Schaltplan Feedback - abgerauchte Motorcontroller

[bedyn]

Letztlich bleibt Dir wohl nur die Analyse mit dem Oszi auf der Versorgung: Alles einzeln testen/ optimieren. Dann nach und nach zusammenfügen.

Habe mir entsprechend Deinem Rat mir am Wochenende mal die LED's genauer angesehen, da, als ich diese mit ins System genommen habe, die Probleme anfingen...

"Testsystem" war zunächst ein Netzteil eingestellt auf 20V, DCDC Konverter, STM32 BlackPill und die LED's. Die DIN Leitung war hier noch ohne irgendwelche zusätzlichen Bauteile ausgestattet. Habe dann an den LED's die Spannung zwischen 5V und GND mit dem Oszi gemessen (s. Bild 002). Ist für mein Empfinden zunächst unauffällig, eine Spannungsspitze konnte ich keine feststellen. Allerdings ist das Oszi auch kein Profimodell (Bandbreite 25 MHz, Samplingrate 200 MS/s). Nach dem zweiten Versuch haben die LED's dann den Geist aufgegeben.

Im nächsten Versuch ergänzte ich dann den Schmitt Trigger und ein 47 Ohm Widerstand in der DIN Leitung der LED's. Gleicher Spannungsverlauf gleiches Ergebnis: Nach der zweiten Messung waren die LED's hinüber (streng genommen nur einzelne, aber eine Systematik welche aufgab konnte ich nicht erkennnen).

Im nächsten Schritt nahm ich dann einen 1000 µF Elko hinzu, angeschlossen nahe der LED's. Spannungsverlauf ist natürlich "weicher" (s. Bild 00. Im Einschaltzeitpunkt leuchten die LED zwar willkürlich, sobald allerdings etwas zeitverzögert ein Signal an DIN anliegt machen die LED was sie sollen. Und das vor allem auch nach mehrmaligen versuchen.

Das scheint zumindest schon mal ein Problem gewesen zu sein. Ob das auch der Grund für den zerstörten Motorcontroller ist wird sich zeigen sobald ich diesen nochmal testen kann.

P.S.: habe versehentlich ein falsches Bild hochgeladen aber keine Ahnung wie man das wieder löscht...

[Holomino]

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Hast Du noch einen Link auf den verwendeten DCDC? (Da sollten ja zumindest schon mind. zwei Kondensatoren draufsitzen)

[bedyn]

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Ah sehr gut, hat funktioniert. Danke!

Bei dem Wandler handelt es sich um so einen: klick.
Ich weiß allerdings nicht mehr genau wo ich den her hatte. Es gibt da offensichtlich diverse Varianten, aber dieser scheint identisch zu sein (5V fix, MP1584EN Chip). Einen Schaltplan davon habe ich leider. Gefunden habe ich nur einen von der einstellbaren Variante

[Holomino]

Ok, auf dem DCDC sitzen die für die Schaltfrequenz angemessenen Kerkos (22µF) drauf. Nominal sollte der auch 1,5A dauerhaft liefern. Wenn die LEDs im Betrieb wirklich kaputt gegangen sind, scheint es ja einen Überspannungspuls gegeben zu haben, der nun durch den Elko gedämpft ist.

Wenn Dich das weiter interessiert, kannst Du ja mit dem Oszi einmal messen, wenn Du die LEDs alle gemeinsam periodisch ein- und ausschaltest:
- Wenn Du am Ausgang des DCDC misst, müsste man auch mit dem Elko noch ein paar zig Millivolt Ausschlag sehen. Beim Einschalten der LEDs pumpt der DCDC etwas nach (Ausschlag nach unten). Beim Ausschalten muss er "zurückrudern" (Ausschlag nach oben).
- Wenn Du einmal die Versorgungsleitungen Gnd UND Plus durchmisst, also Tastkopfmasse an entsprechenden Pol des DCDC und Tastkopf an LED-Stripe, darf da eigentlich im Idealfall nix zu sehen sein, es sei denn, Du hast ein Problem mit einer Lötstelle, einem Steckverbinder oder der Leitungsdicke.

Im ersten Fall siehst Du die Regelfehler des DCDC. Da kannst Du nix machen, es sei denn, Du findest einen besseren Typen.
Der zweite Fall allerdings würde dazu führen, dass an der Versorgung Deiner LEDs nicht das an Spannung ankommt, was der Regler produziert. Da könnte man dann über dickere oder kürzere Leitungen nachdenken.

Ich hatte jetzt noch mal geschaut. Diese WS-Teile nehmen pro LED bis 50mA? Dann wäre ja bei 30 LEDs nominal auch Schluss?

[bedyn]

Interesse habe ich sicherlich daran! Habe zuletzt allerdings das Setup was die Hardware angeht so mal auf Stand gebracht und bin aktuell (leider) an einer anderen Baustelle tätig.
Aber ich denke, dass ich mir nochmal mit den Komponenten ein Testsetup aufbaue und dann die von Dir vorgeschlagenen Dinge messe.

Aktuell plane ich nicht alle LED gleichzeitig an zu schalten, von daher sollte die max. Strombelastung des DCDC Wandlers nicht relevant sein. Aber man weiß ja nie was sich noch alles für Ideen ergeben wenn die IBN weiter geht.
Von daher macht es - neben dem Erkenntnisgewinn - sicherlich sinn, die o.g. Messungen zu machen.

[bedyn]

Hallo Holomino,

in der Zwischenzeit konnte ich nochmal etwas Zeit freischaufeln, einen Testaufbau zusammen stellen und Messungen machen.

Allg. Aufbau: Netzteil eingestellt auf 20 V, DCDC Wandler, LED stripe (WS2812b), 1000 µF Elko an DCDC Wandler Ausgang, Black Pill, DIN Leitung mit 47 Ohm Widerstand gefolgt von Schmitt Trigger 74LVC1G17.
Alle Messungen bei periodischem ein und ausschalten von 26 LED's in der Farbe grün. Die Leistungsaufnahme der LED beträgt dann etwa 1,7 W (gemessen am Netzteil).

Hier die Beschreibung der Messung (bin mir nicht sicher ob ich Dich da 100 % richtig verstanden habe) und die Ergebnisse.
Messung 1: Messung Vcc und GND am Ausgang des DC Wandlers. Hier konnte ich nur den Ausschaltzeitpunkt triggern.
s. Vcc-GND_DCDCWandler_out_aus.png

Messung 2 bis 5: Messung der Versorgungsleitung Plus, also an DCDC Wanlder Vcc out und LED Stripe VCC im Aus- und Einschaltzeitpunkt mit je großer und kleiner zeitlicher Auflösung.
s. Vcc_Leitung-DCDC-WS2812b_XXXX.png

Messung 6 bis 9: Wie vorherige Messung, nur hier jetzt die GND Leitung.
s. GND_Leitung-DCDC-WS2812b_XXXX.png

Hinweis noch zur Messung 2 bis 9: Der Masseanschluss des Oszis (ist das der richtige Ausdruck?!?) war je am DCDC Wandler angeschlossen, die Tastspitze dann je an den LED's.

Ich muss gestehen, so richtig schlau werde ich aus diesen Messungen jetzt nicht.
Ggf. kannst Du oder sonst jemand damit ja mehr anfangen als ich...

[Holomino]

Dein DCDC ist technisch keine Spannungsquelle sondern eine Stromquelle, die auf eine Ausgangsspannung geregelt wird.
Und es ist halt ein Regler, da gilt allgemein: keine Abweichung - keine Regelung.

Beim Ausschalten der LEDs schickt der Regler noch einen kurzen Moment Strom in die Leitung, als wären die LEDs noch an. Nu ist aber jetzt Dein LED-Streifen hochohmig, nimmt also gar keinen Strom mehr auf. Gleicher Strom und plötzlich hochohmiger Widerstand? Was kann jetzt nach dem ohmschen Gesetz passieren? Richtig, die Spannung am Ausgang steigt.

Was Du nun auf Deinen Oszibildern beim Ausschalten siehst, ist indirekt der Ladevorgang am LED-Kondensator über die Widerstände Deiner beiden Zuleitungen (Plus geht hoch, GND geht runter und das wird mehr als 5V). Da puffert der Kondensator den überflüssigen Strom und schneidet damit den Peak ab.

Du siehst aber auch, dass die tatsächliche Regelabweichung am DCDC gar nicht vollständig ankommt. Das liegt einzig an den Leitungswiderständen und auch das ist zumindest ein kleiner Teil des Problems. Ggf. wäre die Regelabweichung bei einer kürzeren oder dickeren Leitung unverfälschter an den Ausgang des DCDCs zu bekommen, so dass der auch schneller reagiert.


Das habe ich Dir jetzt nicht geschrieben, weil konkreter Handlungsbedarf besteht. Man entstört nicht in Richtung Perfektion, sondern in Richtung Gebrauchsfertigkeit. Und in Summe 50mV scheinen mir nicht weltbewegend.
Aber vielleicht helfen Dir diese Leitungschecks (kann man auch wunderbar z.B. auf GND-Netzen auf Platinen mit Analogtechnik anwenden) auch woanders mal weiter.