Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik LCD summt nach 12 AC Eingangsspannung


von Jonas E. (jonas_e43)


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Hallo,

vor kurzem habe ich meine Schaltung, die für AC und DC Spannung designed 
wurde von DC auf AC umgestellt. Nach dieser Spannungsänderung hat 
komischerweise der LCD angefangen ziemlich laut zu summen. Ich weiß 
nicht genau ob dies die Hintergrundbeleuchtung oder die Steuereinheit 
des LCD an sich ist. Woran könnte das liegen?
Die Eingangsspannung beträgt 12V AC.

Gruß Jonas

von isnah (Gast)


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Was hindert dich daran, die Hintergrundbeleuchtung probehalber mal 
abzuhängen?
Oder den Lade-Elko nach dem Gleichrichter zu vergrössern?

von Carsten B. (corvulus)


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Versuch auch hinter dem 7805 noch einen 10µF ELKO zu packen. :-)

von Carsten R. (kaffeetante)


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Beschreibe das Brummen? klingt es nach 50 Hz? Summt wirklich das LCD 
oder das Netzteil. Die Schaltung des LCD finde ich nicht im Schaltplan. 
Kannst Du die Ausgansspannung des Netzteils übersprüfen. Ist sie sauber? 
Ein Oszi oder DSO ist vermutlich nicht vorhanden.

Welchen Strom zieht die Schaltung im DC-betrieb?

Teste mal das Netzteil mit einer ähnlich starken ohmschen Last. Kleine 
Glühbirnen für Taschenlampen und Fahrräder kann man schön in Reihe und 
Serie schalten zum Abstufen. Summt es dann noch immer?

Speise das Netzteil mal mit passender Gleichspannung anstatt mit 
Wechselspannung, irgendetwas in der Kategorie 12 bis 15 Volt DC. Summt 
es jetzt noch?

Zum Schaltplan:

Der 100 nF Kondensator C12 direkt vor dem Regler sollte laut Datenblatt 
ein 330 nF sein.

Sind es wirklich 12 Volt AC? Manche Trafos haben bei geringer Last nahe 
Leerlauf eine höhere Spannung. Da liegt man Eingangsseitig je nach Trafo 
in der Region von 20 Volt, abzüglich der Dioden. Der Regler ist für 
Lasten bis 0,5 A. Da könnten mehrere Watt zusammenkommen, je nach Last. 
Wie sieht es da mit der Kühlung aus?

Die 570 µF am Eingangselko hattest Du gerade griffbereit oder wie 
berechnet (Last noch unbekannt)? Der Elko sollte zur Last passen. Über 
die Auslegung streiten sich die Geister. Da es maximal 0.5 A Last am 
78M05 sein dürfen, kann der Kondensator verkleinert werden bei der 
aktuellen Bauweise und einer Versorgung mit 12 Volt AC. Das senkt die 
Ladeimpulse des Elkos. Da der C12 zu klein ist könnte diese 
Ist-Kombination Probleme verursachen.

: Bearbeitet durch User
von Helge A. (besupreme)


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Könnte es vielleicht sein, daß das Summen nur bei eingeschalteten Relais 
auftritt? - 5V Relais ziehen ja gerne relativ viel Strom. Falls sich die 
Schaltung in dem Bereich ändern läßt, vielleicht 12V Relais einbauen und 
die Spannung vor dem Regler verwenden? Durch den niedrigeren Relaisstrom 
könnten R4 und R5 dann vielleicht auch auf 'gefühlte' 2k2 erhöht werden. 
- Die Power LED scheint überflüssig, da das LCD eh permanent beleuchtet 
wird..??

@Carsten - 0 - 100n bei Elko direkt dabei wird in mehreren 78XX 
Datenblättern als ausreichend angesehen. Scheint vom Hersteller 
abzuhängen: "[330nF] Required if filter capacitor is more than 4 inches 
away..." Nehme aber auch immer 100n zum Elko dazu.

: Bearbeitet durch User
von Jonas E. (jonas_e43)


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isnah schrieb:
> Was hindert dich daran, die Hintergrundbeleuchtung probehalber mal
> abzuhängen?

Es handelt sich hier um eine smd bestückte Platine der LCD ist direkt 
damit verlötet.

isnah schrieb:
> Oder den Lade-Elko nach dem Gleichrichter zu vergrössern?

Habe den Ladeelko auf 1000 uF vergrößtert. Das Summer bleibt...

Carsten Born schrieb:
> Versuch auch hinter dem 7805 noch einen 10µF ELKO zu packen. :-)

Das Summen ist wesentlich leiser geworden :)

Carsten R. schrieb:
> Beschreibe das Brummen? klingt es nach 50 Hz? Summt wirklich das LCD
> oder das Netzteil. Die Schaltung des LCD finde ich nicht im Schaltplan.
> Kannst Du die Ausgansspannung des Netzteils übersprüfen. Ist sie sauber?
> Ein Oszi oder DSO ist vermutlich nicht vorhanden.

Das Brummen kann ich von der Frequenz her schlecht beschreiben.
Das LCD summt, sowie das Netzteil, obwohl das LCD viel lauter war.

Carsten R. schrieb:
> Speise das Netzteil mal mit passender Gleichspannung anstatt mit
> Wechselspannung, irgendetwas in der Kategorie 12 bis 15 Volt DC. Summt
> es jetzt noch?

Nein.

Carsten R. schrieb:
> Sind es wirklich 12 Volt AC? Manche Trafos haben bei geringer Last nahe
> Leerlauf eine höhere Spannung. Da liegt man Eingangsseitig je nach Trafo
> in der Region von 20 Volt, abzüglich der Dioden. Der Regler ist für
> Lasten bis 0,5 A. Da könnten mehrere Watt zusammenkommen, je nach Last.
> Wie sieht es da mit der Kühlung aus?

Das Netzteil ist ein 12V AC Klingeltrafo.

Helge A. schrieb:
> Könnte es vielleicht sein, daß das Summen nur bei eingeschalteten Relais
> auftritt? - 5V Relais ziehen ja gerne relativ viel Strom. Falls sich die
> Schaltung in dem Bereich ändern läßt, vielleicht 12V Relais einbauen und
> die Spannung vor dem Regler verwenden? Durch den niedrigeren Relaisstrom
> könnten R4 und R5 dann vielleicht auch auf 'gefühlte' 2k2 erhöht werden.
> - Die Power LED scheint überflüssig, da das LCD eh permanent beleuchtet
> wird..??

Nein, das Relais summt nicht, da es nicht angesteuert wird.

: Bearbeitet durch User
von Carsten R. (kaffeetante)


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Jonas E. schrieb:
> Das Netzteil ist ein 12V AC Klingeltrafo.

Sehr wahrscheinlich ist genau das das Problem. Klingeltrafos haben aus 
Sicherheitsgründen kurzschlußfest zu sein. Daher sind sie so gebaut, daß 
sie keine hohen Ströme liefern können. Sie reichen einen Kurzschluß 
nicht bis zum Netz weiter, bzw. tun dies nur stark gedämpft. Man 
erreicht dies mit einem "weichen" Trafo.

Der Siebelko hinter dem Gleichrichter wird nur mit kurzen aber hohen 
Impulsen geladen, die ein weicher Trafo nicht voll zu decken vermag. Es 
kann also nicht genügend Strom für die Stützzeit eingespeichert. Ich 
schreibe bewußt Strom und nicht Energie um zu betonen, daß der Regler 
die überschüssige Spannung ohnehin verheizen würde. In diesem Falle ist 
die unzureichende Stromversorgung und nicht die Spannugs- oder 
Energieversorgung das Problem. Daher kann ein scheinbar ausreichend 
großer Trafo doch "zu klein" sein.

Ein harter Trafo ähnlicher Größe könnte den Bedarf eher decken. Gerade 
deshalb sollte man den Siebelko nicht unbedacht vergößern. Ein weicher 
Trafo kann ihn bei Überlast einfach nicht aufladen, der Nutzen wird also 
begrenzt, und ein harter Trafo führt bei großem Siebelko zu noch höheren 
Stromspitzen nahe dem Kurzschluß, wodurch man sich andere Probleme 
einhandeln kann.

In deinem Fall wird daher vermutlich pulsartig die Spannung einbrechen. 
Ist in dem LCD-Modul ein Schaltregler verbaut, wird dieser die 
Spannugseinbrüche durch höhere Ströme kompensieren um seinen Bedarf zu 
decken. Dies verschlimmert die Situation. Ein solches Szenario bei 
Reihenschaltungen von Reglern ist ein Klassiker.

Dieses Szenario paßt zu:

Jonas E. schrieb:
> Habe den Ladeelko auf 1000 uF vergrößtert. Das Summer bleibt...

Jonas E. schrieb:
> Carsten R. schrieb:
>> Speise das Netzteil mal mit passender Gleichspannung anstatt mit
>> Wechselspannung, irgendetwas in der Kategorie 12 bis 15 Volt DC. Summt
>> es jetzt noch?
>
> Nein.

(keine Spannungseinbrüche eingansseitig vor dem Gleichrichter)

Jonas E. schrieb:
> Carsten Born schrieb:
>> Versuch auch hinter dem 7805 noch einen 10µF ELKO zu packen. :-)
>
> Das Summen ist wesentlich leiser geworden :)

Dieser Elko federt die Auswirkungen der Spannungseinbrüche vor dem 
Regler etwas ab und würde sogar teilweise das fatale Gegenregeln des 
Schaltreglers teilweise kompensieren, sofern ein solcher tatsächlich 
vorhanden ist. Das Modul ist ja noch nicht näher beschrieben. Allerdings 
würde der Strom wellenförmig durch den Regler gehen und diesen stoßweise 
belasten, eventuell sogar überlasten.

In diesem Falle sollte man den Trafo durch einen Anderen austauschen, 
welcher die Ladestromspitzen besser zu decken vermag. Tendentiell würde 
ich im Allgemeinen eher zu einem stärkeren Trafo raten, anstatt eines 
Härteren. Da ein Klingeltrafo aber ein Extrembeispiel für einen weichen 
Trafo darstellt, wäre in diesem Falle "teileise härter" zunehmend 
interessant. Also teste mal die Schaltung mit einem anderen Trafo.

Alternativ könnte man eine (Ab)Art aktive PFC hinter dem Trafo einbauen 
um diesen besser auszulasten. Eine solche Konstruktion wäre aber, 
abgesehen vom akademischen Nutzen, eher als exotisch anzusehen. Wer eine 
aktive PFC (ist auch ein Schaltregler) einsetzt, kann meistens gleich 
komplett auf Schaltregler umstellen.

von Jonas E. (jonas_e43)


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Habe ja wie gesagt das Summen einigermaßen verringern können.
Spricht denn etwas grundsätzlich dagegen einen Klingeltrafo zu 
verwenden?
Gruß Jonas

von Carsten R. (kaffeetante)


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Wenn es das ist was ich vermute (daher ollte man es testen), wird es mit 
diesem Klingeltrafo wahrscheinlich schwer bis unmöglich, weil man auf 
die Ausgangsseite des Reglers nicht bliebig große kapazitive Lasten 
legen sollte um das Problem noch weiter zu dämpfen.

Grundsätzlich kann man die Eignung eines weichen Trafos wie einen 
Klingeltrafo nicht auschließen. Er sollte aber die Ladeimpulse liefern 
können. Er ist also größer zu wählen.

von Helge A. (besupreme)


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Ich hatte nur wegen der Relais gefragt, um eine Stromüberlastung 
ausschließen zu können. Das scheint ja hier nicht der Fall zu sein. 
Controller, LCD und Beleuchtung zusammen dürften hier weniger als 100mA 
ziehen, liege ich damit im richtigen Bereich? Du hattest ja bestimmt 
schon mal den Stromverbrauch gemessen mit deiner DC Spannungsquelle..??

Eine (Trafo- oder Leitungs-) Impedanz und ein Gleichrichter zusammen 
können schon einen passablen Oszillator hergeben. Das läßt sich leicht 
ausschließen, indem an den Wechselspannungseingang der Schaltung 
zusätzlich ein kleines Dämpfungsglied mit z.B. 10nF + 220 Ohm 
dazugeklemmt wird. Bilder ähnlich wie oben angehängt weisen auf ein 
notwendiges Dämpfungsglied hin. Das zirpt dann mit 100Hz und wird mit 
einem größeren Eingangselko keinen Deut besser.

Wenn das ausgeschlossen ist: Ist dein 5V Regler wirklich von dem 
Hersteller, der im Plan benannt ist? Ich frage, weil ja doch 
gelegentlich Fakes auf dem Markt herumgeistern mit viel schlechteren 
Eigenschaften. Dafür spricht, daß das Summen mit Ausgangs-Elko geringer 
wird. Auf meiner Werkbank bekäme so ein unruhiger Regler dann zusätzlich 
einen 100uF-220uF Elko am Ausgang.

von Jonas E. (jonas_e43)


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Helge A. schrieb:
> Du hattest ja bestimmt
> schon mal den Stromverbrauch gemessen mit deiner DC Spannungsquelle..??

Nein, hatte ich noch nicht. Wie mache ich das am Besten mit einem 
Multimeter?

Helge A. schrieb:
> Wenn das ausgeschlossen ist: Ist dein 5V Regler wirklich von dem
> Hersteller, der im Plan benannt ist?

Der Spannungsregler ist von Conrad : 
(http://www.conrad.de/ce/de/product/156945/SMD-Festspannungsregler-positiv-KEC-Korea-Electronics-KIA78M05F-Gehaeuseart-DPAK-Ausgangsspannung-5-V-Iout-500-mA-Aus)

Kann ich anstatt den Dioden nicht auch diesen SMD Gleichrichter verweden 
oder hat der irgendwelche Nachteile?
http://www.reichelt.de/Gleichrichter/SMD-DF-005/3/index.html?&ACTION=3&LA=2&ARTICLE=18621&GROUPID=2998&artnr=SMD+DF+005

Gruß Jonas

von Carsten R. (kaffeetante)


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Jonas E. schrieb:
> Kann ich anstatt den Dioden nicht auch diesen SMD Gleichrichter verweden
> oder hat der irgendwelche Nachteile?

Kannst du nehmen. Dafür sind die Gleichrichter ja gemacht. Die 
Strombelastbarkeit ist zwar zu beachten, aber in diesem Fall wirst Du 
die mit deiner Schaltung und diesem Trafo wohl kaum überschreiten 
können. Nur warum willst du die verbauten Dioden austauschen? Oder 
fragst du für zukünftige Projekte?

Jonas E. schrieb:
> Wie mache ich das am Besten mit einem
> Multimeter?

Ja. Kleiner Scherz ;-) Nimm einen Lastwiderstand und schließe den in 
Reihe mit dem Netzteil an das Netzteil an und messe die Spannung am 
Widerstand. Komischer Satz. Ich hoffe Du weißt was ich meine. Netzteil 
eins ist das DC Betzteil mit dem Du schon das summen getestet hast. 
Netzteil 2 ist deine Schaltung. Es muß ein DC Netzteil sein, sonst kommt 
es zu wechselnden Stromstärken die du mit einem Multimeter nicht so gut 
messen kannst. Über die Formel U=R*I erhätst Du den Strom.

Der Widerstand sollte niederohmig sein und etwas Leistung vertragen 
können. Wenn Du keinen Lastwiderstand hast kannst Du ihn Dir auch bauen, 
beispielsweise aus zehn 0,25 Watt 10-Ohm-Wiedrständen. Eine Glühbirne 
geht nicht da ihr Widerstand Tepraturabhängig ist und der Glühfaden hohe 
Temperatursprünge macht.

von Jonas E. (jonas_e43)


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Carsten R. schrieb:
> Oder
> fragst du für zukünftige Projekte?

Das ist für zukümftige Projekte, versuche mein Repertoire kontinuierlich 
zu erweitern. Deswegen dachte ich hier auch besser ein Bauteil, als 5 
Dioden :)

Hier in der Schematik wird noch rückführende Diode zwischen dem In bzw. 
Output des Spannungsreglers gesetzt (D8) brauche ich die?

Gruß Jonas

: Bearbeitet durch User
von Carsten R. (kaffeetante)


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Jonas E. schrieb:
> Hier in der Schematik wird noch rückführende Diode zwischen dem In bzw.
> Output des Spannungsreglers gesetzt (D8) brauche ich die?

Nicht unbedingt. Sie soll Situationen verhindern in denen der Eingang 
des Spannungsreglers weniger Spannung hat als der Ausgang, da die Regler 
eine Rückbestromung gar nicht mögen. So wird die Verpolspannung auf die 
Diodenflußspannung begrenzt.

Eine Rückbestromung kann passieren wenn der Siebelko schneller entladen 
wird als die Ausgangsseite, z.B. wenn noch andere Verbraucher parallel 
zum Regler ebenfalls vom Siebelko gespeist werden. Es ist aber eine 
billige Vorsichtsmaßnahme und daher generell zu empfehlen wenn diese 
Situation nicht anderwertig technisch ausgeschlossen wurde. Gerade bei 
Basteleien kann es mal anders kommen als gedacht.

von Jonas E. (jonas_e43)


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Carsten R. schrieb:
> Eine Rückbestromung kann passieren wenn der Siebelko schneller entladen
> wird als die Ausgangsseite, z.B. wenn noch andere Verbraucher parallel
> zum Regler ebenfalls vom Siebelko gespeist werden. Es ist aber eine
> billige Vorsichtsmaßnahme und daher generell zu empfehlen wenn diese
> Situation nicht anderwertig technisch ausgeschlossen wurde. Gerade bei
> Basteleien kann es mal anders kommen als gedacht.

Alles klar, dann füge ich die in meinem Netzteil noch hinzu.

Im Anhang das aktuelle Netzteil. Muss man da noch was für eine 
vernünftige Umwandlung von AC Spannung hinzufügen?

Gruß Jonas

von Carsten R. (kaffeetante)


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Das kann man so machen. Die Schaltung sollte aber eigentlich ohne den 47 
µF Elko funktionieren. Das da keine großen Kapazitäten hingehören und 
warum, habe ich ja schon geschrieben. Wenn es nicht anders geht, es 
funktioniert und kein Oszi greifar ist, ok. Wenn man auf eine solche 
Krücke angewiesen ist, sollte man die Schaltung eigentlich nochmal 
abklopfen.

Wie gesagt, ich gehe nach derzeitigen Informationsstand davon aus, daß 
der Trafo zu knapp und oder zu weich ist. Kondensatoren haben durchaus 
eine Funktion. Es ist aber icht ihre Aufgabe aus einem ungeeigneten 
Trafo einen passenden Trafo zu machen, auch wenn zusätzliche Kapazitäten 
hier und da die Grenzen des Designs hinauszuschieben vermögen.

Wenn das LCD-Modul schnellere und stärkere Lastwechsel verursacht als 
der Regler ausregeln kann, so gehört ein passender Kondensator und auch 
noch weitere Filterelemente zur Last, nicht zum Netzteil. Schwingt die 
Schaltung weil der Regler zwar zu regeln versucht, aber keinen Saft 
bekommt, so ist das Problem eingangsseitig zu lösen und nicht durch 
große Kapazitäten ausgangsseitig.

von Jonas E. (jonas_e43)


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Nach meinen Recherchen müsste ich die Brummspannung noch durch ein 
LC-Siebglied oder ein RC-Siebglied reduzieren, damit das Brummen am LCD 
verschwindet. Ab welchen Stromstärken lohnt es sich denn ein 
LC-Siebglied zu verwenden?
Gruß Jonas

von Carsten R. (kaffeetante)


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Das ist die falsche Frage. Die Brummspannung hat man am Siebelko, also 
zwischen Gleichrichter und Regler. Was der Regler davon noch durchläßt 
liegt nicht einmal im Millivoltbereich. Da sind die 
Spannungsschwankungen durch Lastschwankungen (Strom) oftmals stärker und 
überlagern diese minimalen Brummartefakte.

1.

Wenn Du eine "Art" Brummspannung am LCD hast (Oszillopkop? kleines 
billiges DSO würde auch schon helfen), so wird dieses entweder vom Modul 
selbst verursacht, daß müßte dann passend zum Modul gefiltert werden. 
Dazu müßte man den Schaltplan und die Schaltfrequenzen des Moduls 
kennen.

"Ab welchen Stromstärken lohnt es sich denn ein
LC-Siebglied zu verwenden?"

Auch das ist die falsche Frage. Die Stromstärke sagt ohne Kontext gar 
nichts aus. Was soll man beispielsweise bei einem hohen Konstantstrom 
mit einem Filter bewirken? Mit einem Filter dämpft oder filtert man 
bestimmte wellenartige Ereignisse. Und dieses "bestimmte" ist sehr 
individuell anforderungsabhängig. Das kann man nicht allgelmeingültig an 
nur einer Größe wie zum Beispiel der Stromstärke festmachen.

2.

Oder es sind Spannungseinbrüche, weil die Spannung vor dem Regler unter 
die Minimalspannung zum Regeln fällt. Dann bricht logischerweise auch 
die geregelte Spannung ein. Dann fehlt es dem Trafo an 
Leistungsfähigkeit. Da würde dann auch kein Filter helfen. Ein R ist 
offensichtlich hinderlich. Ein L zusätzlich zum L des Trafo steigert 
auch nicht die Leistung. Und ein dickes C kann auch nur begrenzt helfen. 
Ein passives Filter kann nicht die wesentlichen Trafoeigenschaften 
verbessern, allenfalls nur die Betriebsbedingungen für diesen ein wenig 
in die eine oder andere Richtung optimieren.

Hast Du es denn überhaupt schon einmal mit einem anderen Trafo versucht? 
Ich nehme für solche Zwecke einen dicken Trafo einer alten 12 
Volt-Stehlampe. Der ist mechanisch gut geschützt und mit Fußtaster.

von Jonas E. (jonas_e43)


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Carsten R. schrieb:
> Hast Du es denn überhaupt schon einmal mit einem anderen Trafo versucht?

Hab leider keinen anderen und ich habe jetzt herausgefunden, dass es 
nicht der LCD ist der brummt. Das muss irgendein anderes Bauteil sein.

Gruß Jonas

von Carsten R. (kaffeetante)


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Und zwar etwas das erst in der Kombination mit diesem Trafo hervortritt, 
da der Anschluß einer anderen (Gleich)spannungsquelle vor dem 
Gleichrichter Ruhe brachte.

Jonas E. schrieb:
> Carsten R. schrieb:
>> Speise das Netzteil mal mit passender Gleichspannung anstatt mit
>> Wechselspannung, irgendetwas in der Kategorie 12 bis 15 Volt DC. Summt
>> es jetzt noch?
>
> Nein.

Wenn es nicht das LCD-Modul ist, das summt, kann es eigentlich nur das 
Neteil sein, da ein AVR selbst schwerlich die Möglichkeit hat laut zu 
summen. Oder sind noch weitere Baugruppen angeschlossen von denen wir 
nichts wissen.

Bevor Du also blind ohne zu messen irgendwo irgendetwas herumfilterst 
ist die Anschaffung eines alternativen Trafos das Sinvollste. So etwas 
kann man immer wieder gebrauchen. Gibt es denn keine Geräte zum Zerlegen 
bei euch? Ein alter analoger Sat-Reciever, eine Lampe mit Trafo, eine 
alte Stereoanlage... Zur Not mußt Du ein paar Euros locker machen. Ohne 
Material kommt man halt nicht weiter.

von Helge A. (besupreme)


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btw hattest du spaßeshalber mal ein Dämpfungsglied an den 
Spannungseingang deiner Schaltung gebaut? z.B. 10nF + 220 Ohm?

von Carsten R. (kaffeetante)


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Wie soll diese Anordnung exakt aussehen? Wo genau sollen R und C 
angebracht werden?

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