Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Quarz ohne Kondensatoren


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von Jan \. (Firma: None) (jan-os)


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Moin zusammen.
Ich habe mir mal wieder was andrehen lassen welches den für mich 
schlimmsten Fehler hat.
Den sporadischen.
Bei dem Gerät handelt es sich um eine EWM Phoenix Puls-Schweißmaschine.
Ist aber etwas speziell da dieses Gerät über eine aktive 
Sekundärkreisunterbrechung für einen Cold Arc Prozess verfügt.

Soviel dazu.

Der Fehler tritt sporadisch und nicht reproduzierbar auf.
Äußert sich in deutlich schwankenden Soll bzw Istwerten auf den 
Bedienteilen und ruft teilweise über 600A aus dem Inverter ab.

Jetzt hab ich soweit alles kontrolliert und bin an einem Quarz 
angekommen bei dem die Kondensatoren fehlen.
Sieht so aus als wenn da mal welche verbaut waren.

Aber welche?
Oder gehören da keine hin?

Mit Quarzen kenne ich mich leider nicht aus, und kann auch den 
Hersteller nicht identifizieren.

Könnte jemand von euch mir vielleicht einen Tip geben?

Besten Dank schon mal.

Jan

: Bearbeitet durch User
von Michi (Gast)


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Das Ding ist wohl ein Quarzoszillator, kein Quarz. Also fix fertig, wenn 
die Kondensatoren zu dem Oszillator gehören, dann ist wohl einer ein 
Abblockkondensator, 100nF sind da üblich, zwischen Vcc und GND.

von Jan \. (Firma: None) (jan-os)


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Der MC am Quartz ist ein Atmel.
Genau genommen dieser:
http://ww1.microchip.com/downloads/en/devicedoc/doc3286.pdf

Wenn es was hilft.

von karadur (Gast)


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Den Leiterbahnen nach ist es ein Quartz. Die gibt es auch mit 
integrierten Cs.

von Jan \. (Firma: None) (jan-os)


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Mea Culpa.

Quartz.
Quarz.

von Jan \. (Firma: None) (jan-os)


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Aber warum ist das dann im Layout vorgesehen und scheinbar auch bestückt 
worden?
Kann mir nicht vorstellen das die Dinger einer aus Langeweile da 
eingebaut hat.
Macht es denn was aus wenn ich dort wieder wieder welche einlöte?

von hinz (Gast)


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Du kannst dort bis zu 10pF einlöten, auf beiden Plätzen. Das Problem 
wird dadurch aber sicher nicht behoben sein.

von Jan \. (Firma: None) (jan-os)


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Danke euch für die Informationen.

@Hinz.

Kannst du deine Aussage eventuell etwas untermauern?
Bei dem Gerät hängen ca 6 MC an einem Bus und wollen sich unterhalten.
Kann mir vorstellen das Verständigungsprobleme dort etwas durcheinander 
bringen.

Jan

von hinz (Gast)


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Jan \. schrieb:
> Kannst du deine Aussage eventuell etwas untermauern?

Das von dir verlinkte Datenblatt, S.33.


> Bei dem Gerät hängen ca 6 MC an einem Bus und wollen sich unterhalten.
> Kann mir vorstellen das Verständigungsprobleme dort etwas durcheinander
> bringen.

Wegen der paar ppm? Kaum denkbar.

von Jan \. (Firma: None) (jan-os)


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Danke dir.
Das bedeutet das die interne Schaltung schon die passenden Kapazitäten 
mitbringt?
Damit ist das Teil wohl aus dem Rennen.

Jetzt muss ich mir mal den Bus ansehen.

von hinz (Gast)


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Jan \. schrieb:
> Das bedeutet das die interne Schaltung schon die passenden Kapazitäten
> mitbringt?

Kann man auch so sagen.

von Matthias S. (Firma: matzetronics) (mschoeldgen)


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Wenn du ein Oszilloskop hast, kannst du damit abschätzen, ob der Quarz 
auf Kante schwingt oder sich so schon wohl fühlt. Grob gesagt, sollte 
auch mit einem Tastkopf mit 20pF/10MOhm Last das Signal am Quarz nicht 
zusammenbrechen, empfindlich ist hier vor allem XTAL1 am MC, also Pin 
15.

Beachte auch Kapitel 16 im Datenblatt, in dem für hohe Quarzfrequenzen 
ein Widerstand im MOhm Bereich und ein Kondensator empfohlen wird. Aus 
persönlicher Erfahrung ist der AT89S8253 ein Biest mit ärgerlichen 
Hardware Errata, aber das sollten die Entwickler gewusst haben, als sie 
ihn verbaut und programmiert haben.

: Bearbeitet durch User
von Jan \. (Firma: None) (jan-os)


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Ok.
Ich gucke mir das nun mal an.
Das Gerät ist scheinbar eines aus der ersten Baureihe.
An dem Teil wurden auch einige Kerkos an OPV nachgelötet.
Hatte bislang aber noch nicht die Möglichkeit den Trenntrafo 
anzuschließen.

Kommt aber bald....

Urlaub vom Urlaub steht bald vor der Tür ?

von Peter D. (peda)


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Jan \. schrieb:
> Aber warum ist das dann im Layout vorgesehen und scheinbar auch bestückt
> worden?

Der AT89S8253 hat lt. Datenblatt interne Kondis. Andere AT89xx benötigen 
aber noch welche.
Wenn der Quarz nicht schwingt, bedeutet das, der MC macht überhaupt 
nichts.

von smufte (Gast)


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Deine Fehlerbeschreibung deutet auf eine nicht saubere Messleitung 
zwischen Schweissausgangsseite und der Auswertung hin.

Kontrolliere mal die Verbindungen.

von Jan \. (Firma: None) (jan-os)


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Hi smufte.

Ich gucke mir das mal an.

Hast du eventuell noch weitere Informationen zu diesem Gerät?

Danke!

Jan

von smufte (Gast)


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Bräuchte die Artikelnummer.
Die steht hinten.

von ooops (Gast)


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Mir fällt auf (anderen nicht?) dass die Controller keine Abblock-
Kondensatoren an ihren Vcc Pins haben. Kann sein dass die auf der
Rückseite der Platine sitzen. Wenn nicht, dann ist die Kacke
schon fast am dampfen ....

Ein einziger grösserer (Becher-) Elko in der Nähe des einen
Controllers kann ja nicht die Lösung sein.

von Jan \. (Firma: None) (jan-os)


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Hi,
als Artikelnummer (auf dem Typenschild)
090-004986-00102

Die Rückseite der Platine ist auch mit Komponenten bestückt.
Kann nachher mal nachsehen was da so drauf ist.

Was mir noch aufgefallen ist:
Der MC bleibt im Betrieb kalt.
Es ist keine Erwärmung festzustellen.

Die Platine wurde scheinbar auch schon getauscht.


Jan

von ooops (Gast)


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Jan \. schrieb:
> Die Platine wurde scheinbar auch schon getauscht.

Grundsätzlich ist höchste Vorsicht bei Schaltungsdesigns geboten
bei denen hohe Ströme fliessen bzw gesteuert werden und ein
Mikrocontroller im Spiel ist. Da sind schon viele dran gescheitert.

Kann man vielliecht Aussagen treffen wenn man die Gesamtanordnung
kennen würde. Kann!

von Jan \. (Firma: None) (jan-os)


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Ja,
dieses Gerät ist zudem noch recht speziell.

Das besondere ist halt die aktive Schaltung auf der Sekundärseite.

Da hängen 7 IGBT parallel an der Stromschiene die isoliert über einen 
Treiber geschaltet werden.

Ich bin eigentlich eher mit Wig Geräten beschäftigt und nur zufällig an 
dieses Teil gekommen.

Vielleicht bekomme ich das ja wieder in den Griff.

Danke euch!

von MaWin (Gast)


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Jan \. schrieb:
> bin an einem Quarz angekommen bei dem die Kondensatoren fehlen.

Die Kondensatoren hängen nicht so sehr vom uC, sondern vom verwendeten 
Quartz ab. Wenn der Hersteller einen Quarrz verwendet, der ohne 
zusätzliche Kondensatoren auskommt, kann er sich deren Bestückung zu 
Recht sparen.
Du müsstest also mehr über den Quartz herausfinden, bevor du entscheiden 
kannst, ob das eine dumme Entscheidung des Herstellers war.

von Jan \. (Firma: None) (jan-os)


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MaWin schrieb:
> Du müsstest also mehr über den Quartz herausfinden, bevor du entscheiden
> kannst, ob das eine dumme Entscheidung des Herstellers war.

Das würde ich gerne.
Kann den Hersteller aber leider nicht zuordnen.

von M. K. (Gast)


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Du beißt Dich da zu sehr auf den Quarz fest.
Der wird nicht das Problem sein.

Die Controll PCB wird wahrscheinlich von der Leistungs PCB getrennt und 
separat geschirmt sein. Undichte Schirmung und die Leitungen tragen 
Störungen hinein.
Latchup Effekte, kurzzeitige Abstürze, etc. pp inklusive.

Erstmal ganz sauber aufbauen, Steuerleitungen schirmen, Klappferrite und 
getrennt von Leistungsführenden Kabeln verlegen.
Fette, stabile Erdung der Schirmbleche an einem Sternpunkt.

Schaltplan besorgen wenn möglich und mal detailierte Fotos von dem 
komplette Innenleben hier reinstellen.

Mit blindem Herumgestocher erreichst Du nichts.

von smufte (Gast)


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Halo

hier Mal die Bedienungsanleitung mit Verdrahtungsplan.
https://www.file-upload.net/download-14191371/099-004986-EWM00.pdf.html

MfG smufte

von smufte (Gast)


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evtl auch einfach nur Kontaktschwierigkeiten.
Bevor ich damit beginnen würde auf den Platinen rumzulöten, kansst du ja 
mal kurz alle Steckkontakte einfach mal abziehen und wieder raufstecken.

von goc911 (Gast)


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Matthias S. schrieb:
> Wenn du ein Oszilloskop hast, kannst du damit abschätzen, ob der
> Quarz
> auf Kante schwingt oder sich so schon wohl fühlt. Grob gesagt, sollte
> auch mit einem Tastkopf mit 20pF/10MOhm Last das Signal am Quarz nicht
> zusammenbrechen, empfindlich ist hier vor allem XTAL1 am MC, also Pin
> 15.
>
> Beachte auch Kapitel 16 im Datenblatt, in dem für hohe Quarzfrequenzen
> ein Widerstand im MOhm Bereich und ein Kondensator empfohlen wird. Aus
> persönlicher Erfahrung ist der AT89S8253 ein Biest mit ärgerlichen
> Hardware Errata, aber das sollten die Entwickler gewusst haben, als sie
> ihn verbaut und programmiert haben.

Bist du dir da sicher, das ist jetzt sehr neu für mich und funktioniert 
m.E. nicht. Vorstellen könnte ich mir noch dass beide Seiten mit 
baugleichen Tastköpfen gleichzeitig belastet werden um einigermaßen 
Symetrie herzustellen. Das gemessene Signal wird bzgl. Frequenz (i.d.R 
nicht so wichtig) und Amplitude aber auch gar nicht die 
Betriebsbedingungen abbilden.

Wie geht korrekt messen?
a? Mit einer Stromzange von z.B. mind 100MHz Bandbreite. Der Fehler hält 
sich dann, durch TP1 Verhalten, bei Quarzen <= 10 MHz in Grenzen. Das 
ist dann ok.
b) Was auch geht ist einen aktiven Tastkopf zu nehmen. Diese Belasten 
die Schaltung mit ca. <= 1pf. Vergleiche von a) und b) zeigten bei mir, 
dass beide Methoden zu den gleichen Ergebnissen führen.

Je kleiner die Lastkapazität ist desto schwieriger ist die Messprozedur.

Zur Quarzbeschaltung: Ich sehe in meinen Layouts immer die 
Lastkapazitäten und einen Serienwiderstand im Ausganskreis vor. Braucht 
man die externen Lastkapatitäten immer?

Aktuell arbeite ich an einem ARM Cortex M4 (SAME54). Der eingesetzte 
Quarz benötigt eine Lastkapazität von 8pF. Die Eingänge des SAM bringen 
schon ca. 6pf mit, parallel also 3pF. Das C0 vom Quarz nochmal ca. 3pF. 
Jetzt kommt noch das Leiterplattenlayout dazu, sagen wir ca. 1pF pro 
Ein-Ausgang. Also kannst du für diesen Quarz nochmal 2.2pF bestücken 
oder es auch sein lassen. Es ist egal.

Zu deinem Problem. Suche dir einen Quarz aus der vom Formfaktor passt. 
Dann wähle eine Lastkapazität die relativ hoch ist um keine zu starke 
Abhängigkeit vom Leiterplattenlayout zu bekommen. Bestücke die 
Kondensatoren. Messe korrekt nach ob das Teil schwingt. Mit der 
Stromzange beidseitig, mit dem FET Tastkopf eingansseitig.

OWD

von Matthias S. (Firma: matzetronics) (mschoeldgen)


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goc911 schrieb:
> Bist du dir da sicher, das ist jetzt sehr neu für mich und funktioniert
> m.E. nicht.

Das ist Erfahrung aus langer Praxis. Es geht nicht um die genaue 
Einhaltung der Frequenz, sondern um gesundes Schwingverhalten. Belastet 
man XTALIN (XTAL 1 beim AT89S8253) mit dem 20pF Tastkopf, sollte die 
Schwingung eben nicht abreissen. Die internen Kapazitäten sind im 
Datenblatt mit etwa 10pF angegeben, deswegen hat hinz oben schon mal 2 
externe C mit 10pF vorgeschlagen, damit man auf die typischen 20-22pF 
kommt, für die die meisten Oszillatoren bei diesen MC gedacht sind.
Eine Besonderheit ist beim AT89S8253 die Beschaltung bei hochfrequenten 
Quarzen. Hier sieht man im DB einen hochohmigen Widerstand an XTAL1 
gegen Masse und einen C an XTAL2 gegen Masse. Wie gesagt, der AT89S8253 
ist ein problematischer Chip und diese Beschaltung spricht dafür, die 
habe ich so noch bei keinem anderen MCS51 Chip gesehen.
Es schadet sicher nicht, diese Schaltung beim TE zu ergänzen, wenn sie 
schon im DB so vorgeschlagen wird.

Ich persönlich hatte Schwierigkeiten mit dem internen EEPROM und dem 
Betrieb bei 24MHz und habe den Chip dann schnell beiseite gelegt - da 
gab es besseres.

von Kater Schmidtz (Gast)


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alder,das ist ganz klar ein Oszilator, und vorgesehen ist es damit 
alternativ auch ein Quarz eingelötet werden könnte
Da waren die Cs eingelötet, und da gehören jetzt auch keine hin.
Miss mit dem Multimeter nach, du wirst stehen, der wird mit Spannung 
versorgt.
Suche dir erst GND bei abgeschaltetem Gerät und VCC raus und Viola oder 
Brigit..schon siehst du es

von Jan \. (Firma: None) (jan-os)


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Moin!

Hatte leider gestern keine Zeit mehr an dem Gerät zu arbeiten.

Das hatte ich an dem Gerät in der Vergangenheit schon gemacht bzw. 
beobachtet:

Gerät hat anfangs normal gestartet, was aber ein Zufall gewesen sein 
kann.

Dann hingen die Displays der Maschine in der Bootloop fest.
Das passiert wenn die Kommunikation zwischen Quelle und Vorschubkoffer 
gestört ist.
Also Verbindungskabel neu eingezogen und damit den Fehler vorerst 
beseitigt.

Nun kommen die sporadischen Fehler.
Meistens wenn das Gerät gestartet bzw. kalt ist.

Ah, da kam auch Teilweise noch einen Fehler:
Error 7 sekundär Überspannung (Inverterfehler)
Der verschwindet aber dann.

Wenn die Maschine warm ist läuft es meistens.

Beim Probeschweißen auf Aluminium Impuls dann während des Prozesses 
massive Überströme.
Der Schweißdraht ist damit quasi verdampft.

Beim MAG Schweißen auch teilweise Störungen.

Was ich geprüft habe:
SPW6 Sperrwandler - OK

DC300 Platine - OK

42VAC Spannunngsversorgung - OK

Steuerplatine im Vorschubkoffer - OK (Ausgetauscht da ich zufällig eine 
bekommen habe)

M320 Hauptplatine - scheinbar OK (ziemlich komplex, Werskeinstellung via 
J20)

WK6 Busverteilung und Spannungsversorgung - OK

TRF7M sec IGBT Platine mit Schaltern - OK (Treiber, Dioden und 
Leistungsschalter funktionieren)

TRF6M sec IGBT Platine mit Schaltern - OK (Hier sind noch 2 zusätzliche 
Leistungsschalter verbaut die ich nirgends finden kann. Platine wird 
über TRF7M gesteuert)

Gebläsesteuerungen - OK

Wasserkühlung - OK

Schlauchpaket - (Sonderanfertigung mit PTFE Seele und vollisoliertem 
Anschluss OK. Der Draht darf erst vorne an dem Kontaktrohr kontaktiert 
werden um den Cold Arc Prozess zu steuern bzw. die Leistung zu 
korrigieren.)

PE Verbindung Quelle Vorschub - (OK. Darf nicht angeschlossen sein)

TRF7 - Hier ist scheinbar was faul.
An dieser Platine hat schon jemand was gefummelt, oder es ist ein 
Prototyp.
2 Kondensatoren (oben rechts im Bild) sind scheinbar ausgelaufen.
Kondensatoren am LF347 nachgesetzt und teilweise etwas wild bestückt.
Der 347 wird auch recht warm. Ca 45Grad.

Tja, und jetzt hab ich das Ding halt in der Werkstatt und gucke wie es 
weitergeht.

Das mit den Kondensatoren am Quarz hab nur zufällig gesehen da mir es 
komisch erschien das der MC nicht warm wird.

Hab ein Video vom Fehler gemacht und gucke wie ich das online bekomme.

Allen ein schönes Wochenende und Danke für eure Beiträge.

von Matthias S. (Firma: matzetronics) (mschoeldgen)


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Kater Schmidtz schrieb:
> alder,das ist ganz klar ein Oszilator, und vorgesehen ist es damit
> alternativ auch ein Quarz eingelötet werden könnte

Nö. Das wäre der erste Oszillator, der mit zwei Anschlüsse an den 
AT89S8253 angeschlossen ist - wie soll das gehen? Wie im Datenblatt ist 
ein Quarz ganz normal an Pin 14 und 15 angeschlossen, die Herren 
Bestücker haben eben nur nicht die Plätze für die Lastkapazitäten 
belegt.
Das war ja die Ausgangsfrage in diesem Thread.

Jan \. schrieb:
> 2 Kondensatoren (oben rechts im Bild) sind scheinbar ausgelaufen.

Wenn du die beiden 4,7µF/50V meinst, stimme ich zu. Die sehen wirklich 
nicht mehr so frisch aus, vor allem der rechte, der auch eine 
vergammelte Lötstelle hat. Die beiden kleinen weissen Kerlchen scheinen 
eine Revision zu sein, damit der 347 nicht anfängt zu schwingen oder zu 
klingeln.

von Jan \. (Firma: None) (jan-os)


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Ja, die sehen komisch aus.
Bin dabei die zu ersetzen.
Haben aber noch Kapazität.

Hier noch ein Bild der Rückseite.
Sehe nicht so viele Kondensatoren am MC.
Es kann aber sein das der für eine andere Baustelle verantwortlich ist.
Es ist noch ein DSP auf der Platine.
TMS320LF2406APZA

Ich mache jetzt mal das was vorgeschlagen wurde.

von ooops (Gast)


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ooops schrieb:
> Grundsätzlich ist höchste Vorsicht bei Schaltungsdesigns geboten
> bei denen hohe Ströme fliessen bzw gesteuert werden und ein
> Mikrocontroller im Spiel ist. Da sind schon viele dran gescheitert.

Jan \. schrieb:
> IMG_0919.JPG

Dieses Bild bestätigt mich in meiner vorher ausgesprochenen
Meinung. Die fehlende Massefläche der Leiterplatte stimmt mich
seeeehr verdächtig. Wenn da mal nichts Ensthaftes im Betrieb
passiert. Ich würde mir jedenfalls nicht trauen eine solche
Platine unter diese Betriebsumständen einzusetzen. Da muss ein
Entwickler zusammen mit dem elektrischen Konstrukteur schon
sehr genau wissen was er tut damit Masse und Vcc nicht zuviel
an Störungen abkriegen. Und den Signalleitungen würde eine
Abschirmung von einstreuenden Störungen mittels Massefläche
auch nicht schaden. Siehe z.B. den extrem empfindlichen
Eingangspin des Quarz-Oszillators des Controllers.

only my 2 cents, YMMV

von ooops (Gast)


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Ok, es gibt scheinbar teilweise eine Massefläche, für mich nicht
klar erkennbar. Aber so wie die vermutlich teilweise ausgeführt
ist kann sie stark gegen den Masse-Anschluss der externen
Verbindung(en) driften, "schweben". If you know what I mean.

von Jan \. (Firma: None) (jan-os)


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ooops schrieb:
> Dieses Bild bestätigt mich in meiner vorher ausgesprochenen
> Meinung. Die fehlende Massefläche der Leiterplatte stimmt mich
> seeeehr verdächtig.

Hi.
Das kann ich leider nicht beurteilen.

Die eigentliche Leistungssteuerung kommt von der M320.
Die steuert die Primärschalter via SG3525 (glaube ich) an der DC300.
Das läuft soweit auch.

Aber:
Die Regelung verarbeitet auch noch die Signale der besagten Platine.
Wenn dann falsche Istwerte anliegen, dann kommt scheinbar alles 
durcheinander.

Naja, zum Glück brauche ich das Gerät selbst nicht.
Ist halt was zum Basteln wenn ich mal die Lust an den anderen Geräten 
verliere.

Mal so nebenbei.
Hab hier noch ne EWM Triton 260DC bei der sich der Primärschalter 
zerlegt hat.
ein INV20 ist verbaut.
Hat jemand ne Ahnung ob mal den eventuell diskret aufbauen kann?
Bzw. was für Teile in diesem Klotz stecken?
Neu kaufen bedeutet einen wirtschaftlichen Totalschaden und ein enormes 
Risiko da ich nicht weiß welche Signale das Teil erwartet.

von smufte (Gast)


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ich kann mal schauen ob ich noch einen "klotz" INV34/1000  habe 
allerdings erst nach meinem Urlaub. Ich melde mich dazu nochmal.

von Jan \. (Firma: None) (jan-os)


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Moin smufte.

Das wäre Prima.

Eilt nicht, komme frühestens in 3 Wochen wieder dazu.

Schönen Urlaub.

von Jan \. (Firma: None) (jan-os)


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So.
Die Elkos sind getauscht und die Fühlerleitungen kontrolliert.

Es läuft, aber ich traue dem Braten noch nicht.

Die Elkos dienen der Versorgung für den LF347 OPV.
Dieser bereitet die Fühlerspannung auf.

Gestern mit einigen Prozessen und Materialien getestet.
Top Ergebnisse.

Mal gucken was da noch kommt.
Werde das Ding nun weiter testen und dann mal gucken.
Ist für mich leider nichts.
Obwohl....
3 sind besser als 2 ?

Naja. Etwas OT


Besten Dank an alle.

von Jan \. (Firma: None) (jan-os)


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@smufte
Danke für deine Mühe!
Hab über Umwege ein INV24 bekommen.
Scheint ok zu sein.

Solltest du eventuell Infos zu den Signalpegeln haben dann wäre das echt 
prima.
Ansonsten komme ich gerne auf dein Angebot zurück, sollte mir der Klotz 
um die Ohren fliegen.

An der Steuerkarte würde ich sonst erstmal das Standardprogramm 
durchführen und defekte Dioden und Z-Dioden suchen.
Da war eigentlich immer was dabei wenn die Teile primär hochgehen.

Danke dir.

Jan

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