Ein Freund hat um Reparatur einiger defekter Nachtlichter gebeten. Diese bestehen aus einem Sendeteil in der Steckdose mit aufgestecktem Empfangsteil, das den Akku und die LEDs enthält. Man kann die Leuchte vom Sender abnehmen und als Akkuleuchte nutzen.
Leider sind alle Sender defekt. Einen konnte ich durch simplen Ersatz der Sicherung wieder zum Leben erwecken. Alle Empfangsteile lassen sich daran aufladen.
Aber alle anderen Sender funktionieren trotz neuer Transistoren (13001, waren allesamt durch), Ersatzelko (trocken) und neuem 2,4k Widerstand (war bei einem durchgebrannt) NICHT.
Der "gute" sendet bei 37kHz einen relativ sauberen Sinus mit 50% Tastgrad.
Die Sendespule hat 3,2mH bei 16Ohm, gemessen bei 15kHz (Standard bei dem verwendeten Meßgerät)
Warum funktioniert diese Schaltung (nicht)? Tatsächlich scheint es weitere ähnliche Versionen zu geben (Bild Nachtleuchte), allerdings mit völlig anderen Bauteilwerten. Wobei das von der gewählten Spule/Frequenz abhängen mag. Meine sind allesamt Ferritringe.
Kann mir jemand die Schaltung erklären und warum das (jetzt nicht mehr) funktioniert?
Der vordere Teil ist ein Kondensatornetzteil. Das könnte eine Macke haben.
Wenn die Transistorschaltung nicht schwingt, dann sinkt der Verbrauch der Schaltung. Dies bewirkt einen Anstieg der Spannung über den Elko, bis der Elko oder die Durchbruchsfestigkeit des Transistors nachgibt.
Der vordere Teil ist ein Kondensatornetzteil. Das könnte eine Macke
haben.
Wenn die Transistorschaltung nicht schwingt, dann sinkt der Verbrauch
der Schaltung. Dies bewirkt einen Anstieg der Spannung über den Elko,
bis der Elko oder die Durchbruchsfestigkeit des Transistors nachgibt.
Die Kondensatoren im Eingangsbereich sind OK. Zumindest die Kapazitätswerte, ein ESR wird bei 50Hz wohl kaum eine Rolle spielen?
Die "kleinen" sind auch genau auf Nennwert, ESR habe ich nicht gemessen.
Am Labornetzteil testen ist harmloser. Diese Schaltung gefällt mir nicht. Man könnte mal vorsichtig die Spannung am 4,7 µF messen. Entweder ist zu viel und killt den Elko oder Transistor ist schon bei einer Spannungsspitze gestorben? Ein Ersatztransistor sollte auch eine ausreichende Stromverstärkung haben, wenn er schwingen soll.
Der hfe der Ersatztransistoren liegt im normalen Bereich,
trotzdem kein Schwingen.
Nicht jeder Transistor verträgt diese hohe Spannung. Nochmals gemessen, ob die Diodenstrecken jetzt noch gesund sind? Wenn er 400V vertragen hat, sollte die Stromverstärkung nicht zu klein sein. Datenblatt? Fake?
Nicht jeder Transistor verträgt diese hohe Spannung. Nochmals gemessen,
ob die Diodenstrecken jetzt noch gesund sind? Wenn er 400V vertragen
hat, sollte die Stromverstärkung nicht zu klein sein. Datenblatt? Fake?
Wohl eher: Kaum ein Transistor verträgt diese hohe Spannung...
Von Videoendstufen und Nixieschaltern mal abgesehen.
Ferritringe sind für Schwingkreise nicht geeignet,
die sind für Breitbandübertragung gedacht.
Die kommen sehr schnell in die magnetische Sättigung.
Für Schwingkreise müssen Ferritkerne einen Luftspalt haben.
Oder Eisenpulverringkerne benutzen, die haben einen
sogenannten verteilten Luftspalt. Oder Ferritstäbe
benutzen, die haben keinen geschlossenen magnetischen Kreis.
Welche Schaltung hast du denn benutzt, die erste oder zweite?
Schau mal das Verhältnis von C1 und C5 an.
Ich würde die Betriebsspannung mit einer Z-Diode parallel
zu C2 begrenzen, damit der Transistor spannungsmäßig
nicht überlastet wird.
Bei dem einen funktionierenden (!!!) Sender bricht die Spannung am Elko auf 250Volt ein, die Schaltung nimmt dabei (mit oder ohne gekoppelten Empfänger!) ca. 1,6Watt auf. Die Strombegrenzung erfolgt ja duch das Kondensatornetzteil und die 250Volt liegen weit innerhalb der Grenzen des 13001.
Den Ring innerhalb der Spule sehe ich als Ferrit, kann aber natürlich auch ein anderes Material sein (Eisenpulver?). Er hat jedenfalls KEINEN Luftspalt.
Alle anderen Sender haben exakt dieselben Bauteile/Werte, schwingen aber nicht. Da wird lediglich das Kondensatornetzteil geladen und es bleibt bei ca. 0,1 Watt Leistungsaufnahme (Meßtoleranz des Meßgerätes!)
Jetzt habe ich mal den Transistor des einen funktionierenden Senders gegen einen anderen/neuen getauscht: keine Funktion!
Aber die gemessenen Kenndaten der Transistoren sind gleich (PEAK DCA75 Pro):
Den Ring innerhalb der Spule sehe ich als Ferrit, kann aber natürlich
auch ein anderes Material sein (Eisenpulver?). Er hat jedenfalls KEINEN
Luftspalt.
Ist schon Ferrit, und der Luftspalt ist riesig.
Denk mal über die Richtung der Magnetisierung nach.
Die Spule ist so OK, sie hat hier einen offenen
magnetischen Kreis, weil die Windungen ja nicht
durch das Loch des Ringes laufen.
Da darf der Kern auch Ferrit sein.
Jetzt habe ich mal den Transistor des einen funktionierenden Senders
gegen einen anderen/neuen getauscht: keine Funktion!
Erklären kann ich das Phänomen leider nicht, jedoch habe ich eine ähnliche Beobachtung bei meinen Experimenten zu den "Joule-thiefs" gemacht.
Es ging darum, eine möglichst gut funktionierende Schaltung aufzubauen.
Die verwendeten Transistoren habe ich einfach der Reihe nach auspropbiert, welcher der vielen Transistortypen aus dem Fundus das beste Ergebnis an Helligkeit und Wirkungsgrad für die 3 Watt-LED am Ausgang erzielt.
Es war einfach ein Versuch- und Irrtum-Spiel.
Vermutlich hat der Hersteller solche Transistoren ausgesucht, mit denen die Schaltung mit den gegebenen Bauteilen schwingt. Leider kann man nicht einfach mal variable Bauteile ausprobieren. Am einfachsten läßt sich noch der Basistrom verstellen, um den Arbeitspunkt zu verändern.
Für den Fall einer anderen Charge mußte er wohl die Werte etwas anpassen.
Diese art von Oszillator haben normalerweise noch
einen Kondensator parallel zur Spule, mal probieren.
Hier ist das halt ein Serienresonanzkreis aus L2 / C1 / C5 und ist völlig ok.
Ein Colpitts-Oszillator in Basisschaltung. Aber die Dimensionierung auf dem weißen Blatt Papier kann meiner Meinung nach kaum funktionieren.
Der Spannungsteiler C1 / C5 ist mit 100:1 zu extrem, da bleibt dem Transistor kaum noch Rückkopplung. Dazu noch der winzige Emitterwiderstand von nur 22 Ohm
Für die hohe Betriebsspannung ein zu kleiner Basiswiderstand, da geht der Transistor voll in Sättigung.
Die Schaltung auf dem grauen Papier sieht plausibler aus: welche hat denn nun der funktionierende Sender?
Wenn alle "weißen" nicht gehen, würde ich C5 verkleinern und R3 und R4 vergrößern.
Wie ich oben schon bemerkte "Stromverstärkung". Der Oszillator schwingt nur, wenn V>1 und die restlichen Parameter stimmen. Leider haben viele Transistoren entweder hohen h21e oder vertragen viel Spannung. Wie Wulf fand, ist C1/C5 auch ein Faktor. Entweder anderen Transistor suchen oder Rest der Schaltung optimieren?
Verrückterweise funktionieren beide Schaltungen! Die IMG ist von "meinen" Sendern aufgenommen, die weiße ist von einem Kollegen hier aus dem Forum bei anderen Geräten aufgenommen.
Dazu kommt noch daß "meine" Schaltung in den Geräten dreier verschiedener Hersteller/Vertreiber auftaucht. Dabei sind die Gehäuse drastisch unterschiedlich und auch die Platinen sehen völlig anders aus (teilweise SMD). Und sie haben ja alle mal funktioniert!
Aber die Schaltung ist trotz völlig unterschiedlicher mechanischer Ausführung identisch! Allerdings habe ich die SMD Cs nicht nachgemessen.
Alle defekten Sender haben Spuren von starker Erwärmung rund um den Transistor. In einem Fall war der 2,4k Widerstand im Emitter ausgekohlt. Ich vermute daß bei Erliegen der Oszillation der Transistor voll durchgesteuert wird und die gesamte Leistung des Kondensatornetzteiles verbrät. Die 2,4k scheinen wichtig zu sein, weil bei der SMD Bestückungsversion dafür extra zwei Plätze mit je einem 4,7k parallel verwendet wurden.
Nur WARUM kommt die Oszillation zum Erliegen? Und warum bekomme ich die auch mit neuen Transistoren nicht zum Laufen?
Nun habe ich eine andere Charge aus anderer Quelle bestellt. Mal sehen was das ergibt.
Ich vermute daß bei Erliegen der Oszillation der Transistor voll
durchgesteuert wird und die gesamte Leistung des Kondensatornetzteiles
verbrät.
Das Kondensatornetzteil ist eine Stromquelle! Kurzschluss ist
gleichbedeutend mit Leerlauf, nicht mit Volllast.
Wenn die Oszillation zum Erliegen kommt und der Transistor voll durchgesteuert bleibt ist der Strom durch die Spule und den Emitterwiderstand begrenzt, also kein Kurzschluß?
Nur WARUM kommt die Oszillation zum Erliegen? Und warum bekomme ich die
auch mit neuen Transistoren nicht zum Laufen?
Wie siehts denn mit ESR oder gar ESL von dem 4.7uF Elko aus? Der koennte schon mit in die Schwingfaehigkeit des Oszillators eingehen. Was passiert, wenn man zu dem Elko mal 100nF parallel haengt? Im .jpg im ersten Post existiert ja ein derartiger C(3).
Ich vermute daß bei Erliegen der Oszillation der Transistor voll
durchgesteuert wird und die gesamte Leistung des Kondensatornetzteiles
verbrät.
Das Kondensatornetzteil ist eine Stromquelle! Kurzschluss ist
gleichbedeutend mit Leerlauf, nicht mit Volllast.
Wenn die Oszillation zum Erliegen kommt und der Transistor voll
durchgesteuert bleibt ist der Strom durch die Spule und den
Emitterwiderstand begrenzt, also kein Kurzschluß?
Informiere dich über den Unterschied zwischen Spannungsquelle und Stromquelle.
Das ist kein Kurzschluß. Wenn der Transistor in der Situation sättigt, setzt der Emitterwiderstand etwa 1,5 Watt um. Das ist selbst für einen bedrahteten 0204 Standardwiderstand zu viel.
Das ist kein Kurzschluß. Wenn der Transistor in der Situation
sättigt,
setzt der Emitterwiderstand etwa 1,5 Watt um. Das ist selbst für einen
bedrahteten 0204 Standardwiderstand zu viel.
ACK, der TE hatte ja den Transistor im Auge, und der verträgt den Strom in Sättigung locker.
Wie ich schon schrieb ist in einem Fall der 2,4K abgebrannt. Die Transistoren sind dagegen seltsam defekt: das Peak erkennt die nur noch als zwei Diodenstrecken 🤔
Wie siehts denn mit ESR oder gar ESL von dem 4.7uF Elko aus? Der koennte
schon mit in die Schwingfaehigkeit des Oszillators eingehen. Was
passiert, wenn man zu dem Elko mal 100nF parallel haengt? Im .jpg im
ersten Post existiert ja ein derartiger C(3).
Gruss
WK
Die Elkos sind alle mehr oder weniger trocken und werden daher ausgetauscht. Trotzdem keine Oszillation. Aber einen C parallel kann ich gerne versuchen. Es muss ja einen Grund dafür geben dass der in der „weißen“ Schaltung drin ist.
Diese art von Oszillator haben normalerweise noch
einen Kondensator parallel zur Spule, mal probieren.
Oder mal einen Meißneroszillator aufbauen,
vielleicht hast du damit mehr Erfolg.
Was soll dieses BlaBla? Ist nicht zielführend, da die Sender allesamt mal funktioniert haben , so wie sie sind.
Da es noch einen funktionierenden Sender gibt, würde ich, wie schon vorgeschlagen, mal dort an allen Knotenpunkten die Spannungen messen, um eine Referenz zu haben.
würde jetzt nochmals von links nach rechts alles prüfen und zum Test eine saubere Spannung (mehr Elkokapazität) versuchen. Den C 5,6 nF würde ich zum Test mal um ca. 100 pF erhöhen, wenn er schlecht anläuft?
Wie sieht überhaupt das Oszillogramm aus? Falls der Schwingkreis "zu schön" schwingt, könnte auch die Spannungsspitze Deinen Transistor zur Z-Diode machen und den Spaß verderben?
Durch die Erhöhung des Basiswiderstandes von 680 kΩ auf 1 MΩ sinken der Basisstrom, der Kollektorruhestrom und damit die Transkonduktanz gm. Aufgrund des Emitterwiderstandes ist die Stromabnahme jedoch geringer als das reine Widerstandsverhältnis 680/1000 erwarten ließe. Für β=100 sinkt der Kollektorstrom näherungsweise auf etwa 74 % seines ursprünglichen Wertes. Da die Transkonduktanz direkt proportional zum Kollektorstrom ist, verringert sich auch gm. Dadurch sinkt die Schleifenverstärkung des Oszillators. Für einen stationären Schwingbetrieb muss jedoch weiterhin die Barkhausen-Bedingung gmRp>4,93 Mit C5=22nF und C6=5,6nF ergibt sich hierfür ein Mindestwert von gmRp>4,93.
Das genau zeigt meine Simulation - übrigens auch mit den korrekten Transistordaten.
Wenn die Oszillation zum Erliegen kommt und der Transistor voll
durchgesteuert bleibt ist der Strom durch die Spule und den
Emitterwiderstand begrenzt, also kein Kurzschluß?
Da sagt der C des Kondensatornetzteils: "Ätsch, ich bin so klein, dass hauptsächlich ICH es bin, der den Strom begrenzt."
Durch die Erhöhung des Basiswiderstandes von 680 kΩ auf 1 MΩ sinken der
Basisstrom, ...
Die Schaltung hat funktioniert so wie sie ist. Jetzt gilt es heraus zu finden, warum sie es nicht mehr tut.
Mal eine ganz blöde Frage: Hat der Austauschtransistor auch das gleiche Pinout wie das Orginal? Es gibt bei gleichem Gehäuse verschiedene Anordnungen (Reihenfolge) der Anschlüsse. Wenn man den Transistor dann räumlich so einbaut wie das Orginal, ist er halt falsch verdrahtet und die Schaltung funktioniert nicht mehr. Der dann falsche Einbau könnte am Ende einen Inversbetrieb mit deutlich reduzierter Stromverstärkung bedeuten.
Durch die Erhöhung des Basiswiderstandes von 680 kΩ auf 1 MΩ sinken der
Basisstrom, ...
Die Schaltung hat funktioniert so wie sie ist. Jetzt gilt es heraus zu
finden, warum sie es nicht mehr tut.
Mal eine ganz blöde Frage: Hat der Austauschtransistor auch das gleiche
Pinout wie das Orginal? Es gibt bei gleichem Gehäuse verschiedene
Anordnungen (Reihenfolge) der Anschlüsse. Wenn man den Transistor dann
räumlich so einbaut wie das Orginal, ist er halt falsch verdrahtet und
die Schaltung funktioniert nicht mehr. Der dann falsche Einbau könnte am
Ende einen Inversbetrieb mit deutlich reduzierter Stromverstärkung
bedeuten.
HANS, 100 Punkte!
Die aus zwei verschiedenen Quellen gelieferten 13001 haben eine andere Belegung, Basis und Emitter sind gegenüber den originalen vertauscht!
Peinlich, peinlich. Bitte um Entschuldigung für den Aufratz aber wer rechnet mit so etwas?
Eingebaut mit der sonst originalen Bestückung: funktioniert!
Nun habe ich wohl auch den Fehlermechanismus gefunden: bei einem Sender war nur die Sicherung durch. Habe die ersetzt und es funktionierte wieder, aber der Transistor hat fast geglüht.
Dann den Elko gemessen: nur noch 2µF und hoher ESR. Ersetzt und siehe da, alles gut. Offensichtlich trocknen die Elkos aus und der Ripple stört die Oszillation?
Peinlich, peinlich. Bitte um Entschuldigung für den Aufratz aber wer
rechnet mit so etwas?
Och, muß Dir nicht peinlich sein. Das kann jedem passieren und mit so etwas rechnet man ja auch nicht gleich.
Peinlich ist eigentlich nur, wenn die Leute eine Schaltung, die vorher einwandfrei funktioniert hat, optimieren wollen und dann meinen man könne sie so wieder zum Leben erwecken.
Ich habe den Oszillator heute Abend aus Interesse einfach mal auf dem Steckbrett nachgebaut und vorsichtig mit nur 5 Volt betrieben. Für den Transistor habe ich einen BC337-40 Feld, Wald und Wiesentransistor genommen.
Einstellungen am Oszilloskop:
Volts/Div. = 5V AC
Time/Div. = 10us
Der 47pF sorgt dafür, dass es ein relativ schöner Sinus wird.
Die Schaltung funktioniert übrigens auch ohne den 47pF Kondensator. Ersetzt man aber den 47pF Kondensator durch einen 47k Widerstand, dann erhält man einen vernünftigen Basisspannungsteiler und die Ausgangsspannung an der Spule steigt nochmal enorm an (ohne Bild).
Also ca 50 KHz im Bild. Wie heiss wird der Transistor, kann man den noch anfassen ?
Der 47pF sorgt dafür, dass es ein relativ schöner Sinus wird.
Sieht wirklich schön aus, aber ohne Spektrumanalyse, nur vom Oszillogramm anschauen lässt sich IMHO nichts Belastbares über Oberwellenfreiheit etc. sagen.
Sieht wirklich schön aus, aber ohne Spektrumanalyse, nur vom
Oszillogramm anschauen lässt sich IMHO nichts Belastbares über
Oberwellenfreiheit etc. sagen.
Die Schaltung funktioniert übrigens auch ohne den 47pF Kondensator.
Ersetzt man aber den 47pF Kondensator durch einen 47k Widerstand, dann
erhält man einen vernünftigen Basisspannungsteiler und die
Ausgangsspannung an der Spule steigt nochmal enorm an (ohne Bild).
Schön! Die Schaltung des TO funktioniert so wie sie ist und damit ist gut.
Sieht wirklich schön aus, aber ohne Spektrumanalyse, nur vom
Oszillogramm anschauen lässt sich IMHO nichts Belastbares über
Oberwellenfreiheit etc. sagen.
Und noch auf Dunkle Energie unbedingt testen. Weil, sonst ist das alles Mist.
Das ist eine Lampe. Wenn da störende Wellen sind, wird das zuerst der Nutzer der Lampe merken. Ist doch kein Wissenschaftsprojekt, sondern lediglich eine Reparatur.
IMG_6024.JPEG
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Schaltung_Nachtleuchte.jpg
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