Aus den eigenen Fehlern währen der Entwicklung und aus den Fehlern anderer Entwickler und Maker können Sie viel lernen. In dieser Fehleranalyse-Sammlung bieten mehrere Community-Mitglieder hilfreiche Einblicke und Tipps rund um die Elektronik. 

Halbleiter-Verhalten erkennen

Als Student des Chemieingenieurwesens testete ich die Bildung von Zinnoxid-Substraten auf Glas als Basis für Solarzellen auf Cadmiumbasis. Dazu gehörte das Dotieren, schwimmendes Glas auf einem Bett aus geschmolzenem Blei und das Sprühen von Cadmiumchlorid in die Luft. Wochenlange Experimente erbrachten keine brauchbaren Ergebnisse. Frustration. Der Erfolg des Prototyps wurde durch Messung des Stroms in Vorwärts- und Rückwärtsrichtung (d.h. Diodenverhalten) getestet. Irgendwann fing ich an, dem modernen elektronischen Multimeter zu misstrauen und benutzte mein eigenes Analogmultimeter. Plötzlich war ein Halbleiterverhalten messbar. Was ich lernte, war, dass das analoge Messgerät mit seinen höheren Messspannungen das Verhalten von Halbleitern und die Bandlückenbreite aufzeigen konnte. Das ist jetzt 40 Jahre her, und dient immer noch als bleibende Erfahrung. Manchmal muss man einfach etwas mehr Kraft aufwenden, um Unterschiede im Verhalten zu erkennen. - Diederik Weve, Hardware Engineer, Niederlande)

Der Versuch der Fehlervermeidung

Eher eine Aktion zur Fehlervermeidung. Ich habe, mit einer weiteren Person, einen relaisbasierten 30 Rampen Raketenstart-Controller entworfen und gebaut, die das Design dann weiterentwickelt hat. Da es sich bei den Relais um 12-V-Automobilrelais handelt und unsere Stromquelle 12 V Starterbatterien sind, haben wir eine Leistungsdiode in Reihe an dem positiven Pol des Batterieanschlusses eingebaut. Jugendliche und unerfahrene Erwachsene hätten mit dem Aufbau des Systems zu tun gehabt, und da die Durchgangsprüfung des Zünders aus zwei in Reihe geschalteten LEDs bestand, wollten wir nicht, dass eine Verpolung diese zerstört. Wir konnten uns den 0,7-V-Abfall der Leistungsdiode leisten und haben diese Steuerungen seit über 17 Jahren erfolgreich im Einsatz. Mehrere der kleineren Controller haben die Reise zum Nationalen TARC-Wettbewerb drei- bis fünfmal geschafft. Der Schutz funktioniert. Ich habe zum ersten Mal in Autoradios in den 1980er Jahren gesehen, dass dies so gemacht wurde. Der Vorschlag im Artikel, Leistungs-Schottky-Dioden für den geringeren Spannungsabfall zu verwenden, ist eine großartige Idee, die ich nicht in Betracht gezogen hatte. - George W. Shaiffer (Ausbilder für Elektroniktechnologie im Ruhestand, Vereinigte Staaten)

Auf Fehlern vorbereitet sein

Beim Versuch, einen Bluetooth-Lautsprecher zu reparieren, schloss ich die Batterie falsch herum an und beobachtete den daraus resultierenden Rauch und den damit verbundenen Geruch. Kurz darauf wurde mir klar, was ich falsch gemacht hatte! In Zukunft werde ich eine Messleitung mit einer flinken Sicherung bereit haben, so dass bei falschem Anschluss der Batterieklemmen hoffentlich zuerst die Sicherung durchbrennt. - Mayank Joshi (Hardware-Ingenieur, Vereinigtes Königreich)

Entwerfen, testen und ändern

Wir wollten einen neuen SCR-Gleichstrommotor-Controller für einen hydraulischen Pumpenmotor (80 V, 1000 A) entwerfen, der unsere standardmäßige optoisolierte Treiberschaltung für die drei SCRs verwendet. Dies sollte eine vergossene Konstruktion für den industriellen Einsatz sein. Anfängliche Probetests waren kein Problem, so dass 1200+ A getrieben werden konnten. Im vergossenen Zustand konnte die Schaltung jedoch nur 800 A treiben. Mit entfernter Vergussmasse funktionierte es wieder. Das Problem war, dass die Permittivität der Vergussmasse die Kapazität zum Gate des Opto-SCR-ICs erhöht. Die Standardwerte für den C-R-Wert des Gate-Snubbers mussten geändert werden, um dies zu berücksichtigen. Letztendlich ein sehr erfolgreiches Produkt. - Ed Dinning (Ingenieur für Leistungselektronik im Ruhestand, Vereinigtes Königreich)

Wenn Erdung gefährlich ist

Hallo. Eine sehr gute Gelegenheit für mich, meine Erfahrungen zu teilen. Vor ein paar Jahren habe ich bei einem DC-AC-Wandler alle IGBT-Leistungsmodule durch neue kompatible Teile ersetzt. Pro Modul gibt es zwei IGBTs: einer fungiert als Transistor und vom anderen wird nur die Sperrdiode als Freilaufdiode verwendet. Diese Diode ist parallel zu dem IGBT-Transistor geschaltet. Da der Transistor also nicht benutzt wurde, musste ich ihn sperren. Und so verband ich das Gate mit der Masse in dem Glauben, dass dies funktionieren würde. Das tat es aber nicht. Die richtige Lösung war, das Gate mit dem Emitter zu verbinden. Diesen Fehler werde ich nie wieder machen! Ein weiterer Fehler: Ich vergaß, dass die Krokodilklemmen des Oszilloskops mit der Erde verbunden sind. Dies ist eine grundlegende Scope-Eigenschaft, die von vielen Anfängern übersehen wird. Mit freundlichen Grüßen! - Stephane (Hardware Engineer, Frankreich)

Prüfen Sie Ihre PCBs

Beim Aufbau einer Schaltung habe ich blind auf den Bestückungsdruck auf der Platine vertraut. Bei der ersten Inbetriebnahme platzte ein Elektrolytkondensator. Eine Überprüfung ergab, dass die Polarität des Elkos auf der Leiterplatte falsch war. - Rolf Zeller (Akademiker/Lehrer, Deutschland)

Mach einen Schritt zurück

Zwei besonders beschämende Fehler in 25 Jahren Industrie-, Automobil-, Militär- und Raumfahrtdesign: das Vertauschen von Symbol und Footprint einer Diode und die Verwendung eines 80-Pin-Footprints für einen 144-Pin-Mikrocontroller... eine Verschwendung von Zeit und erheblichem Geld für das Redesign von Bibliothek und Leiterplatte und der Verlust eines Kunden! (Die Diode führte dazu, dass ein Board im Beisein des Kunden explodierte). Etwas, das man sich merken sollte: Prüfen Sie die Dinge auf zwei verschiedene Arten! Footprint zu Symbol und Symbol zu Footprint. Und, wenn möglich, holen Sie sich einen Kollegen zur Überprüfung. Wenn man sich zu sehr auf eine Sache konzentriert, vergisst man andere Dinge! - Yann Leidwanger (Hardware Engineer, Frankreich)

Halte Ausschau nach dem Unerwartetem

Als ich an der Uni angefangen habe, habe ich ein DVM entwickelt und viele Stunden damit verbracht, es zu bauen und eine ganze Weile zu kalibrieren. Ich kalibrierte den DC-Teil ohne Probleme. Als es zur AC-Kalibrierung kam, ging es immer wieder kaputt. Erst nach dem zweiten Mal wurde mir klar, was passiert ist. Ich hatte einen Variac verwendet, um die Netzspannung auf ein für das Messgerät geeignetes Niveau zu reduzieren. Ich habe nur das Netz zum Variac ausgeschaltet, bevor ich das Messgerät abgebaut habe, und dabei vergessen, dass die Gegen-EMK vom Variac den FET im Messgerät beschädigen würde. Ich suche immer nach dem Unerwarteten, wenn ich mit Hardware arbeite, aber in diesem Fall wäre es zu erwarten gewesen, wenn ich daran gedacht hätte. - David Twist (Hardware Engineer, UK)

Pass auf, wenn du vorsichtig bist

Ich habe eine Schaltung für einen 144-MHz-Leistungsverstärker mit einem BLF188XR-Transistor entworfen. Ich wollte vorsichtig beginnen und begrenzte deshalb die Eingangsleistung. Beim ersten Einschalten war alles in Ordnung. Aber als ich ein Signal an den Eingang der Schaltung anlegte, stellte ich fest, dass sich der Transistor enorm erhitzte, obwohl ich nur bei 1/3 der maximalen Leistung von 1 KW war. Ich habe lange gesucht und einen Transistor verbrannt, bis ich das Datenblatt genau gelesen und entdeckt habe, dass die Leistung dieses Transistortyps von der Versorgungsspannung und der angelegten Leistung abhängt. Für 1 KW bei 50 V hat er einen Wirkungsgrad von mehr als 80%, aber für 300 W bei 50 V sind es nur 20%. Ich habe schließlich verstanden, dass dieser mangel an Effizienz vom Transistor als Wärme abgeführt wird... Mit voller Leistung oder reduzierter Versorgungsspannung, wenn Sie unter der erforderlichen Leistung sind, funktioniert es sehr gut. - Arnaud (IT-Techniker und Ham Radio Enthusiast, Frankreich)
 
Error analysis

Auch großartige Bauteile können ausfallen

Als ich vor langer Zeit ein Ingenieurstudium absolvierte, war ich fasziniert vom 7805-Spannungsregler, als er eingeführt wurde. Damals hatten wir eine Spannungsreglerschaltung auf Basis von Seriendurchgangstransistoren mit einer Zenerdiode als Referenzspannung. Als also der dreipolige Regler auf den Markt kam, war das wirklich aufregend (und relativ gesehen auch sehr teuer). Als ich die Application Note las, wurde erwähnt, dass der IC über alle möglichen Schutzfunktionen verfügt, wie Überstrom, Übertemperatur, Kurzschluss, usw. Also "sparte" ich Geld, um diesen wunderbaren Chip zu kaufen. Er war zu dieser Zeit ein wertvoller Besitz. Ich war aufgeregt. In einer der Aapplication Note gab es eine Schaltung, die demonstrierte, wie er als Konstantstromquelle verwendet werden kann. Ich ging zu unserer Hochschule, traf einen Professor und sagte ihm, dass ich diese spannende Schaltung ausprobieren wollte. Ich ging ins Labor und baute sie auf, und alles lief gut ... Leider kam schwarzer Rauch auf. Ich war schockiert, dass der "Wunderchip, der alle Schutzmechanismen hat", versagt hat. Ich konnte meinen Augen nicht trauen. - Narayanan Nampoothiri (Hardware-Ingenieur, Indien)

Alle Bauteilwerte prüfen

Ich wollte zwei Netzsteckdosen reparieren, die von einer Fernbedienung gesteuert wurden. Der Empfänger hatte einen speziellen integrierten Schaltkreis zur Impulsdekodierung. Nachdem ich die verstorbenen ICs identifiziert hatte, bestellte ich sie online in Asien, da sie veraltet und in Europa daher nicht mehr zu finden sind. Nachdem ich die ICs erhalten hatte, ersetzte ich das erste und alles funktionierte. Großartig! Also ersetzte ich auch das zweite, aber es funktionierte nicht. Ich suchte tagelang nach weiteren defekten Bauteilen, bis ich entdeckte, dass der neue IC, den ich eingebaut hatte, nur zur Hälfte funktionierte. Einer der beiden erhaltenen Chips war eine Fälschung! Heute bestelle ich Halbleiter nur noch in Europa. Das senkt das Risiko von Fälschungen. Wenn Sie passive Bauelemente zu Discountpreisen bestellen wollen, rate ich Ihnen, deren Werte zu überprüfen, sobald Sie sie erhalten. Damit können Sie dann sicher sein, dass Sie diese ohne Risiko einlöten können. - Thierry Chabert (Hardware Engineer, Frankreich)

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