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Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Problem mit Relaisansteuerung


Autor: Manny (Gast)
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Hi.

Ich hab ein Problem mit meiner Schaltung.

Meine Schaltung ist auf 2 Platinen aufgeteilt.
Eine Platine mit Prozessor, Taster und LCD Display.
Eine Relaisplatine mit mehreren Relais.

Die entfernung zwischen Prozessorplatine und Relaisplatine beträgt etwa 
15 m.

CPU Platine und Relaisplatine haben eine getrennte Stromversorgung.
Die beiden Massen sind aber über die Steuerleitung miteinander 
verbunden.

Auf der Relaisplatine sitzt ein 74LS14 Schmitt-Trigger als Puffer, und 
wegen der langen Leitung. Hinter den Ausgängen des 74LS14 sitzen 2n2222 
Transistoren mit einem 1 kOhm Basisvorwiderstand.
Die Relais sind 12 V Relais, Transistor sitzt zwischen Relais und Masse.

Die 12 V Spannungsversorgung kommt aus einem normalen Trafo, dahinter 
ein Brückengleichrichter und 220 uF Kondensator. Auf einen 12 V 
Festspannungsregler habe ich verzichtet für die Relais sollte das auch 
so ausreichend sein.
Die 5 V Spannung wird von der 12 V Spannung über eine Diode abgegriffen.
Vor und hinter dem Festspannungsregler nochmal je 100 uF + 100 nF 
Kondensatoren.

Nun hab ich ein Problem mit der Schaltung.
Die Relais fallen nicht immer sicher ab.
Sie "brummen" auch. Also im abgefallenen Zustand. Man hört im 
abgefallenen Zustand ein leichtes 50 Hz Brummen.

Aber warum? Warum ist im 0 Zustand immer noch eine "restspannung" auf 
den Relais, die auch offensichtlich auch noch eine 50 Hz Wechselspannung 
ist.

Von der Lastseite der Relais kanns nicht sein (kriechströme oder so), 
denn da ist noch nix angeschlossen.

Ich hoffe, ich habe den Aufbau gut genug beschieben, sonst muss ich 
einen Schaltplan zeichnen und enscannen.

Wer kann mir weiter helfen?

Viele Grüße und Danke schonmal

Autor: Manny (Gast)
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P.S.

Das ganze soll eine Steuerung werden, die es ermöglicht über Netzwerk 4 
Geräte ein/ auszuschalten.
Die Anbindung an einen Linksys WRT54G über RS232 klappt auch schon, der 
Prozessor reagiert auch auf die Schaltbefehle die über die RS232 rein 
kommen und er schaltet auch sauber wenn ich statt der Relaisplatine 
einfach LED's zum Testen anschliesse.

Autor: karadur (Gast)
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Hallo

15m Kabel auf 74ls14 ist nicht besonders. Sollte mindestens geschirmt 
sein.
Evtl. hilft ein C am Eigang gegen GND.

Autor: Armin D. (waybeach95)
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Manny schrieb:
> Hi.
>
> Ich hab ein Problem mit meiner Schaltung.
>
> Meine Schaltung ist auf 2 Platinen aufgeteilt.
> Eine Platine mit Prozessor, Taster und LCD Display.
> Eine Relaisplatine mit mehreren Relais.
>
> Die entfernung zwischen Prozessorplatine und Relaisplatine beträgt etwa
> 15 m.
>
> CPU Platine und Relaisplatine haben eine getrennte Stromversorgung.
> Die beiden Massen sind aber über die Steuerleitung miteinander verbunden.

> Auf der Relaisplatine sitzt ein 74LS14 Schmitt-Trigger als Puffer, und
> wegen der langen Leitung. Hinter den Ausgängen des 74LS14 sitzen 2n2222
> Transistoren mit einem 1 kOhm Basisvorwiderstand.
> Die Relais sind 12 V Relais
12VDC oder 12VAC ???

> Transistor sitzt zwischen Relais und Masse.
> Die 12 V Spannungsversorgung kommt aus einem normalen Trafo, dahinter
> ein Brückengleichrichter und 220 uF Kondensator. Auf einen 12 V
> Festspannungsregler habe ich verzichtet für die Relais sollte das auch
> so ausreichend sein.
Warum ? Woher beziehst Du diese Kenntnis ?

> Die 5 V Spannung wird von der 12 V Spannung über eine Diode abgegriffen.
> Vor und hinter dem Festspannungsregler nochmal je 100 uF + 100 nF
> Kondensatoren.
Und warum hier Festspannungsregler und nicht auch fuer die Relais ?
>
> Nun hab ich ein Problem mit der Schaltung.
> Die Relais fallen nicht immer sicher ab.
Wundert mich nicht.

> Sie "brummen" auch. Also im abgefallenen Zustand. Man hört im
> abgefallenen Zustand ein leichtes 50 Hz Brummen.
Also, 12VAC, oder wie jetzt ?

> Aber warum? Warum ist im 0 Zustand immer noch eine "restspannung" auf
> den Relais, die auch offensichtlich auch noch eine 50 Hz Wechselspannung
> ist.
Mein Ratschlag : Schaltungslayout ueberarbeiten.
>
> Von der Lastseite der Relais kanns nicht sein (kriechströme oder so),
> denn da ist noch nix angeschlossen.

> Ich hoffe, ich habe den Aufbau gut genug beschieben, sonst muss ich
> einen Schaltplan zeichnen und enscannen.
Ich bitte darum.

> Wer kann mir weiter helfen?

> Viele Grüße und Danke schonmal
Fuer was ?

Gruss, beachway95

Autor: Manny (Gast)
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Hi.

Die Relais sind 12 V DC Relais.
Und die werden auch mit DC versorgt.

Für die Relais hab ich keinen Festspannungsregler genommen, weil ich 
denke, dass es da nicht so genau drauf ankommt, ob die jetzt 12 V oder 
bissl mehr/weniger bekommen. Die Spannung kommt also direkt vom 
Gleichrichter.


Die Steuerleitung ist eine normale 4 adrige Telefonleitung wobei ich die 
4 Signaladern + 1 Massedraht habe.

Autor: Armin D. (waybeach95)
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Manny schrieb:
> Hi.
>
> Die Relais sind 12 V DC Relais.
> Und die werden auch mit DC versorgt.
Anscheinend ja nicht, oder gibts jetzt neuerdings Gleichspannung, mit a 
bisserl Brumm ? (wieviel haettns denn gern ?)
>
> Für die Relais hab ich keinen Festspannungsregler genommen, weil ich
> denke,
Vorher meintest Du, jetzt denkst Du.

> dass es da nicht so genau drauf ankommt, ob die jetzt 12 V oder
> bissl mehr/weniger bekommen. Die Spannung kommt also direkt vom
> Gleichrichter.
Und dann wunderst Du dich das Du ein 50Hz brummen hoerst ?
>
>
> Die Steuerleitung ist eine normale 4 adrige Telefonleitung wobei ich die
> 4 Signaladern + 1 Massedraht habe.
Ich klink mich aus. Versucht hab ich ja Denkanstoesse zu geben. Aber wo 
jezt das Wort Telefonleitung faellt, faellt auch mir nix mehr ein.

Gruss, beachway95

Autor: Armin D. (waybeach95)
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Manny schrieb:
> Hi.
>
> Die Relais sind 12 V DC Relais.
> Und die werden auch mit DC versorgt.
>
> Für die Relais hab ich keinen Festspannungsregler genommen, weil ich
> denke, dass es da nicht so genau drauf ankommt, ob die jetzt 12 V oder
> bissl mehr/weniger bekommen. Die Spannung kommt also direkt vom
> Gleichrichter.
>
>
> Die Steuerleitung ist eine normale 4 adrige Telefonleitung wobei ich die
> 4 Signaladern + 1 Massedraht habe.

Ihr muesst Euch mal merken, sobald Ihr anfangt ueber Probleme eurer 
eigenen Schaltungen zu reden und ihr erwartet Hilfe von anderen, ohne 
Schaltplan geht da nix. Ist das so schwer ?

Gruss, beachway95

Autor: Manny (Gast)
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Nunja, ich bin ja noch anfänger.
Programmieren kann ich ja schon einigermaßen, mache auch recht viel mit 
Linux.
Aber die Hardware ist eben so ne Sache :) Die Bauteile kenne ich aus der 
Schule+Ausbildung. Hatten in der Ausbildung immerhin insgesamt 6 Wochen 
Praxiskurs Grundlagen der Elektrotechnik und Elektronik. Und einige 
Wochen mehr Theorie dazu.

Es ist mein zweites Projekt was ich mache.

Nunja ich werd mal den Schaltplan zeichnen vielleicht wirds dann klarer.

Grüße

Autor: Stefan M. (celmascant)
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Sehr komisch. Wenn der Gleichrichter richtig funktioniert, sollte da 
nicht viel brummen. Der Ladekondensator von 220 uF kommt mir etwas klein 
vor.

DC-Relais brummen nur wenn sie
a: Wechselspannung bekommen oder
b: viel zu schnell ein und ausgeschaltet werden.

Kann es sein, das die Ausgänge des 74LS14 schwingen? bzw. das die 
Eingänge schwingen? Ein C gegen Masse am Eingang würde da helfen. Ich 
hoffe doch das dein MC die Relais nicht so schnell ansteuert^^
Bei LED's würde das nicht auffallen, die leuchten einfach, aber Relais 
sind da etwas heikel.

Werden die Transistoren richtig durchgesteuert? Und schalten sie auch 
richtig ab?

Hast du Dioden parallel zum Transistor in Sperrichtung um die 
Induktionsspannung der Relais abzufangen?

Fragen über fragen^^

@ Armin D.: Ich würde mich auch wundern, wenn meine über einen 
BRèCKENGLEICHRICHTER mit Ladekondensator betrieben Relais brummen 
würden! Das ist definitif nicht normal! Den Relais sind 1-2V Abweichung 
relativ egal. Die haben da einfach nicht zu brummen.

Gruss Stefan

Autor: Bernd O. (bitshifter)
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Manny schrieb:
> Hi.
>
> Die Relais sind 12 V DC Relais.
> Und die werden auch mit DC versorgt.
>
> Für die Relais hab ich keinen Festspannungsregler genommen, weil ich
> denke, dass es da nicht so genau drauf ankommt, ob die jetzt 12 V oder
> bissl mehr/weniger bekommen. Die Spannung kommt also direkt vom
> Gleichrichter.
>
>
> Die Steuerleitung ist eine normale 4 adrige Telefonleitung wobei ich die
> 4 Signaladern + 1 Massedraht habe.

Probier' doch einfach aus, wo das Problem liegt:

74LS14 von der Relaisplatine abziehen und einen Pin vom IC-Sockel, der 
über Widerstand zur Basis des Transistors geht mal auf 5V und dann auf 
GND legen. Schaltet das Relais sauber? Brummt es wenn es nicht 
angesteuert wird?

Wenn hier alles O.K. ist, dann wieder rein mit dem 74LS14, das 
Relaisboard von der 15m-Leitung trennen und einen der Eingänge des 
Relaisboards (des 74LS14) auf die lokalen 5V und dann auch mal GND 
legen. Schaltet das Relais sauber? Brummt es wenn es nicht angesteuert 
wird?

Wenn auch hier alles O.K. ist, dann wieder die 15m-Leitung dran und mal 
schnell den Controller auf der Controllerplatine abziehen. Wieder das 
gleiche Spiel - diesmal eben die 5V und dann GND auf den Pin der 
Controllerfassung, der über die 15m-Leitung zur Relaisplatine geht. 
Schalten und Brummen wieder prüfen.

Wenn hier alles O.K. ist, dann zieht evtl. der Controller die Leitung 
nicht stark genug nach Gnd/5V - oder der Fehler liegt in der 
Programmierung, beispielsweise kann man viele Controller so 
programmieren, dass nur nach Gnd ziehen (quasi OpenCollector-Betrieb 
wenn die Endstufe bipolar wäre) aber nur über einen großen internen 
Pull-Up nach 5V. Mess' mal die Spannung an den Controllerpins im 
angesteuerten/nichtangesteuerten Zustand.

Vielleicht schwingt auch der 74HC14? Einfach mal probeweise einen 
100nF-Kondensator diagonal über den IC (an die Spannungsversorgung) 
halten. Hört das Brummen auf?

Da Relais ja ziemlich träge sind, kannst Du die Steuerleitungen 
problemlos mit einigen µF nach Masse verbinden und so ziemlich viel 
Störpotential entschärfen. Das verschleift zwar die Flanken, da ein 
RC-Glied entsteht, aber schließlich soll sich der Einsatz der 
Schmitt-Trigger ja auch lohnen. Die sind genau dafür da auch aus 
langsamen Flanken wieder ein schönes steiles Signal zu formen.

Generell kommt man hier durch simples probieren relativ schlell der 
Ursache auf die Spur und sammelt vor allem praktische Erfahrungen. 
Selbst wenn man nicht kapiert hat, warum ein 10µF-Kondensator an den 
Signalleitungen nach GND oder ein 1k Widerstand, der die Signalleitungen 
nach 5V oder Gnd zieht hier hilft gibt es ja immer noch das Forum - wo 
sich dann quasi immer jemand findet, der einem erklären kann, warum die 
Maßnahme hilft und sagt, was noch besser wäre.

Gerade Neulinge in der Elektronik haben oft Schwellenangst bezüglich 
"herumprobieren". Auch während des Studiums habe ich einige Leute 
erlebt, die de-facto keinen Schimmer von Elektronik hatten und nervös 
wurden, wenn sich etwas nicht simulieren lässt, aber absolut davon 
überzeugt waren, dass Ausprobieren der falsche Weg wäre. Halbwegs 
intelligentes Herumprobieren ist (für mich jedenfalls) O.K.. Man merkt 
schnell, ob jemand auf gut Glück rumstochert, oder systematisch vorgeht.

Gruß,
Bernd

Autor: Bernd O. (bitshifter)
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Stefan M. schrieb:
> Sehr komisch. Wenn der Gleichrichter richtig funktioniert, sollte da
> nicht viel brummen. Der Ladekondensator von 220 uF kommt mir etwas klein
> vor.
Ein zu kleiner Glättungskondensator wäre ein klassischer Kandidat für 
Relaisbrummen - aber gerade im ausgeschalteten Zustand mit ein paar 
wenigen mA Querstrom des Spannungsreglers und des 74LS13 mehr als 
ausreichend. Mit Osiz würde man vermutlich nicht mal die Spitzen der 
100Hz-Halbwellen sehen, weil der Kondensator konstant voll bleibt.

Gruß,
Bernd

Autor: Michael U. (amiga)
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Hallo,

Armin D. schrieb:
> Manny schrieb:

>> Transistor sitzt zwischen Relais und Masse.
>> Die 12 V Spannungsversorgung kommt aus einem normalen Trafo, dahinter
>> ein Brückengleichrichter und 220 uF Kondensator. Auf einen 12 V
>> Festspannungsregler habe ich verzichtet für die Relais sollte das auch
>> so ausreichend sein.
> Warum ? Woher beziehst Du diese Kenntnis ?
Weil es Relias schon viel länger gibt als Festspannungsregler...

>> Nun hab ich ein Problem mit der Schaltung.
>> Die Relais fallen nicht immer sicher ab.
> Wundert mich nicht.
Aha. Und warum???
>> Aber warum? Warum ist im 0 Zustand immer noch eine "restspannung" auf
>> den Relais, die auch offensichtlich auch noch eine 50 Hz Wechselspannung
>> ist.
> Mein Ratschlag : Schaltungslayout ueberarbeiten.
Und das macht die Störungen von den 15m Kabel geringer???

Verwundert dreinschau...

Bernd O. (bitshifter) hat ja alles wichtige schon geschrieben, ich tippe 
auf Störspannung von der Leitung. Den LS14-Eingang damit auf seinen 
Schaltpunkt zu ziehen geht schnell.

74LS14 ist eigentlich garkein so schlechtetr Ansatz. (Ja, macht man 
nicht, doch kann man schon machen... ;-)) Zeit hast Du ja bei Relais 
genug.

Die Frage ist, was treibt am anderen Ende? Ein AVR direkt?
Es muß zumindest ein halbwegs niederohmiger PushPull-Treiber sein.
15m sind nciht wenig, speziell, wenn in der nähe Netzspannung parallel 
liegt.

Versuch: vor den Eingang des 74LS14 ein Tiefpass aus 100..470 Ohm und 
1...4,7µ. Sollte eigentlich klappen. Erstmal an einem Eingang testen und 
schauen, was passiert.

Gruß aus Berlin
Michael

Autor: Peter Dannegger (peda)
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Du hast 2 Stromversorgungen und dazwischen 15m Kabel. Dann sollte eine 
Seite galvanisch getrennt sein, als keine Schutzleiterverbindung. 
Ansonsten hast Du ne klassische Erdschleife und da kann aller möglicher 
Dreck drauf sein.

Ideal wären Optokoppler auf der Relaisplatine, die dann vom MC versorgt 
werden (getrennte Massen).


Peter

Autor: Armin D. (waybeach95)
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Michael U. schrieb:
> Hallo,
>
> Armin D. schrieb:
>> Manny schrieb:
>
>>> Transistor sitzt zwischen Relais und Masse.
>>> Die 12 V Spannungsversorgung kommt aus einem normalen Trafo, dahinter
>>> ein Brückengleichrichter und 220 uF Kondensator. Auf einen 12 V
>>> Festspannungsregler habe ich verzichtet für die Relais sollte das auch
>>> so ausreichend sein.
>> Warum ? Woher beziehst Du diese Kenntnis ?
> Weil es Relias schon viel länger gibt als Festspannungsregler...
>
>>> Nun hab ich ein Problem mit der Schaltung.
>>> Die Relais fallen nicht immer sicher ab.
>> Wundert mich nicht.
> Aha. Und warum???
>>> Aber warum? Warum ist im 0 Zustand immer noch eine "restspannung" auf
>>> den Relais, die auch offensichtlich auch noch eine 50 Hz Wechselspannung
>>> ist. Mein Ratschlag : Schaltungslayout ueberarbeiten.
> Und das macht die Störungen von den 15m Kabel geringer???

Ok, sorry, falsches Wort benutzt. Ich meinte, die ganze Schaltung 
generell ueberarbeiten. Richtig Schaltungsdesign ?!
Jetzt aber weg.

Gruss, beachway95

Autor: Peter (Gast)
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warum nicht die RS232 über 15m übertragen und den µC bei den Relay 
anordnen?

Autor: Michael U. (amiga)
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Hallo,

und warum dann nicht die Relaistreiber zum µC und die Leitungen nur zu 
den Relais? So hoch wird die Stromaufnahme der Relais nicht sein und so 
dünn sein Kabel hoffentlich nicht.

Die 12V-Relais machen sich aus den 50Hz-Einstreuungen wesentlich weniger 
als die Logik.

Gruß aus Berlin
Michael

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