Spannungsversorgung 230V - Problem ?

[bire]

Guten Abend,

ich habe eine Frage mutmaßlich die Spannungsversorgung meines Arduino Uno betreffend. Ich habe eine alte Ständerbohrmaschine, bei der die Platine defekt war. Die "Elektronik" bestand aus einer Digitalanzeige, welche die Bohrtiefe angezeigt hatte. Nach etwas Recherche und Probieren habe ich die Schaltung hinbekommen. (Ich bitte um etwas Nachsicht, ich bin "nur" Maschinenbauer).

Meine Schaltung ist "Standard". Sie ist im Arduino-Kochbuch zu finden (Seite 451, Kapitel 13.8 "Mehrstellige 7-Segment-Anzeigen über SPI ansteuern" ). Das funktioniert auch einwandfrei. Ich nutze exakt die Bausteine, die hier angegeben sind. Als Positionssensor verwende ich einen AMS AS5306 Linear Incremental Position Sensor (Products | ams) und einen Magnetstreifen MS12-250. Die Komponenten (Segmentanzeige (Lite-On LTC-571HR), Schiebregister (MAX7221) und Positionssensor) funktionieren wie gesagt einwandfrei, d.h. die Position wird korrekt angezeigt.

Nach dem Probieren mit der USB-Spannungsversorgung am PC habe ich den Arduino inklusive Schaltung in die Maschine eingebaut. Dabei holte ich mir die Spannung von der Versorgung der alten Platine. Hier kommen (vermutlich aus einem Trafo) 4,91 V an. Wenn ich nun den Maschinen-Netzstecker einstecke, kann ich so -ohne rotierende Spindel- einwandfrei meine "Bohrtiefe" anzeigen lassen.

Jetzt aber zum Fehler: Sobald ich die Spindel einschalte (über einen "normalen" 230V Drehschalter) fällt das Display (der Arduino hat jedoch noch Spannung) aus. Ich muss erst wieder den Netzstecker ziehen, damit der Startwert wieder erscheint.

Kann mir jemand einen Hinweis geben, wo ich ansetzen kann? Wie gesagt, ich vermute, das Problem liegt an der Spannungsversorgung. Ich kann selbstverständlich alle Informationen (Datenblätter, Code, Bilder...) hochladen. Ich habe meine ich jeden Post über Arduino 230V/Spannungsversorgung/Problem etc. durchgelesen. Leider handelt es sich meist um Probleme, bei denen ein Relais angesteuert werden muss. Einen ähnlichen Anwendungsfall wie meinen habe ich leider nicht gefunden (auch auf Suche in Englisch).

Jetzt die Frage: Hat jemand Erfahrung damit? Was ich heute schon versucht habe: Über ein Schaltnetzteil den Arduino von extern mit Spannung zu versorgen. Hier zeigt sich leider derselbe Effekt. Jetzt weiß ich wirklich nicht mehr weiter, da das ja eigentlich darauf hindeutet, dass es nicht die Spannungsversorgung ist, sondern durch das Anschalten "Störungen" (Spikes) den Arduino (oder nur meine verwendeten Bauteile?) beeinflussen. Der Bauraum ist sehr begrenzt, d.h. die Leitungen der Phasen (für den Drehschalter) verlaufen unmittelbar in der Nähe der 5V-Arduino-Steuerspannungsleitungen...Da wird auch oft geschrieben, dass das Probleme machen kann.

Ich hoffe, ich konnte mein Problem verdeutlichen. Sorry für die lange mail.

Ich freue mich über jeden Hinweis.

Ich bedanke mich schon einmal für die Mühe

Grüße

Bire

[HotSystems]

Motoren erzeugen sehr hohe Störspannungen.
Du wirst vermutlich nicht drum herum kommen, die Elektronik weit vom 230 Volt Teil zu montieren oder alles komplett abzuschirmen.

[StefanBoth]

Moin Bire,

kannst Du einen (Anlauf)Kondensator erkennen,
oder hat der Motor gar "Kohlen" mit Bürstenfeuer
wenn du den Motor laufen lässt?
(Mach doch mal n' Foto ?)

Deine Beschreibung deutet auf eine Einstrahlung
hin, nicht auf eine unsaubere Spannungsversorgung.
Ganz mies zu vermeiden.
Wäre denn Platz für ein Metallgehäuse um den Arduino?
Wo sitzt der Positionssensor, und wie hast Du ihn verbunden?

Stefan

[bire]

Guten Abend,

danke Euch beiden erstmal. Anbei findest Du die Bilder, die Du meinst (hoffe ich zumindest). Das ist der Trafo, der die Versorgungsspannung bereitstellt. Einen Kondensator am Motor kann ich nicht erkennen. Das ist ein normaler Drehstrom-Asynchronmotor mit 0,55 kW. Wenn Du weitere Bilder brauchst, melde Dich bitte. Das Teil ist sehr schlecht zugänglich. Da muss ich das erst ausbauen.

Was mir gerade noch einfällt: Die alte Platine hat ja auch funktioniert und war auch in unmittelbarer Nähe zum Drehschalter verbaut. Anbei findet Ihr ein Foto. Vielleicht könnt Ihr erkennen, ob hier ein Bauteil drauf ist, welches die "Spannung stabiliert" oder "Störungen mindert". Ich habe mir die Datenblätter der Bausteine mal angeschaut, leider kann ich kein passendes Bauteil entdecken, was mir weiterhelfen könnte...

Wäre super, wenn Ihr mir noch einen Tipp hättet.

Danke schon einmal und Grüße

Bire

[bire]

Sorry, irgendwie gehen die Bilder nicht durch. Ich versuche es morgen noch einmal...
In jedem Fall schon einmal Danke!

[HotSystems]

bire:
...Was mir gerade noch einfällt: Die alte Platine hat ja auch funktioniert und war auch in unmittelbarer Nähe zum Drehschalter verbaut....

Da war die Elektronik vermutlich nicht so empfindlich.

Die Eingänge von Mikrocontrollern sind sehr empfindlich gegenüber Spannungspitzen z.B. von Motoren beim Ein und Ausschalten.

[StefanBoth]

Ah? O.k. ich hatte Drehstrom ausgeschlossen,
da Du

(über einen "normalen" 230V Drehschalter)

geschrieben hattest.

Stefan

[bire]

Anbei die Bilder...
Zum Schalter mache ich morgen auch noch ein Foto. Da wird einfach eine Phase durchgeschleift, deshalb 230V.
Danke Euch!

[bire]

Sorry, irgendwie klappt das mit den Bildern nicht.
Jetzt sollten alle da sein.
Das erste Bild zeigt die alte Platine.
Die beiden anderen Bilder die Spannungsversorgung (4,91V). Für bessere Fotos müsste ich das ausbauen.

Vielleicht habt Ihr mir noch einen Hinweis.

Danke

Grüße

Bire

[StefanBoth]

Man kann einen Drehstrommotor mit Drehstrom
betreiben. Man kann ihn auch mittels eines Kondensators an 230 Volt betreiben. Die Phasenverschiebung beträgt dann zwar "nur"
90° statt 120, aber er dreht sich.
Wenn nur eine Phase geschaltet wird, gehe ich mal
vom letzten Fall aus.
Eigentlich hatte ich die Frage auch nur gestellt
um ein Bürstenfeuer an einem Reihenschluss
motor ausschließen zu können.
(so'n Ding, was in Handbohrmaschinen, Staubsaugern etc.
drin ist).

Der Trafo ist Oldschool - trotzdem sieht der Elko
eigentlich noch ganz gut aus. Wenn der Arduino
ohne " Motor an" damit funktioniert... nun gut.
(Wie gibst Du die 5V eigentlich in den Arduino?
über USB Buchse?)
Deutet immer mehr auf Störungen hin.
Könntest Du die Bauteile in Metall packen, und die
Kabel dazwischen in abgeschirmter Ausführung benutzen?
Stefan

[bire]

Hallo Stefan,

Danke für Deine Antwort und die Hinweise. Es ist kein Kondensatormotor, sondern ein "normaler" Drehstrommotor. Da wird irgendwo eine Phase abgegriffen und an den Drehschalter geführt. Ich gebe die 5V (die ja nur 4,91V sind) über den Pin VIN und GROUND an den Arduino. Ich hoffe, das passt?

Meine Überlegung war, in diese Zuleitung ein "Glättungsglied" (Relais, Snubber habe ich hier auch schon oft gelesen,...?) einzufügen. Wären das Ansätze?

Ich mache später mal ein paar Foto von dem Bauraum und dem Schalter. Dann wird es vielleicht klarer. Grundsätzlich wäre es möglich einen Blechkasten zu machen. Ich muss ja alles ausprobieren. Ohne Probleme ist das aufgrund der Platzprobleme jedoch nicht. Jedes Bauteil "tut weh".

Vielen Dank und Grüße

Bire

[ardubu]

Ich gebe die 5V (die ja nur 4,91V sind) über den Pin VIN und GROUND an den Arduino. Ich hoffe, das passt?

Lege die Versorgungsspannung (4,91V) nicht an Vin, sondern an den 5V Pin

[bire]

Guten Morgen,

danke für den Hinweis. Verstehe ich Dich richtig, dass ich einfach auf den 5V Pin gehen soll. Ich dachte immer, das ist ein Ausgang? Ist das nicht so?

Ich werde das nachher in jedem Fall ausprobieren. Die Maschine steht in der Werkstatt, die etwas entfernt liegt.

Grüße

Bire

[StefanBoth]

Nach dem Vin Pin kommt noch der Festspannungsregler. Du bräuchtest 1.5 - 2 Volt mehr
Eingangsspannung hierfür. Das ' könnte' ein Grund
für's Abkacken sein.

Das mit dem Motortyp vs. Schalter an einer Phase hab ich noch nicht ganz verstanden.
Aber das ist hier ein Arduino Forum und daher
eher zweitrangig.

Stefan

[bire]

Ja, das mit der höheren Spannung hatte ich auch schon mal gelesen. Deshalb hatte ich es gestern ja mit einem einstellbaren Schaltnetzteil von einem Kollegen probiert (mit 9V). Da hat es leider auch nicht funktioniert. Ich werde das nachhher mal mit dem dem 5V-Pin ausprobieren, wobei ich immer dachte, dass das ein Ausgang sei...? Ich mach dann auch Fotos, dann sollte das mit dem Drehschalter klarer werden.

[bire]

So, anbei habe ich nun ein paar Bilder. Ich hoffe, das trägt zur Konkretisierung bei...

[bire]

Hallo Stefan,

noch einmal ein Nachtrag zu den Phasen: Ich habe mir das gerade noch einmal angeschaut: In die Eingänge des Schalters kommt die Netzleitung (L1/L2/L3 und Erde) die Ausgänge gehen zum "Motorschaltbrett" gehen also alle 3 Phasen drüber...

Grüße

Bire

[StefanBoth]

Schöner Aufbau mit einzeln beschrifteten Adern Ich fürchte aber dass HotSystems VÖLLIG richtig
liegt mit seiner Vermutung.
Direkt oberhalb des Arduino ist der Netzschalter.
Laut Beschriftung löst er auch bei Unterspannung aus. ( U < ).
Dadurch ist dann auch noch ein zusätzlicher Sender
eingebaut. Eine Spule, die den Auslöser des Schalters
"Magnetisch" festhält, so lange die Spannung hoch
genug ist.

Mini-Steckbrett weg, Arduino ins Metallgehäuse, abgeschirmte Leitungen,
('n gudd Eerd is vill weert )
und dann sollte das doch klappen.

Stefan

[ar182]

Hallo,
du solltest auch noch ein paar zusätzliche Kondensatoren und Spule zur Entstörung der Versorgungsspannung einbauen.

z.B. so was

Zusätzlich kannst du noch direkt am Sensor zwischen GND und +5V eine 100nF Kondensator (kann auch größer sein) einlöten.

GND sollte mit dem Gehäuse der Bohrmaschine verbunden werden, wenn das nicht schon der Fall ist.

StefanBoth hat recht, das Steckbrett mit den vielen langen Leitungen ist Gift.

[StefanBoth]

Wobei ich das Projekt richtig toll finde !
Wozu man doch ne Wegemessung alles
brauchen könnte !
Da werd ich mal wieder mit anderen Augen
durch die Firma gehen.

Stefan