Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Ultraschallerzeuger - Sicherung brennt ständig durch


von Paul (Gast)


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Hallo,

ich habe ein Treiber-Board inkl. eines Ultraschalltransducers, welches 
10 Sekunden lang lief und seit dem die Glassicherung aus durchbrennen 
lässt.

Mit angeschlossenem Transducer brennt die Glassicherung einfach "nur" 
durch, ohne angeschlossenen Transducer explodiert die Glassicherung mit 
einem lauten Knall.

Im Anhang ist schon mal das Bild von der Unterseite.
Im nächsten Beitrag hänge ich die denkungsgleich gespiegelte Oberseite 
an.

Ich würde mich freuen wenn jemand mal einen Blick auf das Board wirft.
Kann man das aus den Bildern überhaupt erkennen?
Wie könnte ich vorgehen um den Fehler zu finden?

Danke und Gruß!

Paul

von Paul (Gast)


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Hier die Oberseite.

Viele Bauteile sind es ja nicht - da würde sich ein Bauteiltausch 
lohnen. Ich denke nur das im Schaltplan ein Fehler ist, oder im 
Transducer. Allerdings habe ich keinen Plan wie ich den Transducer auf 
Funktion prüfen kann?!

Gruß Paul

von Fritz (Gast)


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Ist schon wieder Ratestunde? Schaltplan (ganz toll: mit Bauteilwerten) 
wäre ein guter Anfang.

von Paul (Gast)


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Ich sehe gerade das ich meine eigenen Beiträge nicht editieren kann.

Auf dem zweiten Bild sieht man die beiden Kühlkörper. Daran sind NPN 
Transistoren angeschraubt (J13007-2).

von Paul (Gast)


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Ich habe mal ein paar Teile ausgelötet um deren Bezeichnung ablesen zu 
können.
Im Anhang noch einmal ein Bild mit mehr Bezeichnungen.

von Stefan F. (Gast)


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@Paul: Die Mühe, einen Schaltplan zu zeichnen, überlasse ich Dir. Danach 
schau ich gerne mal drüber.

Alternativ kannst Du schonmal die Dioden und Transistoren auslöten und 
mit einem Diodentest (des Multimeters) nachmessen, ob die Spannungen 
stimmen.

Diode: Sollte ca. 0,2-0,8V ergeben, aber nur in eine Richtung.

Transistor: Von Basis zum Emitter und von Basis zum Collector sollte er 
sich wie eine Diode verhalten. Vom Emitter zum Collector sollte kein 
Durchgang sein.

Wenn diese Halbleiter alle Ok sind, prüfe die Kondensatoren. 
Möglicherweise st einer kurzgeschlossen. Gleiche mag auch für die 
Transformatoren gelten.

Möglicherweise ist auch dein Ultraschall Transducer defekt oder für die 
hohe Spannung ungeeignet.

von Paul (Gast)


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Erst mal der Schaltplan. Da jetzt die augen schwer werden werde ich das 
Messen mal auf morgen verlegen.

An JP1 kommen 220V, an JP2 kommt der Ultraschalltransducer 
polungsrichtig (Mittelanzapfung ist Plus die andere Anzapfung ist 
Masse).

TR1 ist in Wirklichkeit ein kreisrunder Ferritkern um den die Spulen S1, 
S2 und PRJ einfach drum gewickelt sind (siehe Bild).

YSD-0860 und YSD-0895 sind die beiden auf den Bildern weiter oben 
gezeigten Transformatoren. Die Kabel innerhalb der Pads zeigen die nach 
dem Auslöten gemessenen Verbindungen in den Trafos.
Gerade bei YSD-0860 sieht man das alles irgendwie verbunden ist - bin 
echt kein Experte, aber das sieht für mich recht seltsam aus.

Gruß Paul

von Paul (Gast)


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Hab vergessen zu sagen das S1 und S2 jeweils 12 Wicklungen und PRJ 4 
Wicklungen hat.

von Paul (Gast)


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So, habe gerade alles ausgelötet und nachgemessen.
Ergebniss: - die 4 Gleichrichterdioden sind hin
           - die beiden Transistoren sind hin
           - bei dem Kondensator C1 ist die Vergussmasse über einem Fuß 
etwas           dick. Bin mir zwar nicht sicher ob das so sein soll, 
würde den aber sicherheitshalber als defekt einordnen.

Auf den Transistoren steht:
F
E02AJ
J13007-2

Die sind also von Fairchild. Ich glaube das es diese hier sind:
http://www.fairchildsemi.com/ds/FJ/FJP13007.pdf

Auf den Gleichrichterdioden steht:
N4007
Die können 1kV bei 1A

Der Ultraschalltransducer könnte noch funktionieren. Da es sich dabei um 
ein Piezoelektrisches Element handelt erzeugt es Spannung wenn ich drauf 
drücke.



Wie sollte ich weiter machen? Transistoren und Dioden sind einfach zu 
beschaffen. Von den beiden Transformatoren habe ich keine Ahnung. Ich 
weis nicht wie ich vergleichbare Transformatoren finden kann.

Gruß Paul

von Udo S. (urschmitt)


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Lieber Paul,

du hast so ziemlich alles missachtet, was in der Netiquette bzgl 
Problembeschreibung und in Bildformate steht. Das wird der Grund 
sein, daß du hier nicht viel Resonanz erhältst.
Die Bilder unnötig riesig und nicht beschnitten.
Keine Infos, kein Schaltplan.

Was ist das für eine Platine, wo ist die her?
Was für ein Transducer? Technische Daten oder besser Datenblatt.
Wie hast du die betrieben? Spannung/Strom.
Dann kann man dir eher helfen.

Im Moment sieht es so aus, daß du die Platine überlastet hast und alle 
Halbleiter gestorben sind.

von Klaus2 (Gast)


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Die Frage ist ja: Wieso sind die Teile defekt? ist der Ringkerntrafo 
noch iO? Im prinzip ist das eine Standardschaltung, wenn man mal von den 
Merkwürdigkeiten der dicken Trafos absieht.

Btw: Was macht man mit so viel US Leistung?

Klaus.

von Udo S. (urschmitt)


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Und was sind das für seltsame Brücken auf der Unterseite an den 
Übertragern?

von Achim S. (Gast)


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Udo Schmitt schrieb:
> Und was sind das für seltsame Brücken auf der Unterseite an den
> Übertragern?

Vielleicht wird damit festgelegt, ob es sich um die 230V oder die 110V 
Variante der Platine handelt? Auf dem ersten Bild ist zwar 230V 
markiert, aber evtl. hat man Paul versehentlich doch die 110V Variante 
geliefert.

@Paul: falls du die defekten Halbleiter tauschst und die Inbetriebnahme 
nochmal ausprobierst, würde ich die Spannung erst mal langsam hochdrehen 
und zwischendurch abschalten und testen, ob etwas heiß wird...

von uwe (Gast)


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Also nach der Zeichnung wären die trafos ja ohne Funktion. Kann so nicht 
stimmen...

von Paul (Gast)


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Udo Schmitt schrieb:
> Was ist das für eine Platine, wo ist die her?
> Was für ein Transducer? Technische Daten oder besser Datenblatt.
> Wie hast du die betrieben? Spannung/Strom.
> Dann kann man dir eher helfen.

Die Platine, zusammen mit dem Transducer kommt aus dem Land des Lächelns 
(ebay).
Datasheet habe ich keins bekommen und auch keins gefunden. Auf dem 
Transducer steht leider garnichts bis auf "(0)13913887466". Laut Angebot 
ist der Transducer ein Langevin 40khz Treiber. Eine Internetrecherge 
ergab das diese entweder 50 oder 60 Watt verbrauchen.
Ich habe vor dem ersten Testlauf den Transducer mit dem Board an der 
Stelle von JP2 verlötet. Dabei habe ich darauf geachtet das die 
Mittelanzapfung vom Transducer an Plus gelötet wurde, weil ich das so im 
Internet fand und weil der andere Anschluss am Transducer Kontakt mit 
dem Metallgehäuse des Transducers hat. Das "Plus" Symbol sieht man auf 
dem Bild "Platine_Ultrasound3.jpg". Es ist rechts unten zu finden, 
rechts unterhalb des Wortes "HUANNENQI".
An J1 habe ich 220V angeschlossen. Nach dem Einschalten funktionierte 
alles für etwa 10 Sekunden. Dann kam die Feinsicherung. Ich habe es 
nochmal mit einer neuen Feinsicherung probiert - aber die kam auch 
gleich.



Klaus2 schrieb:
> Btw: Was macht man mit so viel US Leistung?

Was meinst Du mit "US"?



Udo Schmitt schrieb:
> Und was sind das für seltsame Brücken auf der Unterseite an den
> Übertragern?

Meinst Du die Brücken in dem von mir gezeichneten Schaltplan? Wenn ja, 
dann sind es die von mir gemessenen Verbindungen im jeweiligen Trafo.



Achim S. schrieb:
> @Paul: falls du die defekten Halbleiter tauschst und die Inbetriebnahme
> nochmal ausprobierst, würde ich die Spannung erst mal langsam hochdrehen
> und zwischendurch abschalten und testen, ob etwas heiß wird...

Wie könnte ich geschickt die Spannung von 230V auf 110V runterregeln? 
Ich kenne nur Glühbirne in Reihenschaltung ;-)



uwe schrieb:
> Also nach der Zeichnung wären die trafos ja ohne Funktion. Kann so nicht
> stimmen...

Das hat mich auch verunsichert. also noch mal nachgemessen, ausgelötet, 
Schaltplan geprüft. Ich habe etwas korrigieren müssen. daher noch mal 
der neue Schaltplan im Anhang.

von hinz (Gast)


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Paul schrieb:
> Schaltplan im Anhang.

Das ist kein Schalt*plan*.

Mit deinem Talent hätte Theseus keine Chance gehabt.


Schau dir mal das an:

http://www.st.com/st-web-ui/static/active/en/resource/technical/document/application_note/CD00003902.pdf

von Paul (Gast)


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hinz schrieb:
> Mit deinem Talent hätte Theseus keine Chance gehabt.

Du meinst wohl, das er gegen mich keine Chance gehabt hätte ;o).
Ich mach das nur Hobbymäßig und habe nie gelernt wie man so etwas 
zeichnet.

>
> Schau dir mal das an:
>
> 
http://www.st.com/st-web-ui/static/active/en/resource/technical/document/application_note/CD00003902.pdf

^^ich kenn mich mit Trafos wirklich nicht aus. Soll der YSD-0859 auf 
meiner Platine baugleich mit dem auf der letzten Seite, in der Tabelle, 
beschriebenen BUL59 sein?

von hinz (Gast)


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Paul schrieb:
> BUL59

...ist ein Transistor.

von Helge A. (besupreme)


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In deinem Schaltplan ist der rechte Trafo für die galvanische Trennung 
zuständig. Der linke "Trafo" ist nur eine Drossel und hat mehrere 
Abgriffe. Damit wird die maximale abgegebene Leistung eingestellt.

Wenn du alle offensichtlich defekten Teile ausgetauscht hast, besorge 
dir 2 Glühlampen. 100W vor das Gerät in Reihe, 15-25W anstatt dem 
Schallwandlwer anschließen.

Wenn du "irgendeine" Transducer-/Inverter-Kombination zusammengekauft 
hast, ist das ganze vielleicht in eine ungünstige Resonanz geraten.

Überprüfe auch die beiden FR157.

von Achim S. (Gast)


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Paul schrieb:
> Wie könnte ich geschickt die Spannung von 230V auf 110V runterregeln?

Durch Vorschalten eines Trafos. Am elegantesten geht es, wenn man 
irgendwo noch einen Stelltrafo mit ausreichender Leistung hat. 
Glühlampen in Serie helfen aber tatsächlich auch.

Paul schrieb:
> Was meinst Du mit "US"?

Ich tippe mal auf "Ultraschall".

von Udo S. (urschmitt)


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Was willst du eigentlich mit 100W Ultraschall anstellen?

von Falk B. (falk)


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@ Paul (Gast)

>    Platine_Ultrasound3.jpg
>    1,75 MB, 128 Downloads

Satte 35 Megapixel! WOW! Aber wenigstens Bildschärfe ;-)

von Paul (Gast)


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Udo Schmitt schrieb:
> Was willst du eigentlich mit 100W Ultraschall anstellen?

Das Board macht 100W wenn man 2 Transducer parallel anschließt, sonst 
macht es mit einem nur 50W. Ich habe mehrere von diesen Edelstahlbengs 
aus der Gastronomie und wollte an jeden eine kleine M10 Schweißschraube 
anschweißen um so den Transducer anzuschrauben (Ich habe ein 
WIG-Schweißgerät). Ein Beng wird dann zum Teilereiniger um Öl etc. von 
Metall zu entfernen. Einen Beng nehme ich um selbstgemachten Wein zu 
entgasen und mit Holz zu behandeln (Stichwort "wine ageing ultrasound 
bzw. ultrasonic"). Ich dachte auch noch daran mal ein Horn mit meiner 
CNC Drehmaschine für den Transducer zu drehen. Evtl. reicht es ja für 
Ultraschallbohren in Glas und Keramik oder für Ultraschallschweißen von 
Plastik. Was ich auch gesehen habe ist eine Messerklinge mit Ultraschall 
mit der bei youtube jemand seinen Sonntagsbraten aufgeschnitten hat - 
sozusagen der Vorgänger vom heimischen Laserschwert :-D

von Klaus2 (Gast)


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US = ultrasonic :)

Anschweißen, Anschrauben - fertig? Das klappt? Interessant...

Klaus.

von Paul (Gast)


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Abgesehen von einer explodierenden Feinsicherung und einem Board das 
nach 10 Sekunden den Betrieb für immer einstellt....

Ich hatte gehofft das ich noch Tips bekomme welche Teile ich gegen 
bessere ersetzen sollte bzw. was man noch zusätzlich anlöten sollte 
damit es etwas länger als 10 Sekunden läuft.

Gruß Paul

von Helge A. (besupreme)


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Überprüfe, ob vielleicht an dem Ringkern ein Überschlag stattgefunden 
hat. Es könnte vielleicht sein, daß die Isolation zwischen den beiden 
Steuerwicklungen zu dünn ist. Sowas kann auch passieren, wenn der Lack 
auf dem Draht irgendwo gebrochen ist.

von Paul (Gast)


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Den 3 Drähten auf dem Ferritring geht es gut. Bei denen gibt es keinen 
Kurzschluss. Bei den beiden Transformatoren sieht es schon anders aus. 
Die sind komplett kurz geschlossen. Bei diesen beiden Transformatoren 
liegt mein Problem. Muss ich die kaputt machen und abwickeln um zu 
wissen gegen welche Transformatoren ich die beiden ersetzen kann?

von tmomas (Gast)


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Paul schrieb:
> Ich habe mehrere von diesen Edelstahlbengs
> aus der Gastronomie

Was bitte ist ein "Edelstahlbeng"?

Meinst du damit möglicherweise eine Bain Marie?
http://de.wikipedia.org/wiki/Bain-Marie

von Helge A. (besupreme)


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Paul schrieb:
> Bei den beiden Transformatoren sieht es schon anders aus.
> Die sind komplett kurz geschlossen.

Wie hast du das festgestellt? Da sind nur ein paar Windungen drauf, 
vielleicht 50 oder so (grobe Schätzung). Bei 50kHz statt 50Hz ändert 
sich bissel was. Übrigens ist der eine "Trafo" eine Drossel, das hatte 
ich schon geschrieben. Wenn da wirklich ein Schluß im Trafo ist, wirst 
du ab- und neu wickeln müssen. Dabei ist das erste Problem, den Kern 
ohne Zerstörung auseinander zu bekommen.

Übrigens, weiß der Verkäufer schon von deinem Unglück? Vielleicht 
bekommst du ja Ersatz für das explodierte Teil.

Zu Verbesserungen: Ich denke, die Bauteile sind für die Leistung 
ausgelegt. Die eizige Verbesserung wäre ein etwas schnellerer Ersatz für 
die FR157.

von Paul (Gast)


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tmomas schrieb:
> Was bitte ist ein "Edelstahlbeng"?

Ja, wird scheinbar "Bain" geschrieben. Ich meine jedenfalls die 
rechteckigen Edelstahleinsätze, wie man sie in der Mensa zum Warmhalten 
der Speißen findet.

@Helge: Ich habe mal die Trafos abgewickelt. Die haben keinen 
Kurzschluss. Zumindest kann ich damit den "Schaltplan" vervollständigen.
Der kleine Trafo ist tatsächlich eine Drossel. Auseinander gingen die 
Trafos recht einfach - zu meinem Erstaunen. Das gelbe Klebeband, welches 
man auf den Bildern sieht, war auch zwischen den Verbindungspunkten des 
Ferritkerns.

An dem Trafo YSD-0860 (rechts unten im Schaltplan) liegen an der 
Primärspule 230V an, abgesehen von C4 (0.33µF) der sich (vermutlich) wie 
ein Blindwiderstand verhält. Komisch finde ich nur das dieser 
kapazitative Blindwiderstand hinter den Gleichrichterdioden liegt?!

Als Blindwiderstand im 230V Wechselstromkreis hätte C4 doch einen Wert 
von X = 9,6k Ohm
X = 1 /(2  pi  50 Hz * 3,3*10^-7 F)

Dann würde über diesen Widerstand ein Strom von I=0,0238A
I = 230V / X fließen.

Mit der Spulengleichung (U1 / U2 = N1 / N2) und den Werten vom Trafo 
YSD-0860 (N1 = 40; N2 = 31) ergibt sich eine Spannung von 178,25 V auf 
der Sekundärseite.

Vermutlich habe ich hier Quatsch gerechnet, da ich einen solchen Trafo 
nicht beim Elektronikversender mit dem Großen blauen "C" finde....

von Paul (Gast)


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Hier der aktuelle Schaltplan

von stefan us (Gast)


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Der Schaltplan sieht scheußlich aus. Entwirre doch mal dieses Spaghetti, 
dann kann man auch erkennen, wie er funktioniert.

Jetzt, wo die die Bauteile schon so schön beschriftet hast, wäre es 
schade, den Plan nicht zuende zu bringen.

von hinz (Gast)


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Paul schrieb:
> An dem Trafo YSD-0860 (rechts unten im Schaltplan) liegen an der
> Primärspule 230V an

Nein, es ist ja nur eine Halbbrücke.

von Helge A. (besupreme)


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Die beiden 330n-Kondensatoren bilden eine "halbierte Spannung" im 
Normalbetrieb. Die wirken aber nit gegen die 50Hz vom Netz, sondern 
gegen die 50kHz vom Oszillator. Da für die Wecheslspannung beide 
Kondensatoren parallel liegen, ergibt sich ein Blindwiderstand um 5Ω.

Die Strombegrenzung erfolgt nur über die Drossel, dafür hat die ja auch 
mehrere Abgriffe. Dabei besteht allerdings die Gefahr, daß ein 
unbelasteteter Resonator und die Drossel einen Schwingkreis ergeben und 
dieser in Resonanz fallen könnte. Das läßt sich umgehen, indem die 
Anbindung des Resonators ans Gefäß fest ist und das Gefäß immer mit 
ausreichend Flüssigkeit gefüllt ist. Damit wird dieser Schwingkreis 
stark gedämpft.

In dieser Schaltung wird die Oszillatorfrequenz wesentlich bestimmt von 
der Sättigung des Ringkerns. Ist der "voll", wird keine Energie mehr in 
die Basis der Transistoren gegeben, das löst den Umschaltevorgang aus.

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


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Ich vermute mal stark, das der Trafo völlig in Ordnung ist.
Die 13007 sind im allgemeinem recht gutmütig und werden zu Millionen in 
Kompaktleuchtstoffröhren (aka 'Energiesparlampe') verbaut, in denen du 
auch die Dioden und ähnliche Transformatoren finden kannst. Überhaupt 
sieht die Schaltung so einer Lampe verdammt ähnlich... siehe:
http://www.pavouk.org/hw/lamp/en_index.html
Die FR157 kann, wenn du nicht gerade den Spitzenstrom von 50A für ein 
paar µs ausnutzt, gegen z.B. eine BA159 ausgetauscht werden.

: Bearbeitet durch User
von Paul (Gast)


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@ Helge: Danke für die gute Erklährung!

Kann ich den C1 (CB22 103J 630V) gegen einen WIMA MKS4 (0,01 1500 100kHz 
X8) tauschen? In der Ramschkiste ist auch noch ein MKP 1841-1 (8,2nJ 
630V), falls dieser geeigneter ist?!

von Helge A. (besupreme)


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Schaltungen für ESL haben meist noch einen Diac drin zum Start, das ist 
hier mit einem Trick umgangen worden.

Der MKS4 mit 1500V dürfte gut geeignet sein.

von hinz (Gast)


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Helge A. schrieb:
> Der MKS4 mit 1500V dürfte gut geeignet sein.

Nein, der ist als X-Kondensator nicht geeignet.

von Paul (Gast)


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von Paul (Gast)


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Ich nochmal. geht der in dem Post weiter oben beschriebene Kondensator?

von Helge A. (besupreme)


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Vorsichtige nehmen einen 300V~-X2-Kondensator, die heilen relativ sicher 
aus bei einem Durchschlag. Generell sind die MKP4-Kondensatoren aber 
auch schon brauchbar, was die zugesicherten Ausheilungseigenschaften 
angeht.

von Ultrasonic (Gast)


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Hallo,
Ich habe gerade die gleiche Platine mit dem gleichen Fehler hier liegen.

Wie ist das bei Paul ausgegangen? Ist die Platine mit neuen ( 
verbesserten ) Bauteilen standfest geworden?

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