutzleiter, und VSS des
Displays ist mit der Schaltungsmasse verbunden. Vielleicht liegt da das
Problem?

Das Display ist über ein Flachbandkabel mit der Platine verbunden (ca 7
cm). Wenn man das Flachbandkabel fest anfasst, entsteht ein schwaches
Rauschen.

Kersten

Autor: Kersten Decker (unbenannt-editor)
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Es liegt wirklich am Display und dessen Abschirmung. Ich habe das
Display aus dem Gehäuse ausgebaut (aber angeschlosse gelassen) und die
Störungen sind stark vermindert.
Wenn ich die Schaltungsmasse mit dem Displayrahmen verbinde, sind sie
ganz weg.
Ich muss mir jetzt nur noch überlegen, wie ich das Display in das
Gehäuse einbaue ohne eine elektrische Verbindung zwischen
Display-Rahmen und Gehäuse herzustellen.

Autor: Kersten Decker (unbenannt-editor)
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Nochmal ein Nachtrag: Die Störungen sind sind immer noch da sobald man
das Displayglas berührt oder das Display (isoliert) in das Gehäuse
einbaut.
Ich habe hier
http://www.mikrocontroller.net/forum/read-1-383866.html
einen neuen Beitrag eröffnet da das ja mit den Zenerdioden nichts zu
tun hat.
Danke für eure Hilfe!

Kersten

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