Problem beim DCG-Hardwareabgleich

Hier könnt ihr Diskussionen über die Hardware und Abgleich des Labornetzteiles des c't-Lab führen.
Oliver
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Problem beim DCG-Hardwareabgleich

Beitrag von Oliver » 21.03.2022, 21:32

Hallo,

ich bin gerade dabei ein DCG-Modul in Betrieb zu nehmen und habe ein Problem beim Abgleich:
Der erste Abgleichschritt klappte problemlos. Für den zweiten Schritt habe ich einen 10k-Widerstand am DCG-Ausgang angeschlossen und versucht den Strom mit dem Panel auf 0 zu drehen. Dabei bricht die Spannung leider nicht ein und bleibt unverändert, Veränderungen an R36 bewirken nichts,
Muss der Abgleich über ein Terminalprogramm und IFP-Modul durchgeführt werden oder funktioniert die Sromregelung möglicher Weise nicht ?
Wie gehe ich jetzt am Besten weiter vor ?

Gruß

Oliver

psclab38
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Re: Problem beim DCG-Hardwareabgleich

Beitrag von psclab38 » 22.03.2022, 07:19

Hallo Oliver,

nach Deiner Beschreibung vermute ich, dass die Strombegrenzung nicht funktioniert. Hast Du die grundsätzliche Funktion des Moduls schon getestet?

Prüfe bitte erst mal alle Funktionen des Moduls. Es muss alles auch ohne Abgleich funktionieren!
Oder andersrum: der Abgleich repariert nichts.

Gruß
Paul

Oliver
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Re: Problem beim DCG-Hardwareabgleich

Beitrag von Oliver » 22.03.2022, 19:57

Hallo Paul,

vielen lieben Dank für Deine Hilfe !

Ich war beim Aufbau des DCG-Moduls sehr sorgfältig, habe ESD-Schuhe getragen und mich beim Einlöten der FETs geerdet... Das bedeutet aber noch lange nicht, dass die Transistoren auch wirklich o.k. sind.
Ich habe gerade mal die Funktionen des Moduls durchgetestet: Bezüglich der Spannungseinstellung gibt es nichts zu beanstanden: Ca. 0 bis 30V. Bei 25V zeigt mir das Panel einen Strom von 0,013mA an, die durch einen 10K-Widerstand fließen. Der Strom lässt sich dann auch mit dem Panel kleiner einstellen. Die LED2 erlischt irgendwann und die Ausgangsspannung bricht von 25V auf rund 24V zusammen. Der Srom lässt sich auch problemlos höher drehen; 100mA sind kein Problem, die Spannung bleibt weitestgehend konstant.
Einstellungen an R36 bewirken nichts. Die Strombegrenzung scheint zumindest tgeilweise zu funktionieren. Der beschriebende Abgleich ist jedoch nicht möglich.
R36 trimmt die Offsetspannung von U10 auf dem Bugfix. Da thront derzeit ein AD711AQ. Vielleicht sind bei dem die Trimmanschlüsse nicht beschaltet; beim OP07A ist das laut Datenblatt so. Ich sollte erst einmal mit dem original LF411 arbeiten, bevor ich anfange zu experimentieren !
-> Der LF411 ändert leider nichts: Mit R36 lässt sich nichts einstellen ! Der Abgleich ist auch mit dem LF411 nicht möglich.
Vielleicht ist ein Kontakt am Bugfix-Modul nicht richtig durchgelötet. Ein doppelseitiges Bugfix hätte weniger mögliche Fehlerquellen.
Im Display blinkt übrigens laufend FUSEBLW.

Gruß

Oliver

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Re: Problem beim DCG-Hardwareabgleich

Beitrag von Oliver » 22.03.2022, 22:39

Hallo,

einen Fehler habe ich inzwischen gefunden: Ich hatte versäumt, den OP07 einzusetzen und weil der vom Bugfix verdeckt wird habe ich es nicht eher gemerkt. :(
Das war aber nicht der einzige Fehler: FUSEBLW blinkt auch weiterhin im Display und der Abgleich ist nicht möglich. Interessanter Weise stelle ich den Strom auf 0 ein und die Anzeige sprinkt anschließend zurück auf 0,48mA. Die Ausgangsspannung bricht nicht merbar ein.

Gruß

Oliver

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Re: Problem beim DCG-Hardwareabgleich

Beitrag von psclab38 » 22.03.2022, 22:54

Hallo Oliver,

dann wollen wir mal...
Nur damit ich weiß, was Du gebaut hast: Du hast ein 12-Bit DCG ohne DCP und versorgst das DCG mit 30V+ an Pin1 PL6?

So aus der Ferne vermute ich zwei unabhängige Probleme.

"FuseBlow":
Wenn an Pin1 PL6 die ca. 30V anliegen, dann muss am Prozessor Pin33 ca. 1,6V anliegen (oder an der Verbindung R61+R62). Wenn nicht, dann prüfe bitte mal den Spannungsteiler R61+R62 und C31.

Stromregelung:
Der Strom lässt sich dann auch mit dem Panel kleiner einstellen. Die LED2 erlischt irgendwann und die Ausgangsspannung bricht von 25V auf rund 24V zusammen
Äh, die Spannung muss bis nahe 0 zusammenbrechen, wenn die Stromregelung funktioniert und der Strom-Sollwert auf 0 steht. Da stimmt was mit der Stromregelung nicht. Wie gesagt, mit dem Abgleich kann man nichts reparieren. Und dass sich der Soll-Strom im Display einstellen läßt, sagt leider auch nicht viel aus.

Mache bitte zwei Experimente mit einer Last, nicht nur der 10k Widerstand, eher so 50-100mA. Glühbirne oder was auch immer.
Stelle den Sollstrom dann einmal auf ca. 10% über dem Nennstrom (also Konstantspannungsmodus) der Last und einmal 10% drunter (Konstantstrommodus). Ideal wäre, wenn es der gleiche Strom-bereich ist, also beispielsweise 20mA .. 200mA.

Dann messe beidesmal diese Spannungen und schreibe sie hier auf:
- U12 Pin 9
- U10 Pin 3
- U10 Pin 2
- U10 Pin 6
- U6 Pin2
- Der Ist-Strom im Display.
- Die Ist-Spannung im Display.

Deine Ergebnisse schaue ich mir gerne an.

Grüße
Paul

PS: Wenn der OP07 (U11) gefehlt hat, dann hattest Du halt keine Ist-Stromanzeige, das war dann noch ein zusätzlicher Fehler. Siehe oben: Teste mit einer richtigen Last, nicht nur mit dem 10k Widerstand.

Oliver
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Re: Problem beim DCG-Hardwareabgleich

Beitrag von Oliver » 23.03.2022, 21:25

Hallo,

vielen Dank für die Unterstützung !

Es handelt sich um ein 16Bit DCG-Modul / DCG2 mit Bugfix 2. DCP liegt anschlussbereit daneben. Spannungsversorgung derzeit mit IFP-Modul. PS3-2 liefert vergleichsweise identische Werte.
Der Hardwareableich soll lt. Artikel zunächst ohne Q12 und ohne Spannung an PL6 durchgeführt werden.
R61 = 10k, R62 = 180k
Die Verbindung von R61 und R62 gegen Masse gemessen ergibt folgende Werte:
- Ohne Q12 und ohne Versorgungsspannung an PL6 = 0,289 V
- Mit Q12 und 15V an PL6 = 0,785V
- Mit Q12 und 30V an PL6 = 1,57V Das entspricht dem von Dir genannten Wert. LED 2 und 3 leuchten dauerhaft hell und LED 1 leuchtet bei Bedienung am Panel.
C31 ist mit 104 = 100nF gestempelt.

Mit dem 10k-Widerstand als Last messe ich: (Die Werte bleiben identisch bei 0, 15V oder 30V an PL6).

10k-Last / 1k-Last

U12 Pin9 = 0,00002V / 0,203V
U10 Pin3 = 0,00002V / 0,203V
U10 Pin2 = 0,00022V / negative Spannung
U10 Pin6 = 0,00140V / -1,22V
U6 Pin2 = 0,0016V / 1,43V

U lt. Display = 4,934V / 4,244V
I lt. Display = 0,355mA / 4,192mA
LED 2 leuchtet LED 2 leuchtet nicht

Soweit erst einmal. Mache mich demnächst an die anderen Messungen.

Gruß

Oliver

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Re: Problem beim DCG-Hardwareabgleich

Beitrag von psclab38 » 23.03.2022, 23:41

Hallo Oliver,
Der Hardwareableich soll lt. Artikel zunächst ohne Q12 und ohne Spannung an PL6 durchgeführt werden.
Wo steht, dass Q12 für den Abgleich fehlen soll? Das macht keinen Sinn. Im Artikel steht nur, dass man den Kühlkörper erst mal weglassen soll, aber nicht den Transistor. Das könnte Dein Problem sein.

Du warst Dir bei der Strombegrenzungsfunktion nicht sicher, ob alles in Ordnung ist. Drum setzen wir erst mal dort an.

Die Last mit 10kOhm liefert keine signifikanten Messwerte. Wenn beim Abgleich die Hälfte fehlt, dann wird das Fehlersuchen umso schwerer. Ich kann ja nicht sehen, was Du direkt vor Dir hast.

Mache die Tests natürlich MIT Q12 und MIT den 30V an PL6! Den Q12 am Besten mit nicht zu langen Kabeln verbinden und abgesetzt auf den Kühlkörper montieren, für alle Fälle.

Fuseblow:
Bislang bin ich davon ausgegangen,dass das Fuseblow IMMER angezeigt wird. Ich schließe aus Deiner neuen Beschreibung, dass das "Fuseblow" genau dann angezeigt wird, wenn an PL6 nichts angeschlossen ist. Das ist genau der Zustand, auf den Dich die Firmware hinweisen will, nämlich dass die Sicherung auf dem DCP durch ist. Der Controller kann ja nicht sehen, dass da gar kein DCP dranhängt. Kein Fehler sondern alles gut, wenn MIT den 30V am PL6 das "Fuseblow" verschwindet.

LEDs:
LED 2 und 3 leuchten dauerhaft hell
Hab ich schon vorher vermutet, weil Du geschrieben hast, dass die LED2 ausgeht, aber nicht, dass LED3 angeht. Du hast LED 3 verkehrt herum eingelötet. Die beiden LEDs dürfen NIE gemeinsam leuchten, wenn sie richtig bestückt sind.


Gruß
Paul

PS: Sind die beiden Dioden auf der Bugfix-Platine richtig rum drauf und was sind die Versorgungsspannugen an U10 Pin 7 und Pin 4?
PPS: Den zusätzlichen Draht von der Bugfix-Platine auf die Hauptplatine hast Du korrekt gelegt?

Oliver
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Re: Problem beim DCG-Hardwareabgleich

Beitrag von Oliver » 24.03.2022, 21:20

Hallo,

die Reihenfolge im Artikel hatte mich ein wenig verwirrt. Du hast völlig recht: Erst nach erfolgten Abgleich soll der Transistor auf den Kühlkörper montiert werden. Ich hatte das nur falsch verstanden.
Ich habe inzwischen meinen kleinen, aber folgenreichen Fehler gefunden. Die Stromregelung scheint völlig problemlos zu funktionieren. Plötzlich fiel's mir wie Schuppen von den Augen:
Alle meine Geräte zu Hause haben einen Umschalter für 2- und 4-poligen Betrieb. Deswegen hatte ich mir nie Gedanken darüber gemacht, dass die Sense-Anschlüsse offen in der Luft hängen. Beim DCG aber müssen die Sense-Anschlüsse natürlich mit den Ausgängen gebrückt werden. Aus dem Grund konnte die Stromregelung auch garnicht mit den offenen Sense-Anschlüssen funktionieren. Inzwischen hat der Hardwareableich soweit geklappt und alles scheint zunächst in Ordnung zu sein.
Wenn die Strombegrenzung greift leuchtet auf einmal auch die rote LED am Panel auf. Das war bisher auch nicht der Fall. Bei 5V zeigt das Multimeter 4,999V an. Da das Gerät leider nicht kalibriert ist scheint alles in Ordnung zu sein. Wenn ich eine Spannung an PL6 anlege verschwindet auch die FUSEBLW-Anzeige. Mit externer Spannung an PL6 zeigt das Multimeter bei 0mA -3mV an. Ich hoffe, dass ist in Ordnung. Sonst muss ich mit R36 nochmal auf 0 abgleichen.
Ich bedanke mich noch einmal für die freundliche Unterstützung, die mir sehr geholfen hat. Vielleicht sollte ich mir auf der Frontblende auch einen Umschalter für 2- und 4-polige Nutzung anbringen.
Vielleicht liegt das am zusätzlichen Elko parallel zu LED 3, der Spikes unterdrücken soll, dass LED 2 und 3 gleichzeitig leuchten.
Irrtümlich vermutete ich, dass sich FUSEBLW auf die Fuses für den Controller bezieht. Das hat dann aber überhaupt nichts damit zu tun, sondern bezieht sich auf die Sicherung vom DCP-Modul. Clever !

Gruß

Oliver

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Re: Problem beim DCG-Hardwareabgleich

Beitrag von psclab38 » 24.03.2022, 22:37

Hallo Oliver,
Plötzlich fiel's mir wie Schuppen von den Augen:
Alle meine Geräte zu Hause haben einen Umschalter für 2- und 4-poligen Betrieb. Deswegen hatte ich mir nie Gedanken darüber gemacht, dass die Sense-Anschlüsse offen in der Luft hängen. Beim DCG aber müssen die Sense-Anschlüsse natürlich mit den Ausgängen gebrückt werden.
Nein, müssen sie nicht. Genau dazu sind die beiden 100Ohm Widerstände R59+R60 da, damit man nicht brücken muss. Ich habe auch die Sense-Anschlüsse rausgeführt und keinen Umschalter dran. Gar kein Problem.
Aus dem Grund konnte die Stromregelung auch garnicht mit den offenen Sense-Anschlüssen funktionieren.
DAS alleine kann nicht das Problem gewesen sein. Ich tippe darauf, dass einfach der Q12 gefehlt hat. Das kann sonst gar nicht funktionieren.
Inzwischen hat der Hardwareableich soweit geklappt und alles scheint zunächst in Ordnung zu sein.
Gut.
Wenn die Strombegrenzung greift leuchtet auf einmal auch die rote LED am Panel auf.
Ach, vorher hast Du die LEDs auf dem DCG-Board gemeint. Und ich dachte, Du meinst Die LEDs am Panel. OK, dann ist das in Ordnung, dass LED2+3 auf dem DCG-Board gleichzeitig leuchten.
Mit externer Spannung an PL6 zeigt das Multimeter bei 0mA -3mV an. Ich hoffe, dass ist in Ordnung. Sonst muss ich mit R36 nochmal auf 0 abgleichen.
Du kannst ja in Ruhe nach einer Weile Betrieb nochmal abgleichen.
Ich bedanke mich noch einmal für die freundliche Unterstützung, die mir sehr geholfen hat.
Gerne.

Grüße
Paul

Oliver
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Re: Problem beim DCG-Hardwareabgleich

Beitrag von Oliver » 25.03.2022, 19:54

Hallo,

nur mal so aus reiner Neugier und Experimentierfreude habe ich einmal versuchsweise getauscht:
LF411 gegen AD711AQ
NE5532 gegen OPA2132
OP07 gegen OP177 FPZ
LT1019 gegen MAX6325CPA

Nach erfolgtem Hardwareableich zeigte das Display mit 10k Last:
4,935V / 0,000 mA
Das Multimeter zeigte 3,60 V

Im nächsten Schritt hatte ich die AD711AQ gegen OPA140 getauscht.

Das Multimeter zeigt weiterhin 3,60 V an und das Display 4,935 V / 0,337 mA. Es ist also eine Wissenschaft für sich. Interessant finde ich, dass nun 3,60 V anstatt 5 V rauskommen und somit 1,4 V irgendwo auf der Strecke bleiben und das mit den AD711AQ die Stromanzeige nicht mehr funktioniert.
-> Inzwischen habe ich herausgefunden, dass Schuld an der zu niedrigen Ausgangsspannung die Referenzspannungsquelle ist ! Ich werde daher die LT1019A verwenden. Die Standartbestückung sollte für die meisten Anwendungen gut genug sein und wer will kann eine bessere Referenzspannungsquelle einsetzen. Ob sich die Regeleigenschaften mit besseren Operationsverstärkern verbessern lassen kann ich noch nicht beurteilen und kann mir auch nicht vorstellen, dass sich das Netzteil spürbar aufwerten lässt. Ich werd mal ein wenig in den Datenblättern wälzen und noch etwas rumprobieren, aber großartige Verbesserungen erwarte ich nicht. Den LF411 beäuge ich grundsätzlich skeptisch, aber einen stabileren, präziseren, schnelleren Ersatz zu finden könnte aufwändig werden. Der AD711 scheint sich nicht zu eignen. LT1056 habe ich gerade nicht da. Der OPA140 könnte lt. Datenblatt ein guter Kandidat sein, aber mit den OPA140 funktioniert leider der Hardwareabgleich nicht. Bleibt abzuwarten, was sich letztendlich in der Praxis bewährt.

Gruß

Oliver

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Re: Problem beim DCG-Hardwareabgleich

Beitrag von psclab38 » 26.03.2022, 07:32

Hallo Oliver,

der Max6325 braucht mindestens 8V Versorgungsspannung. Das DCG2-Layout liefert aber nur 5V an Pin2.

Der OPA140 hat keine Trim-Anschlüsse, da kann der Hardwareabgleich nicht funktionieren.

Was genau gefällt Dir denn am LF411 nicht?

Wenn Du die OPs austauscht, dann mußt Du Dir auch die Auswirkungen auf das dynamische Verhalten anschauen, z.B. generell, aber speziell beim Lastabwurf darf es keine signifikanten Überschwinger geben.

Gruß
Paul

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Re: Problem beim DCG-Hardwareabgleich

Beitrag von Oliver » 26.03.2022, 17:44

Hallo,

herzlichen Dank für die guten Tipps und Anregungen !Beim LF411 vermute ich automatisch immer eine hohe Offsetspannung und eine starke Drift. Das muss aber garnicht so sein.
Nun hatte ich einmal versucht, das DCG-Modul am DCP in Betrieb zu nehmen. Bei der Verbindung von DCG- und DCP-Modul ging der Relaistreiber Q4 auf dem DCP-Modul in Rauch auf. Ohne Verbindung zum DCG-Modul funktionierte das DCP einwandfrei.
Nun stellte sich heraus, dass das Relais intakt ist, aber D3 niederohmig war (0,6 Ohm). Das führte zu einem zu hohen Strom, der durch den Transistor floss. Bevor ich nun D3 und Q4 ersetze möchte ich gerne verstehen, was den Fehler verursachte.

Gruß

Oliver

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Re: Problem beim DCG-Hardwareabgleich

Beitrag von psclab38 » 26.03.2022, 21:28

Wenn Du Dir den Stromlauf vom DCP ansiehst, wirst Du feststellen, dass da eigentlich nicht viel schiefgehen kann.
Ich kann mir nur vorstellen, dass D3 verkehrt rum drin war. Das killt Q4 und dann D3, sobald Q4 aktiviert wird.

Ich hab kein DCP. Kontrolliere aber noch mal die Steckerbelegung von PL6, zur Sicherheit..

Oliver
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Re: Problem beim DCG-Hardwareabgleich

Beitrag von Oliver » 30.03.2022, 18:17

Hallo,

inzwischen hatte ich das DCG-Modul am reparierten DCP-Modul in Betrieb genommen.
Beim ersten Versuch verabschiedete sich die Sicherung. Inzwischen schien es zu gehen, aber am Panel leuchtete permanent die rote LED I. Die Spannung brach zusammen und es wurde ein Strom angezeigt, obwohl keine Last angeschlossen war.
Zusammen funktionieren leider DCG- und DCP-Modul nicht. Die Schaltung vom DCP-Modul ist sehr übersichtlich und einfach, dennoch könnte es ein wenig knifflig werden den Fehler zu finden.
O.K. das mit der Sicherung ist logisch: Das blaue Bauteil auf dem DCP-Modul ist kein Varistor, sondern ein Kondensator. Ich dachte, zum Testen würde eine zweipolige Leitung genügen, aber mit dem Kondensator anstelle eines Varistors versagt die Sicherung, da der Einschaltstrom nicht abgeleitet wird.
Das eigentliche Problem beim zusammenspiel der beiden Module aber bleibt. Die Kühlkörörpertemperatur konnte ich übringens auch nicht auf dem Panel anzeigen. Vielleicht habe ich die Einstellung einfach nicht gefunden.
Möglicher Weise stimmt etwas an der Verbindung zwischen den Modulen nicht. Die Leitung ist aber korrekt 1 zu 1 verbunden. An der Belegung kann's nicht scheitern.

Jetzt habe ich noch einmal Schritt für Schritt alles in Betrieb genommen. Jetzt funktioniert's auf einmal größtenteils: Das Zusammenbrechen der Spannung liegt an einem Wackelkontakt. Irgendeine Leitung oder Steckverbindung reagiert empfindlich auf Bewgung. Das werde ich noch einmal gründlich untersuchen und die betreffende Verbindung auswechseln.
Neues Problem: Beim höherdrehen der Spannung wechselt des DCP-Modul in den oberen Spannungsbereich, aber das Relais klappert die ganze Zeit. Das Relais scheint immer wieder abzufallen und sofort wieder anzuziehen. Ich hoffe, dass die unstabilisierte Gleichspannung nicht zu gering ist, sie beträgt gerade 21V aber die Ausgangsspannung ist wieder weg.
Plötzlinch ging es wieder und das Relais blieb stabil. Die unstabilisierte Gleichspannung betrug 44V.
Ich hasse nicht reproduzierbare Fehler. Wenn die Probleme nur sporadisch auftreten wird es schwierig mit der Fehlersuche ! Irgendein Kontakt bereitet vermutlich die Schwierigkeiten. Die Lötstellen hatte ich bereits alle nachgelötet. so dass eine kalte Lötstelle unwahrscheinlich ist. Abgesehen von der Kontaktstelle scheint aber alles einwandfrei zu funktionieren.

Gruß

Oliver

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Re: Problem beim DCG-Hardwareabgleich

Beitrag von psclab38 » 31.03.2022, 07:16

Aufgrund der Vielzahl der beschriebenen Probleme kam mir ein Massefehler in den Sinn. Allerdings sind alle Stromversorgungsleitungen doppelt ausgeführt.
Da die Schaltung mit gutem Zureden stabil funktioniert, kann es eigentlich nicht an der Bestückung oder einer Softwareeinstellung liegen. Da wirst Du in erster Linie nach einem Wackelkontakt oder gebrochenen Kabel suchen müssen.

In Bezug auf den LM75 gab es im DCP Artikel einen Hinweis bezüglich des PL6:
Ganz wichtig: Bevor Sie die Schaltungen, etwa zum Ein- oder Ausbau in das Gehäuse, an PL6 trennen oder wieder verbinden, müssen Sie die Sieb-Elkos mit einem kurz an PL7 gehaltenen Lastwiderstand (z.ˇB. 10 Ohm, 5ˇW) entladen, sonst kann die Thermostat-Schaltung oder gar der Prozessor Schaden nehmen
Ergänzung:
Das Menü zeigt die Kühlkörper-Temperatur nicht an, man kann sie nur über den Bus mit Parameter 233 abfragen.
Die Schalttemperatur für den Lüfter kann man mit Parameter 171 setzen.

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