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Sonntag, 26. März 2017, 17:22

Indikatoren für den kontaktlosen Test von Schaltwandlern - ausgelagerte Diskussionen


Hinweis von EDV-Dompteur:
Dieses und die folgenden Postings wurden aus dem Schnellkurs-Thread ausgelagert.
Die Diskussion wurde hierher verschoben, um den dortigen Kurs-Charakter beizubehalten, ohne dass dort lange Diskussionen alles unnötig aufblähen.

Hier geht es nun also um den dort vorgestellten Indikator:
Simples Test-Tool zur Überprüfung von Schaltwandlern

Bitte lest zunächst das dortige Posting, damit Euch klar wird, worum es hier geht ...


Da konnte ich nicht lange warten und hab mir gleich so ein Ding nachgebaut:
Tester.jpg

Was soll ich sagen? Einfach nur genial deine Tipps!!! :189: :015: :036:
Leider kann ich dem Tread nicht mehr als 5 Sterne geben...

EDV-Dompteur

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2

Montag, 27. März 2017, 18:13

Glückwunsch zu Deinem erfolgreichen Nachbau und vielen Dank für die Blumen!

Ich habe das Posting 14 unten noch ergänzt und auch das Posting 10 unten editiert (gelb gekennzeichnet).

In meinem Kopf spukt übrigens noch die Idee herum, nicht einfach nur primitiv eine LED anzusteuern, sondern mit der induktiv geräuberten Spannung gleich noch einen AVR-Mikrocontroller zu versorgen, der aus den Messdaten der Spule ein paar kluge Dinge heraus orakelt.
So halte ich es für denkbar, auf die erzeugte Spannung des Wandlers, sowie den gegenwärtigen Strom schlussfolgern zu können. Zwar nicht präzise, aber zumindest grob.
Die Spannung des Wandlers wird sowieso stimmen, wenn sie denn erzeugt wird. Man weiß halt zunächst nur nicht, um welche Spannung es sich handelt.


Off Topic zu Deinem Bildlink:
Hier klicken für weitere Informationen
Es ist angenehm, dass Dein Bild nicht direkt im Text erscheint, weil es diesen recht besonderen Thread nur unnötig aufblähen würde (aber danke für das Zeigen Deines Resultats!).
Ich weiß jedoch nicht, ob Du es bewusst so gemacht hast, oder ob es Dir schlicht widerfahren ist, dass da nur ein Link erscheint ...
- Die Forensoftware verhält sich ja leider mitunter etwas eigenartig, beim Einbinden von Bildern.

Wenn Du mal ein Bild direkt sichtbar im Text stehen haben möchtest, dann empfehle ich, um Probleme zu vermeiden, den Upload in die
"Müllhalde" für Bilder-Uploads

Das Verfahren mag zwar auf den ersten Blick umständlich erscheinen, erschließt sich aber bereits nach erstmaliger Anwendung.
Und es erspart womöglich einigen Frust, der sonst entstehen würde, wenn das Resultat einer herkömmlichen Bild-Einbindung hartnäckig vom Erwarteten abweicht und auch alles nachträgliche Editieren des Postings partout nicht fruchten will.

Der Weg über die "Müllhalde" ermöglicht es bei kleinen, wie auch großen Bildern, diese automatisch auf die Breite des Postings zu skalieren.
Noch weitergehende Formatierung, mit umfließendem Text, wie im Startposting vom Kontaktspray-Thread , geht dann durch Verwendung der Funktion "Left Box Einbinden" [sic!].
Macht Technik dir das Leben schwör, ruf' schnell den EDV-Dompteur! ;-)

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3

Sonntag, 22. April 2018, 00:31

Ich hab mir heute mal mit einer Stabkerndrossel mit 1,5uH so ein Gerät gebaut, und dabei auf die selbst gewickelte Spule verzichtet (vorerst),den ringkern aus den Netzwerkchip hab ich schon da liegen. Mangels 0,1 und 0,2er Lackdraht hab ich erst mal den Simple gebaut.
Hab aber gelesen das man mit 3mH auf den ringkerntrafo verzichten könnte?

Hab jetzt gerade kein Testobjekt hier, kann also nicht sagen ob es funktioniert. Frage: geht es überhaupt mit einer Stabdrossel?

gruß JeeAre

EDV-Dompteur

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4

Sonntag, 22. April 2018, 02:49

Es geht prinzipiell mit allen möglichen Spulen (außer Ringkern), aber die Bauform hat einen großen Einfluss.

Die Indikatorspule soll sich ja einerseits eine "große" Menge des magnetischen Streuflusses einfangen. Aber sie soll möglichst nur von unten her magnetische Feldlinien aufnehmen und nicht von der Seite her, denn andernfalls reagiert der Indikator auch auf benachbarte Schaltwandlerspulen!

Ich weiß nicht, wie Deine konkret aussieht und woraus der Kern besteht, aber 1,5μH ist echt übel wenig!
Das mag für die Wandler zur Erzeugung der CPU- und GPU-Spannung reichen, aber wohl kaum für die 5V/3,3V-Wandler, wenn diese im quasi-Leerlauf werkeln.
Denn diese beiden Schaltwandlerspulen haben ja typischerweise so 3,3μH. Manchmal auch etwas weniger, oder mehr, aber so in dieser Größenordnung.
Und die Spannung, die man mit einer identisch großen Indikatorspule gewinnen kann, ist schon ziemlich mau. Das wird logischerweise noch "mauer", wenn man für den Indikator eine Spule mit geringerer Induktivität nimmt, denn dadurch sinkt ja das Übersetzungsverhältnis.
Genau das ist ja der Grund, warum ich in der verbesserten Version des Indikators einen selbstgewickelten Ringkerntrafo einsetze, um die Spannung zu erhöhen.

Natürlich kann man sich das Wickeln so eines Ringkerns ersparen, wenn man von vornherein eine Empfängerspule höherer Induktivität einsetzt. Nur kriegt man in dieser Bauform nur schwerlich welche mit höherer Induktivität. - Doch, gibt es, aaaaber ... langes Thema!
Ich habe mal einen ganzen Schwung verschiedenster Spulenwerte und Bauformen bestellt, hatte die besten Allround-Ergebnisse jedoch mit den quadratischen Ferritspulen von 3,3μH oder etwas mehr.

Neben der Bauform und der Induktivität muss übrigens auch das verwendete Kernmaterial zu der Arbeitsfrequenz des Schaltwandlers passen.
Es gibt Ferrite (und andere Kernmaterialien) für verschiedene Frequenzen.
Nimmt mal also eine Spule aus einem alten Notebook, dann stimmt dieser Parameter ganz automatisch, so dass zumindest von daher schon mal eine gute Energieübertrgung gewährleistet ist.


So eine Bauform hier, kriegt man mit fast beliebig hohen Induktivitätswerten (bis zu hunderten, gar tausenden Mikrohenry), wobei man aber oft nichts über das verwendete Kernmaterial weiß, wenn man die z. B. aus einem Restposten einkauft:




Ihr Nachteil ist aber halt, dass sie durch die offene Bauform bedingt viel zu stark auf seitliche Magnetfelder reagieren, was bei eng nebeneinander werkelnden Schaltwandlern zum Aufleuchten der LED führen kann, obwohl die zu überwachende, darunter liegende Wandlerspule gar nicht bestromt wird!

Manchmal ist es natürlich schön, einen sehr sensitiven und "weicheren" Wandler zu haben.
Ich habe vor Jahren mal welche mit Knopfzelle und Transistor gebaut, die so empfindlich waren, dass ich damit bei geschlossenem Gerät durch das Gehäuse hindurch die Schaltwandler überprüfen konnte. Macht Sinn bei Netzteilen!
Manchmal hat man ja einen Kabelbruch in der Strippe vom Netzteil zum 19V-Stecker. Dann kann man mit so einem betont sensitiven Indikator schnell feststellen, ob das Netzteil an sich arbeitet und nur nichts vorne am 19V-Stecker ankommt.


In Notebooks haben sich meine beiden Indikator-Typen bestens bewährt. Man braucht da tatsächlich oft zwei unterschiedliche Typen. Ein wirklich universeller wäre aufwändiger in der Fertigung.

Warum braucht man (mindestens) zwei, unterschiedlich sensitive Indikatoren?
- Nun, auf den mächtig bestromten Wandlerspulen für die CPU- und GPU-Spannungen ist die Energie fast schon viel zuviel. Da habe ich manchmal leichte Bedenken, dass die LED durchkokelt. Da genügt also ein wenig sensitiver Indikator.
Man kann einen Indikator natürlich auch weniger sensitiv machen, indem man einfach ein Stück einer Kunststoffplatte darunter klebt, so dass der Abstand zur Schaltwandlerspule größer wird.

Wo man aber einen wirklich sensitiven Indikator benötigt, das ist bei den 5V/3,3V-Wandlern, wenn diese quasi im Leerlauf arbeiten.
Denn im Leerlauf werden die Wandlerspulen nur so gering bestromt, dass nur ganz wenig verwertbares Magnetfeld dabei anfällt, von dem sich noch etwas Energie für die LED räubern ließe.


Witziger Zufall übrigens: Gerade vorhin stieß ich auf dieses Video eines russischen Kollegen:
Как проверить исправность ШИМ преобразователя. Простейший пробник.

Der Mann ist richtig kompetent! Er hat großartige Videos!
Er macht aber ausgerechnet da, bei dieser Kleinigkeit, gleich drei Fehler:
  1. Ungute Bauform der Spule, die sich eine Menge Energie von der Seite einfangen kann.
  2. Blaue Leuchtdiode! Blaue LEDs benötigen die höchste Spannung! Ich verwende rote Low-Current-LEDs. Denn Rot braucht die geringste Flussspannung.
    Bei ihm fällt das zwar wenig ins Gewicht, weil er fette 470μH verwendet, was eine ordentlich hohe Spannung abliefert, aber irgendwie kann ich mich mit seinem Entwurf nicht anfreunden. So verwendet er im zu Anfang gezeigten Design auch nur eine der beiden Halbwellen des eingefangenen Wechselfeldes.
  3. Ganz doofer Fehler: Die am Ende des Videos gezeigte (nur auf Papier gekritzelte) Schaltung kann gar nicht funktionieren! :-)
    Da wollte er offensichtlich beide Halbwellen benutzen, so wie ich es tue, aber in der Zeichnung hat er den Kondensator und die Diode vertauscht. Ganz abgesehen davon, dass eine 1N4148 auch schon wieder suboptimal ist, weil sie eine höhere Flussspannung aufweist, gegenüber Schottky.
    Naja, wie erwähnt erzeugt seine 470μH Spule ja eine höhere Ausgangsspannung, insofern ist das verschmerzbar. Aber es ist schon ulkig, mehrere Suboptimalitäten derart zu kombinieren, dass es in der Summe wieder fast egal ist, weil der eine Baufehler den anderen quasi kompensiert.

Also wie man sieht, im Prinzip ist alles recht unkritisch. OK der letzte Entwurf von ihm kann definitiv nicht funktionieren, aber prinzipiell funktioniert so ein Indikator mit halbwegs jeder Spule und jeder Diode.
Seine Bauform müsste sich "weicher" verhalten, als meine beiden Varianten. Sein Modell funktioniert also auf größeren Abstand und fängt auch seitliche Magnetfeler recht stark ein. Also insgesamt weniger präzise. Die LED leuchtet nicht so hell, wie bei mir, aber wahrscheinlich ist bei ihm weniger Gefahr gegeben, dass eine LED durchbrennt, wenn er einen kräftigen CPU/GPU-Wandler testet.

Ich habe im Laufe der Jahre viele Varianten angefertigt und jede davon hat ihre individuellen Stärken und Schwächen, beim jeweils anliegenden Anwendungsfall.
Deine 1,5μH werden auf den CPU/GPU-Wandlerspulen sehr wahrscheinlich prima funktionieren, aber eben nicht mehr auf Wandlern im Leerlauf, was aber nur die beiden permanent aktiven Wandler für 5V und 3,3V betrifft.
Dort wäre also eine höhere Induktivität sinnvoll, aber gleichzeitig sollte die sich möglichst wenig Streufeld von der Seite her einfangen, weswegen ich dafür sehr zu der quadratischen Bauform raten würde.
So ein Indikator, der das Magnetfeld räumlich nur sehr begrenzt einfängt, funktioniert dann aber halt auch nur auf kurze Distanz (was auf Mainboards wurscht ist), er kann also prinzipiell nicht dafür taugen, durch ein Gehäuse hindurch ein Netzteil zu überprüfen.

Würde man eine Energiequelle (Knopfzelle) spendieren, samt Verstärker hinter der Empfangsspule, dann könnte man einen wirklich universellen Indikator konstruieren, mit per Poti einstellbarer Tiefenschärfe und so weiter. Aber darunter leidet einfach die Eleganz und es ist halt deutlich aufwändiger und insbesondere voluminöser.


Mir spukt schon lange die Idee zu einem richtig abgefahreren, erweiterten Testtool im Kopf herum, konnte mich bislang nur nicht dazu aufraffen, das mal umzusetzen.
Da müsste an jeder Spule ein Kabelchen sein, das zu einem Diagnosegerät führt.
Damit könnte man tausend weitere Sachen machen, als derzeit. Z. B. die minimal zeitversetzte Aktivierungsreihenfolge der Wandler feststellen. Oder den Strom durch die Schaltwandlerspule messen und so weiter.
Aber ich glaube, in der Praxis ist das einfach zu "tüddelig", wenn man erst Strippensalat entwirren muss, bevor man die einzelnen Indikatorspulen auf die Wandler aufsetzen kann. Prinzipiell könnte man auch drahtlos was machen (Funktechnik), aber wenn man dann auf Batterien in jedem Indikator verzichten will, dann wird es echt anspruchsvoll.
Das wäre mal ein Projekt für lange Winterabende, wenn zugleich kein Druck besteht, Geld verdienen zu müssen.

Ich habe immer viele gute Ideen, komme nur meistens nicht dazu, sie auch umzusetzen.
Macht Technik dir das Leben schwör, ruf' schnell den EDV-Dompteur! ;-)

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5

Sonntag, 22. April 2018, 09:41

Hier mal Bilder. Habs bei meinem Laptop mal probiert. Funktioniert leider nicht.
gruß JeeAre
»JeeAre« hat folgende Dateien angehängt:

EDV-Dompteur

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6

Sonntag, 22. April 2018, 15:39

Höhere Windungszahl (der Draht kann dabei deutlich dünner ausfallen) und das Ding geht ab wie verrückt, behaupte ich!

Aber Du brauchst doch bloß ein Oszi an die Spule zu klemmen, dann siehst Du doch, welche Spannung die Spule liefert.
Die Spannung ist proportional zur Windungszahl. Doppelte Windungszahl = doppelte Spannung. Dreifache Windungszahl = dreifache Spannung.

Du musst mindestens über die Flussspannung der LED kommen. Und das nicht nur in kurzen Peaks, sondern schon früher, daher im Zweifelsfall einfach noch ein paar Windungen mehr.

Es kann übrigens sein (wird so sein), dass die Ausgangsspannung der Indikatorspule eine Polarität hat. Denn die Sperrwandlerspule wird ja nicht von sinusförmigem Wechselstrom durchflossen, sondern der Stromfluss durch sie hat stets die selbe Richtung! Es handelt sich bei einem Buck-Wandler schließlich um einen Wandler im kontinuierlichen, nicht lückenden Betrieb. Da fließt also zu jedem Zeitpunkt Strom durch die Wandlerspule, und das stets mit der selben Polarität.
In dem Augenblick, wo der obere MOSFET leitet, speist er Strom in die Wandlerspule ein und baut somit ein Magnetfeld in ihr auf.
Und im nächsten Augenblick, wo der obere MOSFET sperrt, öffnet der untere und ermöglicht es der Spule, nun selbst als Spannungsquelle zu fungieren, wobei der untere MOSFET jenen Spulenanschluss, in den eben zuvor noch Strom eingespeist wurde, nun mit Masse verbindet. Das zuvor aufgebaute Magnetfeld baut sich wieder ab und die darin gespeicherte Energie induziert eine Ausgangsspannung im Wickeldraht der Sperrwandlerspule, die so gepolt ist, dass der vorherige Stromfluss die selbe Richtung beibehält.

Die Indikatorspule fängt sich einen Teil dieses pulsierenden Magnetfeldes ein, wobei in ihrem Wickeldraht wiederum eine Spannung induziert wird. Aber die ist eben nicht symmetrisch geformt wie ein Sinus, obwohl durchaus eine Umpolung stattfindet, sondern da überwiegt die eine Polarität gegenüber der anderen.

Darum: einfach mal die LED umpolen!
Genaueres sagt Dir aber ein Oszi.
Oder schließe mal zwei identische LEDS antiparallel geschaltet an die Spule an. Du wirst sehen, dass das Licht der einen LED deutlich überwigt, gegenüber dem der anderen. Oder dass mitunter sogar nur eine (stets die selbe) LED leuchtet, wohingegen die andere aus bleibt, weil ihre Flussspannung nicht überwunden wird.

Bei meinen eigenen Wandlerversionen nutze ich beide Polaritäten und verdoppele (nahezu) die Spannung, die die Indikatorspule erzeugt, indem ich noch einen Kondensator und eine Diode spendiere, die so geschaltet sind, dass an der LED knapp die doppelte Spannung zur Verfügung steht.
(Vereinfachte Betrachtung, unter Auslassung der Flussspannungen.)
Nebenbei wird dadurch die LED vor hoher Spannung in Sperrrichtung geschützt, da bei mir die LED antiparallel zur Diode liegt.

Natürlich funzt schon ein ultimativ simpler Wandler ohne Kondensmann und Schottkydiode, der also nur aus Spule und LED besteht. Aber die LED wird da ein gutes Stück dunkler leuchten, vergleichen mit Wandlern nach meinem Bauschema, weil ohne Kondensator und Diode nur eine der beiden Polaritäten genutzt wird und weil der Spannungsverdoppler-Effekt wegfällt, den meine normale Schaltvariante erzeugt.

Es schadet übrigens nicht, wenn eine Indikatorspule eine viel zu hohe Spannung erzeugt (im Leerlauf), denn durch die LED kann die Spannung an ihr niemals höher werden, als es die Flussspannung der LED erlaubt.
Dein jetziger Aufbau wäre höchstens in Sperrrichtung der LED für diese gefährlich, wenn Du gar zu viele Windungen nehmen würdest.

Wenn sehr viele Windungen verwendet werden, dann erhöht sich aber entsprechend die Spannung, die sie Indikatorspule liefern könnte - würde sie nicht durch die Flussspannung der LED automatisch begrenzt werden.
Da die Energie, die die Indikatorspule einfängt, aber irgendwo hin muss, erhöht sich dann der Stromfluss durch die LED.
Je niedriger die Flussspannung einer bestimmten LED ist, umso höher wird folglich der Strom durch sie und umso heller wird sie leuchten.
Darum verwende ich rote LEDs, da diese eine besonders geringe Flussspannung aufweisen.
Grün ist fast genauso gut (und für die Sehwahrnehmung mancher Menschen sogar besser wahrnehmbar).
Wirklich ungut ist aber Blau, weil blaue LEDs eine ungefähr doppelt so hohe Flussspannung benötigen.

Mit genügend hoher Windungszahl kriegt man zwar jede noch so hohe Flussspannung überwunden (darum funktioniert die simple Variante des russischen Kollegen, die er in seinem Video zeigt), aber da kompensiert nur die eine Macke die andere (unnötig hohe Windungszahl kompensiert hohe Flussspannung) und das Gesamtverhalten des Indikators wird "weicher". Das Ding reagiert also schon auf höhere Entfernung (ergo weniger präzise), erreicht aber zugleich nicht die eigentlich erzielbare Helligkeit.

Ich habe es mir damals verkniffen, eine derart simple Variante überhaupt vorzustellen, weil ich erstens nur Schrottmaterial aus alten Notebooks einsetzen wollte und weil ich zweitens das Gesamtverhalten meiner Variante für vorteilhafter halte. Denn wie gesagt: "Weiche" Indikatoren reagieren mitunter schon auf das Feld benachbarter Wandlerspulen und leuchten dann davon auf, obwohl der eigentlich gerade zu testende Wandler womöglich gar nicht arbeitet!
Darum lieber eine "härtere" Charakteristik nehmen, mit geringerer Windungszahl und geschlossenem Ferritkern, statt so einem offenen Kern.
Das ermöglicht eine räumlich präzisere Überwachung der darunter liegenden Wandlerspule, ohne nennenswerter Fremdbeeinflussung von der Seite her.

Bastel einfach mal ein paar verschiedene Varianten, dann wirst Du ein Gefühl für die Thematik kriegen. Mit langen Erklärungen meinerseits wird das vielleicht nicht klar genug, man muss das selbst mal erlebt haben.
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7

Donnerstag, 26. April 2018, 03:30


Um mal wirklich jede möglicherweise noch aufkommende Frage zu den beliebten Indikatoren wirklich gründlich zu erschlagen, und um das Forum mal aufzuräumen, habe ich einen weiteren, "endgültigen, ultimativen" Thread erstellt, der wohl keine Wünsche offen lässt:

Indikatoren - der ultimative Thread!

Dort stelle ich nunmehr vier verschiedene Varianten vor, mit wohl erschöpfenden Erklärungen!
Sollte ich je noch weitere Verbesserungen hinbekommen, oder noch weitere Varianten kreieren, dann ist jener Thread dort nun die Stelle, wo ich all meine Weisheiten einpflegen werde.

Wohingegen ich alle Diskussionen darüber hierher, an diese Stelle verschieben werde.
So bleiben die lehrreichen Thread lesbarer, denke ich.
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