Spannungsreglerproblem durch Frequenzen bei Arduino Adafruit

PS:
Datenblatt des Reglers unter:
https://cdn-reichelt.de/documents/datenblatt/A100/TBL78MXXC_DATA_E.pdf

Hoffe, es hilft...

Der Arduino hat intern nochmal nen 3,3V-Regler. Das Display kann 3,3V 
oder 5V Versorgung ab. Aus Platzgründen habe ich einfach den 3,3V-Pin 
vom Arduino genommen.
Die Dioden zu 12V sind optional, da ich noch nicht wusste, an welchen 
Pin von "SUPPLY" ich die Spannungsversorgung dranhänge.
Dioden zu 5V sehe ich jetzt nicht. Die Z-Dioden mit Vorwiderstand sind 
zum Schutz des uC, da Eingangssignal 12V. (selbst wenn nicht, schaden 
tut es nicht)

Das Display habe ich aber auch schon an die 5V direkt gehängt. (Sensor 
ist gerade nicht dran) Ergebnis identisch.

Sitz des Arduino auf der Platine:

Sorry, hab 2 vertauscht... Nun:

Ich sehe in deinem Schaltplan keinen Schutz gegen die Uebelkeiten
von KFZ-Boardnetzen. Auch wenn du vielleicht noch ein anderes Problem
hast, daran solltest du unbedingt auch arbeiten.

Ausserdem wuerde ich dir empfehlen als allererstes an deinen Eingang 
eine Sicherung zu machen. Da reicht auch schon eine kleine Polyswitch.

Olaf

Modhorst schrieb:
> Schaltplan.png

Thomas F. schrieb:
> schem.jpg

Modhorst schrieb:
> Arduino-Nano-Pin-Description.jpg

Modhorst schrieb:
> Datenblatt des Reglers unter:
> https://cdn-reichelt.de/documents/datenblatt/A100/TBL78MXXC_DATA_E.pdf

Ich kaufe ein Datenblatt zum Display.

Bisher sieht das alles eher nach einem Puzzle mit unbekannten Teilen als 
nach einem zusammenhängenden Gesamtschaltplan aus. Wie soll man da einen 
Überblick  gewinnen, wenn in jeder Ecke irgendwelche Fetzen hängen und 
überall bunte Mischungen von Spannungen rumschwirren und man sich die 
Bauteilwerte - so vorhanden - aus dem Text dazubasteln muss.

Welche Signale benutzen welchen Pegel?
Ist R3 richtig angeschlossen. Im Schaltplan fehlt ein "Knoten"?
Was sagt der ERC zu deiner Schaltung?
Warum hängst du, entgegen den Angaben im Datenblatt, so eine dicke 
kapazitive Last an den L78M05C? Ist die Ausgangsspannung stabil oder 
macht der Regler deswegen Mist?

Erst einmal: vielen Dank für die Interesse und Nachfragen.

Zum zweiten:
Wenn ich den Spannungsregler umgehe und direkt an den 5V versorge, 
treten die gleichen Symptome auf, es sei denn, ich nehme den Umweg und 
gebe die Spannung auf die USB-Buchse.
Wenn ich den Arduino abnehme und die Spannung hinter der 
Spannungsversorgung messe, kommen am Ende an den vorgesehenen Pins 5,08V 
an. Sollte also am Arduino selbst liegen??
Ich versuche mal, das Display ohne Platine an den uC zu schließen und 
dann die 5V zu versorgen. Mal schauen, wie es sich verhält.

Das Display habe ich auf 5V und 3,3V Versorgung ausprobiert, da der uC 
ja 5V-Signale ausgibt. Scheint aber kein Unterschied zu machen.

@Olaf und Gerhard O:
Das ist eine ausgezeichnete Idee, Danke!! Habe gedacht, Verpolungschutz 
dank der Dioden D2 und D3 hab ich schon und den LoadDump fängt der Elko 
ab oder das vom Motorsteuergerät kommende Signal das ich zum speisen 
nehme hat eine recht geregelte Spannung, da hab ich aber wohl nicht weit 
genug gemessen und gedacht.

Jens M. schrieb:
> Und Z-Dioden in Durchlassrichtung sind normale Dioden.
> Dine Eingänge sind also alle gegen 12V geschützt, wenn sie höher werden
> wird das ohne Widerstand nach 12V abgeleitet.
> Was m.E. in der Schaltung und Umgebung sinnlos ist.

Die ursprüngliche Idee war, die Versorgungsleitung zu sparen und die von 
der Zündspule abgegriffenen 12V-Signale mit der Drehzahl per Diode und 
Elko in den Spannungsregler zu speisen. Deshalb ja, die Diodenfunktion 
war gewollt.
Außerdem gibt es auf der fertigen Platine dann die Möglichkeit, die 12V 
vom Pin 2 und/oder 3 zu nehmen. Für den Spannungswandler ist es egal, ob 
noch ein Abzug von 0,7V von 12 V oder der Ladespannung 13,5V dazukommt. 
Der kann von 8V bis 35V alles in 5V umwandeln.

@Modhorst
Warum zeigst du uns das Datenblatt des 7805 wenn du dich eh nicht daran 
hältst ?

Das Teil wird sicher sehr schön schwingen, wenn da keine keramischen 
Kondensatoren verbaut werden.

Ab 7V aufwärts kommen aus dem 7805V die gewünschten 5V heraus. Genau 
dann hast du unerwartete "Symptome". Diese treten auch auch, wenn du die 
Schaltung direkt mit 5V aus einem Netzteil versorgst.

Wenn du die Schaltung hingegen über das USB Kabel am Arduino Nano 
versorgst, tritt das Problem nicht auf. Auf dem Arduino laufen die 5V 
durch eine Silizium-Diode, es bleiben nur 4,3V übrig.

Ich denke, es liegt hier auf der Hand, dass du irgend etwas mit 5V 
betreibst, was nur für weniger Spannung ausgelegt ist. Die 
Datenleitungen des Displays wurde bereits als Knackpunkt genannt.

Ich kann auch bestätigen, dass die korrekten Kondensatoren um den 7805 
herum wichtig sind. Wenn der Chip schwingt, kommen da wesentlich höhere 
Spitzenspannungen heraus. Und genau das verhindern die Kondensatoren, 
wenn sie richtig dimensioniert sind.

Stefan ⛄ F. schrieb:
> Wenn du die Schaltung hingegen über das USB Kabel am Arduino Nano
> versorgst, tritt das Problem nicht auf. Auf dem Arduino laufen
> die 5V durch eine Silizium-Diode, es bleiben nur 4,3V übrig.

Nein, das sind Schotten. Im originalen Schaltbild sehe ich eine SS1P3L, 
meine Chinesen haben MBR0520(L). Neulich gemessen habe ich 4,6 Volt bei 
genau 5,0V-Versorgung aus dem Labornetzgerät.

> Ich denke, es liegt hier auf der Hand, dass du irgend etwas mit 5V
> betreibst, was nur für weniger Spannung ausgelegt ist. Die
> Datenleitungen des Displays wurde bereits als Knackpunkt genannt.

Ich habe ein Idee, wo ein China 0,96"-OLED an eimem ProMini sein soll. 
Eigentlich wollte ich die beiden direkt an einer LiIon betreiben, habe 
dann aber gesehen, dass auf dem OLED ein Spannungsregler XC6206-3V3 
(Marking 662) sitzt.

Ich habe einen Testaufbau mit A*-Nano am USB gemacht, um den Strombedarf 
des OLEDs zu ermitteln.

Das Datenblatt von SOLOMON SYSTECH, was ich zum SSD1306 gefunden habe, 
sagt als Maximum 4 Volt und Vin VDD+0,3V - das ist also gerade so noch 
gut gegangen. Als charakteristisch wird eine VDD vom 1,65..3,3 Volt 
benannt.

Für mich ist damit klar: 5V-µC und OLED mit 3,3V bewegt sich außerhalb 
der Spezifikation, ich werde es so nicht aufbauen können und meinen 
Aufbau komplett auf 3,3V setzen müssen.

Stefan ⛄ F. schrieb:
> Wenn du die Schaltung hingegen über das USB Kabel am Arduino Nano
> versorgst, tritt das Problem nicht auf. Auf dem Arduino laufen die 5V
> durch eine Silizium-Diode, es bleiben nur 4,3V übrig.

Stefan, DU BIST DER BESTE!!
Habe 4,7V mit USB-Versorgung gemessen und wenn ich mim Netzteil 4,7V 
anlege, funktionierts einwandfrei! Ich würde sagen, als Behelfslösung 
baue ich mir eine Diode hinter den Spannungsregler :-P

Die korrekten Kappas sind nicht schwer zu setzen.

Modhorst fusch weiter, viel Spass dabei.

Manfred schrieb:
> Für mich ist damit klar: 5V-µC und OLED mit 3,3V bewegt sich außerhalb
> der Spezifikation, ich werde es so nicht aufbauen können und meinen
> Aufbau komplett auf 3,3V setzen müssen.

ES FUNKTIONIERT JETZT!!
Ich habe ein ähnliches Display und mit einer Diode hinter dem 
Spannungsregler, das heißt einer Spannung am uC von 4,82V zeigt das 
Display bei mir alles so an wie es soll.
Mit der Tank- und RPM-Anzeige 2.0 wird dann wohl der ESP32 genommen, der 
braucht eh nur 3,3V. Dazu noch ein LC-Filter vor die gesamte Schaltung.

Brain 2.0 schrieb:
> Modhorst fusch weiter, viel Spass dabei.

Ich bekomme mein Kapazitätsdelta von 50pF für den gesamten Tank vom 
Sensor recht hoch aufgelöst - Irgendwas scheine ich dann doch zu können.

Gerhard O. schrieb:
> Ich würde auf alle Fälle zuerst die 5V Stromversorgung optimieren und
> auf Herz und Nieren unter den typischen Arbeitsbedingungen beim Motorrad
> fahren, prüfen. Ich kenne nur die alten Motorräder Stromerzeuger und
> dort ist es alles sehr unstabil. Moderne Motorräder dürften vielleicht
> schon mit Drehstromlichtmaschinen ausgerüstet sein da ja dort auch ECMs
> für die Motorsteuerung eingesetzt werden. Da muß man sich lediglich um
> Load Dump Vorkehrungen kümmern. Ich würde auf alle Fälle einen
> Automotive qualifizierten Spannungsregler verwenden wollen.

Habe auf der Arbeit bestimmt n paar Ferrite und ESD-Dioden für den 
Load-Dump, die da helfen. Wenn ich Version 2.0 fertig habe, kann ich 
mich ja nochmal melden ^^ Obwohl die Programmierung wahrscheinlich 
einiges länger dauert mit integrierter Kamera und Bluetooth

Gerhard O. schrieb:
> Ich spielte vor einiger Zeit auch mit einem von einem Pro-Mini
> gesteuerten 3.3V OLED Display auf Steckbrett. Um Zeit zu sparen wurde
> das Display über 2 Dioden in Flußrichtung versorgt und reduzierte die
> Vcc für das Display auf 3.4V.

Man muß immer raten, welche Varainte eingesetzt wird oder, wie viele es 
gibt. Meine OLEDs habe ich vom Ali, beide Versionen (SPI / I2V) haben 
einen 3V3-Regler auf dem Board.

> Die SPI und anderen Steuerverbindungen
> wurden mit Widerstandsspannungsteilern verwirklicht. Das funktionierte
> alles auf Anhieb. Für einen festen Aufbau wäre ein Dreibeiner für die
> 3.3V vorzuziehen. Ich habe für solche Fälle TC1262-3.3 bereit.

TC1262, weil Du viel Strom brauchst? Ich setze MCP1703 ein, der kann 
deutlich mehr Eingangsspannung.

> Mit R-Arrays nehmen die Widerstandsteiler nur sehr wenig Platz weg.

Wenn ich zwei Spannungsebenen nicht vermeiden kann, kommt ein TXS018E 
zum Einsatz, der Platzbedarf ist bei mir kein Thema, stationäre 
Aufbauten.

Gerhard O. schrieb:
> Hat das Motorrad eine Drehstromlichtmaschine oder etwas Einfacheres? Ist
> der Lichtmaschinenladeregler in der LM mitintegriert? Wie groß ist der
> Akku? Ist es ein AGM? Würde mich einfach interessieren weil ich mit
> Motorrädern nichts zu tun habe. Welches BJ und Modell ist Deines?

Honda Black Widow von 2003 und hat nen separaten Laderegler mit einem 
1Jahr alten Gel-Akku.
Außer Licht und Motorsteuergerät ist aber nicht viel Elektronik dran. 
Schließlich keine BMW mit ABS, ESP, Einparkhilfe und dergleichen. ;-)

Wegen dem fertigen Schaltplan:
Ich schau erstmal, dass ich alles zum laufen bekomme und nach Änderungen 
und so kann ich auch gerne den Schaltplan schicken.
Meiner Erfahrung nach ist die einfachste Schaltung aber die beste. Mit 
Schaltungen für ESD-Schutz, Schirmung, Transienten-Ausgleich, Software 
unterstützter Fehlererkennung usw. schafft man sich viele Probleme erst.

Modhorst schrieb:
> ES FUNKTIONIERT JETZT!!
> Ich habe ein ähnliches Display und mit einer Diode hinter dem
> Spannungsregler, das heißt einer Spannung am uC von 4,82V zeigt das
> Display bei mir alles so an wie es soll.

Das ist schön, Du bewegst Dich trotzdem außerhalb des definierten 
Arbeitsbereiches des Displays, so baut man nicht.

Modhorst schrieb:
> Brain 2.0 schrieb:
>> Modhorst fusch weiter, viel Spass dabei.
>
> Ich bekomme mein Kapazitätsdelta von 50pF für den gesamten Tank vom
> Sensor recht hoch aufgelöst - Irgendwas scheine ich dann doch zu können.

Auch Deine Auflösung ändert nichs daran, dass Deine Hardware Pfusch ist.

Eine korrekt sinnvolle Lösung wurde Dir benannt:
Jens M. schrieb:
> Setz das System auf 3,3V mit einem 8MHz Promini anstelle des Nano und
> alles wird gut.

Gerhard O. schrieb:
> Wie mißt Du eigentlich das Tank-C?
[...]
> Wie die Resultate scheinst Du jedenfalls auf dem richtigen Weg zu sein,
> obwohl man im Automotive Bereich nicht genug aufpassen kann.
>
> Es wäre sehr nett eventuell ein paar Bilder von Deinem Projekt hier
> sehen zu können.

Hier die Bilder. Wie Brain 2.0 schrieb, ich pfusche gerne, anders 
bräuchte ich aber 10x so lange und müsste nach jeder Änderung alles neu 
bauen.

Um alles zwischen Amatur und Tank zu vergraben, muss es ziemlich flach 
sein, deshalb die Platine mit seitlichen Anschlüssen.

Der Sensor...
...ist ein Alu-Rohr von 6mm Außendurchmesser mit einem teflonummantelten 
Coax-Kabel, dessen Innenleiter im Alurohr liegt. (Teflon ist so fast die 
einzige Isolation, die sich in Benzin NICHT auflöst und Teflonkabel sind 
selten)
Außenleiter ist mit dem Alurohr verbunden. Galvanische Trennung vom Tank 
und dem angelöteten Führungs-Röhrchen in der Tankdecke durch 
Teflonumwickelung und Plastikschrauben zum festzurren. Hier hab ich n 
paar Kratzer und Hitzeschäden in den Lack gemacht und muss noch 
drüberlackieren, ist aber alles unter der Armatur. (Tank hält bei 
verschlossenen Öffnungen Druck ganz gut, also Ja, ich habe auch an die 
TÜV-Tank-Regelungen gedacht, auch wenn ich den Tank nicht extra für 300€ 
prüfen lassen will)

3cm weiter die astabile Kippstufe, wodurch die Kapazität als eine 
Frequenz vom Arduino ausgelesen werden kann. (Kippstufe so nah wie 
möglich an das Rohr, ist klar, deshalb keine Integration in Platine)
In meinem Fall habe ich ca. 150pF mit leerem Röhrchen und ca. 110pF mit 
vollem Tank, bei der Platine kommt 3-5kHz raus. Bei der Schaltung 
Version 1 mit anderem Operationsverstärker und etwas anderem Layout 
kamen aber 2,5kHz raus, bei pF macht schon etwas Leiterbahn mehr viel 
aus. Bin mal gespannt, wie sich die Frequenz mit Anschluss zum Bordnetz 
verhält :-D

Display etwas modifizieren, damit es in das Gehäuse einer Lenkeruhr 
reinpasst, Dichtung und Display einsetzen und fertig.

Das Display wird bei Sonnenschein während der Fahrt etwas dunkel sein, 
aber mein Gott... Ist ne Bastelei!

Sonst noch Fragen?

Modhorst schrieb:
> Das Display

Zeige mal bitte den Internetlink zum Display, das sieht ja ganz anders 
aus als die allgemein bekannten Chinesen.

Falsche Freunde
https://img.memecdn.com/Cone-vs-Silicone_o_38951.jpg

Gerhard O. schrieb:
> Ist die C-Messung direkt mit 12V betrieben? Besser wäre in dem Fall
> schon die stabilisierte 5V oder ein extra Regler.

Modhorst schrieb:
> Schaltplan.png
>
>             84 KB, 151 Downloads

Da ich den Regler mit den 5V betreibe, ist die Spannung geregelt, Ja.
Außerhalb des Motorrads regelt er auch sehr zuversichtlich. Habe ihn 
allerdings bis jetzt nur im Kanister getestet mit Stab langsam 
raus/rein. Da der Tank nicht linear füllt, muss ich auch noch für jeden 
halben Liter den FrequenzWert oder eher den vom uC gemessenen Wert 
aufschreiben.

Manfred schrieb:
> Zeige mal bitte den Internetlink zum Display, das sieht ja ganz anders
> aus als die allgemein bekannten Chinesen.

Zum Display:
https://www.ebay.de/itm/0-95-7-Pin-Full-Color-65K-SSD-1331-SPI-Serial-OLED-Display-Modul-fur-Arduino/232586327785?hash=item362739b6e9:g:mGQAAOSwXvNZrBGJ
Ich habe die Ecken der Platine abgeschliffen und Isolierband drumgeklebt 
um es galvanisch von der Fahrzeugmasse zu trennen. Musste das Gehäuse 
trot "Abrunden des Displays" mit dem Dremel noch etwas weiten.

Manfred schrieb:
> habe gesehen, dass auf dem OLED ein Spannungsregler XC6206-3V3 sitzt.

Ja der ist meistens vorhanden. Aber den Pegelwandler für die Signale 
vermisse ich meistens.

Gerhard O. schrieb:
> Auch sollte alles Silikon, daß direkt am Bordnetz
> angeschlossen ist gegen Load Dump gefeit sein und 60V aushalten...

Wie langweilig, dass geht ja nichts kaputt. Wie soll ich das keinem BWL 
Fachmann erklären :-)

Modhorst schrieb:
> Ich habe ein ähnliches Display und mit einer Diode hinter dem
> Spannungsregler, das heißt einer Spannung am uC von 4,82V zeigt das
> Display bei mir alles so an wie es soll.

> ES FUNKTIONIERT JETZT!!

Du forderst dein Glück wohl gerne heraus. Sorry, aber das kann ich nicht 
unterstützen.

Dein Display verträgt an den Eingängen nur ganz knapp über 3,3V. Die 
Signale, die vom AVR Mikrocontroller dort hin gehen haben jetzt aber 
4,82V (oder knapp darunter). Jedenfalls deutlich mehr als die 3,3V.

Stefan ⛄ F. schrieb:
> Du forderst dein Glück wohl gerne heraus. Sorry, aber das kann ich nicht
> unterstützen.

Musst du nicht ;-) Das mach ich schon. Habe das Display bereits mehrere 
Stunden in Betrieb und nix ist passiert. Wenn es jetzt ein 50€-Display 
wäre, dann wäre ich vorsichtiger und hätte mir das dann auch vorhandene 
Datenblatt durchgelesen. Aber wenn ich in nem halben Jahr eh auf den ESP 
mit 3,3V wechsel, dann ist mir das egal.

Modhorst schrieb:
> Zum Display:
> Ebay-Artikel Nr. 232586327785
> Ich habe die Ecken der Platine abgeschliffen

OK, im Bild sah es rund aus.

Stefan ⛄ F. schrieb:
> Dein Display verträgt an den Eingängen nur ganz knapp über 3,3V.

Auf dem Bild bei e* scheint U2 ein 3V3-Regler zu sein.

Im Datenblatt das übliche, Seite 52 "Maximum ratings":
VDD -0.3 to +4 V
VDDIO -0.3 to VDD +0.5 V

une eine Seite weiter in den "Characteristics":
VDDIO Power Supply for I/O pins
Min. 1.6 V
Typ. 1.8 V
Max. VDD

Gerhard O. schrieb:
> Den TC1262 verwendete ich aus Bequemlichkeit um von 5V auf 3.3V
> runterzukomen.

Das ist ein merkwürdiges Teil, sowohl im SOT- als auch TO-Gehäuse 
verfügbar.
Er kann 500 mA Laststrom, dafür ist er mit 80..130 µA Querstrom auch 
noch recht bescheiden unterwegs. Mit max. Eingangsspannung von 6 Volt 
aber fast nirgendwo zu gebrauchen, selbst mit 4 Alkalizellen überfährt 
man den schon.

> Den MCP1703 kenne ich natürlich auch.

Hätte mich gewundert, wenn nicht :-)

> Der ist praktischen wenn nur wenig Querstrom zulässig ist
> weil nur ein paar uA "verbraten" werden.

Nur deshalb setze ich ihn ein, im Gegensatz zum 1702 lässt der sich an 
einem 12 Volt-Bleiakku betreiben.

Gerhard O. schrieb:
> Ob Load Dump bei einem Motorrad wahrscheinlich ist, kann ich nicht
> beurteilen. Z.B kann Load Dump aber bei schlechtem Batterieanschluß
> (Korrosion) durchaus leicht passieren weil dann die Lichtmaschine
> plötzlich leerläuft und kurzzeitig sehr hohe Spannungen produzieren
> kann. Vorsichtig sein schadet nie. In seinem Fall dürfte ein LC Filter
> und richtig bemessener TVS/MOV höchstwahrscheinlich ausreichend sein
> solange Spannungsspitzen die LM7805 spannungsfestigkeitsgrenzen nicht
> überschreitet.

Motorräder haben einen Anlasser, der Hubraum liegt im Bereich kleiner 
PKWs. Die Batterie ist kleiner, typisch 14 Ah - also gibt es keinen 
Grund zu der Annahme, dass das Bordnetz sauberer als im PKW ist.

Wenn man ihn denn bekommt, wäre der LP2950 die bessere Wahl, von dem 
gibt es eine Automotive Version.

> Stefan ⛄ F. schrieb:
>> Dein Display verträgt an den Eingängen nur ganz knapp über 3,3V.

Manfred schrieb:
> Auf dem Bild bei e* scheint U2 ein 3V3-Regler zu sein.
> Im Datenblatt das übliche:
> VDDIO: -0.3 to VDD +0.5 V
> VDDIO Power Supply for I/O pins: Max. VDD

Danke, dass du meine Aussage bestätigt hast.

Mein Problem mit dem Display ist eher die Größe der Platine!!
2 Seiten des Glases kratzen am Metall und mit den Vibrationen des 
Choppers weiß ich nicht, wie lange das hält.
Wenns elektronisch brät, dann gebe ich Bescheid und weiß jetzt auch, 
woran es dann liegt.