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Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Problem beim Schalten grosser Lasten


Autor: Ronny (Gast)
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Hallo Leute

nun funktioniert meine ganze Schaltung endlich. Verbaut hab ich einen 
AVR 90S8515. Der läuft mit 4MHZ.

nun tritt in der "Arbeitsumgebung" des AVR folgendes Problem auf: sobald 
ich die Lasten an die Relais anschliesse (Wasserpumpen mit ca 500Watt)
geht nichts mehr. Geschaltet wird immer nur 1 Pumpe auf einmal. Wenn 
diese abschaltet bekommt der Controller nen Reset oder sonstwas, 
jedenfalls arbeitet er das Programm nicht mehr richtig ab. Wenn die 
pumpen abgeklemmt sind geht alles einwandfrei.

Als Spannungsversorgung hab ich nen 8V Trafo, einen 7805 mit 2x100nF 
Blockkondensatoren und am Ein/ und Ausgang des 7805 hab ich noch 2200uF 
verbaut.

Reset hab ich mit 10k nach plus gelegt, und von reset nach plus hab ich 
auch noch 2 kondensatoren gelegt, einmal 10uF und 1mal 100nF.
Über der Betriebsspannung des AVR hab ich auch noch 100nF gelegt.

Kann es sein das, der Funke im Relais der beim Abschalten der Pumpen 
entsteht, den AVR stört?

Oder muss ich nur Reset anders beschalten? Leider kann ich die Störungen 
mit meinem Oszi nicht erkennen wenn da welche sind, kurze Pulse kann man 
ja leider nur mit nem Speicheroszi messen und nich mit nem billigen 
C*****oszi


ach ja die pumpen und der trafo hängen an der selben phase und das kann 
ich leider nicht ändern.

ich hoffe ihr habt ne idee.



danke im voraus

mfg ronny

Autor: Günter König (Gast)
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Moin Ronny,
normalerweise wird der Reset Pin anders beschaltet: 4,7KOhm nach VCC,
Reseteingang über 100 - 220n nach Masse.

Zu deinen Störungen: Es könnten durchaus die Schaltstörungen sein, ist 
sogar sicher. Abhilfe kann ein VDR parallel zu den Kontakten schaffen.


Gruß,
Günter

Autor: Ronny (Gast)
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hallo

dumme frage: was is ein vdr? irgendso ein komisches widerstandsding 
oder? hab grad mal gelesen, man kann irgendwie auch mit kondensatoren 
die funken unterdrücken, aber genaueres hab ich noch nicht gefunden.


mfg ronny

Autor: Günter König (Gast)
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Hi Ronny,
als VDR bezeichnet man einen Spannungsabhängigen Widerstand. Der ist im 
Normalzustand hochohmig und wird ab einer bestimmten Spannung leitend. 
Dadurch begrenzt er die ABschaltspannung einer induktiven Last 
(Selbstinduktion, bei dir der Motor) auf seinen Spannungswert, z.B. 
250V.

Eine andere Lösung wäre übrigends die Verwendung von im Nullpunkt 
schaltenden Solid-State Relais, die kannst du auch direkt mit dem AVR 
ansteuern.

Kurze Frage noch: wie steuerst du die Relais an?



Günter

Autor: Ronny (Gast)
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hallo

ich steuer die relais (5V relais) mittels BC548 an, über 10k widerstand 
die basis direkt an den port, dann das relais an 5V und an kollektor und 
den emitter direkt auf masse. freilaufdiode is auch vorhanden.

eigentlich die einfachste schaltung zum steuern eines relais.
die relais schalten sicher und der transistor wird auch nicht warm.



mfg ronny

Autor: Jörgen (Gast)
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Hallo Ronny

> die basis direkt an den port < da muß auf alle Fälle ein 330 ohm Wiederstand in 
Reihe rein. Sonst macht Dein AVR nicht lange mit.
Ist Deine Schaltung direkt mit der Stromversorgung der Pumpen zusammen? 
Wir haben da immer 2 Trafos eingesetzt. Einmal von 220 auf 24 Volt und 
24 auf (bei Dir ) 8 Volt. Die induktive Last der Pumpe über die 
Stromversorgung wird dadurch unterdrückt (war unser problem).

mfg Jörgen

Autor: Ronny (Gast)
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hallo

also die basis ist über 10kohm an den port angeschlossen.

die pumpen sind 230volt pumpen, die hängen an der gleichen phase wie der 
trafo für den atmel.



mfg ronny

Autor: Jörgen (Gast)
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Versauche doch mal einen Trenntrafo 230V/230V dazwischen zu schalten.
Damit kannst Du störungen über das Netz ausschliessen.

mfg Jörgen

Autor: Ronny (Gast)
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mit dem trenntrafo wär ne idee. aber das muss sich doch auch weniger 
aufwendig lösen lassen. professionelle steuerungen haben auch keinen 
trenntrafo und funktionieren trotzdem.

ich werd erst mal die bisher angebotenen lösungen testen dann sehen wir 
weiter.



mfg ronny

Autor: Rene Engel (Gast)
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Hallo Ronny

Also ich würde der Idee von Günter nachgehen mit den Solid-State-Relais. 
Da brauchst Du keine weiteren Widerstände und nichts und die Dinger 
schalten einfach im Nulldurchgang. Gibt es übrigens auch bei Reichelt.

Ciao René

Autor: Ronny (Gast)
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hallo

ja die idee ist gut, leider ist mein design schon fertig. und ich will 
es nicht nochmal komplett ändern. werde erstmal das mit den vdr's testen 
vielleicht gehts ja. ansonsten werd ich tatsächlich auf die solids 
zurückgreifen müssen.

mfg ronny

Autor: Jörgen (Gast)
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Hi Ronny

>professionelle steuerungen haben auch keinen trenntrafo und funktionieren 
trotzdem<   wir machen sowas für die Industrie.
Und der Trenntrafo ist der geringste aufwand.

mfg Jörgen

Autor: ronny (Gast)
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so hab jetz nen varistor an die primärwicklung des trafos geschaltet.
jetz is die spannungsversorung sauberer ( ohne den varistor ging mein 
display beim abschalten der netzspannung aus und dann nochmal kurz an 
und dann wieder aus)

aber funktionieren tut das ganze immer noch nicht richtig. selbst mit 
kondensatoren über den relaiskontakten sind die störungen noch da (220nf 
kondis sind das)

langsam verzweifel ich.
ein nullspannungschalter nutzt ja nur beim anschalten und nich beim 
abschalten hab ich mir überlegt. also is das auch nicht die lösung.

ob ein resetIC hilft? was machen die genau und wie heissen die?

mfg ronny

Autor: Günter König (Gast)
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Moment mal Ronny,
Der VDR mit einer Spannung von 250VAC sollte nicht an die Primärwicklung 
des Trafos sondern parallel zu den Relaiskontakten angebracht werden. So 
wie du den montiert hast, ist der Nutzen = 0.
Ein Kondensator parallel zu den Kontakten bringt auch nur was, wenn in 
Reihe zum Kondensator ein Widerstand liegt.

Also: Probiere es jetzt mal richtig, in Reihe zum 220nF (auf die 
Spannung achten, mindestens 275V AC sollten es schon sein) einen 
Widerstand von ca. 56 - 150Ohm schalten und das ganze parallel zu den 
Kontakten legen. Oder eben den VDR parallel zu den Kontakten. Du kannst 
auch beides machen.

Ein Solid State Relais in Verbindung mit einem Nullspannungsschalter ist 
die optimale Lösung. Wie kommst du darauf, das er nicht hilft? Der 
schaltet im Nulldurchgang ein und wenn ich die Steuerspannung wegnehme, 
schaltet er erst im Nulldurchgang wieder ab (Haltestrom des internen 
Triac`s wird unterschritten --> Triac wird gelöscht).

Ein Reset IC (z.B TL7705) hilft dir nicht.

Jetzt aber noch mal an den Lötkolben.......

Gruß,
Günter

Autor: Lars (Gast)
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Ich hatte exakt das gleiche Problem. (Schalten grosser Lasten [in meinem 
Fall bis 5kW]) mit mechanischen Relais. U.a. deshalb da ein 
SolidState-Relais in dieser Leistungsklasse einen nicht unerheblichen 
Preis hat kamen die nicht in Frage.

Ich hatte auch so gut wie alles ausprobiert, Abhilfe hat schliesslich 
geschaffen:
Die Ports nicht direkt an die Transistoren zur Relaisansteuerung, 
sondern erst noch Optokoppler dazwischen, dann die Transistoren gleich 
mit der Relaisversorgungsspannung fahren und für die "Schaltstufe" und 
die AVR-Schaltung unterschiedliche Netzteile verwenden.

Autor: ronny (Gast)
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hallo

also mit den kondensatoren hab ich eingesehen und fertige 
rc-entstörglieder gekauft die ich gleich mal anbauen werde.
der varistor an der trafoprimärseite bringt dann halt nur so viel das er 
die schaltung  vor überspannung schützt. auch nicht verkehrt. ;-)

Die Idee das ganze komplett zu trennen ("Leistungsteil" und AVR) is 
nicht schlecht und mein nächster Versuch wenn die RC-Glieder nix 
bringen. Allerdings komm ich dann um ein Neudesign nich rum.


mfg ronny

Autor: Günter König (Gast)
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Hi Ronny,
wirf doch mal einen in die Codesammlung, da sind Schaltpläne (EAGLE 
Dateien) drin. Unter anderem auch Stromversorgungen und Schaltstufen.

Nochmal zu deinem Problem: Ich habe eine normale Controllerschaltung 
entworfen mit einem 4433. Die Schaltstufen sind mit normalen 5V 
Printrelais ausgerüstet und schalten Starkstromrelais (24V DC Schütze) 
die wiederum eine Gesamtlast von ca. 30KW schalten. Zur Funkenlöschung 
habe ich nur parallel zu den Kontakten der Printrelais 30V/1A VDR`s 
gelegt. Die Schaltstufen selbst habe ich nicht mit Transistoren 
aufgebaut sondern mit einem ULN 2803.
Eine Trennung der Stromkreise habe ich nicht vorgenommen. Die 
Gesamtschaltung läuft problemlos. Allerdings, wenn die VDR`s nicht 
vorhanden sind wirds kritisch. Dann ist es wie bei dir.
Nochwas zum Design einer Platine: Es ist sinnvoll, die Masseleitungen 
(Emitter) der Schalttransistoren getrennt von der übrigen Schaltung zu 
führen und erst an einem Punkt in der Stromversorgungssektion (evt. das 
Massebeinchen des 7805, wenn vorhanden) mit der Controllermasse zu 
verbinden. Wenn nämlich Ausgleichströme über die Controllermasse 
fließen, stürzt der Controller ab.


Gruß,
Günter

Autor: Meiserl (Gast)
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Hallo

Hast du auch digital bzw. analoge Eingänge von aussen?
Auch die solltest du schützen.
Verkabelungstechnisch nicht neben Versorgungsleitungen führen.
In Schaltschränken womöglich auch geschirmt verlegen.

Digitale Eingänge vielleicht auch mit Optokoppler entkoppeln.

Keine Sorge solche Fehler passieren auch großen Konzernen.
Ich hatte einmal einen Fall wenn man eine Leuchtstofflampe eingeschalten 
hat, ist die komplette SPS für eine Maschinensteuerung ausgefallen.

Autor: Günter König (Gast)
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Hi Meiserl,
jo, das kenne ich. Wir hatten mal einen Controller zur Nacharbeit 
bekommen (war nicht auf meinem Mist gewachsen). Der machte auch nur 
Schabernack, stürzte aus unerklärlichen Gründen ab und so. Der hatte 
letzendlich ein Softwareproblem weil nämlich die digitalen Eingänge 
falsch abgefragt, dummerweise in dieser Schaltung aktiv Low. Wäre im 
Prinzip nicht schlimm wenn da nicht Optokoppler davor wären. Jeder 
Störimpuls ab einer bestimmten Länge brachte den Vogel gewaltig ins 
schwitzen weil der Designer die Opto`s mit High aufsteuerte. Und da 
waren Kabellängen von bis zu 80m im Spiel. Ich brauchte fast 3 Tage um 
den Fehler zu finden, im Testaufbau funktioniert ja auch immer alles 
:-).
Und dann besann ich mich auf den Wagner`schen Hammer..........

In diesem Sinne,
Günter

P.S. @ Ronny: Es gibt bei Reichelt schöne kleine Solid-State Relais von 
SHARP, kosten so um die 5 Euro. Gut gekühlt machen die bis zu 8 Ampére.

Autor: Uwe (Gast)
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Hi
Das RC-Glied (470n/100R) unbedingt direkt an den Verbrauchern (Pumpe) 
einbauen um den Störimpuls von den Kabeln wegzubringen!
Die C's sollten bei 220V~  630V MKT oder so sein.  x-Typen wären 
natürlich das Beste.
Gruß Uwe

Autor: Henning (Gast)
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Die Lösung mit dem RC-Glied ist nur durch probieren realisierbar, da die 
Bemessung im wesentlichen von der Induktivität des Pumpenmotors abhängt.
Falls du noch keine Lösung für das Problem hast, kannst du mich 
anmailen.

Gruß
Henning

Autor: Josef (Gast)
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Das Problem sind die Schaltspitzen im 230 Volt-Netz beim Schalten
der Pumpe. Diese gehen durch die Billigst-7805 Lösung bestens durch bis
zum Controller. Die AVRs sind EMV-mässig sowieso extrem problematisch.
Also bitte unbedingt EMV Now How aneignen. Niemals 7805 Lösungen 
-sondern Schaltregler mit vorgesch.  Filter verwenden (zumindest 2 
Drosseln)! Die Pumpen sind (wenn CE-Zeichen) bereits entstört. Die VDR's
sind sicher gute Lösungsansätze, aber nicht unbedingt notwendig.
Die Controller so niedrig wie möglich takten ! Keine billigen 
Reset-Kondensator Lösungen - sondern mindestens 7705er. Relaise wo geht
vermeiden. 230 Volt aus der Schaltung fernhalten. Optokoppler wo nur 
geht. Masseführung gut überlegen. Metallgehäuse verwenden.
Eure Schaltungen würden nicht einmal zu einem EMV-Test zugelassen werden 
- geschweige jemals ein CE-Zeichen erhalten.


Viel Spaß Josef

Autor: Günter König (Gast)
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Moin Josef,

nun komme mal runter von deiner Wolke, dieses Forum soll sicher nicht 
dazu dienen, EMV Richtlinien entsprechende Hardware auszudiskutieren. 
Und deine Aussage wegen der Schaltungen in diesem Forum ist auch nicht 
korrekt. Schaue dir das "Code-Forum" an, ich habe dort eine 
Stromversorgung (getaktet, mit LM3578) reingestellt, die sehr wohl in 
Verbindung mit einer Controllerschaltung zur EMV Prüfung zugelassen 
wurde und auch das CE Zeichen erhalten hat. Ansonsten gebe ich dir 
recht, Schaltungsdesign ist extrem wichtig. Viele Sachen funktionieren 
zwar auf dem Papier, es scheitert aber letztlich am PCB Design und an 
einem zu knappen Budget (ich grüße alle Erbsenzähler) für eine voll 
ausgestylte Schaltung.

Ich grüße dich Josef,

Günter

Autor: ronny (Gast)
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moin leute

die schaltung läuft endlich stabil. :-), VDRs über den Relaiskontakten, 
und ein LC-Netzfilter vor den Trafo geschaltet. das wars. Das Filter hat 
alle Probleme gelöst.

danke für die zahlreichen tipps, die mir beim nächsten projekt von 
vornherein das leben erleichtern werden.



mfg ronny

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