TP102G und DC2004XV

Bauteile, Lieferanten, Messgeräte, Schaltpläne:<br>Wo gibt es was, wer weiß etwas?

Postby agrumus » Mon Aug 20, 2012 12:00 am

Ich habe jetzt mal noch intensiv Google beschäftigt.
Wie es aussieht ist das Thermoelement ein K-Typ.

Nickel-Chrom/Nickel −270 bis 1372 °C, Thermospannungen zwischen −6458 µV bei −270 °C und 54886 µV bei 1372 °C
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Postby thomas scherer » Wed Aug 22, 2012 12:00 am

das mal 7,36µV/K
also 7,36mV bei 100°C
und 2,17mV bei 25°C
Diese Spannungen kann man bestimmt gut simulieren, indem Du einfach ein Poti mit geschätzten 100k zwischen Pin1 und 2 anschließt. Dann hast Du ein virtuelles einstellbares Thermoelement und brauchst kein echtes.

Es wäre immer noch interessant zu wissend, ob der Opamp-Ausgang auf Temperaturänderung des TP102 reagiert.
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Postby woldig » Wed Aug 22, 2012 12:00 am

Hallo agrumus!

Aufgrund Deiner Feststellungen, Meßerwerte und Skizze komme ich zu dem Ergebnis, bei „Deiner“ Platine handelt es sich um Teil der Dampfregelung (Temperaturmessung) des Kombidämpfers! Der Dämpfer hatte bei seiner Anschaffung bekanntermaßen einen sehr hohen Preis. Auch in einem sehr teuren Gerät wäre es unlogisch eine derart komplexe Schaltung zu verbauen, nur um festzustellen ob noch ausreichen Wasser im Behälter vorhanden ist.

Die Funktion der Schaltung sehe ich wie folgt:
Der Widerstand 4,7K ist der Vorwiderstand für die Zehnerdiode DC2004XV.
Der Elko 100 uF ist ein Ladekondensator u.a. für die Referenzspannung am Widerstand 750 Ohm und damit am Minuseingang des OpAmps.
Die Spannung des Kondensators 100 uF ist fernerhin die Versorgungsspannung des Meßkreises bestehend aus Widerständen 2,49K, 121K, 10M, einem Temperaturkompensator TP102G sowie einem Thermofühler der in Serie zum Widerstand 10M liegt.
Beide liegen parallel zu den Widerständen 121K. Verändert sich nun der Widerstand des Thermofühlers so ändert sich auch die Spannung die an den Pluseingang des OpAmps gelangt. Der Ausgang des OpAmps regelt dann über nachgeschaltete Bauteile den Heizkreis.

Zur Funktionsprüfung der Platine würde ich wie folgt vorgehen:
1. Platine vom Gerät trennen.
2. +5V an den Widerstand 4,7K anlegen und die Masseverbindung herstellen.
3. Spannung über dem Elko mit einem Oszillographen messen (hochohmig).
4. B+ und B- an den OpAmp anlegen und an seinen offenen Ausgang ebenfalls mit dem Oscope messen.
5. Dann den TP102G mit der Hand erwärmen, die Messung am Oscope sollte sich in geringem Maße ändern.
6. Danach den Widerstand des Thermofühlers (im Kochgerät) messen.
7. Zwischen Punkten 1 und 2 einen Widerstand mit etwa dem gemessenen Wert anschließen. Der Meßwert am Oscope muß sich jetzt verändern.
8. Nun einen Widerstand mit geringerem Wert und dann einen Widerstand mit höherem Wert zwischen Punkten 1 und 2 anschließen, die Meßergebnisse müssen sich in Abhängigkeit zu den Widerstandswerten ändern. Ersatzweise wäre hier der Einsatz eines Potentiometers die bessere Lösung.

Ist keine Fehlfunktion festzustellen, - die Eingangssollwerte des nachgeschalteten Fensterdiskriminators sind Dir nach eigenem Bekunden bekannt -, so ist Deine Platine auch nicht defekt!

Denkbare Störungen sind z. B. ein defekter Heizstab oder weitere Probleme bis zum Temperaturwahlkreis des Kombidämpfers!

- wünsch Dir Erfolg bei Fehlersuche und Reparatur!

Gruß, woldig
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Postby thomas scherer » Wed Aug 22, 2012 12:00 am

Hi Woldig,
ist alles logisch bis auf die Punkte 6,7,8,
denn der Sensor hat "keinen" Widerstand sondern eine Spannung, da es ein Thermoelement ist. Den Widerstand zu messen bringt daher nicht. Daher habe ich gleich einen konkreten Wert vorgeschlagen, der der Sapnnung dieses Elements entspricht.
Bei TP102 ist eine Erwärmung per Finger vermutlich zu wenig.
Aber ich vermute auch so anhand der Messergebnisse, dass das Problem nicht in diesem Schaltungsteil liegt, sondern wo anders.
Es scheint nämlich zu funktionieren. Die bisherigen Messwerte sind plausibel.
Viele Grüße!
Thomas
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Postby woldig » Wed Aug 22, 2012 12:00 am

Hallo Thomas!

Hallo agrumus!

Ich gehe nicht davon aus, daß ein Thermoelemet verbaut wurde!

Da agrumus u. a. schreibt, er habe keinen direkten Zugang zu diesem Sensor und meiner Analyse seiner Schaltung nannte ich dieses Bauteil einen Thermofühler. Ein NTC z. B. würde bei Temperaturänderungen im Tank eine Spannungsänderung am positiven Eingang des OpAmps hervorrufen.

Gruß, woldig
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Postby thomas scherer » Wed Aug 22, 2012 12:00 am

Hi Woldig,
möglicherweise hast Du in dem Punkt Recht, möglicherweise Unrecht
Gründe gegen NTC:
Das ergibt sich eben aus den winzigen Spannungen, die hier 380-fach verstärkt werden. Außerdem hat agrumus ja recherchiert und ein paar Daten des T.-Elements angegeben, die gut zur Schaltungsauslegung passen.
Mit einem NTC wäre ein zu großer Spannungshub die Folge und die Schaltung arg merkwürdig dafür ausgelegt: erst per Spannungsteiler enorm abschwächen und dann massiv verstärken. Ein NTC hätte weiter den Nachteil, dass er aufgrund seiner relativen Hochohmigkeit ein stärkeres Einstreuen von Störungen zur Folge.


Gründe pro NTC:
Der TP102G könnte ein NTC sein, er ist parallel zu 2k49 und müsste daher bei Raumtemepratur ca. 1k2 haben, damit daran 8,6mV abfallen können. Das kann agrumus leicht herausbekommen, indem er mal ein Bein des TP102G auslötet und den Widerstand misst. Kommt er auch etwa 1k, ist es ein NTC, sind es bloß ein paar Ω, dann ist es ein Thermoelement.
Das Gleiche gilt für den externen Sensor: Einfach mal dessen Widerstand messen und man weiß Bescheid.

Das Killerargument gegen NTC:
Ein kurzgeschlossener Pin1/2 erhöht die Spannung nur auf 9,6mV.
Das ergibt einen Spannungshub von 1mV. Nach Verstärkung bleiben da nur 0,38V von übrig. Und das war schon der Maximalwert des möglichen Hubs zwischen Unendlich Ω und Null Ω des externen Sensors.
Ein realer NTC schwankt weit weniger.
Das liegt übrigens am "Vorwiderstand" von 10MΩ. Hierdurch kann der Strom durch den 121k-Widerstand ja nur um maximal 1,2% erhöht werden. Beim Einsatz eines NTC müsste der Vorwiderstand viel niederohmiger sein.

=> zwingend und zu 100,000% sicher: Der Sensor ist ein Thermoelement. Mit den Daten von agrumus ergibt sich nämlich der genügende Spannungshub für die Ansteuerung des Fensterkomparators.

Sind diese Überlegungen nachvollziehbar?

Irgendwie ist das Knobeln an Schaltungen spannender als Kreuzworträtseln

Viele Grüße!
Thomas
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Postby agrumus » Thu Aug 23, 2012 12:00 am

Hallo Thomas, hallo Wolding,

ganz herzlichen Dank für eure Überlegungen und Berechnungen.
Ich habe die Platine nach euren Vorschlägen untersucht.

Zum TP102G:
Hierbei scheint es sich tatsächlich um ein NTC zu handeln.
Deutliche Änderung des Widerstandes bei Erwärmung mit dem Lötkolben.

Hallo Woldig,
dieser Teil der Schaltung überwacht tatsächlich nur die Temperatur direkt an dem Heizstab. Der Sensor wurde sogar mechanisch mit dem Heizszab verbunden. (Ich habe Heizstab mit Sensor ausgebaut)
Der Wasserstand wird über einen weiteren Sensor überwacht.

Das Ergebnis dieser beiden Sensoren (Wasserstand + Temperatur) werden auf ein And-Gatter gegeben.
Dieses And-Gatter steuert den Transistor für das Relais,
das das Schütz ansteurt.

Der Dampf wird mittels eines dritten Sensors überwacht.

Du hast Recht, alles extrem Aufwendig gemacht.

Da ich wie gesagt den Heizszab ausgebaut habe, konnte ich mir das Thermoelement genauer ansehen und stellte einen Haarriss im dem Rohr fest in dem das Thermoelement verbaut ist.
Weiterhin konnte ich feststellen das die Isolierung der beiden beiden Drähte des Thermoelemt extrem brüchig waren.
Ich gehe also erst einmal davon aus, das das Thermoelement defekt ist.
Also habe ich jetzt erst einmal ein neues 300 mm K-Type Thermoelement bestellt.
Wenn das Eingebaut ist werde ich euch berichten.

Noch einmal ganz herzlichen Dank für eure tolle und professionelle Unterstützung.

Agrumus
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Postby agrumus » Thu Aug 23, 2012 12:00 am

Hallo,

ich habe jetzt noch mal ein wenig gerechnet und denke,
das die Schaltung vielleicht in Ordnung ist.

Bei kurzgeschlossenen Pin "1" und Pin "2" beträgt die Ausgangsspannung des OP ca. 1,2 Volt.
(Das Relais für das Schütz zieht auch an in diesem Fall)

Wenn ich jetzt von der Überlegung von Thomas ausgehe, das das Thermoelement 7,36 mV bei 100 Grad liefert müsste die Ausgangsspannung des OP (Verstärkung 370) dann bei ca. 4 Volt liegen 7,36 mV * 370 + 1,2 V. Upper Edge des TCA965 noch nicht erreicht.
Bei 115 Grad wären die Ausgangsspannung dann 4,33 Volt.
(Upper Edge überschritten) 1,15 * 7,36 mV * 370 + 1,2 V.

115 Gard ist im allgemeinen die Temperatur die bei Wasserkochern als erste Sicherung zum Einsatz kommt.
Soweit würde das also alles Sinn machen.

Agrumus
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Postby woldig » Thu Aug 23, 2012 12:00 am

Hallo agrumus!

Glückwunsch, Du hast die Fehlerquelle offensichtlich gefunden. Ersatzteile sind bestellt. Bitte gestatte mir bis zur endgültigen Fehlerbehebung noch einige Bemerkungen und Anregungen, - aus der Distanz!

In Deinem letzten Beitrag schreibst Du wiederum, daß Du die Kontakte 1 und 2 kurzgeschlossen und dann den Ausgang des OpAmps gemessen hast; das Gerät arbeitet einwandfrei.

Dieses Meßergebnis deutet eher auf einen Thermoschutzschalter hin den auf ein Thermoelement. Ein Thermoschutzschalter öffnet ab einer vorbestimmten, ansteigenden Temperatur. In Bezug auf Deine Schaltung bedeutet dieses, die Widerstände 121K und 10M wären nicht mehr kurzgeschlossen. Dieser Umstand hätte maßgeblichen Einfluß auf den positiven Eingang des OpAmps.

Ein Thermoelement liefert mit steigender Temperatur eine steigende Ausgangsspannung. Diese Spannung wird, je nach Polung an die Widerstände 121K und 10M an gelegt, über diesen Widerständen zu dem Spannungsabfall aus B+ addiert oder subtrahiert und würde ebenfalls den Pluseingang maßgeblich beeinflussen.

Die Schaltung ist in der Tat unter den verschiedenen Annahmen sehr komplex. Ferndiagnosen haben den Mangel, daß sie aufgrund begrenzter Informationen erstellt worden sind. Bis Dein Ersatzteil eingebaut ist kannst Du gegebenenfalls die Funktionsprüfung der Platine folgendermaßen fortführen. Streiche in meinem Beitrag vom 22-08-2012 09:39 die Punkte 6,7,8 und ergänze wie folgt:

6. Nutze eine weitere Gleichspannungsquelle (z. B. 1,5V Batterie) und klemme über diese einen hochohmiges Spindelwiderstand oder Rheostat.
7. Verbinde die Minusseite mit Kontakt Nr. 2 und den Potentiometerabgriff mit Kontakt Nr. 1.
8. Wenn Du nun die Potentiometerspindel drehst kannst Du das Ergebnis am Oscope ablesen und bewerten.
9. Gegebenenfalls muß Du die Anschlüsse an den Kontakten Nrn. 1 und 2 vertauschen und die Messungen widerholen.

Weiterhin viel Erfolg und Gruß, woldig
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Postby thomas scherer » Fri Aug 24, 2012 12:00 am

Hi woldig,
ein Thermoschalter kann es definitiv auch nicht sein. Den Grund habe ich ja im letzten Posting erklärt. 1mV Beitrag = 0,38V Hub am Ausgang wäre durch einen Schalter möglich. Es ist also definitiv ein Thermoelement. Dieser Schluss ist zwingend, auch aus der Ferne.
Viele Grüße!
Thomas
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