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Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Tauchlampe mit Ausfällen (PIC?)


Autor: Johannes F. (j_fl)
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Hallo,

ich habe günstig eine Tauchlampe mit einem defekten Akku erworben. Nach 
Tausch des Akkus hat sich herausgestellt, dass nicht nur der Akku defekt 
war, sondern auch Bauteile irgendwann mal gelitten haben.

Ich hab nun mal versucht die Schaltung nach bestem Wissen als Schaltplan 
darzustellen.

Da der Mosfet einen schönen Fleck hinterlassen hat hab ich den mal 
getauscht.
Danach hab ich, da keine Funktion feststellbar war den BC557 getauscht.

Nun funktioniert das Teil, aber hat Ausfälle, das heißt, die Lampe geht 
nach einiger Zeit aus.
Im Test mit einem Labornetzteil hab ich keinen Kurzschluss gefunden.

Nun stellt sich mir die Frage, ob der Mikrocontroler (schätze mal ein 
PIC, leider abgeschliffen) durch die Überhitzung des Mosfet etwas 
abbekommen haben kann und dadurch nach einiger Zeit (ca. 5 Sek.) sich 
ausschaltet.

Gruß Johannes

Autor: c-hater (Gast)
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Johannes F. schrieb:

> Nun stellt sich mir die Frage, ob der Mikrocontroler (schätze mal ein
> PIC, leider abgeschliffen) durch die Überhitzung des Mosfet etwas
> abbekommen haben kann und dadurch nach einiger Zeit (ca. 5 Sek.) sich
> ausschaltet.

Das würde ich für eher unwahrscheinlich halten. Deutlich 
wahrscheinlicher ist, dass die Akkuüberwachung an Pin17 Tiefentladung 
meldet und der Controller deshalb den Verbraucher abschaltet.

Schau dir doch einfach mal mit einem Multimeter der Verlauf der 
Akkuspannung an und zwar an zwei Punkten, einmal direkt an Pin17 und 
einmal am oberen Ende von R1. Idealerweise an beiden Punkten 
gleichzeitig.

Es ist nämlich denkbar, das eingedrungendes Wasser (bzw. Salzreste davon 
in Verbindung mit Luftfeuchtigkeit) den doch recht hochohmigen 
Spannungsteiler an Pin17 sozusagen "verstimmt" hat.

Autor: Johannes F. (j_fl)
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Hab jetzt mal an den besagten Positionen gemessen.

Die Eingangsspannung liegt konstant bei ca. 12V.
Die Spannung am Spannungsteiler schwankt stark zwischen 2,2V und 1,3V.
Werde jetzt mal die einzelnen Teile durchtesten. Vielleicht ist ja auch 
der Keramikkondensator, welcher parallel zu R2 liegt der Übeltäter.

Gruß Johannes

Autor: Johannes F. (j_fl)
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Johannes F. schrieb:
> Vielleicht ist ja auch
> der Keramikkondensator, welcher parallel zu R2 liegt der Übeltäter.

Der Kondensator ist nicht das Problem. Werd mal die Widerstände 
tauschen.

Gruß Johannes

: Bearbeitet durch User
Autor: Johannes F. (j_fl)
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Johannes F. schrieb:
> Der Kondensator ist nicht das Problem. Werd mal die Widerstände
> tauschen.

Update:
Hab die Lampe mit einer kleinen Last (PC-Lüfter) getestet. Da 
funktioniert alles, nur bei der Lampe (12V, 50W) gehts nur für 2-3 
Sekunden.

Gruß Johannes

Autor: c-hater (Gast)
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Johannes F. schrieb:
> Hab jetzt mal an den besagten Positionen gemessen.
>
> Die Eingangsspannung liegt konstant bei ca. 12V.
> Die Spannung am Spannungsteiler schwankt stark zwischen 2,2V und 1,3V.

Sehr wahrscheinlich ist Pin17 kein Eingang eines AD-Wandlers (wie ich 
zunächst annahm), sondern ein stinknormaler Input-Pin und es wird die 
"AD-Wandlung des kleinen Mannes" betrieben. Sprich: periodisch wird der 
Pin als Ausgang konfiguriert und auf Masse gezogen, dann wird er als 
Eingang konfiguriert und die Zeit gemessen, bis dieser Eingang wieder 
"High" zeigt. Diese Zeit ist ein Maß für die an R1 anliegende Spannung.

Mit einem Multimeter kannst du leider nicht sehen, was hier genau 
passiert, dazu brauchst du einen Oszi.

Autor: c-hater (Gast)
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Johannes F. schrieb:

> Hab die Lampe mit einer kleinen Last (PC-Lüfter) getestet. Da
> funktioniert alles, nur bei der Lampe (12V, 50W) gehts nur für 2-3
> Sekunden.

Da die Schaltung keinerlei Zeug zur Strommessung des Verbrauchers 
enthält, kann dessen Stromaufnahme keine direkte Ursache des Verhaltens 
sein. Das geht nur indirekt über die Belastung des Akkus. Sprich: mit an 
Sicherheit grenzender Wahrscheinlichkeit ist in den beiden von dir 
beschriebenen Lastfällen am oberen Punkt von R1 eine deutlich 
unterschiedliche Spannung zu messen.

Das hieße: der Controller tut exakt, was er soll, das eigentliche 
Problem ist der Akku.

Autor: Johannes F. (j_fl)
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Der Akku ist ein Paket aus 10 NiMh Akkus mit je 4500mAh und ausgelegt 
für max. 10A Dauerstrom.

Autor: c-hater (Gast)
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Johannes F. schrieb:

> Der Akku ist ein Paket aus 10 NiMh Akkus mit je 4500mAh und ausgelegt
> für max. 10A Dauerstrom.

Und was war original drinne? Und wie sind nun die Spannungen an R1 in 
den beiden von dir beschriebenen Lastfällen?

Tendenziell musst du jedenfalls den Kondensator an Pin17 verkleinern, 
dann "sieht" der Controller eine höhere Spannung.

Autor: Johannes F. (j_fl)
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Ein NiCd Akku, keine Ahnung was der geliefert hat. Die neuen Akkus sind 
laut Verkauf für Tauchlampen als Austauschakkus vorgesehen.
Die Lampe leuchtet ohne Steuerung voll, ohne Probleme, ohne dass dee 
Akku an Spannung verliert oder warm wird.

Autor: c-hater (Gast)
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Johannes F. schrieb:

> Die Lampe leuchtet ohne Steuerung voll, ohne Probleme, ohne dass dee
> Akku an Spannung verliert

Das ist vollkommen unmöglich. Jeder Akku hat einen Innenwiderstand. 
D.h.: die Klemmenspannung MUSS von der Belastung abhängig sein.

Ist sie es nicht, misst du Mist. So einfach ist das...

Misst du überhaupt? Ich erwarte immer noch deine Angaben zur Spannung an 
R1 in den beiden Lastfällen, die du beschrieben hast...

Autor: Johannes F. (j_fl)
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Die Messung kann ich erst  Montag machen, da die Komponenten in meiner 
Arbeit am Tisch liegen.

Autor: Johannes F. (j_fl)
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So, habe jetzt ein paar mesungen durchgeführt.

1.) Messung: Leuchtmittel direkt am Akku
Leerlaufspannung 13,15V
Strom im Betrieb 3,9A, Spannung (am Akku) in Betrieb 12,1V

2.) Messung: Lampe mit PC-Lüfter, 0,3A als Last
Strom im Betrieb 0,24A, Spannung R1 in Betrieb 12,75V, Spannung R17 in 
Betrieb 2,33V

3.) Messung: Lampe mit Leuchtmittel (auf max-Stellung)
Strom im Betrieb 3,3A, Spannung R1 in Betrieb 10,00V, Spannung R17 in 
Betrieb 1,8V
Nach ca. 3 Sekunden hört die Lampe auf.

Gruß Johannes

: Bearbeitet durch User
Autor: c-hater (Gast)
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Johannes F. schrieb:
> So, habe jetzt ein paar mesungen durchgeführt.
>
> 1.) Messung: Leuchtmittel direkt am Akku
> Leerlaufspannung 13,15V
> Strom im Betrieb 3,9A, Spannung (am Akku) in Betrieb 12,1V
>
> 2.) Messung: Lampe mit PC-Lüfter, 0,3A als Last
> Strom im Betrieb 0,24A, Spannung R1 in Betrieb 12,75V, Spannung R17 in
> Betrieb 2,33V
>
> 3.) Messung: Lampe mit Leuchtmittel (auf max-Stellung)
> Strom im Betrieb 3,3A, Spannung R1 in Betrieb 10,00V, Spannung R17 in
> Betrieb 1,8V
> Nach ca. 3 Sekunden hört die Lampe auf.

Zu Recht. 10V liegen an, bei 10 Zellen also 1V/pro Zelle. Das entspricht 
der üblicherweise angegegeben Entladeschlussspannung von NiMH-Akkus. Der 
Controller schaltet also ab, um die Zellen vor Tiefentladung zu schützen 
und er tut das bei der Spannung, die dafür korrekt ist.

Oder anders ausgedrückt: Die Akkus sind entweder wirklich nur leer (dann 
musst du sie laden) oder sie haben generell einen zu hohen 
Innenwiderstand für die Last, dann brauchst du größere Akkus oder musst 
eine kleinere Last verwenden.

Natürlich könnte man die Schaltung so verändern, dass sie erst bei 
geringerer Spannung oder garnicht mehr abschaltet. Dann würde sie aber 
natürlich ihre Schutzfunktion für die Akkus verlieren. Willst du das?

Autor: Johannes F. (j_fl)
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Wieso funktioniert es dann, wenn ich den Akku nur mit dem Leuchtmittel 
betreibe?

Hab die Schaltung auch mit einem 60W Netzteil (max 5A) gespeist, auch da 
tritt das Problem auf.

Autor: c-hater (Gast)
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Johannes F. schrieb:

> Wieso funktioniert es dann, wenn ich den Akku nur mit dem Leuchtmittel
> betreibe?

Weil dann keine Schaltung da ist, die den Akku schützen möchte. Na klar 
leuchtet es dann, solange aus dem Akku noch ein paar Elektronen 
rauszuquetschen sind. Nur ist der Akku hinterher dann halt irreparabel 
beschädigt. Genau, um dies zu verhindern, wird halt abgeschaltet.

> Hab die Schaltung auch mit einem 60W Netzteil (max 5A) gespeist, auch da
> tritt das Problem auf.

Und welche Spannung ergab sich in diesem Betriebsfall an R1? Begreifst 
du immer noch nicht, dass allein das der springende Punkt ist?

Autor: Michael K. (Firma: Knoelke Elektronik) (knoelke)
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Johannes F. schrieb:
> Da der Mosfet einen schönen Fleck hinterlassen hat

Das ist kein Fleck.
Das FR4 ist abgefackelt und nur Kohlenstoff und Glasfasergewebe ist 
übrig.
Kohlenstoff leitet.

Die PCB kannst Du vergessen.
Ich hatte solche Fehler bestimmt schon 50mal.
Kohle wegfräsen und mit Lack tränken funktioniert manchmal, bzw. 
manchmal nur eine Zeit lang.

Tauchlampe hört sich sicherheitskritisch an.
Musst Du wissen ob es dir das wert ist.

Autor: c-hater (Gast)
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Michael K. schrieb:

> Das ist kein Fleck.
> Das FR4 ist abgefackelt und nur Kohlenstoff und Glasfasergewebe ist
> übrig.
> Kohlenstoff leitet.

Offensichtlich nicht allzu gut. Messwerte für verschiedene Lastfälle hat 
Johannes ja gepostet. Da ist kein parasitärer Verbraucher in 
nennenswerter Größenordnung zu erkennen.

Sprich: ist wirklich nur ein Fleck, keine Kohle in nennenswerter 
Schichtstärke. Mag minimal Strom abzweigen, auf jeden Fall ist es so 
wenig, dass es gegenüber dem normalen Verbraucher völlig untergeht.

Könnte also maximal dann eine Rolle spielen, wenn das Teil mit 
eingelegten Akkus über lange Zeit gelagert werden soll.

Im Übrigen läßt sich das Ausmaß dieses Problems (so es denn überhaupt 
existiert) sehr leicht genauer bestimmen: einfach dann, wenn der 
Controller abgeschaltet hat, messen, was trotzdem noch von Pin1 JP? nach 
GND fließt...

Autor: Michael K. (Firma: Knoelke Elektronik) (knoelke)
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c-hater schrieb:
> Da ist kein parasitärer Verbraucher in
> nennenswerter Größenordnung zu erkennen.

Die µA die es braucht um der MCU z.B. ein falsches Signal zum 
Ausschalten zu geben, wird man auch nicht im Gesamtverbrauch messen.

Autor: picfan (Gast)
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Hallo,
noch eine andere Möglichkeit:
Die Lampe war ursprünglich mit Nickel-Cadmium Akkus bestückt, diese 
haben einen extrem kleineren Innenwiderstand als Nickel-metallhydrid 
Akkus...
Gruss Picfan

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