Relay Schaltung bitte absegnen

Gast #7206772
Moin,

ich will Relays mit nem uC steuern und dafür nicht so ein Arduno Modul 
verwenden, sondern das bei JLCPCB fertigen lassen. Dafür habe ich die 
Schaltung im Anhang ~~geklaut~~ausgedacht und dafür passende Komponenten 
herausgesucht und wäre froh, wenn mal jemand drüber gucken könnte:

Stm32F103 liefert am R1Out 3.3V. ~1.3V Forward voltage am Optokoppler 
sind 2V/470Ohm= 4.2mA durch den Optokoppler.

Der OC hat nen CTR von 200-400%.

Das Relay hat nen Spulenwiderstand von 2880Ohm, schaltet ab 18V braucht 
also mindestens 6.25mA.

Wie man das dazwischen berechnet, bin ich mir nicht sicher. Kann mir 
jemand sagen, ob das so geht oder der Widerstand zu klein/groß ist?

Diode:
https://datasheet.lcsc.com/lcsc/1810311713_MDD-Microdiode-Electronics--M7_C95872.pdf

Relay:
https://datasheet.lcsc.com/lcsc/1809141612_Zhejiang-HKE-HRS1KH-S-DC24V_C125712.pdf

Transistor:
https://datasheet.lcsc.com/lcsc/2207041900_Jiangsu-Changjing-Electronics-Technology-Co---Ltd--MMBT3904_C20526.pdf

Optokoppler:
https://datasheet.lcsc.com/lcsc/1810241112_Everlight-Elec-EL817S1-C-TU-F_C106900.pdf

Schaltung von:
https://www.circuits-diy.com/optocoupler-relay-driver-with-pc817-2n3904/

- (Macht der Optokoppler überhaupt Sinn, wenn ich GND beider Seiten 
verbinde?)
- Geschaltet werden 24V. GND ist auch wieder mit der Platine verbunden.
- Muss ich noch was beachten?

Danke schonmal!
Angehängte Dateien:
Gast #7206785
Mathias schrieb:
> - (Macht der Optokoppler überhaupt Sinn, wenn ich GND beider Seiten
> verbinde?)

Ja, das macht Sinn. Ohne OK zerhaut es Dir sonst den µC, wenn der 
Transistor abraucht. Als Darlingtontransistorschaltung kann man es 
natürlich so auslegen (hochohmiger), dass in dem Falle auch nichts 
passieren sollte.
Gast #7206792
Danke schonmal. Ich hab jetzt noch das hier gelesen:

https://electronics.stackexchange.com/questions/467498/is-this-optocoupler-driving-relay-circuit-reliable-and-works-great

Die Antwort schreibt, dass der normale Transistor keinen Pulldown 
benötigt, ist ja kein Mosfet. (Ist jetzt aber auch kein Aufwand da 10k 
rein zu machen.)

Der schreibt aber auch, dass die 1N4007 zu langsam wäre. Meinungen dazu? 
(1N4001 is ein Fehler bei mir)
Gast #7206808
Michael M. schrieb:
> Der Basisstrom ist ja schon 20 mal größer als der Relaisstrom.

Wenn meine Rechnung stimmt, müsste der OK zwischen 8,4 und 16,8mA 
durchlassen. 8,4 würde gerade so reichen um das Relais zu schalten. 
Würde also wahrscheinlich auch ohne Transistor funktionieren.

Ändert es was am Stromverbraucht, wenn der Widerstand an der Basis 
größer wird?

Joachim B. schrieb:
> 5W am R aber darauf geht der TO nicht ein!

5W wo? Am Relais? Das hat doch fast 3kOhm Widerstand.
Gast #7206824
Joachim B. schrieb:
> 5W am R aber darauf geht der TO nicht ein!

Wenn am Widerstand R10 eine Verlustleistung von 5W auftritt, ist der 
Optokoppler schon längst Geschichte.
Absolut Maximum Ratings für den Kollektorstrom im OC sind 50mA.
#7206828
Mathias schrieb:
> Die Antwort schreibt, dass der normale Transistor keinen Pulldown
> benötigt,

Man(n) hat viele Antworten im WWW, die meisten sind nicht fundiert.


Datenblattwert des Reststrom C zu B betrachten.
Schlechtes Design = kein Widerstand plaziert.
Merkst Du schneller, wenn der GPIO kein aktives pull_down macht.
Gast #7206834
Mathias schrieb:
> Der schreibt aber auch, dass die 1N4007 zu langsam wäre. Meinungen dazu?

Wenn nach dem Anziehen des Relais zum Stromsparen dann PWM ausgegeben 
wird um den Stromverbrauch auf 30...50% abzusenken, dann wäre die Diode 
zu langsam. Der Autor hält sich diese Option damit offen.
Gast #7206855
Joachim B. schrieb:
> Nur eine Frage schrieb:
>> Wenn am Widerstand R10 eine Verlustleistung von 5W auftritt, ist der
>> Optokoppler schon längst Geschichte.
>
> da hast du Recht, vielleicht ist er eingeschmolzen und dann werden die
> 5W erst Recht Realität

Der Optokoppler lässt doch max ~17mA durch. Bei 24V sind das max 0,4W 
und keine 5W.

Ok, das ist irgendwie auch viel. Ich sehe ein, der Basiswiderstand 
sollte größer. 10k Basis und was dann als Pulldown? 100k?

Dieter schrieb:
> Wenn nach dem Anziehen des Relais zum Stromsparen dann PWM ausgegeben
> wird um den Stromverbrauch auf 30...50% abzusenken, dann wäre die Diode
> zu langsam. Der Autor hält sich diese Option damit offen.

Danke für die Info. Habe ich nicht vor. Schaden tut die schnellere aber 
auch nicht oder?
Gast #7206870
Mathias schrieb:
> Der Optokoppler lässt doch max ~17mA durch. Bei 24V sind das max 0,4W
> und keine 5W.

Genau. Und am Optokoppler hast du dann eine Verlustleistung von 360mW. 
Der wird sich bedanken. :-(
Absolut Maximum Ratings zusammen mit der Eingangs-LED sind 200mW.
Gast #7206876
Wolfgang schrieb:
> Genau.

Das nehme ich zurück. Die Aussage war, dass die 5W am Widerstand R10 in 
Wärme umgesetzt werden. 17mA, die durch einen Widerstand von 120Ω 
fließen, führen zu einer Verlustleistung von 35mW. Was hast du da mit 
deinen 0,4W gerechnet?

p.s.
Hat sich ja mit dem vernünftiger dimensionierten R10 erledigt.
Gast #7206878
Andras H. schrieb:
> Du solltest dir auch Gedanken machen, über die Andere Seite des Relais.
> Was wird da geschaltet? Entstörung? Snubber drauf? Varistor drauf?

Danke für den Tipp. Da habe ich mich noch keine Gedanken gemacht. Das 
sind aber wahrscheinlich unkritische Dinge, ich mach mir da morgen 
Gedanken drum.
Gast #7206897
Mathias schrieb:
> Das wären 17mA bei 24V. Wenn 17mA fließen, werden irgendwo (OK +
> Widerstand + Transistor) 0,4W verheizt.

Die genannten 5W bezogen sich einzig auf den Widerstand.

Wenn der 120 Ω hat und dort 17mA durchfließen, werden an ihm weniger als 
1/10 von den 0.4W verheizt (35mW). 12mW bleiben an der BE-Strecke vom 
Transistor hängen und der Rest am Optokoppler - und das mag der gar 
nicht.
Gast #7207042
Mathias schrieb:
> Bin auch neugierig schrieb:
>> Funktioniert nicht, da die Striche zu lang sind! Bitte kürzen.
>
> ??? So besser ???
>
> Jetzt mit mehr Widerstand.

Nein, die Leitungen zum Relais sind zu lang und die Diode ist am 
falschen Ort angeschlossen.
#7207379
Der Optokoppler kann durchaus sinnvoll sein.
Allerdings darf dann die GND-Verbindung nicht am Optokoppler erfolgen, 
sondern nur im Netzteil für die 24V und 3,3V. Zur Schaltung hin müssen 
beide GND getrennt geführt werden.
#7207411
Wirf den hier nutz- und sinnlosen Optokoppler aus der Schaltung und 
ebenso seinen LED-Vorwiderstand.
Dann verbinde den Portpin direkt mit der linken Seite des 10k 
Basiswiderstandes.

Damit ersparst du dir den unsinnig hohen Stromverbrauch durch die LED im 
Optokoppler, unnötige Bauteilkosten und nicht zuletzt Platz auf der 
Platine.

Ein Relais ist konstruktiv bedingt bereits galvanisch isoliert und 
benötigt keinen Optokoppler!
Gast #7207435
Thorsten S. schrieb:
> Ein Relais ist konstruktiv bedingt bereits galvanisch isoliert und
> benötigt keinen Optokoppler!

Die Sorge war auch eher, dass die Spule beim abschalten Spannungsspitzen 
erzeugt, die irgendwas kaputt machen können.
(Aber dafür ist ja auch die Diode da...)
Gast #7207628
Mathias schrieb:
> Die Sorge war auch eher, dass die Spule beim abschalten Spannungsspitzen
> erzeugt, die irgendwas kaputt machen können.

Dann guck dir mal das Induktionsgesetz an.
https://de.wikipedia.org/wiki/Elektromagnetische_Induktion#Allgemeine_Formulierung_des_Induktionsgesetzes_f%C3%BCr_eine_Leiterschleife

Spannungsspitzen entstehen durch plötzliche Strom- und damit auch 
Flussänderung im E-Magnet des Relais. Dies gilt es zu verhindern, z.B. 
durch eine Freilaufdiode.
Gast #7207924
Carypt C. schrieb:
> wenn man aber doch den Mikrocontrollerausgang vor Überspannung
> schützen
> will, was passiert wenn der Transistor durchbrennt, kann da keine 24V
> zum Gate/Basis rüberfliessen ? bzw bei Relaisdiode-versagen ?

Unbedingt mehrere Optokoppler, Trenntrafos und Funkstrecken 
zwischenschalten!
Beitrag #7207962 wurde von einem Moderator gelöscht.
Gast #7208900
H. H. schrieb:
> Unbedingt mehrere Optokoppler, Trenntrafos und Funkstrecken
> zwischenschalten!

Gib mal Butter bei die Fische, d.h. zeige mal den Schaltplan, der das 
alles enthält, damit der TO was zum abkupfern und lernen hat.

Der Optokoppler wird bei solchen Schaltungen gerne verwendet, damit die 
meisten Fehler, die den Anfängern nunmal nach Murphy's Law so passieren, 
nicht zu häufig den µC schrotten.
Gast #7208926
Dieter schrieb:
> Der Optokoppler wird bei solchen Schaltungen gerne verwendet, damit die
> meisten Fehler, die den Anfängern nunmal nach Murphy's Law so passieren,
> nicht zu häufig den µC schrotten.

Der Optokoppler hilft dabei kein bisschen. Ein NPN mit z.B. 2,2kΩ 
Widerstand vor der Basis ist ebenso Deppensicher.
Gast #7208934
Stefan ⛄ F. schrieb:
> Ein NPN mit z.B. 2,2kΩ
> Widerstand vor der Basis ist ebenso Deppensicher.

Definitv nein nach Murphy.

Das fängt bereits an mit Fehlern beim Bestücken durch Anfänger. Im 
Fehlerfall oder aus Neugier wird dann auch noch mit einem Messgerät 
versucht etwas zu messen. Da gibt es genügend Missgeschicke, die deshalb 
nicht zum Totalschaden führen.
Gast #7208937
Dieter schrieb:
> H. H. schrieb:
>> Unbedingt mehrere Optokoppler, Trenntrafos und Funkstrecken
>> zwischenschalten!
>
> Gib mal Butter bei die Fische, d.h. zeige mal den Schaltplan, der das
> alles enthält, damit der TO was zum abkupfern und lernen hat.

Laß Dich doch nicht von dem Behelfs-Komiker auf die Rolle nehmen!
Gast #7208946
Dieter schrieb:
> Das fängt bereits an mit Fehlern beim Bestücken durch Anfänger.

Den Optokoppler kann man auch falsch herum einbauen. Funktioniert dann 
genau so wenig, wie den Transistor zu verdrehen, und ist genau so 
harmlos.
Gast #7209901
Dieter schrieb:
> Wenn Q1 durchlegiert, dann fliessen darueber 200mA x 24V, also 5W.

Nenne einen vernünftigen Grund, warum er das tun sollte, solange die 
zulässige Verlustleistung am OC und dessen sonstigen Grenzwerte 
eingehalten werden.

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