Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik 3Volt Gerät "pfeift" an 3V Netzteil und "spinnt" - Widerstand löst das Problem


von Danny F. (dannyf)


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Moin moin,
kann mir bitte kurz jemand sagen, warum das so ist bzw. im welchen 
Bereich ich mich aufschlauen muss (Stichwort).

Also ich habe jetzt diverse 3 Volt Smarthome Sensoren auf 3V NT 
umgebaut.
Bei den anderen Sensoren/Aktoren (Heizkörperregler + Tür + 
Fenstersensoren) hatte ich dieses Problem nicht.

Der erste umgebaute Wassersensor funktioniert falsch nach dem Umbau:
Er pfeift (wie ein Kondensator) und löst Signal aus (rote LED geht an) - 
als ob er Wasser detektieren würde.

In folgenden Fällen verschwindet das Geräusch und er funktioniert wie im 
Batterie-betrieb:
* Ich fasse selber an der 3V+ Zuleitung an // ich bin dabei wirklich 
nicht geerdet (Gummi-Latschen)
* Ich hänge mein Multimeter zwischen + und -
* statt des MM einen 1K Widerstand von + nach - (>10K brachte keine 
Besserung)

Ich würde jetzt den 1K Ohm Widerstand einfach parallel geschaltet mit 
einlöten, aber warum dieser das Problem beisitigt und ob es damit die 
richtige Problemlösung ist, das interessiert mich.

Danke Euch
Danny

Update
Das Problem tritt nur im Testmodus auf [Also wenn LED dauerhaft grün 
oder rot leuchtet] ... wenn der Sensor im Normalmodus ist [LED aus], 
dann fiept er nur wenn Wasser detektiert wird [und die LED angeht].

: Bearbeitet durch User
von Rufus Τ. F. (rufus) Benutzerseite


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Danny F. schrieb:
> Er pfeift (wie ein Kondensator)

Wie pfeifen Kondensatoren?

von Danny F. (dannyf)


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Hmmmm - also vll. naiv von mir, denke bisher dachte ich immer die 
Kondensatoren fiepen:
Hochfrequent, so als ob früher ein Rörenfernseher an war oder 
heutezutage 5V NT, welche ohne Last in der Stackdose stecken.
Ähnlich Spulenfiepen bei Grafikkarten. Es fiept hier aber definitiv 
nicht das Netzteil, sondern der Sensor.

von Nils P. (torus)


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Rufus Τ. F. schrieb:
> Danny F. schrieb:
>> Er pfeift (wie ein Kondensator)
>
> Wie pfeifen Kondensatoren?

Piezoelektrischer Effekt vielleicht? Bei viel Ripple Current fangen 
viele MLCCs halt an zu pfeifen. Das ist jetzt kein ungewöhnlicher 
Effekt.

von der schreckliche Sven (Gast)


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Die "nackten" Folienkondensatoren können auch ganz schön Krach machen.

von Stefan F. (Gast)


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Eventuell hat das Netzteil nicht genug Last.

von Danny F. (dannyf)


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Stefan U. schrieb:
> Eventuell hat das Netzteil nicht genug Last.

Im Sernsor leuchtet ne LED (rot=Wasser / grün=kein Wasser) ...
Stromverbrauch laut Datenblatt max 25mA.

Hmmm, ich halte das für sehr unwahrscheinlich.
Der 1K ohm Widerstand erzeugt 3mA.

Am NT Ausgang (Spannungsregler) ist bereits ein Kondi verbaut, daher 
gehe nicht davon aus, dass ein 10microfarad Kondi das Verhalten auch 
bessern würde.

---

Update
Das Problem tritt nur im Testmodus auf [Also wenn LED grün oder rot 
leuchtet] ... wenn der Sensor im Normalmodus ist [LED aus], dann fiept 
er nur wenn Wasser detektiert wird [und die LED angeht].

Beitrag #5354323 wurde von einem Moderator gelöscht.
Beitrag #5354324 wurde von einem Moderator gelöscht.
Beitrag #5354327 wurde von einem Moderator gelöscht.
von Dieter (Gast)


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Vielleicht pfeift im Testmodus jeweils ein kleiner akustischer 
Signalgeber und ist bei der Schaltung normal. Der Smartphonesteuerung 
fehlt die Einstellung dies abzuschalten.

von Danny F. (dannyf)


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Der lief mal auf 3V Lithium Bat, da trat das Fiepen nicht auf. Das hängt 
definiv mit dem NT Betrieb zusammen. Ich habe jetzt den 1k Widerstand 
reingelötet; nun tut alles wie es soll.

Ne Spule ist da definitiv nicht drauf. Zu wenig Leistung schließe ich 
auch mal aus... mal gucken, wenn er oder das NT die nächsten Tage/Wochen 
sterben sollte, dann war es die falsche Lösung ;-)

von Danny F. (dannyf)


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So wird das nicht gehen... ich habe nun meinen Prüfschalter (+100 Ohm 
Widerstand) und ein 6m langes Kabel mit den Messpitzen angeklemmt... [im 
Batteriemodus funzte das bestens]
...wenn das dran ist, dann tritt das Problem dauerhaft auf (da hilft 
auch der 1k Ohm Widerstand zwischen + und - nicht).

Der Sensor arbeitet korrekt (kein fiepen), wenn ich *Minus gegen Erde 
lege* (Heizung).
Ich habe keinen Schimmer, wie der Sensor arbeitet, aber wohl 
hochfrequent - messe 440khz (Minus -> Erde) und Abfluss von 6mV. Der 
Sensoranschluss selber hat nen "Innen"Widerstand von 1M

Annahme: Das lange Kabel wirkt wie eine Antenne und sammelt genug 
Umgebungsstrahlung ein um direkt auszulösen. Das Fiepen ist die 
Hochfrequenz die in dem Gerät rumherirrt, da nun auch noch das NT mit 
dem unsauberen Strom mitmischt.

Frage: Spricht was dagegen, den Sensor auf Minus zu Erden [also gegen 
Erdspieß, nicht gegen 230V Erde!!!)? Soll halt nach draußen und bei 
Minusgeraden zerlegt es die Batterie...

Alternativ Batteriekasten und diesen drinnen lagern, aber ne 3V Leitung 
reinlegen finde ich noch uncooler als die Mini-Erdspießlösung.

von Max D. (max_d)


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Schonmal einen Kondensator 100nf/1uf kerko parallel zu den 
Batteriekontakten (also nahe dem sensor) gehängt?

von Danny F. (dannyf)


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Jepp, hab ich 100nF Keramik, allerdings habe ich nur den 1K Widerstand 
damit überbrückt - also nicht ausgelötet/abgekniffen -> das brachte 
garnix :-( ... nach meinem Grundverständnis, kann der Wiederstand zw. 
Plus und Minus dazu aber auch drinnenbleiben...

: Bearbeitet durch User
von Dieter (Gast)


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Wenn der 1u Kondensator nicht half, dann wuerde ich zum Test ueber 
diesen einen Kopfhoerer anschliessen, wie stark der Ton auf den 3,3V 
drauf ist.

von Harald W. (wilhelms)


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Rufus Τ. F. schrieb:

>> Er pfeift (wie ein Kondensator)
>
> Wie pfeifen Kondensatoren?

C-Dur?

von Danny F. (dannyf)


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Harald W. schrieb:
>>> Er pfeift (wie ein Kondensator)
>>
>> Wie pfeifen Kondensatoren?
>
> C-Dur?
Ja, sry, bin ne Pfeife, das war das falsche Wort für den Ton und 
mittlerweile pfeife ich hier auch und zwar auf dem letzten Loch...


Dieter schrieb:
> ueber
> diesen einen Kopfhoerer anschliessen
ueber, heißt für mich direkt zwischen plus/minus (also parallel zu 
kondi):

"Legende":
Sensor
Normalbetrieb = Led aus
Prüfbetrieb = Led dauerhaft an
Erdung = Minus und Erde verbunden

Geräuschtest:
Normalbetrieb mit Erdung:
kein "Wasser": Grundton vorhanden, alle 2s ein "tack"
Wasser: zusätzlich so lange die LED leuchtet ein hoher Ton, sonst 
unverändert (Led erlsicht nach ca. 3 Sekudnen auch wenn weiterhin Wasser 
detektiert wird)
Anmerkung: Netzteil wird nicht merklich warm

Testbetrieb mit Erdung:
wie der Normalbetrieb, aber zusätzlich alle 5s ein Brummton für ca. 0.5s

Normal/Testbetrieb ohne Erdung:
Der Ton ist lauter (gefühlt etwa doppelt so laut) - der Geräuschablauf 
ist identisch wie der ohne Erdung
Das NT wird nach ca. einer Minute außen am Plastikgehäuse handwarm

Ohne Erdung erkennt der Sensor Berührungen bzw. lange Kabel, d.h. wenn 
ich nur das ca. 20cm lange standard doppelader Kabel angeschloßen habe, 
so reicht es eines! der Kabel zu berühren und der Sensor löst aus. Es 
reicht auch einen isolierten Schraubendreher dranzuhalten oder ein KAbel 
zu verlängern und er löst aus
[wie schon gesagt, im Batteriebetrieb tritt das alles nicht auf]

von Dieter (Gast)


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Probier mal ein klassisches Netzteil mit Trafo und Linearregler.

Was passiert, wenn das Geraet mit Batterie betrieben wird und nur ein 
Anschluss vom Netzteil angeschlossen waere?

von Dirk D. (onemintyulep)


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Hilft es vielleicht, das Versorgungskabel einmal durch einen Ferritkern 
zu schlingen?
Vielleicht eine Interferenz zwischen der Schaltfrequenz des Netzteils 
und der Frequenz des Sensors.
Als ich mein Theremin gebaut habe hat das allerdings auch erst 
funktioniert nachdem ich es geerdet hatte. Das hat auch Schwingkreise 
mit so 300-400kHz. Und das war ein Trafonetzteil...

von Jürgen Wissenwasser (Gast)


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Ohne jetzt dein Netzteil zu kennen, könnte es ein Effekt durch Bursts in 
Micropower-DC-DC-Konvertern sein:
Diese liefern am Ausgang eine Spannung und akzeptieren eine gewisse 
Hysterese (z.B. 20mV). D.h. statt eines kompletten Regelkreises ist 
faktisch nur mehr ein Komparator aktiv.

Sobald die untere Spannunggrenez unterschritten wird, fängt der 
Konverter wieder zu arbeiten an, da aber gleich mit vollem Strom (d.h. 
strom- und nicht PWM-begrenzt) und pumpt binnen weniger Mikrosekunden 
den Ausgang wieder um (w.o.) 20mV auf.

Konsequenz: Es gibt Bursts, deren Grundfrequenz lastabhängig ist:
f =  I_Load/(Cout*delta_V).

Beispiel: Cout=10uF, delta_V=20mV
I_load=100uA  => f=50kHz (nicht zu hören)
I_load=1mA  => f=5kHz (sehr gut zu hören)
I_load=10mA => f=500Hz (auch zu hören, da aber auch die Oberwellen)

Kurz gesagt: 100nF anzuhängen bringt genau nix - auch ein 
nachgeschaltetes Filter bringt nix, weil das am Lastverhalten (s.o.) nix 
ändert.

von Danny F. (dannyf)


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Jürgen Wissenwasser schrieb:
> Ohne jetzt dein Netzteil zu kennen, könnte es ein Effekt durch Bursts in
> Micropower-DC-DC-Konvertern sein:

Oh, okay, ja am Ausgang des 5V Netzteils hängt genau ein Micro DC/DC 
Wandler
(deltaV=30mV laut Datenblatt) um die 3V zu erzeugen.

Wenn ich das richitg verstehe, dann verträgt diese Sensorschaltungsart 
die Spannungswandlung nicht, da es die Messtechnik des Sensor stört (bei 
den anderen Sensoren scheint es die Schlatung nicht zu beinträchtigen)

Wenn ich die Antwort richtig verstehe, dann muss mich nach einem anderen 
Netzteil umsehen  - korrekt?
Und ich kann es mir wohl auch ersparen dieses so umgebaute NT für die 
3.3V an einen ESP32 zu verwenden, oder? 
(https://en.wikipedia.org/wiki/ESP32)

Kannst Du mir vll noch kurz erklären, warum das Erden von Minus bzw. das 
Berühren durch mich diese Bursts so ableitet, das der Sensor wie 
erwartet funktioniert?

von Dieter (Gast)


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Fuer den Beruehreffekt probier folgenden Versuch:

Dieter schrieb im Beitrag #5355138
> Was passiert, wenn das Geraet mit Batterie betrieben wird und nur ein
> Anschluss vom Netzteil angeschlossen waere?

von Danny F. (dannyf)


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Dieter schrieb:
> Fuer den Beruehreffekt probier folgenden Versuch:
>
> Dieter schrieb im Beitrag #5355138
>> Was passiert, wenn das Geraet mit Batterie betrieben wird und nur ein
>> Anschluss vom Netzteil angeschlossen waere?

Nur damit ich das richtig verstehe: Batterie einlegen und + ODER - vom 
NT mit anklemmen?
Dann dürfte - nach ehemeligem meinem Stromkreis offen Verständnis - 
nichts anders passieren als im reinen BAT betrieb...
und dennoch probiere ich es nachher aus.

von Stefan F. (Gast)


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Bei HF ist das mit den Stromkreisen komplexer. Radios funktionieren auch 
ohne zwei Drähte zum Sender.

von Danny F. (dannyf)


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Dieter schrieb:
> Fuer den Beruehreffekt probier folgenden Versuch:
>
> Dieter schrieb im Beitrag #5355138
>> Was passiert, wenn das Geraet mit Batterie betrieben wird und nur ein
>> Anschluss vom Netzteil angeschlossen waere?

Dann zeigt sich dasselbe ("Fehl")-Verhalten :(
=> Also HF aus der Art der Spannungswandlung.
Ich steige also um, auf einen im Haus befindlichen Batteriekasten... 
MIST

Aber dann kann ich da ja auch gleich 5xCR2 (parallel) reinbasteln, dann 
ist bis 2024 erstmal Ruhe :)

Danke Euch!!! und nächstes mal geb ich die die Art der Spannungswandlung 
gleich mit an...

: Bearbeitet durch User
von Dieter (Gast)


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Meist waere es loesbar, macht aber Aufwand. ZB EMI Filter zwischen 
Netzteil und Netz,  aehnliches auch am Ausgang 3,3V zum Verbraucher.

von Danny F. (dannyf)


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Messe ich eigentlich Mist???

Um mal zu wissen ob der Micro DC/DC Wandler oder schon das AC/DC NT das 
Problem ist:

Also ich habe ein nicht umgebautes NT genommen. (liefert 5V [steht 
3V/150mA drauf - habe dazu auch einen Thread aufgemacht gehabt])

1. Ne rote LED mit 200ohm VWS angeklemmt.
2. Mein MM auf Hz gestellt.
3a. nur die rote Messspitze gegen + oder - => zeigt 220-320 KHz
3b. nur die schwarze Messspitze gegen + oder - => zeigt 120-220 KHz
3c. beide Messspitzen => bleib zw. 120 und 320Khz stehen und zeigt den 
Wert parmanent an

d.h. aus meiner Sicht, dass das NT in seiner Ursprungsform schon den 
Fehler produziert, oder?

von Danny F. (dannyf)


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So, finally, aus der "NT vermißt sein kaputtes Gerät"-Kiste. 12V/120mA 
AC/DC Metabo TrafoNT. Den DC/DC Micro Konverter dahinter in eine Ü-Ei 
Verpackung gebastelt, auf 3V runtergeregelt => Läuft bestens! Verbrauch 
<= 1 Watt.

Danke nochmal @ll

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