September 2019 hadden we in het RepairCafe een AEG Jetmaxx stofzuiger die met een periode van een paar seconden aan en uit ging. De motor was in orde. De triac ook. Het probleem zat in de aansturingselectronica van de triac . We konden het probleem niet localiseren. Een nieuw printplaatje kostte € 35. De klant besloot een nieuwe stofzuiger te kopen.
Het probleem intrigeerde. Met een oscilloscoop de signaalvormen op het boardje bekijken gaf geen inzicht. Overal zag ik het 230V signaal. Daarom het electrisch schema van het boardje gereconstrueerd.
Het boardje bevat een 8-pins IC. Dit is een microcontroller MC9S08QD4C van Freescale/ NXP. Opschrift:
MQD4C. Dat IC heeft een 5V gelijkspanning als voeding nodig. Die 5V gelijkspanning blijkt aan de 230V sinus te hangen en daarin mee te bewegen.
Korte verklaring van het schema:
De 5V voeding voor het IC wordt gemaakt met de zener Z1, Elco C3, diode D1 en condensator C2:
- De noordzijde van C2 volgt vertraagd de 230V sinus (van -300 V naar + 300 V),
- Tijdens de omhooggaande fase van de 230V sinus zenert Z1. C3 laadt op tot 5V.
- Tijdens de omlaaggaande fase van de 230V sinus blokkeert Z1 eerst (Life>Neutral) en geleid dan (L<N). In
beide situaties blokkeert D1. Op C3 blijft 5V staan als voeding voor het IC. - Op C3 staat dus altijd 5V en die zweeft met de + gekoppeld met de 230 V sinus van de fase (Live) mee.
- Diode D2 en D3 zorgen voor een nuldoorgang detectie:
- De spanning op punt A is tijdens de positieve fase van de 230V sinus gelijk aan Vss (de min van de 5V over C3).
- De spanning op punt A is tijdens de negatieve fase van de 230V sinus gelijk aan Vdd (de plus van de 5V over C3).
- Tijdens de nuldoorgang van de 230V - plus naar min- klapt de spanning op punt A om van Vss naar Vdd.
- Tijdens de nuldoorgang van de 230V - min naar plus- klapt de spanning op punt A om van Vdd naar Vss.
De nuldoorgang is in de microcontroller het startpunt voor een timer om de ontsteekpuls voor de triac te geven. De tijd van de timer wordt met de variabele weerstand RV bepaald. Met RV bepaal je het aansnijpunt van de 230V sinus, en daarmee het vermogen en toerental van de motor.
Diagnose
Pas op ! Er staat 230V AC op het printje. Je meetinstrument moet tegen 300V bestand zijn. Als je met een oscilloscoop meet, gebruik je meetsnoeren (probes) die 10x verzwakken. En voor de veiligheid moet je achter een scheidingstransformator meten. In plaats van de stofzuigermotor kun je beter een gloeilamp op de triac pennen aansluiten.
Als je de meetaarde ('common') van de oscilloscoop aan N (neutral) hangt, dan zie je overal op het printje de 230V golfvorm. Om de 5V gelijkspanning van de IC voeding te meten, kun je met twee meet ingangen werken, die je van elkaar aftrekt. Op mijn oscilloscoop kan ik wel twee meetingangen optellen, maar niet aftrekken.
Alternatief is om de meetaarde van de oscilloscoop aan L (life) te hangen. Pas op! dit is gevaarlijk. Strikt genomen moet je deze meting achter een scheidingstransformator uitvoeren. Die had ik helaas niet. Ik heb de oscilloscoop op een niet geaard stopcontact aangesloten (anders vliegt de aardlek eruit) en de meetaarde aan Life gehangen. Er staat dan dus wel 230V op kast van je oscilloscoop !
Maar op die manier kon ik de 5V gelijkspanning over C3 meten. Op het printje van de aan- en uitschakelende stofzuiger was de spanning over C3 5V zolang de triac niet werd aangestuurd. Als je de triac ging aansturen, door aan de RV te draaien, zakte de 5V spanning in een paar seconden terug naar 3 V. Bij die spanning schakelt het IC uit. De triac aansturing stopt, de lamp/stofzuigermotor gaat uit. Omdat de triac niet meer wordt aangestuurt, stijgt de spanning over C3 in een paar seconden weer naar 5 V, het IC schakelt weer in, de triac wordt weer aangestuurt, de lamp/ stofzuigermotor gaat weer aan, enzovoort.
Dit verklaart het gedrag dat we bij de stofzuiger zagen. Waarom zakte de spanning over C3 terug onder de belasting van het aansturen van de gate ? Bij metingen aan de componenten bleek dat de capaciteit van C2 niet de voorgeschreven 470n was, maar slechts een waarde van 190n had. Daardoor werd C3 onvoldoende opgeladen om ook onder belasting zijn spanning te houden. Het vervangen van C2 door een nieuwe 470n condensator lostte het probleem op.
Later heb ik meer van deze stofzuiger printjes gezien waar C2 na een paar jaar niet meer de waarde van 470n had. Dit probleem van een condensator waar de waarde van afneemt, zien we ook bij de voedingen van Senseo's en Nespresso's die op een soortgelijke manier werken.
