Hallo, ich bastel mir grad ne Relaissteuerung mit Display, Tastatur und zwei Relais. Die Relais sind abgesetzt vom Rest der Schaltung. Einstellbar ist eine Countdown-Zeit (praktisch für's Platinen-Belichten :) Die Platine hab ich mir bei einem PCB-Hersteller machen lassen, ist also kein Lochrasteraufbau. Also, schwupps, Probeaufbau gemacht, Belichtungsgerät drangehängt, Zeit eingestellt, Relais gestartet... Läuft...Aber nur bis der Countdown abgelaufen ist :( Beim Abschalten des Relais schmiert die Schaltung ab und macht einen Reset. So, hier mal die näheren Umgebungs-/Testbedingungen: - Die Relais sind etwa 60-70cm vom Rest der Schaltung entfernt, über ein zweipoliges, ungeschirmtes Lautsprecherkabel verbunden, die Treiberstufe (BSS84, P-Kanal FET, mit Pull-Up an Gate) befindet sich auf der Schaltung (nicht beim Relais), am FET befindet sich eine Schutzdiode 1N4148 und am Relais selbst ist eine 1N400x (zwei Dioden deswegen, weil die Relais ursprünglich auf dem PCB der Gesamtschaltung waren -> ich hab sie abgesetzt, damit man nicht an die 230V rankommt) - Auf dem Werktisch tritt das Problem nicht auf, während ich die Software geschrieben habe, konnte ich den Effekt kein einziges Mal sehen, weder mit dem Tischnetzteil noch mit dem für die endgültige Version geplanten Steckernetzteil (12Vdc, 200mA), allerdings kann ich das Belichtungsgerät nicht aufn Werktisch bringen (steht in einem anderen Haus) - Das Belichtungsgerät war direkt neben der Schaltung, das Abschalten des Geräts bzw. der Lampen-Vorschaltgeräte hat sicherlich Dreck über das Steckernetzteil und wahrscheinlich auch über die Luft reingepustet, also bei angeschlossenem Belichtungsgerät ergaben sich die meisten "Abschüsse" (beim Betrieb mit 9V-Blockbatterie traten keine Störungen auf) und sowohl das Belichtungsgerät als auch das Steckernetzteil der Schaltung waren in der gleichen Steckdosenleiste (ich hab nicht drangedacht, zu prüfen, ob das Anschließen an unterschiedliche Steckdosen im Raum einen Unterschied macht) - Auch ohne angeschlossenem Belichtungsgerät (überhaupt keine Last am Relais) ist der Effekt beim Abschalten aufgetreten, allerdings nie auf dem Werktisch, sondern an anderen Orten (Küche, etc.) und wesentlich seltener, allerdings waren keine anderen Geräte in der Nähe in Betrieb Anbei die Abbildungen der Treiberschaltung der Relais sowie des Netzteils auf der Schaltung. Ich hab versuchsweise mal einen 47µF Elko über VCC/GND so nah wie möglich an der Treiberstufe angeschlossen, brachte leider nicht viel (logisch, wenn der Dreck wahrscheinlich vorne übers Netzteil reinkommt). Die Verwendung einer 9V-Batterie hatte wie oben erwähnt das Problem behoben (bzw. die Symptome eliminiert) , also muss ich den Eingangsspannungsbereich wahrscheinlich noch filtern. Würde hier eine CommonModeChoke helfen? Ich kann das Problem bei angeschlossenem Belichtungsgerät leider momentan nicht mit einem Oszi untersuchen. Ich konnte allerdings mit dem Oszi die Versorgungsspannung der Schaltung prüfen, wenn das Relais durchschaltet. Man sieht die Spannung gaaaaanz wenig absacken, höchstens ein paar mV. Die Schaltung verwendet einen MAX812 als Watchdog für den µC. Der ManualReset-Eingang ist ohne Pull-Up (ist intern vorhanden) an eine Stiftleiste angeschlossen. Hier will ich noch prüfen, ob sich die Schaltung etwas über die offene Leitung einfängt, oder ob der Reset des MAX812 aus anderen Gründen aktiviert wird. Hat vielleicht sonst noch jemand eine Idee? Was mich noch ein bisschen stutzig macht, ist dass der Absturz auch ab und zu dann aufgetreten ist, wenn kein Verbraucher angeschlossen war, sich aber auch nichts in der Nähe in Betrieb befand, also als ob quasi das reine Abschalten des Relais den Absturz verursacht hat. Zum Relais (Siemens V23037 A0001 A101) konnte ich leider kein Datenblatt finden, es handelt sich um ein 6V(!) Relais mit einem DC-Widerstand der Spule von etwa 70-75 Ohm, also etwa 70mA bei 5V Steuerspannung und ignoriertem Spannungsabfall über dem FET. Ich bin echt ratlos und klopf mich jetzt in die Heia, vielleicht kommt morgen die Erleuchtung. Ralf
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Ach, wieder mal die wichtigen Sachen vergessen, sorry :) Ein AT89C51ED2, 8052-Kern. So, und jetzt gute Nacht. Ralf
Hi Das Schalten von Relais bedeutet eine nicht unerhebliche Belastung des Stromkreises im Einschaltmoment. Vermutlich speist du auch aus der gleichen Quelle deinen µC., der auf der Schaltung nicht abgebildet ist. Wie sieht's da mit Abblockkondensatoren aus? Auch ist eine Hoch- oder Niederfrequente Einstreuung über die Relaisleitung denkbar. Diese könntest du über kleine Kondensatoren (z.B. ~ 22 nF ) kurzschließen, sie würden aber ebenfalls eine kurze Last beim Zuschalten bedeuten. Versuch mal folgendes: Nimm für deine Relais eine eigene Spannungsquelle und verbinde nur die Masse. Setz die Transistoren direkt ans Relais. Nun denke ich, kannst du auch über eine längere Signalleitung dein Relais schalten, ohne eine Rückwirkung auf deinen Prozessor zu bekommen. Wichtig sind Abblock-Kondensatoren direkt am Controller in der Versorgungsspannung (VCC -!!- GND) Eine etwas aufwändigere Lösung wäre der Einsatz von Treibertransistoren, direkt am µC-Ausgang, um die Signalleitung noch zu entkoppeln oder einen geeigneten Treiber-IC. Gruß oldmax
Hallo, kann nur meine Meinung hier anbringen: bei mir werden bei solchen Sachen, die mehr oder weniger viel (Netz-)Last schalten müssen, 12V-Relais benutzt, die werden aus der Rohspannung versorgt. Der Elko vor dem Regler mesit 470µ, 100µ wäre mir da zu klein. Hinter einem 7805 keinen großen Elko, nur wenn die Leitungen zur Schaltung relativ lang sind, dicht an der Schaltung 10-22µ. Relaistreiber sind übliche npn-Transistoren mit Basiswiderstand, Kollektor und +12V führt dann zu den Relais, wenn die weiter weg sind. Freilaufdioden direkt an den Relais. Gruß aus Berlin Michael
@ldmax (Gast) >Das Schalten von Relais bedeutet eine nicht unerhebliche Belastung des >Stromkreises im Einschaltmoment. Keineswegs. Der Strom steigt relativ langsam an, siehe RL-Glied. >Abblock-Kondensatoren direkt am Controller in der Versorgungsspannung >(VCC -!!- GND) Man sollte auch den Gleichrichter nicht vergessen. AFAIK ist C12 arg knapp! Mach den mal eher 1000µF. >Eine etwas aufwändigere Lösung wäre der Einsatz von Treibertransistoren, >direkt am µC-Ausgang, um die Signalleitung noch zu entkoppeln oder einen >geeigneten Treiber-IC. Der BSS84 ist mit 70mA und 5V am Gate etwas knapp bemessen. Erst recht bei 6V Relais. Pi mal Daumen komen nur 4V am Relais an. Das ist aber eine andere Geschichte. Weiterhin fehlt ein Snubber an den Relaiskontakten. Siehe auch Relais mit Logik ansteuern. MfG Falk
Hallo, vielen Dank für eure Antworten. Ich hab zwischenzeitlich noch einen Testlauf mit dem Belichtungsgerät gemacht. Hier mal kurzes Feedback: - Entgegen meiner obigen Aussage ist auch der Betrieb mit einer 9V-Batterie fehlerbehaftet - Eine Kapazitätserhöhung der Elkos vor und hinter dem Regler von jeweils 470µF brachte keine Verbesserung - Direkt an der Klemme, abgehend zum Relais, angebrachte Kondensatoren von 100nF und 100pF haben keine Verbesserung gezeigt - Eine Z-Diode 5.1V über der Versorgungsspannung hat auch nix gebracht - Ist das Relais aktiv, erzeugt das Abschalten des Belichtungsgerätes ebenfalls den Absturz So, ich werde jetzt mal versuchen, einen Snubber über die Relaiskontakte zu löten und dann einen neuen Versuch machen. Ich werd zwei Snubber-Versionen ausprobieren, einmal 470pF/220R gemäß der Faustformel aus dem o.g.Snubberartikel, und die dort angegebenen Pauschalwerte von 100nF/100R. Ausserdem konnte ich noch einen Varistor mit entsprechender Spannungsfestigkeit auftreiben, würde das auch was bringen? Ralf
Kurzes Update: Varistoren über den Relaiskontakten haben schon mal nix gebracht. Die Tage werd ich mal einen Snubber über die Kontakte pappen und gucken, ob das was bringt. Ausserdem will ich mal gucken, ob's ne Auswirkung hat, wenn ich die Zuleitung zum Relais durch einen Ferrit führe bzw. in die Zuleitung eine CommonModeChoke reinklopfe. Sobald ich die Möglichkeit habe, will ich mitm Oszi ran, damit ich sehe, ob da die Spannungsversorgung was abbekommt. Desweiteren mach ich noch n Versuch mit direkt auf der Schaltung aufgebrachtem Relais, also ohne Kabel dazwischen. Und zu guter Letzt noch die Prüfung, ob es hilft, die Relaisspannung extern einzuspeisen bzw. ein 12V-Relais zu nehmen und direkt mit der Eingangsspannung aufs Relais zu gehen. Ich geb nicht auf :) Ralf
Hallo, wichtig ist vor allem die Verdrahtung am Mikrocontroller. (insbesonders Gnd-Leitung) Du solltest einen Leistungs-Gnd (Sternpunkt beim Netzteil-Elko) zu den Relais haben und einen Logik-Gnd (Sternpunkt beim Prozessor Gnd) für den Prozessor und den Resetgenerator. (Dasselbe gilt natürlich auch für die 5V). Den Reset-Generator würde ich am Ausgang auch nochmal abblocken. (Die Versorgung ist hoffentlich schon abgeblockt). Die Quarz-Kondensatoren brauchen eine eigene Leitung zum Mikroprozessor-Gnd. Besser als Common-Mode Drosseln sind normalerweise Serienwiderstände 1-10KOhm. (die Pull-ups mußt Du dann auf 100k erhöhen oder auf die Prozessorseite setzen). mit Common-Mode Drosseln erreicht man kaum mehr als 300-1000 Ohm im interessierenden Frequenzbereich. Mit Ferriten auch nur wenn man einige 10 cm Leitung im Ferrit hat (ggf. mehrfache Windungen).
Sehe gerade die Leiterplatte ist schon fertig. Da hilft nur noch die Brute-Force Methode. Leiterplatte in ein Metallgehäuse (Weißblech) und alle Zuleitungen (zum Relais und zum Steckernetzteil) über Durchführungskondensatoren (>= 1nF) ins Gehäuse führen. Eventuell hilft es auch eine Kupferfläche (kaschierte Leiterplatte) unter die Schaltung zu setzen und alle Zuleitungen über kurz (Bruchteile von Millimetern) angeschlossene Keramikkondensatoren (1-10nF) auf die Kupferfläche abzufiltern.
Wie ist das Layout, hast du ein Photo von der Platine ?
Hallo Anja & Klaus, > Du solltest einen Leistungs-Gnd (Sternpunkt beim Netzteil-Elko) zu den > Relais haben und einen Logik-Gnd (Sternpunkt beim Prozessor Gnd) für den > Prozessor und den Resetgenerator. (Dasselbe gilt natürlich auch für die > 5V). Auf der Platine befinden sich eine VCC/GND Fläche auf TOP/BTM. Die Sternverdrahtung hab ich dummerweise nicht realisiert, bin direkt jeweils in die Flächen. > Den Reset-Generator würde ich am Ausgang auch nochmal abblocken. > (Die Versorgung ist hoffentlich schon abgeblockt). > Die Quarz-Kondensatoren brauchen eine eigene Leitung zum > Mikroprozessor-Gnd. Der Watchdog ist mit 100nF abgeblockt, erst dann gehts in die Fläche. Dasselbe gilt für den Controller. Die Quarzkondensatoren gehen direkt in die Fläche. Gibts einen Grund, warum ich die Caps erst am Controller an GND anbinden sollte? > Besser als Common-Mode Drosseln sind normalerweise Serienwiderstände > 1-10KOhm. (die Pull-ups mußt Du dann auf 100k erhöhen oder auf die > Prozessorseite setzen). Du meinst Serienwiderstände zu den Gates der FETs? > mit Common-Mode Drosseln erreicht man kaum mehr als 300-1000 Ohm im > interessierenden Frequenzbereich. Mit Ferriten auch nur wenn man einige > 10 cm Leitung im Ferrit hat (ggf. mehrfache Windungen). Wie gesagt, muss ich ausprobieren, und was erstmal ganz wichtig ist, ist eben die Untersuchung, was genau da auf welcher Leitung passiert, sonst tapps ich nur im Dunkeln. Muss gucken, dass ich n Oszi und n Trenntrafo zum Tatort bringe. > Sehe gerade die Leiterplatte ist schon fertig. Ist nicht schlimm, ist ein Prototyp :) > Leiterplatte in ein Metallgehäuse (Weißblech) und alle Zuleitungen (zum > Relais und zum Steckernetzteil) über Durchführungskondensatoren (>= 1nF) > ins Gehäuse führen. Ein Blech hab ich mal versuchshalber unter die Schaltung gelegt, sowohl GND- als auch PE-Anbindung (= Funktionserde ?) haben nicht geholfen. Sind Durchführungskondensatoren spezielle Kondensatoren? Oder meinst du ganz normale Abblockfunktion? > Eventuell hilft es auch eine Kupferfläche (kaschierte Leiterplatte) > unter die Schaltung zu setzen und alle Zuleitungen über kurz (Bruchteile > von Millimetern) angeschlossene Keramikkondensatoren (1-10nF) auf die > Kupferfläche abzufiltern. Müsste die Fläche dann nicht mit GND verbunden sein, damit die Störungen abgeleitet werden können? Ralf
>Auf der Platine befinden sich eine VCC/GND Fläche auf TOP/BTM. >Die Sternverdrahtung hab ich dummerweise nicht realisiert, bin direkt >jeweils in die Flächen. Wo liegen dann die Leitungen? Wenn die auch auf TOP/BTM liegen kannst Du die "Flächen = Schweizer Käse" vergessen. Bei richtigen Flächen sollte das von Dir geschilderte Problem nicht auftreteh. Trotzdem würde ich bei Multilayer den Netzteil und I/O-Gnd durch Räumliche Trennung und Segmentierung der Massefläche vom Logik-Gnd trennen. >Die Quarzkondensatoren gehen direkt in die Fläche. Gibts einen Grund, >warum ich die Caps erst am Controller an GND anbinden sollte? Wenns eine echte Fläche ist sollte sie niederinduktiv genug sein, zumal der GND-Pin direkt daneben sitzt. Ansonsten (bei 2-Lagen-Layout) koppeln Störspannungen auf die Leitung ein. Beispielrechnung von mir siehe hier: Beitrag "EMV Fragestellung" Wobei ich bezweifle daß bei SMD-Technik von der Fläche außer parasitärer Kapazität viel übrig bleibt. >Du meinst Serienwiderstände zu den Gates der FETs? Ja >Muss gucken, dass ich n Oszi und n Trenntrafo zum Tatort bringe. Der Oszi wird auch gestört. Es wird extrem schwierig brauchbare Messungen zu kriegen. Bastel Dir lieber aus einem alten Relais eine Klingel (über Öffnerkontakt) und schließe das mal parallel zum Steckernetzteil oder zu VCC/GND dort wo deine Relais angeschlossen werden. Dann mit dem "EMV-Daumen" oder auch einer metallischen Prüfspitze sämtliche Pins bzw. das Metallgehäuse des Quarzes berühren um den empfindlichsten herauszufinden. (du brauchst natürlich irgendeinen Indikator ob Dein Programm noch richtig läuft). Falls es das Quarzgehäuse ist hilft vielleicht es an deine Massefläche mit anschließen. >Ein Blech hab ich mal versuchshalber unter die Schaltung gelegt, sowohl >GND- als auch PE-Anbindung (= Funktionserde ?) haben nicht geholfen. >Sind Durchführungskondensatoren spezielle Kondensatoren? Oder meinst du >ganz normale Abblockfunktion? Ich habe verstanden daß Du Schutzkleinspannung (Steckernetzteil hast) da brauchst Du keinen PE (ist nur für Berührschutz) die EMV-Ströme fließen vor allem über parasitäre Kapazitäten. Bei Deinen "Flächen" auf der Leiterplatte sind diese parasitären Kapazitäten schon sehr groß so daß eine Fläche unter der Leiterplatte wenig bringt. In Deinem Fall muß es mindestens ein "U-Förmiges" Blech um die Leiterplatte sein. Es bringt auch nichts den GND alleine an diese Fläche anzuschließen. Alle Leitungen die Deine Leiterplatte verlassen müssen abgeblockt werden. Den Gnd kann man (an einer Stelle) direkt anschließen oder auch über einen Filterkondensator. In Größeren Systemen wird man Filterkondensatoren wegen der sonst entstehenden Masseschleifen bevorzugen. Durchführungskondensatoren sind für die Störungen sehr niederinduktive Bauteile (Eigeninduktivität mind Faktor 3-4 unter dem was ein SMD-Chip-Kondensator ohne Anschlussleitungen zu bieten hat). Jeder halbe Millimeter Anschlußleitung für den Kondensator verschlechtert die Filterwirkung schon wieder etwas. >Müsste die Fläche dann nicht mit GND verbunden sein, damit die Störungen >abgeleitet werden können? Die Störungen kommen über alle Leitungen herein und werden über parasitäre Kapazitäten auf deiner Schaltung abgestrahlt. Du willst haben daß die Störungen alle auf die "Gehäusefläche = Äquipotentialfäche" gelangen und von dort aus abgestrahlt werden. Deine parasitären Kondensatoren dürfen keinerlei HF-Spannungsdifferenz sehen, damit die Störströme nicht über Deine Leiterplatte fließen. -> alle Leitungen müssen gefiltert werden. In Deinem Fall reicht eine einfache Fläche als Gehäuseersatz nicht (s.o.)
@ Ralf (Gast) >Auf der Platine befinden sich eine VCC/GND Fläche auf TOP/BTM. >Die Sternverdrahtung hab ich dummerweise nicht realisiert, bin direkt >jeweils in die Flächen. Ist meistens OK, ein gute Massefläche ist sehr niederohmig. >Die Quarzkondensatoren gehen direkt in die Fläche. Ist meistens auch OK. > Gibts einen Grund, >warum ich die Caps erst am Controller an GND anbinden sollte? Nicht schon wieder das Thema! Aber! Ein Bild sagt mehr als tausend Worte! Aber bitte mit richtigen Bildformate! MFG Falk
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