Hallo allerseits,
ich habe von meinem Vater ein Wohnmobil geerbt, dessen Kühlschrank er
selbst gebaut hat. Der Kompressor, ein Schwingmotor, benötigt einen
Wandler von 12V Bordspannung auf 20V Wechselspannung bei 50Hz.
Das hat bis vor kurzem auch gut funktioniert, aber dann hat ein
explodierender Elko die Schaltung außer Gefecht gesetzt. Austausch
allein hat nicht gereicht, es muss noch mehr beschädigt worden sein. Die
Fehlersuche gestaltet sich allerdings schwierig, da mir absolut unklar
ist, warum der Motor mit dieser Beschaltung (Schaltplan angehängt)
eigentlich jemals laufen konnte? Wie sollen die beiden
Leistungstransistoren BUZ21 mit 50Hz angesteuert werden können? Ich habe
den Schaltplan auch in LTSpice simuliert und die resultierende Spannung
am Motor ist 0V...
Versteht jemand die Funktionsweise dieser Schaltung und kann sie mir
erklären?
Viele Grüße,
Fabi
Offenkundig gehört zur Schaltung noch mehr, denn irgendwoher muss der
51kHz Takt ja kommen.
Auch sind +20V und -20V nicht im Caravan verfügbar.
Offenbar erzeugen die BUZ21 einen mit 1.6kHz zerhackten wechselseitigen
50Hz Takt.
Die 128uH Spulen sollen wohl daraus als Sperrwandler eine höhere
Spannung machen, aber nicht in dieser Schaltung.
Ich würde vorschlagen, einen normalen 50Hz Trafo zu benutzen, 2*12V zu
24V, und dessen 12V Wicklungen abwechselnd mit 12V zu bestromen. Das
sollte dann ungefähr 20V Rechteck rauskommen.
Hallo,
ja, dies ist der zweite Teil der Gesamtschaltung, aber der erste Teil
funktioniert und die Eingangssignale, die auf dem hochgeladenen
Schaltplan sind, sind alle vorhanden:
- Der 51kHz Takt in den 4040 (den ich schon ausgewechselt habe, da der
Elko-Kurzschluss ihn zerstört hatte)
- Die -20 und +20V Gleichspannung, die über einen Trafo aus der 12V
Bordspannung erzeugt wird
Die -20 und +20V müssten nun theoretisch im 50Hz-Takt über die BUZ21 an
den Motor angelegt werden, aber wie kommt eine Ansteuerung der BUZ21 im
50Hz-Takt zustande? Der Takt wird im unteren Teil des Schaltplans
erzeugt, aber nur einer der Flipflops hat ein 50Hz-Ausgangssignal, das
andere im kHz-Bereich...
Viele Grüße,
Fabi
Hier noch die Simulationsdateien, falls das weiterhilft...
Den Optokoppler habe ich überbrückt, weil das generische Spicemodell nur
5V Ausgangsspannung geliefert hat. Erschien mir unlogisch.
Viele Grüße,
Fabi
Michael B. schrieb:> Die 128uH Spulen sollen wohl daraus als Sperrwandler eine höhere> Spannung machen, aber nicht in dieser Schaltung.
Das sehe ich anders. Die Spulen sollen nur zusammen mit den Elkos
Störungen filtern. Wird der obere BUZ 21 (über den Optokoppler) leitend
geschaltet, legt der +20 V an den Motor. (Der untere BUZ 21 muss dann
sicher gesperrt sein.) Sperrt etwas später der obere BUZ 21 wirkt die
BYS24 als Freilaufdiode. Falls der Elko die Energie nicht aufnehmen kann
- oder am Anfang des Rücklaufimpulses zu langsam ist, begrenzt die 91 V
Zenerdiode die Spannung.
Der untere BUZ 21 wird vom BSS 92 angesteuert und versorgt in ähnlicher
Weise den Motor mit der - 20 V Spannung.
Interessant ist nun die Ansteuerung: Die Reihenschaltung der beiden BSS
89 zur Ansteuerung des BSS 92 soll (in Verbindung mit der 4011-
Beschaltung) dafür sorgen, dass nicht beide BUZ 21 gleichzeitig leitend
geschaltet werden können.
Zur weiteren Analyse der Schaltung müssten die Ausgänge des 4040 Ripple
Counter bei dem Takt von 51 kHz und die daraus resultierenden
Ausgangssignale des 4011 D-FFs dargestellt werden. Der Rest (die
Parallelschaltung der beiden Transistoren zur Ansteuerung des
Optokopplers) müsste sich dann einfach herleiten lassen.
Wer die Schaltung entworfen hat, hatte jedenfalls eine Menge
Sachverstand. Sobald ich etwas mehr Zeit habe, werde ich mir diese
Schaltung jedenfalls noch einmal genauer ansehen und die Erzeugung der
Ansteuertakte mal prüfen. Für mich war die Schaltung ein "Leckerbissen".
Vielen Dank für die Fragestellung.
Fabi M. schrieb:> aber nur einer der Flipflops hat ein 50Hz-Ausgangssignal, das andere im> kHz-Bereich...
Deren Ausgangssignale werden durch die BSS89 ja auch und-verknüpft,
daher die BUZ21 nicht einfach mit 50Hz angesteuert, sondern
wechselseitig mit 10ms Burst von 1.6kHz.
Da platzt natürlich eines Tages der 100uV/63V Elko, auch bei parallel
geschalteten 1uF.
Bleibt irgendwie natürlich die Frage, was diese Burts sollen.
Daddy Kuhl schrieb im Beitrag #6317186:
> Das ist schon richtig: Die 50 Hz werden schön gegenphasig erzeugt -ABER:> Das obere Flipflop wird mit 1,6 KHz rückgesetzt, um eine kleine Lücke in> der Ansteuerung der Mosfettelchen zu erzeugen, damit sie niemals> zusammen leiten können. Dann würde es nämlich "Wumm" machen.
Das klingt sinnvoll.
Momentan ist das Ausgangssignal der Schaltung allerdings leider mehr
oder weniger eine Gleichspannung bei +20V, mit kleinen Zapplern.
Welches Ansteuersignal sollte man denn an den Gates der BUZ21 erwarten?
Morgen besuche ich meine Schwiegerfamilie und hab dort ein Oszi zur
Verfügung.
Viele Grüße,
Fabi
Ich würde schon aus Sicherheitsgründen den Kühlschrank entsorgen und
gegen ein Neuteil mit CE-Zeichen tauschen. Mindestens aber einen
Rauchmelder im WoMo installieren. Mit Feuer in so einem kleinen
Innenraum ist wirklich nicht zu spaßen.
MaWin schrieb:> Fabi M. schrieb:>> aber nur einer der Flipflops hat ein 50Hz-Ausgangssignal, das andere im>> kHz-Bereich...>> Deren Ausgangssignale werden durch die BSS89 ja auch und-verknüpft,> daher die BUZ21 nicht einfach mit 50Hz angesteuert, sondern> wechselseitig mit 10ms Burst von 1.6kHz.> Da platzt natürlich eines Tages der 100uV/63V Elko, auch bei parallel> geschalteten 1uF.> Bleibt irgendwie natürlich die Frage, was diese Burts sollen.
Hab ich erst auch gedacht. Beide FFs haben aber 100Hz Clock, der eine
1,6kHz Reset. Zusammen mit den nachfolgenden diskreten OR/AND ergibt das
wohl tatsächlich nur eine Totzeit zwischen dem High- und Low-FET.
Das Ganze ist, nett gesagt, ziemlich Old School. Man kann auch sagen,
arg verkrüppelte Bastelei, wenn man sich ein paar andere Details
ansieht. Ich würde es aus Sicherheitsgründen entsorgen, s.o.
Laut Stempel ist das über 30 Jahre alt, das hat seine Lebenszeit hinter
sich.
Dieter R. schrieb:> Hab ich erst auch gedacht. Beide FFs haben aber 100Hz Clock, der eine> 1,6kHz Reset
Oh, Reset nicht Clock, ja, dann Totzeit, macht auch mehr Sinn.
Damit sollte die Schaltung ja funktionieren, sind ja alles handliche
Bauteile die ersetzt werden können.
Jetzt macht das Ganze schon mehr Sinn, vielen Dank!
Was ich mich noch frage, ist: Wozu die OR-Schaltung der beiden BSS89
unten in der Schaltung, um den Optokoppler anzusteuern?
MaWin schrieb:> Da platzt natürlich eines Tages der 100uV/63V Elko, auch bei parallel> geschalteten 1uF.
Da hat MaWin einen Schwachpunkt erwischt. "Normalerweise" sollte die
Versorgungsspannung von 20 V (positiv und auch negativ) stabil stehen
und die Induktivität wirklich nur die Störstrahlung bremsen. Im
(allerersten) Einschaltmoment der BUZ21 könnte der Strom bei der
Spannung von 20 V und der kleinen Induktivität (ohne Elko) mit einer
Geschwindigkeit von 156250 A/s steigen - sagt mein Taschenrechner. D.h.
der Elko muss nur sehr kurze Zeit Energie liefern. Trotzdem würde ich da
noch einen Folienkondensator mit möglichst hoher Kapazität parallel
schalten. Und Elkos in solchen Schaltungsteilen sollten hoch schaltfest
sein. (Früher haben viele Leute Verstärkerschaltungen nachgebaut und
wunderten sich, wenn die Elkos ihnen um die Ohren flogen. Dass der
Hersteller da besonders schaltfeste genommen hatte, bei denen das nicht
passierte, war den Nachbauern oft entgangen.)
Was man nur mit einem Oszilloskop nachprüfen kann ist, dass beim Sperren
des unteren Transistors am Motor erst (über die Freilaufdiode) ein
Potential von -20 V anliegt. Wenn das noch nicht abgeklungen ist und der
obere BUZ21 schaltet, bekommt der Elko sehr kurz - 20 V ab. Das wäre auf
Dauer unbekömmlich. Und es sollte dann auch geprüft werden, ob die
Zenerdioden wirklich die Spannung auf 91 V begrenzen müssen. Auch solche
Überspannungen schaden einem Elko auf Dauer. Dann sollte man entweder
die Spannungsfestigkeit des Elkos erhöhen oder Zenerdioden mit 60 V
Zenerspannung nehmen. (Aber Leistungszenerdioden nehmen, die kurze
Leistungsspitzen besser verkraften können. Kühlung ist dann natürlich
nicht nötig.)
Für 1987 ist die Schaltung schon cool, damals gab es eben noch nicht so
viele Leistungs P-Kanal MOSFets wie heute.
Man könnte aus den vorhandenen +20V eine H-Brücke speisen und die mit
einem kleinen MC ansteuern. Dann wäre auch echter Sinus möglich.
Günni schrieb:> der Elko muss nur sehr kurze Zeit Energie liefern. Trotzdem würde ich da> noch einen Folienkondensator mit möglichst hoher Kapazität parallel> schalten.
Was da auch so gemacht wurde. Steht halt nur als Text dabei, das Symbol
fehlt im Schaltplan.
Oliver
hinz schrieb:> Fabi M. schrieb:>> Wozu die OR-Schaltung der beiden BSS89>> unten in der Schaltung, um den Optokoppler anzusteuern?>> Ebenfalls wegen der kleinen Totzeit.
Das dachte ich mir schon, aber ich frage mich trotzdem, warum eine
OR-Schaltung und keine AND-Schaltung verbaut ist?
Günni schrieb:> Im> (allerersten) Einschaltmoment der BUZ21 könnte der Strom bei der> Spannung von 20 V und der kleinen Induktivität (ohne Elko) mit einer> Geschwindigkeit von 156250 A/s steigen - sagt mein Taschenrechner.
Begrenzend sind Innenwiderstand und Induktivität des Motors. Die kennt
dein Taschenrechner nicht.
Nochmal: Tu deiner Familie einen Gefallen, schmeiß das Ding weg.
hinz schrieb:> Fabi M. schrieb:>> Wozu die OR-Schaltung der beiden BSS89>> unten in der Schaltung, um den Optokoppler anzusteuern?>> Ebenfalls wegen der kleinen Totzeit.
Oder anders gefragt: Wie schaut das Signal aus, mit dem der Optokoppler
angesteuert wird? Auch ein 50Hz-Signal überlagert mit dem kHz-Signal?
Fabi M. schrieb:> Wie schaut das Signal aus, mit dem der Optokoppler> angesteuert wird? Auch ein 50Hz-Signal überlagert mit dem kHz-Signal?
Nichts ist da überlagert. Das sind 50Hz Impulse mit etwas weniger als
50% Tastverhältnis.
Dieter R. schrieb:> Begrenzend sind Innenwiderstand und Induktivität des Motors. Die kennt> dein Taschenrechner nicht.
Klar, die kannte ich auch nicht. Aber ich wollte damit nur aufzeigen,
dass die relativ kleine Induktivität nicht dafür sorgt, dass der Elko
durch einen hohen Anfangsstrom belastet wird. Das wäre aber bei einer
deutlichen Vergrößerung der Induktivität nach dem Motto "mehr ist
besser" durchaus möglich. Deshalb sollte man auch bei solchen
"Dimensionierungen" von der Größenordnung her abschätzen, wie stark der
Elko (oder andere Bauteile) dadurch beansprucht werden.
Dieter R. schrieb:> Nochmal: Tu deiner Familie einen Gefallen, schmeiß das Ding weg.
Das Problem ist, dass das ganze WoMo voll mit solchen Schaltungen ist...
Mein Vater hat es selber ausgebaut und als Elektroingenieur natürlich
jede Elektronik darin selbst entworfen. Allerdings gehört diese
Schaltung hier zu den ältesten.
Aber wir haben einen Rauchmelder. Und mein einzige Mitfahrer, mein Mann,
hat ebenfalls Elektrotechnik studiert und kann zumindest mündig
entscheiden, ob es ihm das Risiko wert ist, mitzufahren ;)
Fabi M. schrieb:> Mann, hat ebenfalls Elektrotechnik studiert
Und dann hat er Probleme mit dem simplen Schaltplan? Muss wohl
Starkstromelektriker sein.
Freut euch darüber, dass euer WoMo nach dreißig Jahren noch gut in
Schuss ist. Meins, Mercedes-Schrott, habe ich nach zwanzig Jahren
verschenkt, weil die Reparaturen nicht mehr bezahlbar waren. Der
Beschenkte ist KFz-Mechaniker und zwei Jahre später immer noch nicht
fertig mit den Reparaturen.
Man könnte den Kühlschrank vermutlich mit einem heutigen Wechselrichter
und Neztrafo betreiben, das kostet nicht viel und es fallen gleich noch
230V~ als 'Abfallprodukt' an, mit dem man viele andere Sachen antreiben
kann.
Dieter R. schrieb:> Nochmal: Tu deiner Familie einen Gefallen, schmeiß das Ding weg.
Das sagst du so einfach. Speziell angepasste Kühlboxen sind teuer und
rar gesäht, da muss man erstmal jemanden finden, der einem sowas baut,
was dann auch in den Wagen passt. Nicht umsonst gibt es auch heute noch
Kompressorsets für Spezialanfertigungen.
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