DIY Erodiermaschine Spannung bei Duty Cycle OFF Time ca +3V anstatt 0V?

[Ralf (tom-rock)]

Bei meiner DIY Pulse Erodiermaschine nach Ben Fleming ist nach 
anfänglich guter Funktion einiges durchgebrannt.

Da der originale Thread schon etwas alt ist (lag 2 Wochen flach und habe 
mich dann in Elektronikgrundlagen und Oszibenutzung eingearbeitet) und 
die Problematik mittlerweile eine andere ist mache ich einen neuen auf, 
ich hoffe das ist OK so.

Habe Transistoren Q1 und Q2 und die Dioden D8 und D9 ausgetauscht.

Der 555 generiert einen schönen Duty Cycle mit ON/OFF Zeiten ziemlich 
genau wie ich sie haben will und korrekten 0V bis +12V.

Eingestelltes SOLL über R34 und R35 ist ca. 120uS ON Time und 25uS OFF 
Time für alle folgenden Messungen.

Als erstes füge ich den kompletten Schaltplan bei.

Dann Oszi Messungen:

1. Direkt an PIN3 des 555 VOR R14
2. TP5 NACH R14
3. TP6 nach den Transistoren Q1 und Q2

Hier sieht man die korrekten ON/OFF Zeiten nur die Spannungswerte 
verwundern mich, da muss noch etwas defekt sein.

1. Direkt am PIN3 des 555 alles richtig, ca. 0V bis +12V
2. An TP5 ca. +3V bis +12V
3. An TP6 ca. +4V bis +11V

Kann man an den meiner Meinung nach falschen Spannungswerten an TP5 und 
TP6 auf ein defektes Bauteil schließen?

Irgendwo muß die Spannung ja herkommen ?

Die Hexfets IRFB4127 Q3-6 werden mit den Spannungen angesteuert, hier 
kann ich die Durchschaltspannung im Datenblatt nicht erkennen,
müsste eigendlich VGS (Gate-to-Source Voltage) sein aber da ist +-20V 
angegeben?

Dann würden die Hexfets ja nie schalten, sind das häufig nicht so ca. 
4V? und wo finde ich das im Datenblatt?

Ich weiß das viele meiner Fragen dumm klingen, aber für einen Neuling 
ist alles sehr viel auf einmal.
Versuche wirklich mir Grundlagen anzueignen (Wussstet ihr schon das 
viele Abfängerbücher total bescheuert sind? Habe jetzt das dritte 
bestellt!) und probiere viel aus.

Wäre wirklich toll wenn ihr mir helfen könntet!

Viele Grüße und vielen Dank

Ralf

[Falk B. (falk)]

Ralf schrieb:
> Bei meiner DIY Pulse Erodiermaschine nach Ben Fleming ist nach
> anfänglich guter Funktion einiges durchgebrannt.
>
> Da der originale Thread schon etwas alt ist

Dort hätte man weiter machen können.

Beitrag "R 1k lässt HF Rechteckspannung von IC 555 nicht durch DIY Erodiermaschine"

> (lag 2 Wochen flach und habe
> mich dann in Elektronikgrundlagen und Oszibenutzung eingearbeitet) und
> die Problematik mittlerweile eine andere ist mache ich einen neuen auf,
> ich hoffe das ist OK so.

Naja, eher nicht. Aber die Welt wird nicht unter gehen.

> 1. Direkt an PIN3 des 555 VOR R14

OK

> 2. TP5 NACH R14

Weniger OK, der LOW-Pegel ist zu hoch.

> 3. TP6 nach den Transistoren Q1 und Q2

Das Gleiche, LOW Pegel zu hoch.

> Hier sieht man die korrekten ON/OFF Zeiten nur die Spannungswerte
> verwundern mich, da muss noch etwas defekt sein.

Genau.

> Kann man an den meiner Meinung nach falschen Spannungswerten an TP5 und
> TP6 auf ein defektes Bauteil schließen?

Ja.

> Irgendwo muß die Spannung ja herkommen ?

Da klemmt was. Kann es sein, daß du einen der beiden Transistoren 
verpolt oder verwechselt hast?

> Die Hexfets IRFB4127 Q3-6 werden mit den Spannungen angesteuert, hier
> kann ich die Durchschaltspannung im Datenblatt nicht erkennen,
> müsste eigendlich VGS (Gate-to-Source Voltage) sein aber da ist +-20V
> angegeben?

Normale MOSFETs schalten mit 10-15V voll durch.

> Dann würden die Hexfets ja nie schalten, sind das häufig nicht so ca.
> 4V? und wo finde ich das im Datenblatt?

4V ist zu viel für den LOW-Pegel, der sollte MAX. 1V sein.

> Ich weiß das viele meiner Fragen dumm klingen,

Nein.

Löte mal R16-R19 einseitig aus, dann müssen TP5 und TP6 deutlich weiter 
runter kommen. Wenn nicht, löte mal die beiden Transistoren aus.

[Ralf (tom-rock)]

Habe gerade die beiden Transistoren Q1 und Q2 ausgelötet, sind aber 
beide in Ordnung.

Dann habe ich ohne Transistoren (also der Stromkreis endet bei TP5, habe 
auch keinen Kurzschluss gefunden) mal mit dem Oszi gemessen und sehr 
unerklärliche Ergebnisse bekommen.

Viel zu hohe Spannungen von fast +70V und runter bis -50V direkt an PIN3 
des 555 und ähnliches bei TP5.

Wo kommen diese Spannungen her?

Oder habe ich eine falsche Einstellung am Oszi wobei ich mit den 
gleichen vorher zumindest an PIN3 korrekte Werte 0V-12V gemessen habe 
(Gleichstrommessung).

Ich dachte ich wäre gerade dabei die Schaltung ansatzweise zu verstehen, 
und jetzt sowas was ich garnicht nachvollziehen kann.

Ich möchte gerne die Transistorschaltung (Komplementärschaltung ?) die 
die Signale vom 555 an die MOSFETS weiterleitet komplett verstehen (auch 
mit der Ableitung über die Dioden), aber habe hier noch etliche 
Verständnisprobleme.


Hat vielleicht jemand eine Erklärung für die merkwürdigen Messwerte vom 
Oszi?

Auch über Tipps zum Verständnis der Transistor / Mosfetschaltung und die 
genaue Funktion der Dioden D8,D9,D24 und D25 wäre ich sehr froh.

Ein frohes neues Jahr und vielen Dank

Ralf

[Magnus M. (magnetus)]

Du hast vermutlich am Tastkopf den x1/x10 Schalter auf "x1" stehen.

[Ralf (tom-rock)]

Ups, du hast recht, habe ich ausversehen verstellt, sorry für den dummen 
Fehler.

Jetzt mit 10x sind die Ergebnisse in Ordnung (0 - +12V).

Kann sich aber jemand erklären woher die zu hohe LOW Spannung von der 
Anfangsfrage (ca. +3V) herkam, habe fest mit einem oder beiden defekten 
Transistoren Q1 / Q2 gerechnet (dort von der +12V Spannung).

Ich habe überhaupt keine Idee woher die erhöhte Spannung sonst herkommen 
kann.

Vielen Dank für die schnelle Hilfe

Ralf

[Falk B. (falk)]

Ralf schrieb:
> Kann sich aber jemand erklären woher die zu hohe LOW Spannung von der
> Anfangsfrage (ca. +3V) herkam,

Von einem defekten oder verpolten Transistor.

> habe fest mit einem oder beiden defekten
> Transistoren Q1 / Q2 gerechnet (dort von der +12V Spannung).

Woher weißt du, das die nicht defekt sind und richtig eingelötet waren?

[Ralf (tom-rock)]

Falk B. schrieb:
> Woher weißt du, das die nicht defekt sind und richtig eingelötet waren?

Ich habe es mindestens 10 Mal sorgfältigst kontrolliert, der richtige 
Transistor war an der richtigen Stelle und Basis, Emitter und Kollektor 
(Anschlüsse sind auf der Platine beschriftet) waren jeweils am richtigen 
Kontakt eingelötet.

Ich habe dann im verlöteten Zustand die Transistoren durchgemessen und 
als Ergebnis bekommen das sie defekt sind (was ja auch an der Schaltung 
liegen kann und auch wohl lag, das kann ich noch nicht so genau 
identifizieren).

Dann habe ich die Transistoren ausgelötet und mit Diodenmeßfunktion des 
Multimeters durchgemessen:

Q1 PN2907 PNP:

Basis positiv (V) -> Emitter negativ (COM) : OL
Basis positiv (V) -> Kollektor negativ (COM) : OL
Emitter V -> Basis COM : 0,7V
Kollektor V -> Basis COM : 0,7V
Kollektor V -> Sender COM OL , andersherum auch OL

Müsste bedeuten Transistor in Ordnung !

Q2 PN2222 NPN:

Basis positiv (V) -> Emitter negativ (COM) : 0,7V
Basis positiv (V) -> Kollektor negativ (COM) : 0,7V
Emitter V -> Basis COM : OL
Kollektor V -> Basis COM : OL
Kollektor V -> Sender COM OL , andersherum auch OL

Müsste bedeuten Transistor in Ordnung !

Woher jetzt die zu hohe LOW Spannung kommt habe ich überhaupt keine 
Ahnung, werde jetzt deine Tipp ausprobieren und R16 bis R19 auslöten, 
neue Q1 und Q2 wieder einlöten und dann mal messen.

Für weitere Tipps und Hilfen wäre ich sehr dankbar!

Viele Grüße
Ralf

[Ralf (tom-rock)]

So, habe nun die neuen Transistoren Q1 und Q2 eingelötet und entgegen 
meinen Befürchtungen ist nun alles OK.

Sehr schöne Signale mit LOW Pegel von 0V und HIGH von 12 bis (bei TP6) 
ungefähr 10V so wie es sein soll.

Dann war doch etwas mit den Transistoren nicht in Ordnung.

Ist denn meine Testmethode vom obigen Post nicht richtig und die alten 
Transistoren sind doch defekt?

Ich denke das Anschalten vorm Austausch der defekten Dioden D8 und D9 
hat dann vor 3 Wochen die gerade eingelöteten Q1/2 gekillt?

Werde jetzt wieder Erodierversuche durchführen und hoffen das alles 
gutgeht, wede berichten.

Sollten wieder Bauteile kaputtgehen muss ich wirklich den 
Transistor/MOSFET/Dioden Schaltkreisteil komplett verstehenlernen (was 
ich bisher noch nicht geschafft habe) und die Schwachstelle finden.

Vielen Dank an alle, ohne euch hätte ich die Fehler nie gefunden!!

Ralf

[Falk B. (falk)]

Ralf schrieb:
> So, habe nun die neuen Transistoren Q1 und Q2 eingelötet und entgegen
> meinen Befürchtungen ist nun alles OK.

Schau an!

> Ist denn meine Testmethode vom obigen Post nicht richtig

Doch, aber damit findet man nicht jeden Defekt. Du misst nur die Dioden 
von BE und BC und den Rest mit sehr wenig Spannung, typisch kleiner 1V. 
Was bei deutlich mehr als 1V passiert sieht man nicht.

> und die alten
> Transistoren sind doch defekt?

Zumindest einer.

> Ich denke das Anschalten vorm Austausch der defekten Dioden D8 und D9
> hat dann vor 3 Wochen die gerade eingelöteten Q1/2 gekillt?

Was hast du denn da angeschalten? War da alles angeschlossen?

> Werde jetzt wieder Erodierversuche durchführen und hoffen das alles
> gutgeht, wede berichten.

Mach mal. Aber ich fürchte, daß das Problem wieder kommt. Auch wenn im 
Schaltplan schon einige Schutzelemente drin sind, vermute ich mal daß 
die nur begrenzt wirken, vor allem weil das Layout nicht paßt.

> Sollten wieder Bauteile kaputtgehen muss ich wirklich den
> Transistor/MOSFET/Dioden Schaltkreisteil komplett verstehenlernen (was
> ich bisher noch nicht geschafft habe) und die Schwachstelle finden.

Naja, das ist eine löbliche Einstellung, aber ich fürchte, du willst da 
als Flachlandtiroler auf dem Mount Everest. Ich kann dir anbieten, deine 
Platine zu "pimpen" und sie möglichst robust zu machen. Sprich, mit der 
"Methode des scharfen Blicks(tm)" ein paar Leitungen auftrennen, Draht 
ziehen, ein paar Bauteile verändern. Natürlich nicht vor Ort und ohne 
die Maschine, nur die Platine. Die musst du mir dann per Post schicken.

> Vielen Dank an alle, ohne euch hätte ich die Fehler nie gefunden!!

Du hast auch Ausdauer und Lernwillen bewiesen, das ist (hier) nicht 
immer so.

[Ralf (tom-rock)]

Falk B. schrieb:
> Was hast du denn da angeschalten? War da alles angeschlossen?

Ja, alles war angeschlossen nur die Erodierelektroden an Plug PP1 und 
PP2 nicht.

Falk B. schrieb:
> Mach mal. Aber ich fürchte, daß das Problem wieder kommt. Auch wenn im
> Schaltplan schon einige Schutzelemente drin sind, vermute ich mal daß
> die nur begrenzt wirken, vor allem weil das Layout nicht paßt.

Wie wäre das Layout denn besser, bin durchaus gewillt die Platine oder 
zumindest nur den Leistungsteil mit den MOSFETS und Transistoren neu zu 
machen d.h. eine Platine in Auftrag zu geben.

Falk B. schrieb:
> Naja, das ist eine löbliche Einstellung, aber ich fürchte, du willst da
> als Flachlandtiroler auf dem Mount Everest. Ich kann dir anbieten, deine
> Platine zu "pimpen" und sie möglichst robust zu machen. Sprich, mit der
> "Methode des scharfen Blicks(tm)" ein paar Leitungen auftrennen, Draht
> ziehen, ein paar Bauteile verändern. Natürlich nicht vor Ort und ohne
> die Maschine, nur die Platine. Die musst du mir dann per Post schicken.

Das ist ein super Angebot, sollte ich wieder Probleme bekommen komme ich 
gerne darauf zurück.

Vielen Dank und ich berichte über weitere Ereignisse

Ralf

[Falk B. (falk)]

Ralf schrieb:
> Falk B. schrieb:
>> Mach mal. Aber ich fürchte, daß das Problem wieder kommt. Auch wenn im
>> Schaltplan schon einige Schutzelemente drin sind, vermute ich mal daß
>> die nur begrenzt wirken, vor allem weil das Layout nicht paßt.
>
> Wie wäre das Layout denn besser, bin durchaus gewillt die Platine oder
> zumindest nur den Leistungsteil mit den MOSFETS und Transistoren neu zu
> machen d.h. eine Platine in Auftrag zu geben.

Das in Auftrag geben ist das kleinste Problem. Die Platine sollte 
ansatzweise HF-gerecht gestaltet sein. Was das alles bedeutet kann und 
will ich dir hier nicht im Detail erklären, denn das würde zu lange 
dauern und dich mit deinem aktuellen Kenntnisstand überfordern.

Stark vereinfacht

Kurze Leitungen
Kleine Leiterschleifen, vor allem bei der Gateansteuerung der MOSFETs
Entkoppelkondensatoren

https://www.mikrocontroller.net/articles/Kondensator#Entkoppelkondensator
https://www.mikrocontroller.net/articles/Richtiges_Designen_von_Platinenlayouts

Du sagtest, daß die Maschine an einem Tag noch ging und am nächsten 
nicht mehr, könnte es ein Problem beim Ausschalten sein. Wenn dabei 
nämlich die 12V Spannung langsam (mehrere Dutzend Millisekunden!) 
absinkt, werden deine MOSFETs nicht mehr ordentlich geschaltet und 
können im Zweifelsfall durchbrennen. Dagegen hilft ein echter 
MOSFET-Treiber mit Unterspannungsabschaltung.

[Ralf (tom-rock)]

Falk B. schrieb:
> Du sagtest, daß die Maschine an einem Tag noch ging und am nächsten
> nicht mehr, könnte es ein Problem beim Ausschalten sein. Wenn dabei
> nämlich die 12V Spannung langsam (mehrere Dutzend Millisekunden!)
> absinkt, werden deine MOSFETs nicht mehr ordentlich geschaltet und
> können im Zweifelsfall durchbrennen. Dagegen hilft ein echter
> MOSFET-Treiber mit Unterspannungsabschaltung.

Ja, so einen Verdacht über Abschaltspannung o.ä. stand schon mal im Raum 
d.h. daß beim Abschalten etwas durchbrennt.

Das design eines evtl. neuen Leistungsteils könnte ich natürlich nicht 
selbst, da müsste ich mir Hilfe holen, versuche es aber erst nochmal so.
Eigendlich sollte es ja funktionieren, tat es beim Autor und anderen ja 
auch.

Vielleicht spielen die 230V hier in D eine Rolle, Schaltplan kommt ja 
aus den USA.

Gibt es irgendwas was ich beim nächsten Abschalten beachten könnte?

An das AUX Gate an TB24 kann man bei Bedarf anstatt der 4 HEXFETS einen 
sehr starken leistungsfähigen MOSFET anschließen, vielleicht wäre das 
eine einfache Lösung?

Ich hoffe ich komme heute oder morgen zum testen!

Vielen Dank

Ralf

[Falk B. (falk)]

Ralf schrieb:
> Vielleicht spielen die 230V hier in D eine Rolle, Schaltplan kommt ja
> aus den USA.

Nein, denn deine Trafos haben ja (hofffentlich) eine 230V 
Primärwicklung.

> Gibt es irgendwas was ich beim nächsten Abschalten beachten könnte?

Eigentlich nicht. Aber man sollte vermutlich erst das Erodieren 
abschalten, Elektroden trennen und dann die Netzspannung ausschalten.

> An das AUX Gate an TB24 kann man bei Bedarf anstatt der 4 HEXFETS einen
> sehr starken leistungsfähigen MOSFET anschließen, vielleicht wäre das
> eine einfache Lösung?

Nö, denn das ist keine Haustürklingel. Da einfach einen MonsterMOSFET 
anzuschließen ist naiv, denn dabei muss man auf gescheite 
Leitungsführung achten und ggf. noch eine Schutzschaltung am MOSFET 
einbauen.

[Ralf (tom-rock)]

Habe jetzt ausgiebige Erodiertests durchgeführt, funktioniert alles gut 
soweit und ich bin ziemlich happy.

Zwischenzeitlich war der Erodiervorgang besonders bei den dünnen 
Graphitelektroden (0,5mm) sehr instabil und dauernd kamen Kurzschlüsse 
was die Widerstände sehr stark erhitzt.

Hatte irgendwie das Gefühl daß später die Widerstände schneller heiß 
wurden und auch die Spannung nicht mehr so stabil bei ca. 110 Volt blieb 
und auch die unvermeidlichen Kurzschlüsse nicht mehr so klar angezeigt 
wurden (Spannungsabfall).

Habe immer wieder zwischen den unterschiedlichen Bearbeitungen extra die 
Maschine ausgeschaltet (so ca. 10 mal) und alles läuft immernoch.

Morgen werde ich mal alle relevanten Bauteile testen nicht das irgendein 
Leistungwiderstand oder anderes durchgebrannt ist.(Irgendwann meine ich 
mal so ein schmurgelndes Geräusch gehört zu haben...)

Ich weiß nicht welche Temperaturen die Leistungswiderstände so aushalten 
ich habe mich jedenfalls nicht getraut über 80 Grad C an den Kühlkörpern 
zu gehen was je nach Bearbeitung nach ca. 10 min erreicht ist.

Hier muss ich unbedingt bessere Kühlkörper einsetzen, mal sehen wie ich 
das realisieren kann.

Jedenfalls kann ich jetzt systematische Tests mit unterschiedlichen 
Parametern durchführen und hoffen das alles hält.

Werde jetzt ausgiebig erodieren bis etwas ausfällt.

Erst einmal vielen vielen Dank besonders an Falk ohne euch / dich hätte 
ich die Erodiermaschine nicht wieder hinbekommen.

Ich werde weiter hier (und bei Erfolgen auch auf YouTube) berichten und 
irgendwie fürchte ich das das noch nicht das Ende der Reparaturorgie war 
und doch noch einiges an der Schaltung verändert werden muß.

Vielen Dank und viele Grüße

Ralf

[Falk B. (falk)]

Ralf schrieb:
> Hier muss ich unbedingt bessere Kühlkörper einsetzen, mal sehen wie ich
> das realisieren kann.

Da du nicht so viel Platz in der Kiste hast, ist ein Lüfteraggregat 
sinnvoll. Das kann man aus passenden Strangpressprofilen und einem 
Lüfter selber bauen. Die warme Luft muss dann aber durch ein Loch im 
Gehäuse definitiv raus.

https://de.elv.com/fischer-elektronik-hohlrippen-luefteraggregat-la-17-150-24-v-126885

https://www.ebay.de/itm/254215830104

[Ralf (tom-rock)]

Habe jetzt intensive Test mit der Pulse Erodiermaschine durchgeführt und 
es scheint alles zu funktionieren.

Ich wollte noch mal an alle die mir geholfen haben , besonders Falk, ein 
herzliches Dankeschön sagen, ohne euch hätte ich es nicht hinbekommen.

Hier der Link zu einem Video der nun stabil funktionierenden

Pulse EDM : https://youtu.be/EshvpJcnucA

Bedanke mich auch artig bei euch im Video :-)

Viele Grüße

Ralf