Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik LED-Modul einer Überwachungskamera defekt


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von Stefan M. (beefjerky)


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Hallo zusammen,

ich habe hier eine upCam Tornado HD S Überwachungskamera, die ihre 4 
IR-LEDs nicht mehr einschalten kann.

Über den Anschluss links wird das LED-Modul mit 12V versorgt, die auch 
anliegen. C4 liegt zwischen 12V und GND. An der Diode D6 fallen im 
Diodenmodus nur ca. 0.16V ab. Die gemessene Spannung dahinter ist 
entsprechend nur geringfügig kleiner. Hinter L2 kann ich nur noch 0.3V 
messen. Wenn L2 eine Induktivität sein sollte (Marking 100J) müsste ich 
mit dem DDM doch eigentlich Durchgang messen, tue ich aber nicht. Ich 
kann auch keinen Widerstand messen (im eingebauten Zustand), DDM zeigt 
nur OL. Dementsprechend liegt auch am Eingang der Konstantstromquelle 
PT4115 nur 0.3V an. Das wäre zu wenig (6-30V glaube ich).

Der PT4115 kann über seinen DIM-Eingang ein- und ausgeschaltet und die 
LEDs auch gedimmt werden. Ich verstehe es so, dass über den Pin LED/ON 
unten rechts ein HIGH-Pegel vom MC kommt. Wenn der Nachtmodus der Kamera 
aktiv ist liegen hier 3V an. Am DIM-Eingang des PT4115 liegen dann aber 
7-8V an, was ich mir so erkläre, dass die Gegend um Q2/Q3 als 
Level-Shifter fungiert. Ist der Nachtmodus deaktivert liegen an LED/ON 
und am DIM-Eingang 0V an.

Oder kurz. Ich glaube L2 ist im Eimer. Kann das eine Induktivität sein? 
Warum steht da auch noch D3 als Beschriftung dran? Könnte ich L2 zum 
Testen überbrücken, oder gefährde ich damit den Rest des Moduls?

Ich bin nicht vom Fach, was meint Ihr?

Ich wünsche Euch eine erholsame Nacht!

VG,
Stefan

: Bearbeitet durch User
von Wolfgang (Gast)


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Stefan M. schrieb:
> Ich bin nicht vom Fach, was meint Ihr?

Zeige einen Schaltplan in Form einer Zeichnung und keine "seitenlange" 
Prosa

von Stefan M. (beefjerky)


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Wolfgang schrieb:
> Zeige einen Schaltplan in Form einer Zeichnung und keine "seitenlange"
> Prosa

Das ist mit vertretbarem Zeitaufwand leider so gut wie unmöglich. Die 
Leiterbahnen sind trotz Lupe quasi nicht zu erkennen. Für das was ich 
herausgefunden habe, habe ich schon eine ganze Zeit gebraucht. Es ist 
natürlich Dein gutes Recht ohne Schaltplan keine sachdienlichen Hinweise 
zu liefern. Trotzdem vielen Dank.

von Firlefanz (Gast)


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Lass Dich von solchen Trolls nicht anmachen. Das ist hier üblich.

Wenn die L2 dahinter 0 V hat, und diese messtechnisch OL hat, ist sie 
kaputt.
Zum Testen kannst Du diese mal mit Drahtbrücke brücken.
Und dann berichten.

von Harald W. (wilhelms)


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Stefan M. schrieb:

>> Zeige einen Schaltplan in Form einer Zeichnung und keine "seitenlange"
>> Prosa
>
> Das ist mit vertretbarem Zeitaufwand leider so gut wie unmöglich. Die
> Leiterbahnen sind trotz Lupe quasi nicht zu erkennen. Für das was ich
> herausgefunden habe, habe ich schon eine ganze Zeit gebraucht. Es ist
> natürlich Dein gutes Recht ohne Schaltplan keine sachdienlichen Hinweise
> zu liefern. Trotzdem vielen Dank.

Ohne Schaltplan kann man keine zuverlässigen "sachdienlichen Hinweise"
geben. normalerweise versucht man, ein Datenblatt des verwendeten
Wandler-ICs zu finden, und die dort gezeigte Anwendungsschaltung mit
Deiner Schaltung zu vergleichen. Tipps, die für alle überhaupt mög-
lichen Schaltungen auf der Welt gelten, gibt es nicht.

von Michael B. (laberkopp)


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Stefan M. schrieb:
> Ich glaube L2 ist im Eimer. Kann das eine Induktivität sein?

Kann sein. Sie dient der Entstörung der Spannungszuführung und wurde 
vielleicht unterdimensioniert ausgelegt. Nimm irgendeine Induktivität 
(100uH..) oder einen Draht als Ersatz.

von Dergute W. (derguteweka)


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Michael B. schrieb:
> Nimm irgendeine Induktivität
> (100uH..) oder einen Draht als Ersatz.

Nur, wenn du mutig bist.
Ich bin nicht mutig, ich wuerde einen Widerstand 1..10 Ohm 0.5W parallel 
zu der Spule im Betrieb dranhalten. Wenn dann die LEDs gehen, die Spule 
austauschen, fertig.
Wenn ich mir die Finger verbrenn', ist mehr als die Spule kaputt.

Gruss
WK

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


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Stefan M. schrieb:
> Kann das eine Induktivität sein?

10 µH. Muss nahe 0 Ohm messen, sonst im Eimer. Dafür braucht man keinen 
Schaltplan.

: Bearbeitet durch User
von Georg (Gast)


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Stefan M. schrieb:
> Das ist mit vertretbarem Zeitaufwand leider so gut wie unmöglich. Die
> Leiterbahnen sind trotz Lupe quasi nicht zu erkennen

Es würde ja schon weiterhelfen, wenn du identifizieren kannst mit 
welchem Signal die LEDs eingeschaltet werden. Dann könnte man auch 
andere LEDs dranbasteln, damit die Webcam was sieht.

Georg

von Stefan M. (beefjerky)


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Hallo zusammen,

ich habe heute nach der Arbeit weiter an meinem LED-Modul gearbeitet.

Firlefanz schrieb:
> Wenn die L2 dahinter 0 V hat, und diese messtechnisch OL hat, ist sie
> kaputt.
> Zum Testen kannst Du diese mal mit Drahtbrücke brücken.
> Und dann berichten.

Matthias S. schrieb:
> 10 µH. Muss nahe 0 Ohm messen, sonst im Eimer. Dafür braucht man keinen
> Schaltplan.

Ja, ich habe heute irgendwas im MOhm-Bereich gemessen. Also habe ich das 
Bauteil überbrückt (s. Abbildung). Gute Nachricht: LEDs leuchten wieder! 
Mir war allerdings schon aufgefallen, dass die Platine des LED-Moduls 
aus 1-2 mm Alu besteht (weshalb man vielleicht auch die Leitbahnen so 
schlecht sieht). Wahrscheinlich geht man davon aus, dass das ganze Modul 
warm wird. Ehrlich gesagt wird es mit eingeschalteten LEDs extrem heiß!

Dergute W. schrieb:
> Nur, wenn du mutig bist.
> Ich bin nicht mutig, ich wuerde einen Widerstand 1..10 Ohm 0.5W parallel
> zu der Spule im Betrieb dranhalten. Wenn dann die LEDs gehen, die Spule
> austauschen, fertig.
> Wenn ich mir die Finger verbrenn', ist mehr als die Spule kaputt.

Der Überbrückungsdraht bzw. L2 werden nicht warm, sondern meiner Meinung 
nach zuerst und ursächlich die 4 LEDs. Ich hätte allerdings nicht damit 
gerechnet, dass das ganze Modul so heiß wird. Jetzt frage ich mich 
natürlich, ob das schon immer so war, oder ob meine Modifikation oder 
ein anderes Problem dazu führt.

Ich hatte mir vorher schon das Datenblatt des PT4115 heruntergeladen 
(ja, tatsächlich, sonst hätte ich nicht einmal gewusst, dass es sich 
dabei um eine Konstantstromquelle handelt). Verwirrend, der 
Beispielschaltkreis ist mit Wechselspannung. Ich habe Gleichspannung 
also keinen Gleichrichter. Was hier Cin (100 µF) ist, wird bei mir C4 
sein. Ansonsten gibt es keine Diode und keine Induktivität vor Vin vom 
PT4115. Die Spule am Ausgang SW (68 µH) wird bei mir die Spule rechts 
sein (33(0)? µH). Damit habe ich keine Ahnung, was genau die Aufgabe von 
D6 und L2 sein könnte (außer glätten, stabilisieren, filtern) und ob man 
L2 einfach überbrücken kann, oder sich lieber um Ersatz bemühten sollte.

Was sagt Ihr dazu?

Georg schrieb:
> Es würde ja schon weiterhelfen, wenn du identifizieren kannst mit
> welchem Signal die LEDs eingeschaltet werden. Dann könnte man auch
> andere LEDs dranbasteln, damit die Webcam was sieht.

Ich dachte, dass ich zumindest das ganz gut identifiziert hätte (LED/ON 
-> Q2/Q3 -> DIM(PT4115).

Vielen Dank an Alle!

Stefan

: Bearbeitet durch User
von Firlefanz (Gast)


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Die LED's werden am oberen Grenzbetrieb betrieben. 90% und mehr Leistung 
anscheinend.

Schau mal, ob es einen Weg gibt, mit Aluband, Kupferband /Folie hier 
etwas Wärme abzuführen.
Das L würde ich aber ersetzen. Den Wert sollte laut Datasheet 68 uH 
sein.

Das Ding hätte ja Dimmfunktion.

von MaWin (Gast)


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Firlefanz schrieb:
> Den Wert sollte laut Datasheet 68 uH sein.

Nein, das gilt für die step up Spule.

Seine Spule ist extra, und hat höchstens 10uH, eher weniger. Ich wurde 
sie überbrücken.

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


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MaWin schrieb:
> Ich wurde
> sie überbrücken.

Könnte dann aber das Kamerabild stören.

Den Strom durch die LED steuerst du mit Rs im Applikationsschaltbild. Im 
Datenblatt wird sicher eine Formel sein, mit der man den Strom aus Rs 
berechnen kann. 10-20% weniger Strom machen sich in der Helligkeit kaum 
bemerkbar, erhöhen aber deutlich die Lebensdauer der LED. Sie werden 
dann nicht mehr so warm.

von Stefan M. (beefjerky)


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MaWin schrieb:
> Ich wurde
> sie überbrücken.

Ja, ich habe jetzt beides mal probiert. Überbrückt und mal zur Probe 
eine Induktivität eingesetzt, die ich auf einer alten Netzwerkkarte 
gefunden habe. Die ist von der SMD-Bauform her etwas größer und höher, 
hat aber überhaupt kein Marking drauf. Versuch macht Kluch. In beiden 
Fällen funktioniert die Kamera wieder einwandfrei. Aber, Leute, ich 
schwöre, das Modul wird so verdammt heiß. Fasst man außen am Rand das 
blanke Aluminium an verbrennt man sich. Kann das so richtig sein? Gut, 
das Ganze wird noch in ein zylindrisches Gehäuse aus Alu geschraubt, 
aber ohne dass großflächig Kontakt damit hergestellt wird. Schade, dass 
ich nicht mehr weiß ob das von Anfang an so war...

Ich wünsche eine erholsame Nacht!

Vielen Dank,
Stefan

von Manfred (Gast)


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Stefan M. schrieb:
> Aber, Leute, ich
> schwöre, das Modul wird so verdammt heiß. Fasst man außen am Rand das
> blanke Aluminium an verbrennt man sich.

Bestimme die Leistungsaufnahme Deines LED-Moduls, geschätzt 80% davon 
werden Verlustwärme sein. Was ist "heiß", schon 50°C hält man nicht mehr 
freiwillig fest.

> Kann das so richtig sein?

Wärme kostet Lebensdauer, je kühler, desto länger leben die Bauelemente. 
Wärmeableitung kostet mechanischen Aufwand und Material, die 
Betriebswirtschaftler hassen Kosten.

Wenn ich mal annehme, dass die Platte 70°C erreicht, überlebt sie auf 
jeden Fall die Garantiezeit.

Wenn Du Möglichkeiten siehst, die Wärmeableitung zu verbessern, setze 
diese um. Wenn nicht ...

von Stefan M. (beefjerky)


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Matthias S. schrieb:
> Den Strom durch die LED steuerst du mit Rs im Applikationsschaltbild. Im
> Datenblatt wird sicher eine Formel sein, mit der man den Strom aus Rs
> berechnen kann. 10-20% weniger Strom machen sich in der Helligkeit kaum
> bemerkbar, erhöhen aber deutlich die Lebensdauer der LED. Sie werden
> dann nicht mehr so warm.

Guter Punkt. Allerdings weiß ich schon, dass die Beschaltung des PT4115 
in diesem Fall anders sein muss, als im Datenblatt. Nicht nur vor VIN, 
sondern auch am CSN- und SW-Pin. Und ich habe so gar keine Ahnung, wie 
so eine Konstantstromquelle überhaupt funktioniert.

Apropos funktioniert: Wenn die LEDs aus sind (Nachtmodus aus) messe ich 
an SW trotzdem 12V gegen GND. Ich hätte erwartet, dass dann dort 0V 
anliegen. Wenn die LEDs leuchten (Nachtmodus ein) und ich versuche die 
Spannung an SW zu messen, gehen die LEDs aus und die Spannung ist 0V. 
Nehme ich die Messfühler weg, gehen die LEDs wieder an. Ist das normal? 
Vielleicht kann mir ja das jemand möglichst einfach erklären ;-)

VG,
Stefan

von Stefan M. (beefjerky)


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Manfred schrieb:
> Wenn ich mal annehme, dass die Platte 70°C erreicht, überlebt sie auf
> jeden Fall die Garantiezeit.

Ich schätze locker 70°C!

Habe gerade mal aus Spaß geguckt. Die Kamera läuft seit April 2019. Im 
Mittel vielleicht 50% ohne und 50% der Zeit mit LEDs. Also rund 1 1/4 
Jahre haben die LEDs geleuchtet bis zu diesem Ausfall. Das gilt 
natürlich nur, wenn das Modul schon immer so heiß wurde...

VG,
Stefan

von Firlefanz (Gast)


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Bau se mal zusammen. Und versuch den Wärmeübergang zum Gehäuse, das ja 
Alu sein soll BEST-Off herzustellen. Und fasse dann mal an.

von Mattes (Gast)


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Nimm vielleicht einen externen LED-Scheinwerfer. Die kann man besser 
austauschen und das Nachtbild wird dadurch besser. Man sieht auch nicht 
mehr jedes kleine Insekt vor der Linse.

von MaWin (Gast)


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Stefan M. schrieb:
> Ist das normal?

Nicht für den DIM Eongang des Pt4115, aber du hast ja noch Transistoren.

Stefan M. schrieb:
> das Modul wird so verdammt heiß.

Hmm, dein Pt4115 ist durch R240 auf 400mA eingestellt. Sein 
Schalttransistor schaltet so lange ein, bis der Strom durch die LEDs und 
33uH Spule an den 0.24Ohm gut 0.1V erreicht, dann abgeschaltet bis er um 
15% gesunken ist.


Die 400mA werden durch die PLCC2 LEDs gedrückt. Ich kenne keine infrarot 
PLCC2 LEDs mit 400mA, meiner Meinung nach halten die 50mA aus  manche 
70mA. Bei 0.4V sind an 4x2V gut 3.2W zu verheizen, ja, das wird warm, 
sehr warm.

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


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Stefan M. schrieb:
> Nehme ich die Messfühler weg, gehen die LEDs wieder an. Ist das normal?
> Vielleicht kann mir ja das jemand möglichst einfach erklären ;-)

Der PT4115 ist ein stromgesteuerter Schalter (Current Mode Controller). 
Er misst die Spannung über Rs und taktet die LED. Wird eine Spannung an 
Rs überschritten, schaltet der Chip ab und die Speicherdrossel 33µH gibt 
ihre Ladung ab. Die Spannung über Rs sinkt ab und der Chip schaltet 
wieder an (verbindet SW mit GND), lädt die Speicherdrossel und die LED 
leuchten.

Die Speicherdrossel glättet also den LED Strom. Dein 'Messfühler' bringt 
das durcheinander und wird wohl mit der hohen Schaltfrequenz nicht 
klarkommen.

Erhöht man Rs, schaltet der Chip früher ab und reduziert so den 
mittleren Strom durch die LED.
Die Messspannung scheint bei etwa 1V zu liegen. Setzt man für Rs einen 
3,3 Ohm Widerstand ein, reduziert man den Strom auf etwa 300mA.

: Bearbeitet durch User
von Stefan M. (beefjerky)


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MaWin schrieb:
> Bei 0.4V sind an 4x2V gut 3.2W zu verheizen, ja, das wird warm,
> sehr warm.

Du meinst 0.4A, richtig? 2V Vorwärtsspannung x 4 LEDs = 8V x 0.4A = 
3.2W.

Matthias S. schrieb:
> Die Messspannung scheint bei etwa 1V zu liegen. Setzt man für Rs einen
> 3,3 Ohm Widerstand ein, reduziert man den Strom auf etwa 300mA.

Vielen Dank für Deine Erlärung zum PT4115, auch wenn der Groschen noch 
nicht ganz gefallen ist. Direkt nach dem Einschalten liegen die LEDs 
gleich an 12V, also oberhalb ihrer Durchlassspannung. SW ist auf GND 
geschaltet, weil der Spannungsunterschied zwischen VIN und CSN noch 
klein ist. Es beginnt ein Strom zu fließen, der wahrscheinlich durch die 
Speicherdrossel bedingt langsam(er) ansteigt (?), die LEDs leuchten. Je 
mehr Strom fließt, desto mehr Spannung fällt an RS ab. Der 
Spannungsunterschied zwischen VIN und CSN wird immer größer, bis der 
PT4115 was tut? Jedenfalls liegt SW anschließend nicht mehr an GND. Es 
fließt kein Strom mehr. Wie kann jetzt die in der Drossel gespeicherte 
Energie dafür sorgen, dass die LEDs trotzdem noch weiter leuchten? 
"Entladen" sich Spulen nicht in die Gegenrichtung, also in Sperrrichtung 
der LEDs? Jedenfalls sinkt der Strom wieder, der Spannungsunterschied 
zwischen VIN und CSN wird wieder kleiner, bis der PT4115 SW wieder auf 
GND schaltet, usw...

Ich habe gerade noch den Gesamtstrom gemessen, den das LED-Modul 
insgesamt zieht: ziemlich genau 500mA, also 8W insgesamt.

Inzwischen meine ich auch gesehen zu haben, dass die 
Messingabstandshalter, die die vier Module der Kamera (LED-, CCD-, 
Mikrocontroller- und SD-Karten-Modul) miteinander verbinden in Richtung 
LED-Modul ganz bunt angelaufen sind. Wahrscheinlich war es schon immer 
so heiß. Ich baue das gute Stück jetzt erstmal wieder zusammen, hänge es 
an seinen Platz und warte mal ab, wie lange es hält. :-)

Vielen Dank,
Stefan

von Wolfgang (Gast)


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Stefan M. schrieb:
> Mir war allerdings schon aufgefallen, dass die Platine des LED-Moduls
> aus 1-2 mm Alu besteht (weshalb man vielleicht auch die Leitbahnen so
> schlecht sieht). Wahrscheinlich geht man davon aus, dass das ganze Modul
> warm wird.

Genau deshalb nimmt man ein Alu-Substrat, da es die Wärme viel besser 
von der LED wegleitet und damit die ganze Platine zum Kühlkörper werden 
lässt.
Der Aufbau läuft unter IMS (Insulated Metal Substrate)

> Ich hätte allerdings nicht damit gerechnet, dass das ganze Modul so
> heiß wird.

Der Mensch empfindet Temperaturen deutlich anders, als ein Halbleiter. 
Das muss also nichts heißen.
Je wärmer das Modul ist, um so mehr Leistung kann es in Form von Wärme 
an die Umgebung abgeben ;-)

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


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In meiner Erklärung hat sich ein Fehler eingeschlichen, denn die 
Abschaltspannung über Rs liegt bei etwa 115mV lt. Datenblatt (und nicht 
bei 1V). Ein 0,33Ohm Widerstand würde also etwa 300mA einstellen.
Die Funktion wird im Datenblatt auf Seite 5 erklärt, wobei auf Seite 6 
im Bild oben rechts ein erklärendes Oszillogram abgebildet ist.

Im Aussenbereich hilft eine warme Kamera etwas gegen Kondensation, aber 
die andere Frage ist, ob das erwünscht ist. Die Lebensdauer leidet 
sicher.

: Bearbeitet durch User
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