Hallo,
Ich möchte eine Relaisverriegelung elektronisch mit 74er-Logik
relisieren.
Im beigefügten Schaltplan seht ihr die Schaltung.
Leist_Schuetz darf nur einschalten wenn
(#Notaus & Schuetz & #Kon_Relais) == 1 ist.
Für Kon-Relais entsprechend:
(#Notaus & Relais & #Leist_Schuetz) == 1
Dabei soll das jeweils andere Relais erst eine bestimmte Zeit nach
Abfallen des anderen anziehen.
Hierfür sorgt die Diode, welche eine 1 bei Anziehen eines Relais sofort
weiterleitet und das jeweils andere sperrt.
Beim Abfallen jedoch wird das Einschalten des anderen Relais für eine
bestimmte Zeit verzögert.
Ich denk das passt so, jedoch ist fraglich wie gut die 74er-HCT-AND's
die kapazitive Belastung beim einschalten vertragen.
Die Kapazität ist mit 10u nun auch nicht so groß, außerdem verhindert
die Diode dass die Last von 0V aufgeladen wird.
Ist es eventuell empfehlenswert noch einen geringen Widerstand z.b.
100Ohm vor Diode||100K zu schalten?
Grüße und vielen Dank :)
Ich hatte das gleiche Problem, 2 Relais durften auf keinen Fall
gleichzeitig gezogen sein und beim Umschalten mußten eine Mindestzeit
(0,5s) beide Relais abgefallen sein.
Außerdem durften keine Dreckeffekte beim Ein- oder Ausschalten der
Versorgung auftreten.
Ich hab mich daher für eine MC-Lösung entschieden (ATtiny25), da eine
Logikschaltung zu aufwendig wurde.
Bei jedem Wechsel des Umschaltsignals wurden erst alle Einträge in den
Scheduler gelöscht, das abzuschaltende Relais sofort abgeschaltet und
für das einzuschaltende Relais das verzögerte Einschalten in den
Scheduler gestellt.
Das Umschaltsignal wurde außerdem entprellt (4-fach Abtastung mit 10ms),
um nicht versehentlich auf Störimpulse zu reagieren.
Hallo,
> Matze schrieb:> Im beigefügten Schaltplan seht ihr die Schaltung.
ob die funktionell ok ist, habe ich nicht geprüft.
Dazu fehlen mir auch Infos. Der Schaltplan sieht aus wie ein Auszug aus
einem Gesamtwerk.
Ein paar Sachen fallen mir aber auf:
- An der Ralaisspule ist kein Freilaufdiode.
- Es sind keine Block-C zu sehen
- Warum nimmst du 74HCT? Die sind speziell zu TTL-Logig kompatibel und
müssen bei niedrigeren Triggerpegeln hauptsächlich mehr Low-Strom
bringen, um TTL-Lasten zu treiben. Ich würde eher 74HC nehmen.
- Was ist CNF17 für ein Opptokoppler (ist evtl. CNY17 gemeint?)
Die Beschaltung mit 4,7k am Eingang und 1k Last am Ausgang erscheint
fragwürdig (CTR beachten). Der 1K-Widerstand kann sicher größer sein.
Aber es ist auch nicht zu erkennen, welche Spannung da am Eingang hängt
und es sind ja nur Werte, die man noch ändern kann.
- Statt gepolter Kond. würde ich heute zu MLCC greifen. 10uF oder 22uF
sind sind für Spannungen von 10V oder 16V in kleinen Bauformen leicht
verfügbar.
- Der Basiswiderstand R80=1k bringt einen übertrieben hohen Basisstrom.
Mit Stromverst. garantiert größer 100 braucht es nur ca. 1mA, mit
Sicherheitsaufschlag meinethalben auch 2mA.
- Wenn so etwas im industriellen Umfeld benutzt wird und an den
TTL-Eingängen noch Leitungen hängen, dann fehlen Schutzbeschaltungen.
Jede kleine Überspannung, die da eingefangen wird, können zur Zerstörung
der Eingänge führen.
- Überhaupt, scheint mir das ganze Konzept aus Sicht der funktionellen
Sicherheit sehr fragwürdig. Ein NOTAUS, welches nicht direkt auf den zu
schützenden Stromkreis wirkt oder zumindest für den Zweck zertifizierte
Komponenten direkt ansteuert, sondern über empfindliche Schaltungen
geht, ist nicht viel wert! Das verkmittelt nur scheinbare Sicherheit.
> Ich denk das passt so, jedoch ist fraglich wie gut die 74er-HCT-AND's> die kapazitive Belastung beim einschalten vertragen.> Die Kapazität ist mit 10u nun auch nicht so groß, außerdem verhindert> die Diode dass die Last von 0V aufgeladen wird.
Lese das Datenblatt -> Maximum Ratings
Das Aufladen ohne Reihenwiderstand ist wie ein Kurzschluß. Das kann
zumindest kurzzeitig deutlich über den Max. Ratings liegen.
Erfahrungsgemäß wird aber wahrscheinlich nix passieren, weil der
Innenwiderstand der Endstufen hoch genug ist.
Wäre aber trotzdem blöd, wenn wegen solcher Designfehler doch irgend
wann die IC defekt werden.
> Ist es eventuell empfehlenswert noch einen geringen Widerstand z.b.> 100Ohm vor Diode||100K zu schalten?
Auf alle Fälle. Prüfe dann den max. Strom im Schaltmoment (mit Oszi).
Ich empfehle aber ersthaft, das ganze Konzept zu überdenken.
Vermutlich hast du viel zu wenig Kenntnisse, um solche
Sicherheitsschaltungen zu entwickeln. Dann solltest du besser die Finger
davon lassen.
Gruß Öletronika
Jetzt habe ich meinen Text wieder fast ganz gelöscht, alles schon
geschrieben... ;)
Eine Ergänzung: Der "Kurzschluss", den der entladene Elko am
Gatterausgang erzeugt, verhindert das schnelle saubere Schalten des
Relais.
Der Tip mit dem ATTINY ist sehr gut: weniger Bauteile, vermutlich auch
geringere Kosten, und jederzeit leicht anzupassen.
Ansonsten könnte man auch auf 555 Grundschaltungen zurückgreifen.
Wie auch schon geschrieben: ein Notaus - falls tatsächlich eine
sicherheitsrelevante Funktion erwartet wird - muss zusätzlich auch den
Verbraucher direkt (elektromechanisch) von der Versorgung abtrennen.
U. M. schrieb:> Statt gepolter Kond. würde ich heute zu MLCC greifen. 10uF oder 22uF> sind sind für Spannungen von 10V oder 16V in kleinen Bauformen leicht> verfügbar.
Ja, aber die enorme Temperatur- und Spannungsabhängigkeit der Kapazität
bei solchen Kondensatoren berücksichtigen!
Peter D. schrieb:> Ich hab mich daher für eine MC-Lösung entschieden (ATtiny25), da eine> Logikschaltung zu aufwendig wurde.
Daran hab ich auch gedacht, doch aus Sicherheitsgründen sollte da keine
Software laufen.
U. M. schrieb:> - An der Ralaisspule ist kein Freilaufdiode.
Da hast du recht :)
U. M. schrieb:> - Es sind keine Block-C zu sehen
Sind vorhanden, auch für jedes IC, auf der Seite der Spannungsversorgung
der IC's
U. M. schrieb:> - Was ist CNF17 für ein Opptokoppler (ist evtl. CNY17 gemeint?)> Die Beschaltung mit 4,7k am Eingang und 1k Last am Ausgang erscheint> fragwürdig (CTR beachten). Der 1K-Widerstand kann sicher größer sein.> Aber es ist auch nicht zu erkennen, welche Spannung da am Eingang hängt> und es sind ja nur Werte, die man noch ändern kann.
Am Eingang hängen 24V, so sind 4,7K durchaus ok.
U. M. schrieb:> - Der Basiswiderstand R80=1k bringt einen übertrieben hohen Basisstrom.> Mit Stromverst. garantiert größer 100 braucht es nur ca. 1mA, mit> Sicherheitsaufschlag meinethalben auch 2mA.
Da hast recht, 2,2K würden auch reichen.
U. M. schrieb:> - Wenn so etwas im industriellen Umfeld benutzt wird und an den> TTL-Eingängen noch Leitungen hängen, dann fehlen Schutzbeschaltungen.> Jede kleine Überspannung, die da eingefangen wird, können zur Zerstörung> der Eingänge führen.
Auch hier hast recht, sie sind ejdoch alle geschützt, außer der auf dem
Bild sichtbare Optokoppler.
U. M. schrieb:> - Überhaupt, scheint mir das ganze Konzept aus Sicht der funktionellen> Sicherheit sehr fragwürdig. Ein NOTAUS, welches nicht direkt auf den zu> schützenden Stromkreis wirkt oder zumindest für den Zweck zertifizierte> Komponenten direkt ansteuert, sondern über empfindliche Schaltungen> geht, ist nicht viel wert! Das verkmittelt nur scheinbare Sicherheit.
Ja, da hast recht, aber der bestehende Notaus kann nur 24 V schalten.
Ausreichend für das Mini-relais, welches 5V/5mA Schaltet, kann jedoch
das große Relais an 60V mit 8A Einschaltstrom nicht trennen.
U. M. schrieb:> Auf alle Fälle. Prüfe dann den max. Strom im Schaltmoment (mit Oszi).
OK, vielen Dank, werd ich machen :)
Danke auch für alle weiteren Kommentare ;)
Matze schrieb:> U. M. schrieb:>> - Überhaupt, scheint mir das ganze Konzept aus Sicht der funktionellen>> Sicherheit sehr fragwürdig. Ein NOTAUS, welches nicht direkt auf den zu>> schützenden Stromkreis wirkt oder zumindest für den Zweck zertifizierte>> Komponenten direkt ansteuert, sondern über empfindliche Schaltungen>> geht, ist nicht viel wert! Das verkmittelt nur scheinbare Sicherheit.>> Ja, da hast recht, aber der bestehende Notaus kann nur 24 V schalten.> Ausreichend für das Mini-relais, welches 5V/5mA Schaltet, kann jedoch> das große Relais an 60V mit 8A Einschaltstrom nicht trennen.
NOTAUS darf generell nicht über eine Logik gehen sondern muß direkt in
den zu sichernden Kreis eingreifen. Üblicherweise wird dazu eine
NOTAUS-Kette mit Ruhekontakten realisiert. Wenn höhere Schaltströme
erforderlich sind dann wird das normalerweise mit elektromechanischen
Relais erledigt. Ob da spezielle Anforderungen an die Relais gestellt
werden kann ich nicht sagen, könnte es mir aber vorstellen. NOTAUS
allein über Logik, so wie Du es willst, ist nicht zulässig.
Matze schrieb:> Daran hab ich auch gedacht, doch aus Sicherheitsgründen sollte da keine> Software laufen.
Was passiert im Einschaltmoment, wenn C4 und C18 entladen sind?
Matze schrieb:> Daran hab ich auch gedacht, doch aus Sicherheitsgründen sollte da keine> Software laufen.
Es ist nicht einfach, eine Logikschaltung gegen Einschalteffekte,
Spannungseinbrüche und Unterspannung zu sichern, da Logik-ICs typisch
keinen Poweron-Reset haben.
Ich hab schon Logikschaltungen gesehen, wo nach dem Einschalten die
Relais klapperten und alle Motoren kurz anruckelten.
Bei einem MC mit internem Brownout-Reset sind solche Effekte
ausgeschlossen. Man kann auch nach jedem Poweron-Reset eine Wartezeit
und einen Plausibilitätstest der Eingangssignale laufen lassen, ehe
überhaupt ein Relais ziehen darf.
Ich hab mal eine Logiksteuerung (~30 ICs) auf einen MC umgerüstet. Die
Zuverlässigkeit und Störsicherheit hat sich dadurch drastisch
verbessert.
Zeno schrieb:> NOTAUS darf generell nicht über eine Logik gehen sondern muß direkt in> den zu sichernden Kreis eingreifen. Üblicherweise wird dazu eine> NOTAUS-Kette mit Ruhekontakten realisiert. Wenn höhere Schaltströme> erforderlich sind dann wird das normalerweise mit elektromechanischen> Relais erledigt. Ob da spezielle Anforderungen an die Relais gestellt> werden kann ich nicht sagen, könnte es mir aber vorstellen. NOTAUS> allein über Logik, so wie Du es willst, ist nicht zulässig.
Ja, dass finde ich auch, in der bestehenden Schaltung, schaltet der
Notaus ein Relais, dieses versorgt einen 7805 mit 24V, desser
5V-Ausgangsspannung geht auf einen Optokoppler, dieser Schaltet einen
Transistor, welcher das relais schaltet...
Also kann ein Fehlerfall bei Fehlfunktion von (Relais || Optokoppler ||
Transistor) auftreten.
Find ich auch nicht so sicher, die neue Schaltung sollte auf jeden fall
sicherer sein, ich hab nun einen 2. Notaus-Stromkreis vorgesehen. Dieser
schaltet einen Zweiten Transistor in Reihe direkt mit dem besethenden.
Zukünftig kann ein Fehler nur im Fall einer Fehlfunktion von
(Transistor) && (2*Optokoppler || 74er-Logik || Transistor) auftreten.
Dass sollte wegen dem 2.Strang nur über Transistor schon deutlich
sicherer sein....
Aber du hast recht, deine Bedenken kann ich damit nicht zerstreuen.
Peter D. schrieb:> Was passiert im Einschaltmoment, wenn C4 und C18 entladen sind?
Genau, hier greift die BOD des uC ein und hällt das System im Reset.
Peter D. schrieb:> Bei einem MC mit internem Brownout-Reset sind solche Effekte> ausgeschlossen. Man kann auch nach jedem Poweron-Reset eine Wartezeit> und einen Plausibilitätstest der Eingangssignale laufen lassen, ehe> überhaupt ein Relais ziehen darf.
Ja, hab ich vor zu realisieren...
Vielen Dank!
U. M. (oeletronika)
>Ein paar Sachen fallen mir aber auf:>- An der Ralaisspule ist kein Freilaufdiode.>- Es sind keine Block-C zu sehen
Da die die CMOS im Schaltplan ohnehin an keine Spannungsquelle
angeschlossen sind, erübrigen sich auch Abblock-Cs ;-)
>> Ich denk das passt so, jedoch ist fraglich wie gut die 74er-HCT-AND's>> die kapazitive Belastung beim einschalten vertragen.>> Die Kapazität ist mit 10u nun auch nicht so groß, außerdem verhindert>> die Diode dass die Last von 0V aufgeladen wird.>Lese das Datenblatt -> Maximum Ratings>Das Aufladen ohne Reihenwiderstand ist wie ein Kurzschluß. Das kann>zumindest kurzzeitig deutlich über den Max. Ratings liegen.
Die HC(T)-Teile sind für paar Sekunden (5s) offiziell kurzschlußfest. S.
HCT_User_Guide.pdf (ich glaube, so hies das File wohl mal).
BnE (Gast)
>Eine Ergänzung: Der "Kurzschluss", den der entladene Elko am>Gatterausgang erzeugt, verhindert das schnelle saubere Schalten des>Relais.
So ein HC(T)-Mosfet hat ein paar 10Ohm, und und geht bei ein paar 10mA
(irgendwas um die 50mA bei 5V) in den Stromquellenbetrieb über.
Wenn wir großzügig mit 100Ohm rechnen, dann haben wir bei 10µF eine
RC=1ms. Nach 1ms haben wir also schon rund 2/3 von Ub am C.
Dann haben wir ja noch die D in Reihe. D.h., der CMOS-Ausgang wird bis
rund 0,6 oder 0,7v noch gar nicht durch den C belastet. Bei dieser
Spannung beginnt der T bereits an zu leiten, und dann hat er ja auch
noch verstärkende Eigenschaften. D.h., der Relaisstrom kann innerhalb
von paar µs voll geliefert werden - so schnell kann das Relais gar nicht
mitdenken, wie es vom Strom überrumpelt wird. Ist also diesbezüglich
alles im grünen Bereich ...
Verriegelung.png
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