Moin liebes Forum! kurz zum mir und Background-Info: Ich habe diesen Montag meine neue Stelle angetreten in einem Forschungsprojekt an der Uni. Es geht um Gas Emissionen aus Seen. Dabei werden Schwimmende Salatschüsseln eingesetzt, die mit Sensoren usw. ausgestattet werden. Die Technik bauen wir selber. Mein neuer Chef ist verzweifelt, da ein Fehler immer wieder auf taucht und er nicht versteht wieso (er ist auch DIY Elektroniker also kein Profi). Das Problem tritt bisher nur bei den Geräten auf, die auch wirklich auf dem Wasser eingesetzt wurden (Batteriebetrieb). Im Labor (Netzgerät) trat der Fehler bislang nicht auf. Bei den Geräten auf den Seen tritt der Fehler häufig (50% von 80 Geräten) auf, aber nicht immer. Nun zum Fehler: In folgender Abbildung ist die Routine zu sehen, bei der es zum Fehler kommt. Nachdem ein Schlauch unter der Sensor Box aufgepumpt wurde um frische Luft rein zu lassen. Sollte das 3-Way Ventil (in der Mitte der Skizze) umschalten um die Luft aus dem Schlauch abzulassen (Zustand c zu d). Jedoch bleibt das Ventil hängen und wird warm. Die Luft aus dem Schlauch entweicht nicht. Nach einem Reset durch Aus-Ein-Schalten der Anlage funktioniert alles wieder wie es soll. Nun zur Schaltung: Das Ventil (Clippard E3O15F) wird von einem Transistor (BD677) geschalten, der von einem Microcontroller gesteuert wird. Basispannung ist 3,3V und Arbeitsspannung 12V. In gesperrtem Zustand liegt am Transistor 8mV an. Basiswiderstand sind 10K-Ohm. Im Ventil sitzt eine In-Build Freilaufdiode. Zustätzlich haben wir noch eine 1N4001 parallel geschaltet. Um die Induktionsspannung des abschaltenden Ventils abzufangen. Mögliche Fehlerquellen (eigentlich haben wir nicht wirklich nen Plan): A) Basiswiderstand falsch berechnet? B) Doppelte Freilaufdiode? C) Fehler an Ground? (Müssen die schwimmenden Boxen noch zum See geerdet werden? das ist eigentlich der einzige Unterschied zum Versuchsaufbau im Labor. Also dass sie einmal im Batterie- und einmal im Netzbetrieb laufen). Habt ihr irgendeine Idee, die uns weiterhelfen könnte? (ich kann euch später noch Schaltplan und Quellcode vom MC hochladen.) Ganz herzlichen Dank im Vorraus!
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ich sehe in dem Übersichtsbild kein Schaltplan und keinen Transistor ...
Flo K. schrieb: > Mögliche Fehlerquellen (eigentlich haben wir nicht wirklich nen Plan): Habt ihr euch die entsprechenden Platinen mal angeschaut? Vergammeln dabei vielleicht irgendwelche Flussmittelreste und lassen Querströme fließen? Das ist zumindest bei all meinen Outdoor-Geräten stets das größte Problem gewesen.
Auch wenn es sich bei dem BD677 um einen Darlington Transistor handelt, fallen trotzdem schon mal 1,4 Volt an der BE Strecke ab. Da bleiben nur noch 1,9 Volt für den 10k Widerstand. Das ist zu groß für einen Leistungstransistor. Der Basiswiderstand sollte auf 1k bis 2k2 verkleinert werden. Durch den Wasserdruck benötigt das Ventil eine größere Verschiebekraft und zieht deshalb mehr Strom.
Der Basis-Vorwiderstand ist ziemlich unkritisch. Für ein hartes Durchschalten braucht man natürlich einen niedrigen Basis-Vorwiderstand. Im Datenblatt steht, wieviel Strom mindestens in die Basis fließen soll. Mehrere Freilaufdioden sind unüblich; wenngleich auch nicht schädlich. Die Diode mit der niedrigeren Vf gewinnt und leitet den Strom ab, die anderen Dioden haben kaum etwas zu tun. Ich würde zweierlei tun: a) auch im Labor auf Batteriebetrieb umstellen. b) prüfen, ob der Transistor wirklich sauber durchschaltet. Habt Ihr auch eine LED am Ausgang; dann kann man das schon mal sehen.
Könnte auch Kondenswasser den Spaß verderben? Foto wäre schön. Leiterplatte mit ausreichend Schutzlack?
Flo K. schrieb: > Nun zur Schaltung Wie kommst du auf die Idee, von dem zu berichten, was falsch ist ? Würdest du das hinschreiben, wüsstest du doch schon den Fehler. Schaltplan und detailerkennbares Bild vom Aufbau. Der BD677 ist ein Darlington. Er bekommt mit 10k Basiswiderstand an 3.3V sicher 150uA Basisstrom und kann damit sicher 15mA Ventile schalten, vielleicht 150mA Ventile und sicher nicht 1.5A Ventile. Ich würde es mal mit einem deutlich kleineren Basiswiderstand probieren, 470 Ohm werden den Ausgang nicht überlasten.
Flo K. schrieb: > Das > Problem tritt bisher nur bei den Geräten auf, die auch wirklich auf dem > Wasser eingesetzt wurden (Batteriebetrieb). Im Labor (Netzgerät) trat > der Fehler bislang nicht auf. Dann teste mal im Batteriegetrieb im Labor. Dann könnte man feststellen, ob es am Batteriebetreib oder an Umgebungsbedingungen liegt. Bei Ursachen im Batteriebetrieb würde mit z.B. einfallen: - Einbruch der Spannung bei Schaltvorgängen, dadurch Absturz der µC: keine "richtige" Spannungsüberwachung am µC-Reset - "echter" Softwarefehler, der mit gestörten Signalen nicht zurecht kommt.
Ach Du grüne Neune schrieb: > Durch den Wasserdruck benötigt das Ventil eine größere Verschiebekraft > und zieht deshalb mehr Strom. Das Ventil arbeitet mit Luft nicht im Wasser. Kondenswasser und Feuchtigkeit sollten eigentlich nicht das Problem sein, da die ganze Steuerelektronik sowie Pumpe und Ventile etc. in einer separaten Wasserdichten Box sitzen. Ach Du grüne Neune schrieb: > Der Basiswiderstand sollte auf 1k bis 2k2 > verkleinert werden. Kann das die Ursache für den Fehler sein?
MaWin schrieb: > Der BD677 ist ein Darlington. Er bekommt mit 10k Basiswiderstand an 3.3V > sicher 150uA Basisstrom und kann damit sicher 15mA Ventile schalten, > vielleicht 150mA Ventile und sicher nicht 1.5A Ventile. Ich würde es mal > mit einem deutlich kleineren Basiswiderstand probieren, Das passt aber nicht zusammen: Flo K. schrieb: > Jedoch bleibt das Ventil hängen und wird warm. Das Ventil wird also wohl eingeschaltet, aber nicht mehr abgeschaltet. Und da es nach Reset wieder funktioniert überlebt es wohl auch der Transistor.
Nur so eine Frage: Im Moment "draußen" ist der Batterie recht kalt. Wenn es eine normale Alkali-Zelle ist, könnte es auch ein Problem mit dem abrufbaren Maximalstrom sein. Dies gile allerdings nicht, falls LiPos zum Einsatz kommen.
Flo K. schrieb: > Kondenswasser und Feuchtigkeit sollten eigentlich nicht das Problem > sein, da die ganze Steuerelektronik sowie Pumpe und Ventile etc. in > einer separaten Wasserdichten Box sitzen. Die Betonung liegt dabei auf „sollten“. Wie sieht denn die Realität aus? Wasserdichte Behälter haben oft einen Neigung, dass das Wasser, was auf unergründliche Weise reingekommen ist, nie wieder heraus findet.
Flo K. schrieb: > Jedoch bleibt das Ventil hängen Warum? Welche Spannung liegt in diesem Fall am Ventil an?
Flo K. schrieb: > Ach Du grüne Neune schrieb: >> Der Basiswiderstand sollte auf 1k bis 2k2 verkleinert werden. > Kann das die Ursache für den Fehler sein? "Feuchtigkeit" und "hochohmige Schaltung" vertragen sich nicht. >> Der Basiswiderstand sollte auf 1k bis 2k2 verkleinert werden. Ich würde zudem noch einen Widerstand im Bereich um 47k zwischen B und E schalten.
Flo K. schrieb: > Kondenswasser und Feuchtigkeit sollten eigentlich nicht das Problem > sein, da die ganze Steuerelektronik sowie Pumpe und Ventile etc. in > einer separaten Wasserdichten Box sitzen. Seit wann verhindert eine wasserdichte Box Kondenswasser? Du hast sie betimmt vorher mit getrocknetem Stickstoff gefüllt, oder? Flo K. schrieb: > Kann das die Ursache für den Fehler sein? Nein, das schreiben die Vorposter nur um dich in die Irre zu leiten. Hey, das sind Grundlagen, Mittelstufe Physik. Google halt mal nach "Basisstromberechnung für Schaltanwendungen" und "Ube Darlingtontransistor" wenn du hier keinem glaubst. Alternativ empfehle ich "The Art of Electronics" von Horowitz Hill und "Halbleiter Schaltungstechnik" von Tietze Schenk du bist schliesslich kein Hobbyelektroniker sondern als wissenschaftlicher Mitarbeiter angestellt. Und die Sprache der Elektronik ist der Schaltplan
Flo K. schrieb: > (ich kann euch später noch Schaltplan und Quellcode vom MC hochladen.) dann mach das mal...
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Dietrich L. schrieb: > Dann teste mal im Batteriegetrieb im Labor. Dann könnte man feststellen, > ob es am Batteriebetreib oder an Umgebungsbedingungen liegt. Haben 3 der Anlagen für eine Woche im Lab im Batteriebetrieb genutzt ohne dass der Fehler auftrat. hier nun Schaltbild und Fotos (die Anlage auf den Fotos zeigt eine Anlage bei der wir ein Solid State Relais im Einsatz haben)
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Flo K. schrieb: > hier nun Schaltbild Vogelwild, das Gekritzel... :-o Ich hab den mal als Bild angehängt, das macht es leichter. Ich sehe das als Designfehler an, wenn dank der Pullups alle Transistoren leiten, sobald der SV1 ausgesteckt ist. Und wozu ist denn da ein Linearregler hinter dem Schaltregler? Und was ist da mit der Versorgungsleitung, die quer durch IC6B geht? Und der Schaltregler sieht auch mindestens eigenartig aus. Siehe die Betrachtungen dort: http://www.lothar-miller.de/s9y/categories/40-Layout-Schaltregler
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Lothar M. schrieb: > Ich sehe das als Designfehler an, wenn dank der Pullups alle > Transistoren leiten, sobald der SV1 ausgesteckt ist. Mein Chef hat mir gerade erklärt, dass das dazu dient, die Anlage zu reseten wenn sie in Betrieb genommen wird, da sonst die ganzen Sensoren wirre Daten liefern. Lothar M. schrieb: > Und wozu ist denn da ein Linearregler hinter dem Schaltregler? Um die Spannung zu reduzieren, da wir von 12 auf 3,3V kommen müssen ohne zu viel Energie zu verbrennen, da die Anlagen ja mehrere Tage im Batteriebetrieb laufen.
Lothar M. schrieb: >> Der Basiswiderstand sollte auf 1k bis 2k2 verkleinert werden. >> Kann das die Ursache für den Fehler sein? > "Feuchtigkeit" und "hochohmige Schaltung" vertragen sich nicht. > >>> Der Basiswiderstand sollte auf 1k bis 2k2 verkleinert werden. > Ich würde zudem noch einen Widerstand im Bereich um 47k zwischen B und E > schalten. Basiswiderstand 1k leuchtet mir ein. Aber wozu dient der 47k zwischen B und E? kannst du das vielleicht kurz erläutern? das wäre sehr nett! Und hey, tut mir leid für die anfängerhaften Fragen usw. aber wir sind beide noch neu in der Materie und haben keine Ausbildung als Elektrotechniker. Danke für euer Verständnis
1.Unabhängig vom Chef würde ich erst mal das Kondenswasser aus dem wasserdichten Behälter lassen (wasserdicht ist nicht luftdicht). Dann den ganzen Müll an einem Labornetzteil betreiben und anschließend die Spannung langsam absenken um zu prüfen bis zu welcher Spannung die Erfindung noch gut läuft. 2.Batterien mit Last im Kühlschrank messen. 3.Übrigens bei Frost könnte auch EIS im Ventil sein?
Flo K. schrieb: > Basiswiderstand 1k leuchtet mir ein. Aber wozu dient der 47k zwischen B > und E? kannst du das vielleicht kurz erläutern? das wäre sehr nett! Die Pulldowns wären dafür da, beim Reset des µC oder bei ausgestecktem Stecker die Transistoren definiert auszuschalten. In deinem Fall ist das nutzlos, weil du sowieso mit Pullups alle Transistoren einschaltest. Flo K. schrieb: > Lothar M. schrieb: >> wenn dank der Pullups alle Transistoren leiten > Mein Chef hat mir gerade erklärt... Naja, mir fehlt da noch der logische Schluss. Aber wenn das so ist, wie der Chef das sagt, dann wird das schon stimmen. Ich sehe es als Fehler an, im Fehlerfall alle Aktoren anzusteuern. > Lothar M. schrieb: >> Und wozu ist denn da ein Linearregler hinter dem Schaltregler? > Um die Spannung zu reduzieren, da wir von 12 auf 3,3V kommen müssen ohne > zu viel Energie zu verbrennen, da die Anlagen ja mehrere Tage im > Batteriebetrieb laufen. Wozu also der Linearregler? Du kannst doch wie der Rest der Welt gleich mit dem Schaltregler die nötigen 3,3V erzeugen. BTW: es gibt wesentlich stromsparendere Schaltregler als den LM2575 mit einem Eigenbedarf von 10mA.
Ersetze den Darlington durch https://www.elektronik-kompendium.de/public/schaerer/kdarl1.htm Sziklai-Connections Man muss den komplementären Darlington selbst aus einem NPN- und einem PNP- Transistor realisieren.
Flo K. schrieb: > hier nun Schaltbild Alle BD677 Basen hängen über einen Widerstand an der VOut eines LM2937 (wenn ich das richtig lesen kann), wozu auch immer, sieht falsch aus.
OK. lieben Dank für eure Antworten. ich werde das mal mit meinem Chef durchgehen. Mein Fazit erstmal: - 1k statt 10k als Basiswiderstand verwenden. - Kondenswasser und Feuchtigkeitsschäden ausschließen. - Batterien im Kühlschrank testen Vielen Dank euch bisher! Wenn ihr noch Ideen habt, freue ich mich sehr! DANKE!
Udo S. schrieb: > Du hast sie betimmt vorher mit getrocknetem Stickstoff gefüllt, oder? Stickstoff muss man normalerweise nicht trocknen, der kommt trocken aus der Flasche.
Flo K. schrieb: > Ich habe diesen Montag meine neue Stelle angetreten in einem > Forschungsprojekt an der Uni. An einer Uni sollte es doch kein Problem sein, eine Person zu finden, die über elektronische Grundkenntnisse verfügt. Wenn man das Gerät vor Augen hat, ist die Lösung oft in wenigen Minuten erledigt.
Beitrag #6166344 wurde von einem Moderator gelöscht.
Liebes Forum, hatte ein paar Tage andere Ding um die Ohren, aber ich muss jetzt nochmal nachfragen: Der müde Joe schrieb: > Für ein hartes > Durchschalten braucht man natürlich einen niedrigen Basis-Vorwiderstand. > Im Datenblatt steht, wieviel Strom mindestens in die Basis fließen soll. Das oben beschriebene Fehlerbild (Ventil wird heiß) bedeutet ja, dass das Ventil bzw der Transistor nicht abschaltet. Verstehe ich das richtig, dass der Basiswiderstand für ein sauberes Einschalten wichtig ist? (Pullups?) Das Einschalten ist ja nicht das Problem. Aber ist der Basiswiderstand auch für ein sauberes Abschalten relevant? Sorry für die laienhafte Frage, aber ich bin wirklich noch Anfänger! :)
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