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Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik NE555 Schaltung mit Relais (schalten unter Last nicht mehr ab)


Autor: Jo S. (vali)
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Ich möchte einen Schalter um eine automatische Abschaltung ergänzen. 
Dazu habe ich die angehängte Schaltung aufgebaut.
Durch einen Doppelschalter ist der manuelle Betrieb sowie der Betrieb 
mit automatischer Abschaltung möglich.

Für die automatische Abschaltung benutze ich einen monostabil 
beschalteten NE555. Am Ausgang schalte ich dann über einen Transistor 
die beiden nötigen Relais.

Mein Problem: Die Schaltung funktioniert im Leerlauf einwandfrei. Wenn 
ich jedoch an die Relais die Last schließe (230V Netzspannung), dann 
höre ich zwar nach der festgelegten Zeit das klacken der Relais, aber 
die Relais schalten danach weiter durch (Last läuft weiter).
Das klacken wiederholt sich beliebig oft, immer nach der gewissen 
Zeitspanne.

Ich stehe jetzt ein wenig auf dem Schlauch und sehe einfach nicht wo der 
Fehler liegen könnte. Arbeitet der NE555 jetzt etwa astabil? Wie könnte 
das passieren?

Autor: Chris L. (kingkernel)
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Hast du mal die spannung an den Relais gemessen, wenn sie aus sie 
abgeschaltet haben sollten? was liegt drt dann an?
Sind die Relais für 230V geeignet, oder backen sie eventuell fest?
hast du mal versucht, was anderes zu schalten, zum biepsiel ne led oder 
einfach mal das multimeter angeschlossen und auf durchgangsprüfung 
hängen gehabt

wird der geschaltete verbraucher aus den selben 230V gespeist wie dein 
ne555? (ne55 natürlich über trafo und dergleichen)
mach mal abblockkondensatoren an das IC

Autor: Jo S. (vali)
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Gemessen hab ich hauptsächlich ohne Verbraucher, da war wie gesagt alles 
in Ordnung (Durchgangsprüfung an den Relais und Spannungsverhalten an 
den Pins des NE555). Ich wollte demnächst mal einen anderen Verbraucher 
basteln und schauen wie es sich dann verhält.

Wenn die Relais festbacken würden, dann dürfte - nach meiner Logik - der 
NE555 nicht wiederholt schalten. Außerdem sind das Finder Relais (Typ 
36.11) also 230V geeignet.

Ja, der NE555 bekommt die Spannung vom Verbraucher, allerdings habe ich 
auch mit einem separaten Netzteil getestet. Mit Abblockkondensatoren 
könnte ich es mal versuchen, aber versprechen tue ich mir davon nichts 
;)

Danke übrigens für die schnelle Antwort (besonders zu dieser Uhrzeit)!

Autor: diwo (Gast)
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Bei Relais gibt es den Effekt des Kontaktverschweißens, den Christian L. 
als "zusammenbacken" bezeichnet hat. Ursache sind häufig Lasten mit 
einem sehr hohen kurzen Einschaltstromstoß wie Lampen, 
Kondensatormotoren oder andere kapazitive Lasten. Dadurch dass die 
Relaisspule und der Klappanker beim Ansteuern des Relais nach wie vor 
funktionieren, hörst du das Klicken, wenn das Relais spulenseitig 
angesteuert wird (etwas leiser, wenn es wieder abfällt). Aber der 
Kontakt bewegt sich nicht, weil er verschweißt ist und bleibt dadurch 
permanent geschlossen.

Was genau ist deine Last (Beschreibung, Art der Last, Nennspannung, AC 
oder DC, Nennstrom, eventuell Einschaltstrom, kapazitiv, induktiv oder 
ohmsch, cos phi oder weitere Parameter bekannt?

Fall du Lampenlasten oder kapazitive Lasten hast, kommt nur ein 
Spezialrelais in Frage. Schau mal unter diesem Link auf der Seite von 
Phoenix Contact (Gastzugang elektronischer Katalog):

https://eshop.phoenixcontact.de/phoenix/logon.do?u...

Im Suchfeld dann die Artikelnunmmer 2961341 eingeben. Das 16A-Relais 
kann Spitzen von über 80A schalten.

Autor: Michael U. (amiga)
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Hallo,

der 555 wird neu getriggert werden, wenn Deine Relais abfallen.
Wo bekommen die Relais ihre Spannung her?
Leitungsführung speziell der Relaiskontakte, kann es da auf den 555 
einstreuen?
Bettriebsspannung des 555 gut entkoppelt, nicht das die beim Abschalten 
Deiner Last einen Störimpuls abbekommt.

Soviel gehört nicht dazu, um einen 555 zu triggern.

Gruß aus Berlin
Michael

Autor: Jo S. (vali)
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Folgendes hat sich bisher ereignet:

* Kerko 100nF als Stützkondensator eingebaut => keine Änderung
* Mit anderem Verbraucher getestet (LED mit 30mA, bei 12V) => 
funktioniert

Außerdem hab ich mit dem Multimeter mal die Schaltung am kritischen 
Verbraucher beobachtet (leider kein Oszi da).
Um diwos Frage zu klären: Es handelt sich hier um eine (Wasser-)Pumpe, 
die im Bereich von 0,1-0,2A arbeitet. Wenn das Relais weiterhin beim 
Schalten/Klacken aufleuchtet, dann spricht das für mich gegen 
"Kontaktverschweißen", oder sehe ich das falsch?!
(Am zweiten Relais hängt eine Spule zum öffnen eines Ventils; dieser 
Verbraucher ist wohl unkritisch, da die Schaltung funktioniert sobald 
ich die Pumpe nicht anschließe.)

Ich habe also die Spannung am Discharge-Pin gemessen (mit 
angeschlossener Pumpe). Die Spannung steigt regulär bis 2/3 
Versorgungsspannung, dann schaltet das Relais. Das Multimeter zeigt mir 
- zwischen dem Schalten des Relais und dem erneuten Ansteigen der 
Spannung bis zur Schwelle - eine kurze Spannungsspitze um die 10V 
(Versorgung: 5V), die ich auch am Trigger-Pin messe.
Dass die Komparatoren bei solch einer Spannungsspitze (womöglich sogar 
höher, da wie gesagt mit Multimeter "gemessen") alles andere als wie 
gewollt arbeiten, ist mir klar. Die Frage ist nur, wie ich verhindern 
kann, dass mir das Relais beim Schalten in die Schaltung rückwirkt.

Autor: Flow (Gast)
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> Am zweiten Relais hängt eine Spule zum öffnen eines Ventils;
 > dieser Verbraucher ist wohl unkritisch, da die Schaltung
 > funktioniert sobald ich die Pumpe nicht anschließe.)

Das würde ich so schnell nicht ausschließen und eher sagen, dass beide 
Energien zusammen zu viel wird.
Kannst ja mal ausprobieren und das Ventil abklemmen und nur die Pumpe 
betreiben.

Autor: mhh (Gast)
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Du erzeugst die 5V mit z.B. einem Festspannungsregler? Dann hänge die 
Relais in passender Spannungsausführung vor die 5V-Erzeugung.

Ursache könnte auch ungünstige Leitungsführung der Betriebsspannung/ 
Masse sein. Oder Du hast die falsche Schaltung für die 5V Erzeugung 
gewählt, wenn die Spannung bei Lastwegnahme hoch springt.

Autor: oszi40 (Gast)
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> zweiten Relais hängt eine Spule zum öffnen eines Ventils ...
Jede Spule kann eine schöne Abschaltspannung erzeugen!

Wahrscheinlich hast Du mit mehreren Ursachen zu kämpfen
-Abschaltspannungen
-instabile Speisespannung des 555 (woher kommen die 5V ??)
-ungünstiger Aufbau ?

Autor: Jo S. (vali)
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Die 5V Versorgung übernimmt ein Schaltnetzteil, wobei ich auch mit einem 
Eigenbau-Netzteil aus Trafo und 7805 getestet habe.

Autor: oszi40 (Gast)
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Schon mal anstatt mit Pumpe/Ventil mit 40W- Haushaltglühlampen getestet?
Wenn der Fehler dann verschwunden sein sollte war es eine 
Abschaltspannung.

Autor: Jo S. (vali)
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oszi40 schrieb:
> Schon mal anstatt mit Pumpe/Ventil mit 40W- Haushaltglühlampen getestet?

Jetzt schon ;)
Das gleiche Fehlverhalten, jedoch ohne mit dem Multimeter messbare 
Spannungsspitzen.
Übrigens: Manchmal (sehr selten) bleibt das Relais aus.

Scheinbar ist das ganze abhängig vom Stromfluss im Lastkreis (mit 
"kleinerer" Glühbirne funktioniert es). Inwieweit verändert sich denn 
das Verhalten eines Relais, wenn im Lastkreis ein größerer Strom fließt?

Autor: Chris L. (kingkernel)
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Klingt stark nach den üblichen verdächtigen
Ungünstiger Aufbau
Ungünstige Spannungsversorgung
und und und

Wie hastn das aufgebaut? Lochraster, eine Platine geätzt, steckbrett?
Mach mal ein Foto und lade es hier hoch, vielleicht sieht man was!

Autor: Jo S. (vali)
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Die Kontakte der Relais für den Lastkreis sind die Flach-Steckkontakte.

Autor: Falk Brunner (falk)
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@  Jo S. (vali)

>      IMAG0048edit.jpg
>      961,7 KB, 14 Downloads
>      IMAG0049.jpg
>      744,1 KB, 14 Downloads


Naja, man hätte die Bilder auch kleiner machen können. Siehe 
Bildformate.
Aber agal.

>Die Kontakte der Relais für den Lastkreis sind die Flach-Steckkontakte.

Bis bist ganz schön "mutig", so einfach auf ne Lochrasterplatte 230V 
Netzspannung so nah an Niederspannung zu legen. Und ausserdem können 
Störungen ziemlich leicht überkoppeln. Da muss MINDESTENS eine Reihe 
Lötaugen zwischen 230V und 5V entfernt werden, und zwar vollständig!!!

Und der SInn deines Umschalter erschleisst sich mir auch nicht. 
Normalerweise hängt man die Relais fest an Vcc und gut.

Was man machen kann und sollte. Erhöhe C3 auf 100nF und pack einen 
1..10nF direkt an Pin2 vom NE555 gegen Masse. Da sollte eingekoppelte 
Störungen wirksam schlucken.

MFG
Falk

Autor: oszi40 (Gast)
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Das obige "Versuchsmuster" hat all meine Befürchtungen von 02.03.2010 
14:42 betätigt.

-Speisespannung bricht unter Last zusammen? Dicker Stütz-Elko über 5V 
wäre evtl. nützlich um Umladevorgänge der Zeitglieder zu mildern.
-Aufbau ???
-Abschaltspannungen + Funken der Verbraucher?? Snubber?
http://www.dse-faq.elektronik-kompendium.de/dse-faq.htm

Autor: Flow (Gast)
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In dieser katastrophalen Situation darf am pin2 nicht gedoktort werden, 
die Ursachen müssen weg.
Jede Spule muß eine Löschdiode haben, keine Sammelanwendung.
Schaltfunken unterdrücken mit RC.
Wenn die Relaisspulen schon an derselben Spannung hängen, dann aber 
entkoppeln.

Autor: _Patrick_ (Gast)
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Wenn eine Pumpe (induktive Last) geschaltet wird, fehlt mir der 
Löschkreis an den Relais-Kontakten

Autor: Anon Ymous (avion23)
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Wie wäre es mit einer zehner diode an stelle der 1N4002? Das hätte den 
Vorteil, dass das Relais schneller abfällt.

Autor: Angelsachse (Gast)
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Ein Glück bist du anonym.
Etwas mehr an Erklärungen, bitte.

Autor: Anon Ymous (avion23)
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Hallo Angelsachse,

nicht so anonym wie du ;)

Wenn das Magnetfeld langsam abfällt bleiben die Kontakte länger nahe 
zusammen, ein Lichtbogen bleibt länger bestehen, die Kontakte erwärmen 
sich stärker und die Chance, dass das Relais "kleben bleibt" steigt.

Informationen findest du z.B. unter
Beitrag "Schnelles Abschalten einer induktiven Last"
Beitrag "Wie Kontaktabbrand an AC-Relais vermindern?"
Es gab einen besseren, aktuellen thread den ich auf die Schnelle mit der 
Suche nicht finde.

Das ist nur ein Verbesserungsvorschlag zu der Schaltung des 
threaderstellers. Das alleine reicht aber nicht aus.

Autor: Falk Brunner (falk)
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@  Angelsachse (Gast)

>Ein Glück bist du anonym.
>Etwas mehr an Erklärungen, bitte.

http://www.mikrocontroller.net/articles/Relais_mit...

Sollte hier aber nicht wirklich wichtig sein. Die Last ist ein Klacks 
für das Relais. Die Störeinkopplung ist das Problem.

MfG
Falk

Autor: oszi40 (Gast)
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Wenn ich die Schaltung oben nochmals etwas näher ansehe, dann finde ich 
keinen  33nF Abblock-C und keinen Stütz-Elko für die 5V. Damit werden 
bestimmt durch die bösartigen Spannungssprünge wieder die Zeitglieder 
umgeladen.

Autor: Chris L. (kingkernel)
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Falk Brunner schrieb:
> http://www.mikrocontroller.net/articles/Relais_mit...
>
> Sollte hier aber nicht wirklich wichtig sein. Die Last ist ein Klacks
> für das Relais. Die Störeinkopplung ist das Problem.

Ist die Freilaufdiode nicht unabhängig von der Last notwendig? Sie soll 
doch verhindern, dass im Abschaltmoment der Relaisspule keine 
Induktionsspannungsspitzen den Rest der Schaltung stören oder sogar 
schädigen können.

Autor: oszi40 (Gast)
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Ja Relais schalten ETWAS schneller ohne Freilaufdiode, ABER die 
restliche Schaltung muß diese Spannungsspitzen vertragen können. Besser 
ist: die Diode nahe an der Spule, damit die Induktionsspannung nicht 
durch die ganze Schaltung vagabundiert!

Autor: Falk Brunner (falk)
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@  Christian L. (kingkernel)

>> Sollte hier aber nicht wirklich wichtig sein. Die Last ist ein Klacks
>> für das Relais. Die Störeinkopplung ist das Problem.

>Ist die Freilaufdiode nicht unabhängig von der Last notwendig?

Natürlich. Das war doch aber gar nicht die Aussage. Die Aussage war, 
dass EINE Freilaufdiode für zwei Relais reicht, bzw. dass man keine 
zusätzliche Z-Diode braucht, damit das Relais schneller abschaltet.

MFG
Falk

Autor: oszi40 (Gast)
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@ Falk Deine Dioden-Aussage bingt Jo aber keinen Millimeter weiter.

Das Übel ist, daß u. a. die 5V-Relais
1. Strom brauchen und die weichen 5V zusammenbrechen und
2. die induktive Abschaltspannung durch die Diode micht zu 100% 
abgefangen wird. Damit ist jede Menge Dreck auf den 5V, die dann den 555 
irgendwie zum Schwingen bringen?
3. http://de.wikipedia.org/wiki/NE555

Autor: Falk Brunner (falk)
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@  oszi40 (Gast)

>@ Falk Deine Dioden-Aussage bingt Jo aber keinen Millimeter weiter.

Es war eine Antwort auf  Anon Ymous (avion23) , nicht mehr und nicht 
weniger.

>Das Übel ist, daß u. a. die 5V-Relais
>1. Strom brauchen und die weichen 5V zusammenbrechen und

Woher weißt du, wie weich die sind?

>2. die induktive Abschaltspannung durch die Diode micht zu 100%
>abgefangen wird.

Aber sicher.

> Damit ist jede Menge Dreck auf den 5V, die dann den 555
>irgendwie zum Schwingen bringen?

Keineswegs. Die Spannung tobt sich bestenfalls am Kollektor des 
Transistors aus. Dem ist das egal.

>3. http://de.wikipedia.org/wiki/NE555

Und wenn du mal die Fehlerbeschreibung des OPs liest, wirst du 
feststellen, dass es OHNE Last auf der 230V geht. Und in dem Moment sind 
alle deine genannten Randbedingungen/Probleme identisch.

MFG
Falk

Autor: Uwe (Gast)
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Hi!
Ich bin für "K1"+ "K2" mit RC beschalten und als Lebenshilfe für den 555
in Reihe zu Pin 7 minimal 50 Ohm.

Viel Erfolg, Uwe

Autor: oszi40 (Gast)
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Dann lies nochmals Jo 14:01
> zwischen dem Schalten des Relais und dem erneuten Ansteigen der
> Spannung bis zur Schwelle - eine kurze Spannungsspitze um die 10V
> (Versorgung: 5V), die ich auch am Trigger-Pin messe.

Es gibt auch unterbochene Verbindungen und kaputte Schutzdioden...

Wunderlich ist nur, daß auch bei größerer Belastung der 230V sich die 
Sache verschlimmert, was eher auf ungünstige Anordnung hindeutet.

Autor: Jo S. (vali)
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So..der 10nF C an Pin2 gegen Masse hat geholfen. Ist wohl allgemein kein 
günstiger Aufbau.
Wie könnte man solche Störeinkopplungen durch den Aufbau verhindern? 
Relais auf eine zweite Platine?


Danke für die Diskussion, das war sehr lehrreich.

Autor: Falk Brunner (falk)
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@  Jo S. (vali)

>So..der 10nF C an Pin2 gegen Masse hat geholfen.

Schön zu hören.

> Ist wohl allgemein kein günstiger Aufbau.

Kann man wohl sagen.

>Wie könnte man solche Störeinkopplungen durch den Aufbau verhindern?
>Relais auf eine zweite Platine?

Nein, das ist unnötig und löst das Problem meist nicht. Aber es wurden 
ja schon diverse Maßnahmen genannt.

- Isolationsabstand zwischen 230V und Niederspannung mindesten 6mm, dort 
darf KEINERLEI Kupfer sein.
- Entkoppelkondensator von 100nF keramisch + 10uF Elko an Vcc/GND
- ein Snubber zwischen die 230V Relaiskontakte
- 10nF an Pin 2 ;-)

MFG
Falk

Autor: Flow (Gast)
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> - 10nF an Pin 2 ;-)

Auch wenn es jetzt funktioniert....und die Ursache weiterhin vorhanden 
bleibt, diese "Lösung" ist suboptimal und schaltungstechnisch nicht 
nachvollziehbar.

Autor: Falk Brunner (falk)
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@  Flow (Gast)

>> - 10nF an Pin 2 ;-)

>Auch wenn es jetzt funktioniert....und die Ursache weiterhin vorhanden
>bleibt,

Sicher, die Einkopplung von den 230V ist immer noch da.

> diese "Lösung" ist suboptimal

Sehe ich nicht so.

>und schaltungstechnisch nicht nachvollziehbar.

Für dich vielleicht. Für andere nicht.

Pin zwei ist der Triggereingang. Wenn die Spannung dort unterhalb von 
1/3 Vcc fällt, startet der monostabile Zyklus des NE555. Dieser Eingang 
ist selbst beim rustikalen NE555 sehr hochohmig, 10MOhm++. D.h. selbst 
kleine Koppelkapazitäten im Bereich einiger pF oder Koppelinduktivitäten 
im Bereich kleiner 1uH können leicht Störsignale einkoppeln und damit 
einen neuen Zyklus auslösen.
die 10nF sind ein HF-Kurzschluss, welcher schnelle, kurze Signale 
schluckt.

MFG
Falk

Autor: Jörg (Gast)
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Hallo, ich habe ein ähnliches Problem mit einen NE555. Eine LED am 
Ausgang schaltet wunderbar, sobald ich ein Relais mit 125mA Spulenstrom 
dranhänge (Schutzdiode ist dran, Relaiskontakte unbelastet) fällt es 
nicht mehr ab, die LED leuchtet ebenfalls dauernd. Klemme ich das Relais 
ab geht LED auch aus. Irgendwie verhindert das Relais, dass der Ausgang 
des 555 abschaltet. Da es auf der Platine sehr eng zugeht habe ich eine 
Lösung kleiner als einen externen Transistor gesucht. Ich habe zwischen 
Relaisspule und 555 Ausgang eine Diode geschaltet und schon ging es.
MfG
Jörg

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