Hallo, eine kleine Rätselaufgabe habe ich für die Runde. Ich habe mir für Spielereien mit Solarzellen und Akkus einige Exemplare des DSN-VC288 Spannungs-/Strommessgerätes geholt. Das bekommt man halt günstig aus Fernost. Ich dachte mir auch, ich könnte das mit angesammelten DC-DC-Wandlern in kleine Labornetzteile u.ä. einbauen. Alles private Spielerei u. zu Bildungszwecken. Bis 30 V gemeinsame Versorgungs- und Messspannung passt für mich. Anwendungen sind Solarpanels bis ca. 22 V und Akkus bis 20 V (4 × LiFePo4, 5 × LiIon/Po). Ströme unter 10 A. Nun habe ich schon mehrere Exemplare dieses Meters verloren. Sie vertragen keine zu geringe Spannung. Zuerst fielen Exemplare direkt an einem Solarpanel aus, welches naturgemäß die Spannung zwischen 0 und 7 V variiert. Nun, nachdem das BMS am LiFePo4 die Notbremse aufgrund einer entladenen Zelle die Bremse zog, stieg ein weiteres Exemplar aus. Eine geringe Spannung sehen Verbraucher am BMS dann noch, können nur keine Leistung ziehen. Es gibt verschiedenen Modi des Ausfalls. Manchmal kommt die Anzeige noch, aber zeigt keine Werte mehr. Gern bleibt halt alles dunkel. Ich hatte angenommen, dass das Gerät einfach ausgeht, wenn es nicht genug Spannung hat, aber irgendwas scheint durchzubrennen. Ist da etwas im analogen Teil der Schaltung offenbar, was bei Unterspannung kaputt gehen kann? Besteht vielleicht etwas auf eine gewisse Leistung bei zu geringer Spannung und dann gibt es zu hohen Strom? Der große (A/D-nehme ich an) IC hat keine Beschriftung (wird wohl ein Klon eines üblichen Verdächtigen sein). Einen lm358 kann ich erkennen. Der Spannungsregler (?) überm großen IC heißt 6203A. Der Keramik-Kondensator an dessen Fuß singt im Normalbetrieb nervig und wurde bei mir bei einigen Exemplaren durch einen Elko ersetzt. Es sind die Geräte aber mit und ohne Modifikation gestorben. Welcher Ausfall eines Bauteils ist hier plausibel? Im Prinzip könnte ich jedes Teil ersetzen, damit die Segmentanzeigen nicht auf den Müll müssen. Selbst wenn die Reparatur nicht praktikabel wäre, so interessierte mich doch der Mechanismus aus Prinzip. PS: Ich schwenke bei den Solarspannungen nun zu kleinen analogen Messwerken. Die sind robuster und ausreichend genau, auch billig genug, klauen weniger Strom und erleuchten nicht unnötig das Zimmer. Aber an den Akkus hätte ich schon gerne auch die digtalen Anzeigen, auch wenn Zellenschutz mal anspringt und die Spannung von 20 V auf 3 oder irgendwas dazwischen/drunter fällt.
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Nachtrag: Das Exemplar an dem Akkupack mit BMS ist doch nicht wirklich tot. An besagtem Kondensator nach dem Regler liegen weiterhin 3.3 V an. Display aus. Aber wenn ich die Spannungsversorgung (3-Pin-Anschluss) trenne und wieder verbinde, springt das Display wieder an und hat eine plausible Anzeige. Ein anderes, am Solarpanel verendetes, Exemplar wird aber nicht wiederbelebt. Auch dort messe ich noch immer die 3.3 V am Regler. Es leuchten aber nur zwei Segmente sporadisch. Beim zweiten Versuch keine. Da scheint keine Steuerung mehr dran zu hängen. Ist das dann also der IC, der als schlechte Kopie einfach nicht stabil ist? Ist es bekannt, dass ICs irreversibel aussteigen, wenn die Versorgungsspannung unter den gewünschten Wert sinkt?
Thomas O. schrieb: > Ist es bekannt, dass ICs irreversibel aussteigen, wenn die > Versorgungsspannung unter den gewünschten Wert sinkt? Die meisten ICs in irgendwelchen Schubladen oder Lagern überstehen dieses Unterschreiten der Versorgungsspannung problemlos. Allerdings liegt in diesem Zustand auch kein anderer Pin des ICs an irgendeiner höheren Spannung. Meist ist das das Problem: die Versorgung ist weg, aber an einem Aus- oder Eingang liegt noch unverhofft Spannung an. Damit ist automatisch das Vcc-Rating aus den "Absolute Maximum Ratings" im Datenblatt verletzt. Und wenn das passiert, dann garantiert der Hersteller für nichts mehr.
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DC/DC-Wandler haben prinzipiell dieses Problem. Je niedriger die Eingangsspannung umso größer der Strom und knapp dimensionierte Leistungshalbleiter brennen dann ab. Wenn das nicht passiert, spinnt evt. die Regelung, hinten kommt eine zu hohe Spa nnung raus und killt Bauteile, zuerst die hoch integrierten. Ein Step-Down-Wandler kann dabei die Eingangsspannung ausgeben. Brave Wandler schalten sich bei Unterspannung definiert ab. Aber selbst Traco verkauft welche, die das nicht können. Viele Schaltregler-ICs haben diese Funktion nur halbherzig integriert :(
Danke für die schnellen Meldungen! Bauform B.: Einen DC/DC-Wandler kann ich hier aber nicht entdecken. Lothar M. schrieb: > Allerdings liegt in diesem Zustand auch kein anderer Pin des ICs an > irgendeiner höheren Spannung. Hm. In dieser Schaltung (siehe https://wiringall.com/dsn-vc288-wiring-diagram.html) gibt es in meiner Anwendung nur eine positive Spannung am gemeinsamen Eingang für Messung und VCC. Aber VCC ist immer unter der Messspannng durch den 3.3-V-Regler. Die Messpannung selbst wird doch geteilt, am A/D kommt dann nur etwas in mV an, oder? Der Fall mit den Solarzellen hat dann halt z.B. 3 V Spannung vom Panel, folglich etwas kleineres als 3.3 V an VCC des Chips. Die LEDs der Segmentanzeige werden nicht direkt vom Chip getrieben, sondern nur angesteuert, wie ich das sehe (8 Leitungen für 46 Leuchtsegmente). Ich sehe nicht, wo hier eine höhere Spannung an einem der Pins eine Rolle spielen sollte. Was übersehe ich? Wohl habe ich inzwischen davon gelesen, dass interne Transistoren/FETs den Hitzetod sterben könen, wenn sie durch geringe Spannung nicht voll geöffnet sind und so mehr Spannungsabfall im Durchgang verkrafen müssen. Das erscheint mir auch plausibel/ Hat jemand nen Tipp, welcher IC das sein sollte? 20 PIN, zwei Kanäle A/D, Segmentansteuerung über 8 Leitungen … vielleicht ist das Original ja robuster und ich könnte ihn ersetzten. Oder wie praktikabel wäre eine günstige Schutzschaltung (TL431, Zehner?), die halt z.B. unter 4.5 V Eingangsspannung sperrt und so den Tod vermeidet?
Bauform B. schrieb: > DC/DC-Wandler haben prinzipiell dieses Problem. Auf der gezeigten Platine ist kein geschalteter Regler drauf. Thomas O. schrieb: > Der Spannungsregler (?) überm großen IC heißt 6203A. Das ist dann wohl der LDO hier: https://www.mouser.com/datasheet/2/760/XC6203-846590.pdf > Der Keramik-Kondensator an dessen Fuß singt im Normalbetrieb nervig Wie sieht dann die Ausgangsspannung aus? Schwingt die? > und wurde bei mir bei einigen Exemplaren durch einen Elko ersetzt. Das Singen ist damit dann weg? Dann hat der LDO wie im Datenblatt angegeben auch mal Probleme mit dem (zu niedrigen) ESR eines Kerkos. Deshalb wird da zumindest Tantal vorgeschlagen. Und auch ein Elko hilft da tadellos. Thomas O. schrieb: > Wohl habe ich inzwischen davon gelesen, dass interne Transistoren/FETs > den Hitzetod sterben könen, wenn sie durch geringe Spannung nicht voll > geöffnet sind und so mehr Spannungsabfall im Durchgang verkrafen müssen. > Das erscheint mir auch plausibel Dann ist aber auch meistens die Spannung so niedrig dass kaum mehr ein nennenswerter Strom fließt. Was ich kenne, sind Oszillatoren in µC, die bei zu langsam steigender Spannung nicht anschwingen. Und auch nicht später anfangen, wenn die Spannung ihren Normalwert erreicht. Ich würde hier einfach eine Zusatzschaltung vorsehen, die dem Modul den Saft abdreht, wenn die Versorgungsspannung zu weit fällt.
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Lothar M. schrieb: >> Der Keramik-Kondensator an dessen Fuß singt im Normalbetrieb nervig > Wie sieht dann die Ausgangsspannung aus? Schwingt die? Naja, wenn der Kondensator fiept, dann muss die ja schwingen;-) Gute Frage, ob der Elko das abstellt oder einfach nicht mehr akustisch reagiert. Das Oszi sieht am Elko des funktionierenden Exemplars eine Schwingung mit ca. 1 ms Periode und 60 mV peak-peak. Also die hörbare Frequenz ist definitiv noch da. 30 mV Amplitude scheint mir aber noch gut innerhalb der Spezifikation. Bei einem defekten Exemplar messe ich leicht etwas bei 10 mV pp. Da scheint der IC halt keinen Strom mehr zu ziehen, so dass kaum nachreguliert werden muss. Bei einem Exemplar frisch aus der Tüte, welches auch hörbar fiept, sind es 300 mV pp und eher keine klare Frequenz … Gewitter.
Thomas O. schrieb: > Nun habe ich schon mehrere Exemplare dieses Meters verloren. Sie > vertragen keine zu geringe Spannung. Einfach mal die Anleitung lesen: http://www.mantech.co.za/datasheets/products/DSN-VC288.pdf "power supply range is 4 ~ 24V (out of range will burn)" Also nicht unter 4V, sogar 4.5 wenn es funktionieren soll. Möglicherweise besitzt der Flash-Controller keine BOD brown out detection und zerstört sich den flash Inhalt. Das kann auch Startprobleme bei zu langsam ansteigender Versorgungsspannung bewirken. Die Module sind dem Preis entsprechend ziemlich Scheisse, der Strom am 50mV shunt wird über einen LM358 mit 7mV Offsetspannung verstärkt. Offset und Verstärkungsfaktor wird zwar im Flash-Speicher kalibriert, aber der LM358 schwankt ja auch danach noch erheblich. Im Endeffekt kann man froh sein, wenn die erste Ziffer stimmt.
Thomas O. schrieb: > Naja, wenn der Kondensator fiept, dann muss die ja schwingen;-) Es kann auch die Wechsellast durch das Multiplexen sein, die da zum Schwingen anregt. MaWin schrieb: > "power supply range is 4 ~ 24V (out of range will burn)" Was für ein Murks. Sieht mir aber nach einem Erfahrungsbericht von erbosten Kunden aus. Also Abschaltung unter 5V einbauen.
MaWin schrieb: > "power supply range is 4 ~ 24V (out of range will burn)" OK, im Prinzip stimmt ich zu … nur beziehe ich das burn eher auf zu viel Spannung als zu wenig. Bei 0 V ist der Betrieb ja völlig zulässig eingestellt und reversibel wieder startbar;-) Interessant ist, dass dort 24 V steht. Andernorts sind es 4 bis 30 V … naja, aber dass die Kollegen das nicht so genau nehmen, überrascht mich wenig. > Möglicherweise besitzt der Flash-Controller keine BOD brown out > detection und zerstört sich den flash Inhalt. Das kann auch > Startprobleme bei zu langsam ansteigender Versorgungsspannung bewirken. Wir reden von Flash-Speicher im IC? (Damit gehen wir über in den Bereich Digitaltechnik … war ohnehin unsicher, in welchem Forumsbereich die Frage besser passt.) Die Beschreibung passt. Fehlende/kaputte BOD könnte so ein geklonter IC ohne Beschriftung ja haben. Eine Idee, welcher namhafte µC da als Vorlage dient und evtl. kompatibel in der Schaltung ist? Oder ich baue die Dinger komplett um und verwende nur die Segmentanzeigen; ich nehme an, da gibt es ein paar übliche Schaltungen mit gescheiter Spannungsreferenz. Aber ein paar laufen noch, da steht die Frage einer einfachen externen Unterspannungsschaltung im Raum. > aber der LM358 schwankt ja auch danach noch erheblich. Im Endeffekt kann > man froh sein, wenn die erste Ziffer stimmt. Ein bis zwei Ziffern sind eigentlich schon OK für die Anwendung. Ich will wissen, ob da 0.5 oder 1.5 A rausfließen. Das scheint zu passen. Hohe Präzision erwarte ich da nicht. Die Spannungsanzeige ist etwas kritischer, aber die sollte ja auch unproblematischer sein.
MaWin schrieb: > detection und zerstört sich den flash Inhalt. Ich würde gerne verstehen, wie das genauer funktioniert. Gibt es eine Quelle, die diese Art Tod erklärt? Geht es hier um physikalischen Schaden im Halbleiter oder einfach darum, dass das Gerät aufgrund unsicherer Pegel verwirrt ist und fälschlicherweise sich umprogrammiert, worauf dann der IC noch technisch intakt ist, aber die Programmierung im Eimer? Letzteres würde erklären, weshalb ich noch unterschiedliche Anzeigen gesehen habe nach den Defekten. Dann müsste man die kaputten Exemplare ja prinzipiell wieder reparieren können, wenn man das Protokoll zum Flashen kennt und zumindest den Inhalt eines intakten Chips kopieren könnte … aber ich habe Zweifel, dass es mir den Aufwand wert ist. Eher die noch existierenden durch die Schutzschaltung am Leben erhalten. Und die Frage nach dem kompatiblen Chip hat sich dann auch erledigt. Wenn das ein per Software konfigurierter µC ist, dann nützt der mir ohne diese ja nix. Das war mir vorher noch nicht klar.
Lothar M. schrieb: > Also Abschaltung unter 5V einbauen. Idealerweise nur eine Schaltung, die den Reset-Pin des µC sichert, oder? Wenn die LEDs doch direkt vom µC gespeist werden (habe mich bisher noch nicht tiefer mit Segmentanzeigen beschäftigt, aber es erscheint mir plausibel, dass man über die Verdrahtung mit 8 Vorwiderständen bis zu 255 LEDs anschalten kann), dann wäre es schlau, wenn die Schutzschaltung nicht wirklich den Versorgungsstrom verarbeiten muss, mit Verlusten. Allerdings müsste man den passenden Pin dafür kennen. Ansonsten müssen halt ein paar mA verkraftet werden vom Schalter.
Würde mal auch sagen, da sitzt ein MC drauf und die BOD-Fuses wurden vergessen zu setzen. Damit ist kein ordentliches Reset garantiert und Flash oder EEPROM können teilweise gelöscht werden. 20 Pins, das könnte ein ATtiny261 sein. Mal ausklingeln, wo die 0V und 3,3V anliegen.
Thomas O. schrieb: > Idealerweise nur eine Schaltung, die den Reset-Pin des µC sichert, oder? Wäre einen Versuch wert. Allerdings sollte dann die Ladungspumpe des unbekannten uC auch tatsächlich abschalten. Wenn man das nicht verifizieren kann, schaltet man besser den kompletten Saft ab. > dann wäre es schlau, wenn die Schutzschaltung nicht wirklich den > Versorgungsstrom verarbeiten muss, mit Verlusten. So ein Mosfet bringt da keine nennenswerten Verluste mit sich.
Das große IC mit 20 Pins dürfte ein µC sein. Mit 20 Pins ist die Auswahl da gar nicht so groß. Mit Tip wäre irgendwas in Richtung STM8 oder 8051 kompatibel. Fehlender BOD am µC klingt plausibel. Ein überlastung des Schaltreglers bei längere Zeit zu wenig Spannung gab es auch schon mal, beim Atmel Dragon Board, wenn die USB Spannung knapp war.
Thomas O. schrieb: > Eine Idee, welcher namhafte µC da als Vorlage dient Ich dachte, da sitzt ein STM8 drauf. Thomas O. schrieb: > Ich würde gerne verstehen, wie das genauer funktioniert. Wenn ein Prozessor zu wenig Spannung bekommt, fallen zunächst einige Gatter aus und erkennen Level nicht mehr korrekt, zB. ein high statt einen low. Das passiert ggf. im Instruktionsdecoder, der dann völlig andere OpCodes ausführt als im Programm stehen und so aus Versehen die Flash-Programierregister beschreibt. War früher üblich und hat externe Reset-Controller IC nach sich gezogen, ist heute eingebaut, aber muss man die zur Spannung passende fuse dafür einschalten
Kleine Randnotiz: Ein Ausschalten der Versorgung wäre dann wohl auch unzulässig, da dann ja alle verbotenen zu niedrigen Spannungswerte durchlaufen werden. Irgendwie ein paradoxes Design.
Vielen Dank noch mal für alle Hinweise. Der Tod des µC ist mir nun verständlich. Wenn es ein STM8 ist, dann müsste Pin 4 Reset sein. Der ist auch an einen Testkontakt herausgeführt. Damit bekomme ich das Gerät aber nicht stabil ausgeschaltet, es blinkt fröhlich, wenn der Pin geerdet wird. Sollte ein richtiger STM8 nicht still halten, bis der Pegel wieder steigt? Nunja, anderes Thema. Es wird dann also eine Abschaltung der Versorgungsspannung sein, wenn ich noch ein paar Exemplare in den Betrieb retten will. Habe gerade eines beim Experiment mit dem Reset-Pin dank unsicherer Hand an einen Kurzschluss verloren …
Thomas O. schrieb: > Eine Idee, welcher namhafte µC da als Vorlage dient und evtl. > kompatibel in der Schaltung ist? Auf anderen solcher Panelmeter wurden STM8 vorgefunden. STM32 wäre auch möglich. Beide µC kriegt man in China für einen Appel und ein Ei. AVR ist auch möglich, aber IMHO weniger wahrscheinlich. Dann eher ein PIC. Wenn ich wetten müßte, würde ich auf den STM8 setzen. Schau dir halt die Beschaltung an und gleiche sie mit den Pinouts der Kandidaten ab. STM8 und STM32 sind mit dem Vcap Pin für die Abblockung des internen LDO recht leicht erkennbar.
Nachtrag zur Bestimmung des Chips: Vss und Vdd passen zu STM8 (Pin 7 und 9), aber der einzige andere Kondensator in der Gegend ist mit Pin 20 verbunden, nicht Pin 8, welcher Vcap sein sollte (laut https://www.st.com/resource/en/datasheet/stm8s103f2.pdf). Pin 20 ist der Eingang für das Spannungssignal … also der Kondensator nur eine Stabilisierung dessen. Dann kann ich keinen Vcap erkennen. Der Eingang für das Signal der Strommessung ist Pin 19. Die Ausgänge zu den LEDs sind Pins 13 bis 18 sowie 6 und 10. Ich fasse mal für die Nachwelt zusammen: Pin Funktion 1 2 3 4 Reset ??? 5 6 LED out 7 Vss (gnd) 8 Vcap??? nirgendwo verbunden 9 Vdd (3.3 V, Kondensator) 10 LED out 11 12 13 LED out 14 LED out 15 LED out 16 LED out 17 LED out 18 LED out 19 V-current in 20 V-voltage in (mit Kondensator) Es passt eignentlich sehr gut zu STM8, bis auf fehlenden Vcap und das nicht stete Verhalten von Pin 4.
Hier gibt es zu dem Modul auf Github noch mehr Infos incl. Zeichnung: https://github.com/Upcycle-Electronics/DSN-VC288/tree/master/PDF's
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