Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Verständnisproblem: Diode vor einem großen Elko platzt immer. Warum?


von Jürgen W. (Gast)


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Hallo,

mein Name ist Jürgen und ich bin Auszubildender zum Elektroniker für 
Betriebstechnik im 2. Lehrjahr.

Beim letzten Sperrmüll habe ich einen Dartautomaten entdeckt und nachdem 
ich den Besitzer gefragt habe, hat der mir erlaubt, den mitzunehmen.

Aber nun zu meiner Frage:

Das Netzteil für die 5V Versorgung von 7-Segment Anzeige und dem 
CPU-Board braucht eine Ewigkeit bis am LM 323K hinten 5 Volt rauskommen.
Beim Nachmessen habe ich herausgefunden, das ich an der Diode CR3 beim 
Einschalten 13 Volt messen kann.
Die Diode ist eine 1N1200 und wird mächtig warm.

Ich habe dann bei AllDatasheet nachgeschaut und rausbekommen, das es 
eine Gleichrichterdiode mit 12 Ampere ist.
Der Ausbildungsmeister hat mir dann BYT12P mitgegeben und gesagt, das 
die auch funktionieren müsste.

Tut sie aber nicht.

Wenn ich das Netzteil einschalte, dann kommen am Eingang von dem LM323K 
nur knapp 4 Volt an und auch der 40.000 µF Elko lädt nur bis zu dieser 
Spannung.

Weil ich keinen so großen Elko da habe, habe ich einfach mal 5 4700µF 
Elkos  parallelgeschaltet und damit getestet.
Auch die laden sich nur bis 4 Volt auf.

Wenn ich die Diode rausnehme und an Masse der Schaltung und die Stelle, 
wo die Kathode der Diode reingeht, 12 Volt aus einem Netzteil 
anschließe, dann funktioniert das Netzteil und die Anzeigen am Automat.
Auch wenn ich die 12 Volt aus dem Netzteil an den 40.000 µF Elko anlege 
klappt der Automat. (CR3 ist rausgelötet)

Welche Funktion hat CR3 in der Schaltung ?
Ist die BYT12P überhaupt richtig für diese Funktion ?

Mein Meister sagt: CR 3 soll den Ladestrom für den riesigen Elko 
begrenzen. Aber dafür nimmt man doch normalerweise Widerstände ???

Helft mir da mal bitte ein wenig weiter.
Weil ich die Funktion der Diode nicht weiß, kann ich auch Google nicht 
dazu befragen, weil ich nicht weiß wonach ich suchen soll.

Gruß

Jürgen

: Verschoben durch Admin
von Benedikt S. (benedikt_s)


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Wo geht die Leitung zwischen den 40000µF Elko und dem Regler hin, ich 
denke das könnte die Diode erklären.

Ich habe noch nie Dioden zur strombegrenzung gesehn, höchstens um die 
Spannung um 0,7V abzusenken.

Warum sind da 40.000µF drin ?

von Martin K. (Gast)


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Zeig mal mehr Schaltplan.

von MaWin (Gast)


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Wahrscheinlich ist zwischen F1 und CR3 ein Punkt, also eine Verbindung, 
und es geht noch Strom über F2, beim Flipper wäre das an die 
Elektromagnete, beim Dart wüsste ich gerade nicht wozu.

Die 40000uF sollen Störungen aus diesen Eektromagneten vom 
Spannungsregler und damit von der empfindlichen Elektronik fernhalten. 
Die Diode entkoppelt dann die Elektronikstromversorgung von kurzzeitigen 
Spannungseinbrüchen der ungeregelten Versorgung. Da ein LM323 aber keine 
12A schafft, ist deine Diode überdimensioniert. Da die Elektronik 
funktioniert wenn du sie alleine versorgst, wird der Fehler in CR1 oder 
CR2 liegen.
Hinter F2 kann keine so grisse Belastung liegen, dass es die Spannung 
auf 4V runterzieht, da würde F2 durchbrennen.

von Günter K. (Firma: Lurch Hobby Tec) (murkel)


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Hallo,
wenn CR3 dicke Backen macht, könnten CR1 und CR2 die Ursache sein,
sollte möglicherweise nur ein Verpolschutz sein, den Strom begrenzen 
wird sie nicht.
Wenn CR1 und CR2 durch sind, muss CR3 die Gleichrichtung selbst 
übernehmen, was dann nur eine Halbwelle ist, das erklärt auch die 
gemessenen 4V vor dem Elko. Die Verlustleistung ist dann entsprechend 
hoch.
Wenn Platz ist, einen dicken Brückengleichrichter rein und CR1 - CR3
entfernen.

Gruß
MURKEL

von ??? (Gast)


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Ahrg, das sieht aus, als sollte der Riesenkondensator eine Art Stütz- 
oder Pufferfunktion erfüllen. Also dass man den Spielstand im Controller 
behält und nur die Anzeigen ausgehen wenn man den Netzstecker kurz mal 
an eine andere Steckdose stecken will.
Dann ist die Diode CR3 drin um den Stromfluß rückwärts aus dem 
Kondensator in Richtung F2 zu verhindern. Dann sollten an F2 oder dem 
Abzweig davor die großen Stromverbraucher hängen und nur der Controller 
am 5V zweig.
Dann kann man probeweise den Großen Elko mal drastisch verkleinern.

von Jürgen W. (Gast)


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Ja, zwischen CR3 und F1 ist eine Verbindung.

CR1 und CR2 sind noch in Ordnung. Die Spannung hinter CR1 und CR2 
gemessen gegen Masse ist zwischen 14 und 17 V.

Der Automat ist ein Dart Automat.

Ich werde dann wohl mal die ganzen 100 uF Elkos auf den Platinen 
austauschen.
Jetzt, wo ich es lese ... Der Strom, wenn ich 12 V einspeise ist 2,8 A 
...

Wenn der LM323K nur 3 A kann ... dann muß ich da auch noch suchen.
Der Automat ist von 1986.

von (prx) A. K. (prx)


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Günter K. schrieb:
> Wenn Platz ist, einen dicken Brückengleichrichter rein und CR1 - CR3
> entfernen.

Hmm. Gibt dann halt doppelte Spannung, bisher Mittelpunktgleichrichter.

von U. M. (oeletronika)


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Hallo,
> Jürgen W. schrieb:
> Jetzt, wo ich es lese ... Der Strom, wenn ich 12 V einspeise ist 2,8 A
> ...
> Wenn der LM323K nur 3 A kann ... dann muß ich da auch noch suchen.
> Der Automat ist von 1986.
ich würde nach der Beschreibung vermuten, das der fette 40.000uF Elko 
kaputt ist und viel Strom zieht.

Löte den mal ab, lege vorsichtig Gleichspannung an und messe mal den 
Leckstrom.

Ansonsten ist es auch eine gute Idee, alle sonstigen Elkos zu prüfen 
bzw. am besten zu wechseln. Nach so langer Zeit könnne die alle taub 
sein.
Gruß Öletronika

von Peter D. (peda)


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Ich würde in Reihe mit dem 40mF Elko einen Widerstand mit Diode parallel 
schalten. Der Widerstand begrenzt den Ladestrom und die Diode überbrückt 
ihn beim Entladen.

von hinz (Gast)


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Jürgen W. schrieb:
> Beim Nachmessen habe ich herausgefunden, das ich an der Diode CR3 beim
> Einschalten 13 Volt messen kann.

Und wo war dabei der Pluspol?

von Kater brummt - phänomenal ! (Gast)


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Hinter F1 darf die Spannung für die Anzeigetreiber ruhig stark wellig 
sein.

Betrachte die M2 Schaltung. Zeit- und Spannungswerte sind beispielhaft.
Während der ersten 5ms der Halbwelle lädt sich C2 und C1 über CR3. 
Danach, zB nach 8ms ist an C2 bereits die Spannung auf  zB 5V gesunken. 
Das macht den Anzeigetreibern nichts aus,aber dem Spannungsregler wäre 
es zuwenig. Mit CR3 verhindert man, daß die Ladung des dicken Elkos in 
der Anzeige "verschwendet" wird (jetzt ist CR3 gesperrt, weil an C1 
sagen wir noch 11V, aber an C2 nur noch 5V anliegen) und sorgt damit für 
eine glatte Eingangsspannung am Regler.

Ein Brückengleichrichter anstelle der M2 Schaltung funktioniert 
natürlich nicht, man könnte aber einen halben Brückengleichrichter 
zweckentfremden.

Anm: Ersatz- Dioden, Triacs etc, die Stoßströme schalten, müssen auch 
nach geeignetem Lastintegral i²t ausgewählt werden.

 So, ins Bett..  RRRRR  =^--^=  CHR- RRRRR!

von Mani W. (e-doc)


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??? schrieb:
> sieht aus, als sollte der Riesenkondensator eine Art Stütz-
> oder Pufferfunktion erfüllen. Also dass man den Spielstand im Controller
> behält und nur die Anzeigen ausgehen wenn man den Netzstecker kurz mal
> an eine andere Steckdose stecken will.

Ist das eine neue Art des Dart-Spielens?
Wander-Dart vom Keller auf den Dachboden...

von Sören (Gast)


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Jürgen W. schrieb:
> Wenn ich das Netzteil einschalte, dann kommen am Eingang von dem LM323K
> nur knapp 4 Volt an

DANN ist nach dem LM323 einfach ein Kurzschluss und der verheizt die 
Energie!

von Stefan F. (Gast)


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Davon gehe ich auch aus. Wenn nur die Diode kaputt wäre, würde entweder 
gar kein Strom fließen oder der Spannungsregler würde ordnungsgemäß 
arbeiten.

von Günter K. (Firma: Lurch Hobby Tec) (murkel)


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Hallo,

das mit dem Gleichrichter war natürlich auch so gedacht, bleibt als
Fehlerquelle eigentlich nur C1, C3 und der Spannungsregler bzw. die
Teile danach. Externe Speisung mit 12 V 2,8 A ist schon sportlich.
Bei der Verlustleistung kann man auf dem LM 323 schon Eier braten.


Gruß
MURKEL

von G. H. (schufti)


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hmmm, also wenn ein so großer Strom fließt, dass CR3 "platzt" frage ich 
mich warum F1 nicht auslöst (es sei denn, sie wurde durch einen Nagel 
o.ä. ersetzt).
Alle bisherigen Fehlerszenarien sind eigentlich durch diese Aussage:

Jürgen W. schrieb:
> Wenn ich die Diode rausnehme und an Masse der Schaltung und die Stelle,
> wo die Kathode der Diode reingeht, 12 Volt aus einem Netzteil
> anschließe, dann funktioniert das Netzteil und die Anzeigen am Automat.
> Auch wenn ich die 12 Volt aus dem Netzteil an den 40.000 µF Elko anlege
> klappt der Automat. (CR3 ist rausgelötet)

zu verwerfen. Wenn der Automat mit Fremdeinspeisung an J2 läuft, kann an 
LM323 und dahinter nichts defekt sein. Da der Rest dann ebenso 
funktioniert, kann auch nichts vor CR3 defekt sein ...

Da mache sich jetzt jeder seinen Reim drauf ....

am einfachsten wäre es natürlich das ganze mal weiter mit externen 12V 
zu betreiben und einfach danach zu suchen wo diese Unmengen an Energie 
umgesetzt werden. Bei >10W kann das nicht lange unbemerkt bleiben. 
Einfach überal mal den Finger drauf, wo es schmerzt ist man richtig.

An sonsten gibt es natürlich auch die Möglichkeit, dass der LM323 
schwingt: Energieaufnahme riesig, Abgabe über Gehäuse massig, an Vout 
gering.

Aber mit so einem Fizzel an Schaltplan bzw. keinen Bildern der Platinen, 
um zu erahnen wo potentielle Energievernichter sitzen, ist das wie 
Kaffeesudlesen.

: Bearbeitet durch User
von MaWin (Gast)


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Jürgen W. schrieb:
> CR1 und CR2 sind noch in Ordnung. Die Spannung hinter CR1 und CR2
> gemessen gegen Masse ist zwischen 14 und 17 V.

Wie viel Volt halten denn deine kombinierten 4700uF Elkos aus ?

Mindestens 25 sollten es sein, damit sie nicht platzen.
Auch wenn du nur 4V misst, vielleicht waren es kurz vorher ja mehr.

von Boris O. (bohnsorg) Benutzerseite


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MaWin schrieb:
> Wie viel Volt halten denn deine kombinierten 4700uF Elkos aus ?
>
> Mindestens 25 sollten es sein, damit sie nicht platzen.

CR3 ist eine Diode und die Diode platzt.

G. H. schrieb:
> hmmm, also wenn ein so großer Strom fließt, dass CR3 "platzt" frage ich
> mich warum F1 nicht auslöst (es sei denn, sie wurde durch einen Nagel
> o.ä. ersetzt).

Hängt davon ab, wie flux die Sicherung den Stromanstieg in Schmelzwärme 
umzusetzen bereit ist. Halbleiter sind da viel effizienter, enthalten 
sie doch mehr weißen Rauch. Allerdings ist die Ersatzdiode reichlich 
potent und hielte – vertraut man dem Datenblatt – einen 150A Stromstoß 
für 10ms aus. Knapp 3A lassen sie hingegen unbeeindruckt und die 
Sperrspannung liegt bei 1000V. Der Einschaltimpuls ist u.U. Schuld, die 
Parallelschaltung aus mehreren Kondensatoren senkt den Serienwiderstand 
dramatisch (ich tippe mal auf 5-10 Stück). Einen Heißleiter könnte man 
gewinnbringend einsetzen, den Einschaltstrom zu begrenzen. Im Falle der 
Nichtverfügbarkeit eines solchen tut es auch ein Lastwiderstand von 1-5 
Ohm – für Testzwecke und temporär.

von hinz (Gast)


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Boris Ohnsorg schrieb:
> Einen Heißleiter könnte man
> gewinnbringend einsetzen, den Einschaltstrom zu begrenzen.

Den begrenzt doch schon der Trafo.

von Jürgen W. (Gast)


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Zuerst einmal:
Vielen Dank für eure vielen hilfreichen Hinweise und Erklärungen.
Es wird eine Zeit lang brauchen, bis ich die alle umgesetzt habe.

@hinz
Der Pluspol war bei der ersten Messung an der Kathode der Diode, der 
Minuspol an der Anode.
Bei weiteren Messungen habe ich dann festgestellt, das ich auch 13 Volt 
über der Diode messen kann, wenn ich den Pluspol an die Anode und den 
Minuspol an die Kathode halte. --> Diode ist defekt.

@MaWin
Es sind 4700µF / 35 V Elkos. Aber danke für den Hinweis, ich war beim 
Suchen auch schon verleitet, die handlicheren 16 V Typen zu nehmen und 
hatte dann doch noch die 35V Pötte gefunden.

@Alle
Im Anhang ist das Schaltbild vom Netzteil, wie ich es nach langem Suchen 
in der Google Bildersuche mit den Suchworten 
Dartautomat+Netzteil+"LM323K" gefunden hatte.
Mehr Schaltbild ist nicht vorhanden.

Die Platinen sind unspektakulär.
Nur 74LS... und 74... TTL-Bausteine.

Das CPU Board ist ein 8031 mit EPROM und RAM in der klassischen "Von 
Neumann Architektur" (Habe ich in der Berufsschule aufgeschnappt)

Wenn ich den 40 mF Elko abgeklemmt auf dem Schreibtisch mit dem Netzteil 
lade, dann ist nach dem kurzen Funken beim Berühren der Pole die 
Spannungsanzeige wieder auf 12 V so nach knapp 1s oder nur ganz wenig 
länger.

F1 ist 4AT, F2 ist 1AT und F3 ist 0,5AT in den Dimensionen 6x30.

Ich muß nun aber wieder in die Werkstatt und mein Handy in den Offline 
Modus schalten ... die Mittagspause ist vorbei.

von Jürgen W. (Gast)


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Danke nochmal an alle ...

Der Hinweis mit der "Stromsperre" für die Beleuchtung war der Hinweis, 
der die Lösung gebracht hat.

15 Elko an verschiedenen Stellen an den Einspeisungen zu den Platinen 
habe ich ausgetauscht. --> Die Stromaufnahme ist bis auf 2 Ampere 
gesunken.

Ich habe dann die Diode eingebaut und den Automaten wieder mit dem 
eigenen Netzteil versorgt.
Die Diode wurde trotz fettem Kühlkörper mächtig heiß.

Also habe ich mir ein Zangenamperemeter geliehen und der Strom gemessen. 
--> Rund 1,5 Ampere hinter F1 und in dem Pfad zu CR3.

Ich habe dann ein Birnchen nach dem anderen rausgenommen und siehe da 
... Als ich in der 2 DM Münzeinwurföffnung das Kabel von der Beleuchtung 
abgezogen habe hat der Automat sein "Düdelüdedü" gespielt, die Anzeigen 
haben hell und klar die Spielstände angezeigt und die 5 Volt sind von 
4,5 V auf 5,21 Volt angestiegen.

Ich werde also nun weiter die restlichen Elkos austauschen und alle 
Birnchen tauschen.

Noch eine Frage am Rande: Im Datenblatt steht zu dem LM323K, dass der 
Tantal Eloks mit 0,1µF an Ein- und Ausgang braucht.
Ab Werk sind da aber 0,1 µF WIMA Kondensatoren angelötet.
Bringt es von der Wärmeentwicklung / Funktionssicherheit Etwas wenn ich 
die Kondensatoren gegen 0,1µF Tantal Elkos tausche ?

Danke nochmal für die hilfreichen Hinweise und Tipps.

Jürgen

von qwertzuiopü+ (Gast)


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Tantals sind ggü. WIMAs gleicher Kapazität eigentlich nur kleiner. Sonst 
gibt es mMn keine Vorteile. Sie sind ähnlich teuer, deutlich brennbarer, 
sind gepolt, haben einen höheren ESR usw.

von hinz (Gast)


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Jürgen W. schrieb:
> Noch eine Frage am Rande: Im Datenblatt steht zu dem LM323K, dass der
> Tantal Eloks mit 0,1µF an Ein- und Ausgang braucht.

Damals waren Tantalelkos groß in Mode, Folie oder Keramik ist aber 
sinnvoller.

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