PCB reparatie fietsachterlicht

[Chic]

Mijn fietsachterlicht werkt niet zoals het zou moeten. Voor mij meteen een mooi moment om wat van elektronica te leren in plaats van simpelweg een hele nieuwe unit te kopen.

Het probleem:
Zodra je de schakelaar indrukt brand de LED, maar zodra je de schakelaar weer loslaat gaat de LED meteen weer uit. Terwijl de LED zou moeten blijven branden. Pas bij een volgende druk op de schakelaar zou de LED weer moeten uitgaan.

De schakelaar is dus van het 'momentary' type en de elektronica moet voor het 'latching' gedrag zorgen.

PCB voor- en achterkant

Metingen
Ik heb nog een 2e fiets waarvan hetzelfde fietsachterlicht nog wel werkt. Dus ik heb 2 pcb's die ik heb doorgemeten. Wat heb ik gemeten (alles in-circuit):

• Meten wat met elkaar in verbinding staat m.b.v. continuïteit functie multimeter)
• Condensator waarde m.b.v. condensator functie multimeter
• Zenerdiode gecontroleerd op weerstand in beide richtingen
• Zenerdiode gecontroleerd m.b.v. diode functie multimeter
• Weerstanden doorgemeten, deze zijn netjes volgens aangegeven waarde
• Voltages op verschillende punten

Gebaseerd op deze metingen kom ik uit op het volgende schakelschema met bijbehorende waardes, waarbij de layout wel is gebaseerd op de layout van het PCB:

Waar ik niet achterkom is wat U1 voor component is? Hierdoor snap ik ook de werking van het schema nog niet echt. De fysieke afmetingen lijken mij in ieder geval een SOT23-5 package.


Diagnose
De zenerdiode is stuk, want in beide richtingen geeft het nog maar enkele ohms aan weerstand, terwijl de zenerdiode op de goede pcb in één richting vele MΩ geeft. Tevens gecontroleerd met de diode functie op de multimeter en die bevestigd dit.
Welke waarde zenerdiode heb ik nodig? Ik vermoed 2,7V want ik heb bij de nog goede (de slechte liet voor en na de diode hetzelfde voltage zien) PCB de volgende voltages onder load gemeten met verschillende batterijen voor en ná de zenerdiode:

Voltage input:	Voltage na Zenerdiode:
3,04V	2,62V
3,38V	2,82V

Klopt het dan dat ik een 2,7V zenerdiode nodig heb die standaard een tolerantie heeft van 5%?

Nu komt nog een gek puntje..

Na hele middag meten en batterijen er weer op en af enz. deed het achterlicht het voor een paar dagen weer zoals het hoorde om vervolgens weer terug te keren naar het huidige probleem. In die dagen is er niet mee gefietst en staat in droge schuur. Weet iemand hoe dit te verklaren is? Is misschien naast de zenerdiode toch nog één van de andere componenten slecht/stuk?

Hopelijk kan iemand mij verder helpen

[ Voor 3% gewijzigd door Chic op 26-07-2021 21:51 . Reden: Extra info ]

[Rrob]

Na hele middag meten en batterijen er weer op en af enz. deed het achterlicht het voor een paar dagen weer zoals het hoorde om vervolgens weer terug te keren naar het huidige probleem. Weet iemand hoe dit te verklaren is? Is misschien naast de zenerdiode toch nog één van de andere componenten slecht/stuk?

Heb je de schakelaar ook doorgemeten? Als daar vocht of vuil in zit kan hij andere dingen doen dan de bedoeling is. En de schakelaar kan natuurlijk ook last hebben van trillingen als je fietst

edit> en is het een nieuw achterlicht of een oudere die het eerst wel goed deed?

[ Voor 7% gewijzigd door Rrob op 26-07-2021 11:12 ]

[_Jeffrey_]

Heb je de zenerdiode ook met diodestand op je multimeter gemeten? Bij voorkeur terwijl hij niet meer in-circuit zit.

Maar het lijkt er inderdaad op dat de 2,7v zenerdiode het heeft begeven. Ik denk niet dat de flip-flop IC kapotgegaan is, die kan vast wel meer aan dan die lage batterijspanning.

Ik weet niet of je zelf geprobeerd hebt het pootje aan de kant van de flip-flop IC hebt geprobeerd te hersolderen, maar die soldering ziet er niet heel geweldig uit. Ik zou die zelf hersolderen met wat flux.

[Tom-Z]

Ugh... Wil je je schema voortaan tekenen met de - onderaan en de + boven?

Het is onlogisch dat R4 parallel aan de LED zou zitten. Ik zie niet in wat daar de functie van zou kunnen zijn. Is het niet een pullup voor de schakelaar ofzo? (Edit: ik denk dat je hem wel juist hebt ingetekend maar logisch blijft toch anders...)

U1 is waarschijnlijk een IC met een specifieke functie zoals "latching fietslicht LED-driver" of een simpele microcontroller. Er valt weinig meer over de werking van het schema te zeggen dan dat U1 de input van de button in de gaten houdt en afhankelijk daarvan de transistor Q1 aanstuurt om de LED aan/uit te zetten. Gezien dat de button, Q1 en de LED wel lijken te werken lijkt het probleem in de C1/U1/D1 te zitten.

Heb je de zenerdiode losgesoldeerd om hem door te meten? Zo niet, dan is je weerstandsmeting niet betrouwbaar (überhaupt is het meten van de "weerstand" van een zener dubieus).

Hoe ben je tot de conclusie gekomen dat het een zener is trouwens? Gegeven de vermoedelijke functie in het schema is dat totaal niet logisch. Een zener gebruik je normaal gesproken in sperrichting. Het lijkt me eerder een normale diode ter bescherming tegen ompoling.

[ Voor 31% gewijzigd door Tom-Z op 26-07-2021 12:29 ]

[memphis]

Staat er iets van een code op U1?

Zeker weten dat D1 een zener is? Ge zien de functie lijkt het mij een ompool beveiliging middels een simpele diode zoals een 1n4148. Als je laag-ohmig over de diode meet kan er geen 2.7v overheen staan, Meet dan eens de ohmse waarde over die condensator bij de diode, als daar een lage weerstand staat denk ik dat U1 kapot is en omdat je in de schakeling meet meet je dan de sluiting door U1.

[ Voor 85% gewijzigd door memphis op 26-07-2021 15:09 ]

[Verwijderd]

In plaats van componenten doormeten zou je ook de voeding er op aan kunnen sluiten en voltages gaan vergelijken, aangezien je ook een werkende PCB hebt.

[Damic]

Die soldering aan de drukknop is nogal euhm slecht.

Die U1 zal wel een 1 cent µc zijn, met een bepaald programma in met debounceing van de drukknop.

[Chic]

Rrob schreef op maandag 26 juli 2021 @ 11:08:
[...]

Heb je de schakelaar ook doorgemeten? Als daar vocht of vuil in zit kan hij andere dingen doen dan de bedoeling is. En de schakelaar kan natuurlijk ook last hebben van trillingen als je fietst

edit> en is het een nieuw achterlicht of een oudere die het eerst wel goed deed?

Fiets is 3 jaar oud en 2ehands particulier aangeschaft. Ik heb de fiets nu een maand in bezit en staat al die tijd in een droge schuur. Ik neem aan dat het achterlicht ooit wel goed heeft gewerkt, maar niet sinds ik hem in mijn bezit heb

Wat zou ik aan de schakelaar kunnen doormeten? Dat hij ook contact maakt terwijl ik de schakelaar schud ofzo?

_Jeffrey_ schreef op maandag 26 juli 2021 @ 11:12:
Heb je de zenerdiode ook met diodestand op je multimeter gemeten? Bij voorkeur terwijl hij niet meer in-circuit zit.

Maar het lijkt er inderdaad op dat de 2,7v zenerdiode het heeft begeven. Ik denk niet dat de flip-flop IC kapotgegaan is, die kan vast wel meer aan dan die lage batterijspanning.

Ik weet niet of je zelf geprobeerd hebt het pootje aan de kant van de flip-flop IC hebt geprobeerd te hersolderen, maar die soldering ziet er niet heel geweldig uit. Ik zou die zelf hersolderen met wat flux.

Ja, ik heb de diode ook met de diodestand gemeten en inderdaad bevestigd deze meting dat deze stuk is. Ter referentie geeft de diodemeting op goede pcb ook goed resultaat, zelfde resultaat dat de weerstand meting aangaf.

Ik moet wel zeggen dat alle metingen in-circuit zijn.

Ik heb zelf nog niks gesoldeerd, maar kan poging wagen als ik wat flux aanschaf.

Tom-Z schreef op maandag 26 juli 2021 @ 11:17:
Ugh... Wil je je schema voortaan tekenen met de - onderaan en de + boven?

Het is onlogisch dat R4 parallel aan de LED zou zitten. Ik zie niet in wat daar de functie van zou kunnen zijn. Is het niet een pullup voor de schakelaar ofzo? (Edit: ik denk dat je hem wel juist hebt ingetekend maar logisch blijft toch anders...)

U1 is waarschijnlijk een IC met een specifieke functie zoals "latching fietslicht LED-driver" of een simpele microcontroller. Er valt weinig meer over de werking van het schema te zeggen dan dat U1 de input van de button in de gaten houdt en afhankelijk daarvan de transistor Q1 aanstuurt om de LED aan/uit te zetten. Gezien dat de button, Q1 en de LED wel lijken te werken lijkt het probleem in de C1/U1/D1 te zitten.

Heb je de zenerdiode losgesoldeerd om hem door te meten? Zo niet, dan is je weerstandsmeting niet betrouwbaar (überhaupt is het meten van de "weerstand" van een zener dubieus).

Hoe ben je tot de conclusie gekomen dat het een zener is trouwens? Gegeven de vermoedelijke functie in het schema is dat totaal niet logisch. Een zener gebruik je normaal gesproken in sperrichting. Het lijkt me eerder een normale diode ter bescherming tegen ompoling.

De conclusie dat ik denk dat het een zenerdiode is gebaseerd op:

• De goede pcb geeft een voltage-drop van 0,4-0,5 V ná de diode. Ik dacht gelezen te hebben dat dit alleen bij zenerdiodes optreed omdat ze als een soort voltage regulator gebruikt kunnen worden.
• Het uiterlijk. Ik vond eerlijk gezegd geen andere diodes die er zo uit zien. De afmetingen van de diode komen overigens overeen met miniMELF / SOD80 package

Kan dit dus ook een gewone diode zijn?

memphis schreef op maandag 26 juli 2021 @ 15:05:
Staat er iets van een code op U1?

Zeker weten dat D1 een zener is? Ge zien de functie lijkt het mij een ompool beveiliging middels een simpele diode zoals een 1n4148. Als je laag-ohmig over de diode meet kan er geen 2.7v overheen staan, Meet dan eens de ohmse waarde over die condensator bij de diode, als daar een lage weerstand staat denk ik dat U1 kapot is en omdat je in de schakeling meet meet je dan de sluiting door U1.

Staat helaas geen code op U1, helemaal niks.

Zie mijn antwoord hierboven op Tom-Z waarom ik denk dat het een zener is. Ik hoor graag of dit ook een 'gewone' diode kan zijn?

Laag-ohmig meet ik overigens over de kapotte diode, bij deze meet ik dan inderdaad gewoon het input voltage van +/- 3v i.p.v. de 2,7V op de goede pcb.

Verwijderd schreef op maandag 26 juli 2021 @ 15:15:
In plaats van componenten doormeten zou je ook de voeding er op aan kunnen sluiten en voltages gaan vergelijken, aangezien je ook een werkende PCB hebt.

Ik weet niet of je met voeding een labvoeding bedoeld, maar die heb ik niet. Wel heel veel AA batterijen

Ik heb met aangesloten batterijen gemeten op de 2 pcb's en het enige verschil is hetgeen rond de diode. Verder heb ik geen verschillen kunnen ontdekken...

[Tom-Z]

Chic schreef op maandag 26 juli 2021 @ 21:47:
De goede pcb geeft een voltage-drop van 0,4-0,5 V ná de diode. Ik dacht gelezen te hebben dat dit alleen bij zenerdiodes optreed omdat ze als een soort voltage regulator gebruikt kunnen worden.

Iedere diode heeft een min of meer constante forward voltage drop. 0.4-0.5V past heel goed bij een Schottky diode. Wat Zeners speciaal maakt is dat ze ook in de andere richting een min of meer constante "reverse" voltage drop hebben die je kan gebruiken als voltage regulator, en dat die drop hoger is dan wat normaal zou zijn voor een diode. Maar - als de diode al een Zener zou zijn - dan zit hij verkeerd om in het schema om als Zener te werken en "werkt" hij gewoon als normale diode (ergo: het is een normale diode). De functie van de diode is in dit geval U1 beschermen als je de batterij verkeerd om in het apparaat stopt.

Het uiterlijk. Ik vond eerlijk gezegd geen andere diodes die er zo uit zien. De afmetingen van de diode komen overigens overeen met miniMELF / SOD80 package

Als je "SOD80 schottky diode" en "SOD80 signal diode" door google images haalt krijg je tal van voorbeelden.

Ik moet wel zeggen dat alle metingen in-circuit zijn.

Dat de meting van D1 in-circuit is is bij nader inzien geen probleem omdat er geen andere componenten zijn die de meting kunnen beïnvloeden zodat je een hele lage weerstand zou zien.

De zenerdiode is stuk, want in beide richtingen geeft het nog maar enkele ohms aan weerstand, terwijl de zenerdiode op de goede pcb in één richting vele MΩ geeft.

Als de theorie dat D1 dient voor bescherming tegen ompoling klopt, dan zou ook met een kortgesloten D1 het achterlicht nog gewoon moeten werken. Conclusie is dat U1 ook kapot is. Waarschijnlijk is U1 eerst kapot gegaan en heeft hij D1 mee opgeblazen. Ik denk dat dit niet meer economisch te repareren is want een vervanging voor U1 is lastig/onmogelijk te krijgen.

[memphis]

Hoe de diode in de schakeling gemonteerd zit zit nooit een zenerdiode, een zener wordt altijd in sper richting geplaatst en wijst de streep altijd naar de plus kant, zoals hij nu zit zal ook een zener als een gewone diode werken.

Dan verbaasd mij de 2,7v. hoe heb je die gemeten?
Echt met de voltmeter over de diode of heb je met een pen aan de - en dan met de andere pen voor en na de diode gemeten?
Als de diode een sluiting kent zou je er geen 3 volt over mogen meten maar als je tov de - meet klopt de 3v wel.

En in theorie mag in deze schakeling de diode kapot gaan en sluiting maken, alleen de ompoolbeveiliging zal weg zijn.

[Techneut]

Wat is eigenlijk Q1 voor een onderdeel? Die aanduiding zegt me namelijk niets. Dit in tegenstelling tot b.v. de SOT23-5 en de andere onderdelen in het schema.

Edit:
Zie onderstaand antwoord, ik vermoedde ook een of andere transistor, een gewone of een veldeffect transistor. Maar dan zou ik daarvan wel het juiste symbool verwachten, vandaar dat ik het even vroeg. Misschien nuttig om dat alsnog even aan te geven.

[ Voor 45% gewijzigd door Techneut op 27-07-2021 15:45 ]

[Tom-Z]

Techneut schreef op dinsdag 27 juli 2021 @ 13:14:
Wat is eigenlijk Q1 voor een onderdeel? Die aanduiding zegt me namelijk niets. Dit in tegenstelling tot b.v. de SOT23-5 en de andere onderdelen in het schema.

Dat is vermoedelijk een transistor. P-FET, gok ik.

[Techneut]

Maar even het volgende Chic, je zegt:
Zodra je de schakelaar indrukt brandt de LED, maar zodra je de schakelaar weer loslaat gaat de LED meteen weer uit. Terwijl de LED zou moeten blijven branden. Pas bij een volgende druk op de schakelaar zou de LED weer moeten uitgaan.

Vooropgesteld, ik ken dit ding niet, dus ik kan me best vergissen. Maar ik vraag me af of het echt zo werkt als je veronderstelt. Is dat schakelaartje niet gewoon eentje die je indrukt en daarna blijft ingeschakeld? Net als dat gebeurt bij b.v. een schemerlamp. Met nog een keer drukken schakel je hem uit. Met andere woorden, is misschien heel simpel dat schakelaartje lam geworden, zodat hij alleen maar terugveert bij loslaten in plaats van ingeschakeld te blijven?

[Damic]

Techneut schreef op dinsdag 27 juli 2021 @ 19:03:
Maar even het volgende Chic, je zegt:
Zodra je de schakelaar indrukt brandt de LED, maar zodra je de schakelaar weer loslaat gaat de LED meteen weer uit. Terwijl de LED zou moeten blijven branden. Pas bij een volgende druk op de schakelaar zou de LED weer moeten uitgaan.

Vooropgesteld, ik ken dit ding niet, dus ik kan me best vergissen. Maar ik vraag me af of het echt zo werkt als je veronderstelt. Is dat schakelaartje niet gewoon eentje die je indrukt en daarna blijft ingeschakeld? Net als dat gebeurt bij b.v. een schemerlamp. Met nog een keer drukken schakel je hem uit. Met andere woorden, is misschien heel simpel dat schakelaartje lam geworden, zodat hij alleen maar terugveert bij loslaten in plaats van ingeschakeld te blijven?

Dit zijn gewone drukknopjes, de goedkoopste soort. Al de logica zit in U1.

Voor de mensen die het onduidelijk vinden dat gnd bovenaan staat

[ Voor 19% gewijzigd door Damic op 27-07-2021 20:55 ]

[Techneut]

Ik neem aan dat je Q1 bedoelt in plaats van U1? Wat betekent dat dit niet een transistor is zoals eerder verondersteld, maar een logische schakeling. Of is die U1 meer dan alleen maar een spanningsregelaar? Wat het zou zijn als ik dat type even Google.

Blijft natuurlijk de vraag wat de oorzaak is van de klacht. Defecte U1?

[ Voor 38% gewijzigd door Techneut op 28-07-2021 12:08 ]

[Chic]

Tom-Z schreef op maandag 26 juli 2021 @ 22:12:
Als de theorie dat D1 dient voor bescherming tegen ompoling klopt, dan zou ook met een kortgesloten D1 het achterlicht nog gewoon moeten werken. Conclusie is dat U1 ook kapot is. Waarschijnlijk is U1 eerst kapot gegaan en heeft hij D1 mee opgeblazen. Ik denk dat dit niet meer economisch te repareren is want een vervanging voor U1 is lastig/onmogelijk te krijgen.

Ik kan bovenstaand inmiddels bevestigen.

Nieuwe diode gesoldeerd en alle twijfelachtige soldeerpunten even netjes opnieuw gesoldeerd. Zoals door enkele al gesteld is het probleem gebleven.

Enerzijds nogal teleurgesteld dat ik zo'n simpel achterlichtje niet kan repareren. Daarom heb Ik nog meerdere uren op internet gezocht om te zoeken voor een vervanger van de U1. Met verschillende combinaties van de trefwoorden:

LED
LED driver
SOT23-5
SOT25
IC
Latch
Power switch
Load switch
External transistor drive
External FET drive
Battery

Helaas geen resultaat, elke pinconfiguratie die ik zag kwam niet overeen..

Iemand nog een gouden tip? Behalve zelf een chip te programmeren, tenzij dat redelijk te doen is

[Maestro]

Geen gouden tip, maar je opmerking:

Nu komt nog een gek puntje..

Na hele middag meten en batterijen er weer op en af enz. deed het achterlicht het voor een paar dagen weer zoals het hoorde om vervolgens weer terug te keren naar het huidige probleem. In die dagen is er niet mee gefietst en staat in droge schuur. Weet iemand hoe dit te verklaren is? Is misschien naast de zenerdiode toch nog één van de andere componenten slecht/stuk?

deed mij even denken aan een brakke condensator. Niet bij fietslampjes, maar bij diverse andere electronica wel eens meegemaakt dat door slechte condensator(s) de boel instabiel werd en leek te worden beinvloed door bijv. temperatuur (of RLV?)

[Tom-Z]

Een mogelijke vervangende chip is de MAX16054 "On/Off Controller with Debounce" maar hij is niet pin-compatible. Met wat "dead bug"-soldeerwerk zou je hem toch kunnen gebruiken.

[memphis]

Aan de andere kant, wat kost een nieuwe lamp?

Maar zie het positieve, je hebt wat les in elektronica gehad.

[Flake]

Ik zit in een hele andere richting te denken, volgens mij is er helemaal niks kapot en wordt het gedrag wat je omschrijft veroorzaakt door bounces in je schakelaar, oftewel stuiterende contacten. Dat doen momentary switches altijd en dat wordt erger na verloop van tijd, en daardoor zijn momentary switches op het moment van schakelen korte tijd instabiel en krijg je plaatjes zoals deze als je dit op een scope zou bekijken.



Als je geen rekening houdt met dit effect in je ontwerp wordt één druk op een momentary schakelaar geïnterpreteerd als een hoop switchpresses in je schakeling. Dit effect kun je opheffen en dat noemt men debounce. Kun je digitaal doen, met een timer wachten tot de schakelaar stabiel is voor een bepaalde tijd (zoals je ziet praten we hier over tientallen ms orde van grootte) en daarna pas een switchpress uitvoeren, of analoog met een RC netwerk. Dat geeft een time delay en als je dat goed dimensioneert is die bounce dan geabsorbeerd door de condensator.

Deze schakeling in je lamp is zo te zien volledig discreet dus een digitale debounce is uitgesloten, en een analoge RC debounce ontbreekt. Daarom denk ik dat dit je euvel is. Je zou de schakelaar tijdelijk kunnen vervangen door een toggle om dit te testen (hoewel die ook kunnen bouncen) en om dit op te lossen zou je eigenlijk een RC netwerkje willen toevoegen bij de schakelaar. Dat wordt lastig/onmogelijk om dat op zo'n printje op een betrouwbare manier voor elkaar te krijgen.

[Chic]

Tom-Z schreef op vrijdag 6 augustus 2021 @ 12:24:
Een mogelijke vervangende chip is de MAX16054 "On/Off Controller with Debounce" maar hij is niet pin-compatible. Met wat "dead bug"-soldeerwerk zou je hem toch kunnen gebruiken.

Als ik de datasheet van de MAX16054 bekijk met dit schema als voorbeeld:



Dan zit alles mooi verwerkt in deze chip (debounce, latched) en stelt het niks meer voor om zelf een simpele pcb te maken. Ik heb daarom het volgende al even in elkaar gezet. Zie ik iets over het hoofd?

memphis schreef op vrijdag 6 augustus 2021 @ 13:36:
Aan de andere kant, wat kost een nieuwe lamp?

Maar zie het positieve, je hebt wat les in elektronica gehad.

Iets van €20 met verzenden, maar dat zou te makkelijk zijn. Nu tijd voor een lesje printplaten.

[ Voor 11% gewijzigd door Chic op 08-08-2021 22:01 ]

[Tom-Z]

Chic schreef op zondag 8 augustus 2021 @ 21:38:
[...]

Zie ik iets over het hoofd?

In je schema zit geen reverse polarity protection.
Het is niet duidelijk of de MAX16054 direct de LED aan kan sturen i.v.m. de benodigde stroom. Mogelijk moet daar net als in de originele lamp die je hebt een transistor tussen.

Het is in principe helemaal niet nodig om een printplaat te laten maken. Met een beetje knutselwerk kun je een MAX16054 op de originele printplaat solderen.