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Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Relais + Freilaufdiode


Autor: Max (Gast)
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Hi Leute!

Ich habe ein 5V Reed Relais welches ich nach einem ULN2803 auf
Vcc hänge (und demnach auch schalten will).

Nun meine Frage:
Funktioniert das mit diesem [1] Relais

_Wie spezifiziert man nun die Freilaufdiode? Welche soll ich verwenden 
bzw.
welche "Kennzahlen" gibt es zu beachten etc._
Eigenen sic Schottky-Diode? Z-Diode? Welche Spannung/Strom?

Das Relais soll max. 24V und 0,5A schalten!

BITTE um HILFE! DANKE

[1] http://at.rs-online.com/web/1034925.html

Autor: Nitram L. (nitram)
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Max wrote:
> _Wie spezifiziert man nun die Freilaufdiode? Welche soll ich verwenden


garnicht, ist schon im ULN2803...

nitraM

Autor: Max (Gast)
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und die reicht?

Autor: Andreas K. (a-k)
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Eine Freilaufdiode kriegt genau den Strom ab, der vorher durch die Spule 
floss. Und das nur für kurze Zeit. Folglich muss die Diode diesen nur 
als Spitzenstrom verdauen können. Bei externen Freilaufdioden ist 
folglich eine simple 1N4148 meist ausreichend.

Bei deinem Relais sind das also 10mA.

Autor: Walter (Gast)
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>> _Wie spezifiziert man nun die Freilaufdiode? Welche soll ich verwenden


>garnicht, ist schon im ULN2803...

@nitraM
eine Freilaufdiode ist parallel zur Last, eine im ULN2803 kann es 
defintiv nicht sein...

@Max
googlen hilft schneller ...

Autor: Max (Gast)
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Ja man findet genügend "Dioden"!

jedoch möchte ich wissen, worauf zu achten ist bzw. wie man diese 
Freilaufdiode spezifiziert!

Spannungen? Strom? Z.Diode? Schottky?
Bitte um TippS!

Autor: Bratensosse (Gast)
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Schottky dioden sind dafür weniger geeignet. da an ihnen nur eine 
Spannung von ca 400mV abfällt.

Die gespeicherte energie in der spule (w=0.5  L  I²) muss von der 
Diode aufgenommen werden und verbraucht werden.

die zu verbrauchende energie ist auch abhängig von der spannung der 
diode.... also kann mit einer (normalen) pn-Diode mehr energie 
verbraucht werden... folglich fällt das relais schneller ab.

Noch schneller geht es wenn du zur diode einen widerstand in reihe 
machst.
oder eine Z-diode antiseriell dazu. Dabei musst du aber beachten das du 
nicht über U-cemax des zu schaltenden transisitors kommst. Am besten 
lässt du dabei noch ein paar V luft.

hoffe ich konnte etwas helfen:-)

Autor: Nitram L. (nitram)
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Walter wrote:
> @nitraM
> eine Freilaufdiode ist parallel zur Last, eine im ULN2803 kann es
> defintiv nicht sein...


Schon mal das Datenblatt angesehen??? Wohl nicht....
Bitte erst denken, dann schreiben...

nitraM

Autor: Johannes M. (johnny-m)
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Walter wrote:
> @nitraM
> eine Freilaufdiode ist parallel zur Last, eine im ULN2803 kann es
> defintiv nicht sein...
Dann schau Dir mal das Datenblatt vom 2803 an und überlege, was 
passiert, wenn man den Pin 10 an die positive Versorgungsspannung 
legt...

Autor: Walter (Gast)
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@Max
dann such doch einfach mal nach "Freilaufdiode" und nimm den ersten oder 
zweiten Eintrag ...

>Schottky dioden sind dafür weniger geeignet. da an ihnen nur eine
>Spannung von ca 400mV abfällt.
je weniger Spannung abfällt umso weniger Leistung umso besser!

>Die gespeicherte energie in der spule (w=0.5  L  I²) muss von der
>Diode aufgenommen werden und verbraucht werden.
nein!

Autor: crazy horse (Gast)
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"Schottky dioden sind dafür weniger geeignet. da an ihnen nur eine
Spannung von ca 400mV abfällt."
Oh Mann, was für ein Mist...

Ansonsten, 5V-Reedrelais kann man problemlos direkt an einem 
Controllerausgang hängen, falls push/pull-Ausgang (wie AVR) sogar ohne 
Diode.

Autor: Bratensosse (Gast)
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@ crazy horse (Gast)

warum mist? W= U*I*t wobei I in dem falle auch zeitabhängig ist...
wenn jetzt U klein ist ists ja wohl schlechter...

aber ihr wisst des ja alles besser;-) ist gut
ich wollte nur helfen

Autor: Walter (Gast)
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es kommt darauf an dass die Spannung an der Schaltstrecke möglichst 
klein bleibt,
und diese Spannung ist die Spannung der Quelle + die Spannung die an der 
Freilaufdiode abfällt,

also:
kleiner ist in dem Fall besser,
die Leistung muss nicht in der Diode verbraten werden, die 
Spannungsquelle macht das besser ...

Autor: Andreas K. (a-k)
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Walter wrote:

> und diese Spannung ist die Spannung der Quelle + die Spannung die an der
> Freilaufdiode abfällt,

In welchem spannungskritischen Strompfad ist die Freilaufdiode denn 
deiner Ansicht nach drin?

Autor: Bratensosse (Gast)
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normalerweise hat eine suple einen ohmschen widerstand... wo die energie 
verbraten wird... (in der diode natürlich auch)

wenn man sich ein LR ersatzschaltbild anschaut und eine diode drüber 
hängt ist die spannung am R auf die durchflussspannung begrenzt, 
undjetzt wollt ihr mir erzählen das es wurst ist ob 0.7V oder 0.4V..... 
hmmm ahja :-)

nochmal W=U*i(t)*t

aber erstmal rummeckern

Autor: Walter (Gast)
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ich weiß nicht was du mit "spannungskritischen Strompfad" meinst,

jedenfalls ist die Spannung an der (offenen) Schaltstrecke die Summe aus 
der Quellenspannung + die Spannung die an der Diode abfällt,
und diese Summe sollte so klein sein dass sie die Schaltstrecke nicht 
zerstört ...

Autor: Andreas K. (a-k)
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Walter wrote:

> jedenfalls ist die Spannung an der (offenen) Schaltstrecke die Summe aus
> der Quellenspannung + die Spannung die an der Diode abfällt,

Meine Freilaufdioden sind parallel zur Relaispule angesiedelt. Wo sind 
deine?

Autor: crazy horse (Gast)
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Ein unerschöpliches Thema :-)

Autor: Walter (Gast)
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>Meine Freilaufdioden sind parallel zur Relaispule angesiedelt. Wo sind
>deine?

meine auch ...

Autor: Andreas K. (a-k)
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crazy horse wrote:

> Ein unerschöpliches Thema :-)

Jo. Max hat aber auch falsch gefragt ;-). Hätte er nur wissen wollen, ob 
er mit dem ULN noch eine Diode braucht und wenn ja welche, wär's mit 
"nein" erledigt gewesen. Nun wollte er aber dann doch das "wieso" 
wissen, und ist jetzt wahrscheinlich dümmer dran als vorher.

Autor: Andreas K. (a-k)
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Walter wrote:

> meine auch ...

Und dann erklär mir bitte mal, wieso die Durchflusspannung der 
Freilaufdiode eines ULN dich so interessiert. Das einzige worauf die 
Einfluss hat ist die Abfallzeit vom Relais. Woanders taucht dieser Wert 
unterhalb des 50V-Spannungslimits vom ULN nicht auf.

Autor: Walter (Gast)
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>Und dann erklär mir bitte mal, wieso die Durchflusspannung der
>Freilaufdiode eines ULN dich so interessiert.

die interessiert mich doch auch gar nicht,
verwechselst du mich mit Bratensosse der meinte

>wenn man sich ein LR ersatzschaltbild anschaut und eine diode drüber
>hängt ist die spannung am R auf die durchflussspannung begrenzt,
>undjetzt wollt ihr mir erzählen das es wurst ist ob 0.7V oder 0.4V.....
>hmmm ahja :-)

Autor: Winfried (Gast)
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Die Energie, die unmittelbar nach dem Abschalten in der Spule hängt, 
muss "entsorgt" werden. Müssen wir also verheizen. Ein Großteil heizt 
die Spule, ein wenig auch die Diode. (vorausgesetzt die Relais-Spannung 
ist wesentlich größer als die Flußspannung der Diode.) Eine Schottky 
verheizt etwas weniger, aber wozu soll das Sinn machen? Warum ist es 
besser, wenn die Spule mehr und die Diode weniger heizt? Die Energie, 
die verbraten werden soll, ist immer die selbe. Die erzeugte Wärme 
ebenso. Ist nur eine Frage der Aufteilung zwischen Diode und Spule.

Also greift man besser auf billige normale Schaltdioden oder 
Gleichrichterdioden zurück. Wald und Wiesentypen wie 1N4007 oder 1N4148. 
Aber nicht mal das braucht man ja beim ULN2803.

Autor: Max (Gast)
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Ja danke für die Antworten! ;)

Brauch ich jetzt noch extern eine Freilaufdiode oder reicht es, den Pin 
10 des ULN2803 auf Vcc zu legen? (oder auf GND?)

Reicht die Spannung aus um das oben genannte Relais zu schalten? Es 
gehen ja 1,4V (2x Ube) im ULn verloren!

Bitte um Infos ;)

Autor: Andreas K. (a-k)
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Max wrote:

> Brauch ich jetzt noch extern eine Freilaufdiode

Nein.

> oder reicht es, den Pin
> 10 des ULN2803 auf Vcc zu legen? (oder auf GND?)

Ja. Auf Vcc.

> Es gehen ja 1,4V (2x Ube) im ULn verloren!

Nicht ganz. 1xUbe und 1xUce, was auf <1V rausläuft. Ob's reicht sagt das 
Datasheet vom ULN (bei 10mA Strom) und das vom Relais.

Autor: Gast2 (Gast)
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definitiv auf vcc.

Autor: Johannes M. (johnny-m)
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Max wrote:
> Brauch ich jetzt noch extern eine Freilaufdiode oder reicht es, den Pin
> 10 des ULN2803 auf Vcc zu legen? (oder auf GND?)
Auf VCC legen, und zwar auf das VCC, an dem auch das Relais hängt!

Autor: Bratensosse (Gast)
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Mich interessiert die durchflussspannung auch nicht, habe nur einfach 
versucht was zu vermitteln oder den armen kerl zu verwirren. aber des 
ist ja dann grundsätzlich erstmal falsch, weil es nicht hoch genau 
erklärt wurde ....

demnach isses mir nun wurst ob freilaufdiode oder nicht :-)
danke

Autor: Bratensosse (Gast)
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haha, "oder" sollte "ohne" sein

also ich wollte ihn NICHT verwirren :-)

Autor: Andy (Gast)
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Will auch noch meinen Senf dazu geben:

Beim Abschalten der Spule entsteht ein hoher Spannungsimpuls, der 
entgegengesetzt der angelegten Spannung gepolt ist. Diese Spannung muss 
begrenzt werden, um den Halbleiterschalter nicht zu zerstören.

Je schneller die Freilaufdiode von Durchlass auf Sperren schalten kann, 
um so kleiner ist dieser Spannungspeak.

Es kann also durchaus von Vorteil sein, eine kleine, dafür schnelle 
Diode einzusetzen. In der Praxis ist das meiner Erfahrung nach nicht 
sehr kritisch.

Für Kleinrelais verwende ich meist eine 1N4148. (Für Neulinge: nicht 
vergessen, in  Sperrichtung zur Betriebsspannung einbauen, sonst gibts 
beim ersten Einschalten eine Überraschung)

Die internen Freilaufdioden des ULD Treibers würde ich nur benutzen, 
wenn der Treiber bloss ein paar cm. vom Relais entfernt ist. 
(Enstörglied immer so nah wie möglich am Verbraucher, wegen der 
Ausbreitung der Störimpulse über die Leiterbahnen)

Ein Relais direkt am uC Port zu beteiben ist wie *** ohne Gummi. Good 
Luck....

Wie gesagt, sind meine Erfahrungen aus der Praxis. Hoffe, ein wenig 
geholfen zu haben.

Gruss Andy

Autor: Matthias Lipinsky (lippy)
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>Beim Abschalten der Spule entsteht ein hoher Spannungsimpuls

Nicht unbedingt, das ist nicht die Ursache, sondern die WIrkung.

Die Ursache ist das i-punkt: die (negative) 
Stromanstiegsgeschwindigkeit. Schaltet der Schalter einfach ab, so 
brichtr (ohne Freilaufdiode) der Strom in der SPule zusammen. Jetzt 
steigt die Spannung (ins Negative) solange an (und zugleich sinkt das 
i-punkt), bis dieser (letzte) Strom weiterfließen KANN! WO auch immer 
lang. Meist ist das dann ein Spannungsdurchbruch.
Mit Diode steigt die Spannung (negativ) nur solange, bis die 
Flußspannung erreicht wird, ab dann KANN der Strom ja weiterfließen, 
durch die Diode.
Deshalb wird die (Indunktions)spannung durch die Diode begrenzt.

Autor: Andreas K. (a-k)
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Andy wrote:

> Ein Relais direkt am uC Port zu beteiben ist wie *** ohne Gummi. Good
> Luck....

Ist das gleiche Spiel wie bei jener Sort Pegelwandler, in denen eine 
Schutzdiode des Ports als Begrenzer benutzt wird. Hier wird sie halt als 
Freilaufdiode verwendet.

Das bedeutet auch: Wenn man ein Reedrelais direkt an den Port hängt und 
auf die Nummer mit der Schutzdiode nicht eingehen will, dann sollte die 
Freilaufdiode eine Schottky-Diode sein um innerhalb der zulässigen 0,5V 
zu bleiben.

Autor: yalu (Gast)
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Andy schrieb:

> Will auch noch meinen Senf dazu geben:

Wo wir gerade bei Senf sind:

> Je schneller die Freilaufdiode von Durchlass auf Sperren schalten
> kann, um so kleiner ist dieser Spannungspeak.

Tausche Durchlass und Sperren, dann stimmt's, wobei das Schalten von
Sperren auf Durchlass bei Freilaufdioden normalerweise kein zeitliches
Problem darstellt.

> Es kann also durchaus von Vorteil sein, eine kleine, dafür schnelle
> Diode einzusetzen.

Eine schnelle Diode ist vor allem dann von Vorteil, wenn die induktive
Last eingeschaltet wird, bevor der Spulenstrom nach dem letzten
Ausschalten abgeklungen ist (z.B. bei PWM-Treibern). Langsame Dioden
mit langer Sperrerholzeit (z.B. die 1N400x) brauchen bis zu einigen
µs, bis sie sperren. Während dieser Zeit fließt der Strom durch die
Diode in Sperrichtung an der zu treibenden Last vorbei, was
insbesondere bei Leistungstreibern zu üblen Stromspitzen führen kann.
Die 1N4148 hingegen sperrt schon im ns-Bereich.

Bei Relais tritt dieses Problem allerdings nicht auf, weil ein Relais
für gewöhnlich deutlich länger als ein paar µs ausgeschaltet bleibt,
so dass bei Einschalten längst kein Strom mehr durch die Diode fließt,
so dass diese beim Einschalten sofort sperrt.

Autor: Max (Gast)
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Also ich werd mal die interne Diode benutzen!
Ich hoffe es geht nichts kaputt -> sonst seit ihr schuld gg

(Nicht ernst gemeint ;) )

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