RE: Schutz vor Überspannung aus Servomotor : wie ?

#1 von Gelöschtes Mitglied , 30.03.2021 19:08

n'abend zusammen,

wie schon anderweitig geschrieben, betreibe ich Weichen und Signale
mit kleinen Servos aus dem Flugzeugmodellbau.

Funktioniert auch, ABER : da die kleinen Servos nur 5V (Spitze 6V) als Versorgung haben dürfen,
benutzte ich bisher den altbekannten Regler LM7805.

Leider ist es jetzt schon zum 2ten Mal passiert, daß der Regler auf einmal mehr als 6V abgibt,
da sind schon ein Servo ,ein NE555 und ein 74LS00 dran gestorben !

Ich nehme an, daß Induktionsspitzen aus dem Servomotor den LM7805
von der Ausgangsseite her durchschlagen.

Es ist ja gemäß Schaltvorschlag im Datenblatt des Reglers eine Diode von Output nach Input geschaltet, aber
gegen die offenbar hohen Induktionsspitzen nützt sie wohl nix.

Hab auch schon an Ersatz durch einen "kräftigeren" Regler wie L200 oder LM317K gedacht, aber
kann das da nicht auch passieren ?

Bevor ich da nen Friedhof aufmache , wollte ich mal hören, ob da jemand nen Tipp hat.



RE: Schutz vor Überspannung aus Servomotor : wie ?

#2 von Knotenblech , 30.03.2021 20:50

Hallo Lupus

Derart massive Störungen vom Servo?

hört sich so an, als ob ausgangsseitig vom Regler keine (falsche) C's vorhanden sind, ein kleiner MLCC 100n und ein Elko low esr 10µ sollten reichen. Generell stirbt der LM7805 nur dann, wenn die Spannung ausgangseitig höher als eingangseitig ist. Zur Not ausgangsseitg z-diode 5,6V. Oder du bekommst irgendwo Rückspannung rein.

Gruß Robert


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RE: Schutz vor Überspannung aus Servomotor : wie ?

#3 von H0-Michel , 30.03.2021 22:21

Hallo Lupus,

auf der Fichtelbahnseite steht ein Schaltplan der OneControl mit der Ansteuerung der Servos (Blatt 3) zur Verfügung. Dort ist eine ähnliche Schutzschaltung wie von Robert beschrieben. Vielleciht hilft der Plan dir ja?


Viele Grüße
Michael


 
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RE: Schutz vor Überspannung aus Servomotor : wie ?

#4 von Gelöschtes Mitglied , 30.03.2021 23:33

oh, vielen Dank für eure Hilfe,

ja, das mit der Zener-Diode fiel mir dann später ein, Kondensator ist
durch die Standardschaltung lt. Datenblatt u.vieler sonstiger Schaltvorschläge im Web schon vhd.

schau mer mal

das mit der fichtelbergbahn kannte ich auch noch nicht, danke für vorschlag !

einstweilen Frohe Ostern und bleibt gesund !



RE: Schutz vor Überspannung aus Servomotor : wie ?

#5 von WolfgangReder , 31.03.2021 09:46

Hallo !

Ein einfache Z-Diode bringt nicht viel. Die stirbt auf Dauer auch. Wenn dann muss es eine TAZ oder Supressordiode sein. Ist auch eine Z-Diode aber für genau dieses Zweck gebaut. Und damit entsprechend robust.
Es sollte aber die 78xx Grundschaltung reichen.
Also sowohl am Eingang als auch am Ausgang ein Kondensator (10n - 100n), und als Rückspannungsschutz eine Diode zwischen Eingang und Ausgang.
Der Elko am Ausgang muss nicht sein, kann aber auch nicht schaden. Den 100n Kondensator ersetzt er aber nicht!
Die 78xx Regler haben die unschöne "Angewohnheit" dass sie ohne Kondensatoren zum Schwingen neigen, und dann weiß keiner was hinten raus kommt...

lg
Wolfi


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RE: Schutz vor Überspannung aus Servomotor : wie ?

#6 von Gelöschtes Mitglied , 31.03.2021 10:28

moin moin,

ok, allerdings sollte die Z-Diode dann davor schützen, daß die
Spannung am Ausgang z.B. 5,6 V überschreitet, wenn der Regler die volle Eingangsspannung - hier 14V -
an den Ausgang durchhaut - was übrigens auch bei fehlerhaftem Massekontakt passiert -
und was ja den Servo und manche TTL-Bausteine
kaputthauen könnte..

jetzt hab ich gestern abend "ne Palette Z-Dioden" bestellt, evtl sind sie ja nicht ganz nutzlos ?

derweil google ich mal nach "Supressordiode" oder "TAZ", kenn ich noch garnicht

vielen Dank einstweilen und Frohe Ostern !



RE: Schutz vor Überspannung aus Servomotor : wie ?

#7 von WolfgangReder , 31.03.2021 10:44

Zitat

moin moin,

jetzt hab ich gestern abend "ne Palette Z-Dioden" bestellt, evtl sind sie ja nicht ganz nutzlos ?



Nutzlos sind sie nicht. Aber die Kondensatoren werden dein Problem lösen. Die Thema mit dem fehlerhaften Masseanschluss hat einer meiner Vorschreiber auch schon angesprochen. Der Aufbau sollte natürlich auch möglichst gut sein. Streifenplatinen sind da eine sehr gute Möglichkeit.
lg
Wolfi


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RE: Schutz vor Überspannung aus Servomotor : wie ?

#8 von volkerS , 31.03.2021 12:56

Hallo Wolf,
zu hohe Ausgangsspannung beim 7805 gibt es wenn die (so dicht wie möglich) nötigen 100nF Kondensatoren an Ein- und Ausgang fehlen.
Was diese Regler auch nicht mögen: fehlende Ausgangsbelastung (ideal eine Led mit 10mA anschalten), höhere Spannung am Ausgang als am Eingang, deshalb die Diode vom Ausgang zum Eingang, passiert wenn hinter dem Regler ein großer Elko sitzt und vor dem Eingang ein kleiner. Habe schon Applikationen gesehen, wo eine Diode (1N4001) von Gnd nach Ausgang geschaltet ist (beim LM317 zwingend erforderlich) um Störungen in der Regelung zu unterbinden. Wenn du mit 14V DC den Regler versorgst sollte ein NE555 nicht sterben, die können 15V ab.
Volker


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RE: Schutz vor Überspannung aus Servomotor : wie ?

#9 von Gelöschtes Mitglied , 04.04.2021 08:25

moin allerseits und Frohe Ostern,

also : NE555 ist bis max 15V (absolute max 18V) ,
aber die Steuerpannung für meinen Servo ist mit max 5,5V angegeben, und dann
habe ich noch nen 74LS00 dabei, die dürfen auch nur bis 5,5V haben.
OK, dafür käme evtl der CD4011 (CMOS-Version) in Frage..

aber wg Servo bleibe ich dann lieber bei der 5V-Linie und hab kein "Draht-Gewusel"
mit unterschiedlichen Stromversorgungen..
sonst bringe ich bei späterem Service bzw Umbau noch was durcheinander

hat hier jemand Erfahrung mit dem L200 (5-Beinchen-Regler) hinsichtlich Empfindlichkeit ?

schöne gemütliche Feiertage "am Kamin" bei Corona-Wetter flaster:



RE: Schutz vor Überspannung aus Servomotor : wie ?

#10 von volkerS , 04.04.2021 08:52

Hallo Wolf,
ich kenne den L200 hauptsächlich aus Ladeschaltungen für Blei-Accus in Alarmanlagennetzteilen. Da funktionieren diese ICs absolut zuverlässig, allerdings ist die externe Beschaltung nicht unerheblich. Ich glaube aber kaum dass diese Miniservos (SG90 u.ä.) solche Überspannungen produzieren dass es die Spannungsstabilisierung zerstört. Die Servomotoren werden intern über ICs mit Brückentreibern angesteuert. Die müssten da zuerst beschädigt werden da sie direkt am Motor sitzen. Ich vermute eher ein Problem direkt am 7805, z.B. Entstörkondensatoren mit langen Anschlußdrähten oder zuweit entfernt platziert. Du kannst probeweise eine Transildiode (P6SMB 5,0A SMD) direkt am Servostecker zwischen Ub und Gnd schalten. Die unterbindet auch Störungen Richtung Servo.
Volker


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RE: Schutz vor Überspannung aus Servomotor : wie ?

#11 von Gelöschtes Mitglied , 07.04.2021 07:39

moin,

hinsichtlich

Zitat
allerdings ist die externe Beschaltung nicht unerheblich


habe ne Schaltung mit L200 nach Schaltbild aus Datenblatt auf Lochrasterplatine aufgebaut :
dafür brauchte ich lediglich 4 externe Bauteile : C 1000uF vor dem L200;
R 2,2K;Trimmer 10k;Kondensator 100nF an Pin5(Ausgang).

Aus rechtlichen Gründen verzichte ich auf die Schaltplandarstellung
Eine externe Diode von Ausgang nach Eingang ist hier offensichtlich Nicht erforderlich !?
Jedenfalls nicht lt. Datenblatt..

Übrigens kann man normalerweise den Widerstand zwischen Pin2 und Pin5 durch ne Drahtbrücke ersetzen,
wenn's nur um Spannungsregelung geht.

Ungünstig für die "Montage" des L200 ist die vom Lochraster 2,54mm abweichende Stellung der 5 Pins.

Die Brummaussiebung scheint besser zu sein als bei LM78xx lt. Oszi.

Alles in allem ist wohl der L200 "mein wahrer Freund"



RE: Schutz vor Überspannung aus Servomotor : wie ?

#12 von e69-fan ( gelöscht ) , 07.04.2021 10:40

Hallo,

ich würde einen einfachen STEP-Down Regler aus der Arduinowelt verwenden. Kostet ca. 5.- € und versorgt bei mir sämtliche Servos. Belastbar sind die Regler zwischen 2A und 3A.

https://www.google.de/search?q=lm2596s+d...sclient=gws-wiz

mfg Wolfgang


e69-fan

RE: Schutz vor Überspannung aus Servomotor : wie ?

#13 von volkerS , 07.04.2021 12:31

Hallo Wolf,
da hast du aber einige Bauteile weggelassen die eigentlich an den L200 gehören.
1. 220nF Kondensator am Eingang (Pin 1 nach 3)
2. Kondensator 470nF parallel zum als einstellbarer Widerstand geschalteter Trimmer. Kein Kondensator erforderlich wenn Festwiderstand!
(Verhindert schlagartigen Spannungsanstieg wenn der Schleifer des Trimmers Kontakt zur Kohlebahn verliert.)
3. Schutzdiode von Ausgang zurück an Eingang.
4. Schutzdiode am Ausgang (Anode an Gnd / Kathode an Ausgang Ub).
5. Fehlt ein Lastwiderstand zwischen Pin 5 und 2 arbeitet der Kurzschlussschutz erst ab 2A.
Die unter 1 - 4 genannten Teile fehlen bei keiner meiner Spannungreglerplatinen egal ob L200 oder L317/350.
Die Mehrkosten stehen in keinem Verhältnis zu Schäden durch "durchgegangene" Spannungsstabilisierung.
Volker


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RE: Schutz vor Überspannung aus Servomotor : wie ?

#14 von Martin Lutz , 07.04.2021 12:38

Zitat

Hallo,

ich würde einen einfachen STEP-Down Regler aus der Arduinowelt verwenden.

Aus der Arduinowelt? Der ist gut. Schaltregler kommen nicht aus der Arduinowelt, sondern sind Stand der Technik im Allgemeinen


Martin Lutz  
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RE: Schutz vor Überspannung aus Servomotor : wie ?

#15 von vikr , 07.04.2021 15:12

Hallo,

Zitat


Aus rechtlichen Gründen verzichte ich auf die Schaltplandarstellung


OK:

https://bwir.de/variable-spannungsquelle...a-mit-dem-l200/

MfG

vik


im Übrigen - Märklin am liebsten ohne Pukos, z.B. als Trix


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RE: Schutz vor Überspannung aus Servomotor : wie ?

#16 von Gelöschtes Mitglied , 07.04.2021 16:45

hallo allerseits ,

vikr, Volltreffer, dat is dat Dingen !

Zitat
3. Schutzdiode von Ausgang zurück an Eingang.
4. Schutzdiode am Ausgang (Anode an Gnd / Kathode an Ausgang Ub).



3) kenn ich vom LM7805, aber auf den vielen Beispielschaltgn im Datenblatt des L200 hab ich das nirgendwo
gesehen, deswegen weggelasen
4) Soll das ne Zener-Diode sein und wofür ? Find ich so auch nicht im Datenblatt,
aber die wissen evtl auch nicht alles

Zitat
1. 220nF Kondensator am Eingang (Pin 1 nach 3)
2. Kondensator 470nF parallel zum als einstellbarer Widerstand geschalteter Trimmer.
Kein Kondensator erforderlich wenn Festwiderstand!


kann ich noch einbauen, is genügend Platz

nun, die Servos lassen sich mit der ausgebenen Spannung gut steuern, mehr wollte ich ja nicht



RE: Schutz vor Überspannung aus Servomotor : wie ?

#17 von volkerS , 08.04.2021 13:11

Hallo Wolf,
die Diode am Ausgang (Anode an Gnd / Kathode an Ausgang Ub) dient dem Schutz des Reglers vor eventuellen negativen Störimpulsen die vom Motor sich den Weg Richtung Regler gebahnt haben. Siehe auch hier: https://www.google.de/url?sa=t&rct=j&q=&...Ob8qDhw0Cnoyhue
3Cent für die Diode sind weniger als ein zerstörter Servo o.ä.. Nebenbei, beim LM317 ist sie übrigens zwingend.
Volker


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RE: Schutz vor Überspannung aus Servomotor : wie ?

#18 von DRDampf ( gelöscht ) , 08.04.2021 17:45

So Ferndiagnosen sind ja immer schwierig.

Aber , die 78 / 79 Spannungsregler sind empfindlich wenn deren Ausgangsspannung ihre Eingangsspannung übersteigt.
In der geschilderten Anwendung sollten die Dioden am Pulswendermodul eigentlich so ein Ansteigen verhindern.

Wenn es nun aber doch Probleme mit Impulsspannungen auf der Ausgangsseite des Reglers gibt, ein Kondensator hilft da leider wenig , muß der 78xx mit einer Diode überbrückt werden. Also Anode am Ausgang , Katode am Eingang des Reglers. Für wirklich krasse Fälle von hohen Induktionsspannungen der Motoren empfiehlt es sich eine schnelle Diode mit geringem Flußspannungsabfall zu wählen, eine Schottky Diode z.B.


DRDampf

RE: Schutz vor Überspannung aus Servomotor : wie ?

#19 von DRDampf ( gelöscht ) , 08.04.2021 18:07

Was mir gearde noch einfällt, da steht ein Timer und ein TTL wären gestorben.

Das sollte man in jedem Falle trennen.
Also Motoren und TTL Schaltkreise an einem Spannungsregler. Das kann nicht gut gehen.
Da hilft auch die angesprochene Diode nichts, denn sie schützt nur den Regler, nicht die nachfolgende spannungssensitive Elektronik.


DRDampf

RE: Schutz vor Überspannung aus Servomotor : wie ?

#20 von Gelöschtes Mitglied , 09.04.2021 07:16

moin,

na, da kommen ja richtig viel Beiträge..herzlichen Dank !

Leider kann ich ich nicht ganz ausschließen, daß bei der Entwicklung aufm Breadboard
versehentliche Berührungen mit den falschen Drähten ebenfalls Zerstörungen ausgelöst haben könnten.

"das wirklich wahre Leben" : Momentan löte ich das alles auf Lochrasterplatinen zusammen und der
"Praxistest" wird dann zeigen, was ggf. wirklich kaputt geht.

Die Bauteile (L200,555,74LS00 usw) sind ja fast "spottbillig",
Verbindungselemente wie D-Sub 15pol- mit Gehäuse usw. schlagen da mehr zu Buche

Bin übrigens ganz stolz auf mich : hab die erste SMD-Lötung (Z-Diode) erfolgreich hinbekommen
Aber es ist schon sehr fummelig
Diese wird aber woanders eingesetzt, nicht in diesem Projekt.

Schätze, am Montag weiß ich mehr

Einstweilen schönes WE..



RE: Schutz vor Überspannung aus Servomotor : wie ?

#21 von Gelöschtes Mitglied , 21.11.2021 10:18

moin,
da ich mich momentan mit der Servoverwendung an einer einem eingleisigen Bahnübergang
beschäftige, habe ich auch den Arduino Nano (im folgenden "Ardi" benannt) eingesetzt.

Es bleibt aber die Frage, wie ich den Ardi vor Überspannungen schützen kann :
Idee :
1. Trennung der 5V-Versorgung in 2 Stück : 1 für Ardi und 1 für Servo
2. Ankopplung zwischen Ardi-Ausgang (PWM) und Servo :
- direkt : funzt
3. mit Optokoppler 6N137 (ist wohl schnell genug) : Servo ruckt nur n bißchen, funzt net wie er soll
hierfür wurde die übliche Beschaltung mit 10k an Pin6, Tantalkondensator usw verwendet
möglicherweise weichen die Parameter des Servos (Linearservo SolExpert S15JST) vom Standard ab..

4. kann über die Steuerleitung des Servos überhaupt Überspannung kommen ?
evtl reicht doch auch die Trennung wie bei 1. ?

5. was kommt noch in Frage ?


zuletzt bearbeitet 21.11.2021 10:20 | Top

RE: Schutz vor Überspannung aus Servomotor : wie ?

#22 von moppe , 21.11.2021 10:41

Zitat von lupus51 im Beitrag #21

Es bleibt aber die Frage, wie ich den Ardi vor Überspannungen schützen kann :



Von wo sollte der Überspannung kommen?

Wenn du ein stabiler 5 Volt Versorgung hab, funktioniert alles.


Klaus


"Meine" Modellbahn:http://www.modelbaneeuropa.dk
Dänisches Bahnforum: http://www.baneforum.dk
PIKO C4 "Horror Gallery": http://moppe.dk/PIKOC4.html


 
moppe
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Homepage: Link
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RE: Schutz vor Überspannung aus Servomotor : wie ?

#23 von e69-fan ( gelöscht ) , 21.11.2021 13:59

Hallo Rhoenwolf,

Das wichtigste ist eine stabile Versorgungsspannung mit 5 Volt.

Ich habe das wie folgt gelöst:

Steckernetzteil mit z.B. 12V / 1A ---> Stepdownregler auf 5 Volt ---> 5V Out auf zwei 5pol. Waagoklemmen

Arduino Nano auf 5 Volt und GND angeklemmt nicht auf VCC ( eigener Spannungsregler der mehr wie 5V benötigt)

An die "5V Waagoverteilung" schließe ich jeweils Plus / Minus von Servos, Sensoren, Relais, Display etc. an. Aber Achtung es gibt auch Teile mit 3,3 V.
Die 3. Leitung kommt an den jeweiligen Pin.

Zur weiteren Absicherung verwende ich als Verbindung zwischen Computer und Arduino nur ein USB - Kabel mit durchtrennter 5V Leitung. (Adapter)
So kann nicht zweimal 5V eingespeist werden ( Arduino Uno und Mega sind da sehr empfindlich, der NANO hat eine Schutzdiode aber die kann ja mal defekt sein.

Als Erweiterung gab es noch ein Volt / Amperemeter nach dem Stepdownregler und so erkenne ich ob irgendein Teil zu viel "Strom zieht".

Alle Teile gibt als Arduinozubehör für kleines Geld auch aus Deutschland, da bastele ich nicht lange was zusammen sondern konzentriere mich auf mein Arduinoprojekt.

Nach erfolgreichem Test kann Du dir ja immer noch was professionelles zusammenbauen.

Grüße Wolfgang


e69-fan
zuletzt bearbeitet 21.11.2021 14:32 | Top

RE: Schutz vor Überspannung aus Servomotor : wie ?

#24 von Gelöschtes Mitglied , 21.11.2021 22:57

Vielen Dank für eure Tipps !

So habe ich jetzt einen zweiten Regler mitm L200 gecheckt und kann morgen die komplette
Schrankenanlage aufm Labortisch testen..die Hoffnung stirbt bekanntlich zuletzt

gute Nachte Freunde..



   

Betriebsanleitung Kiss Spur 1 50 446
Kleiner Defekt am Multimeter (beseitigt)

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