Relaisschaltung alternativ mit Transistoren aufbauen

OP #6580537
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Hallo,

ich würde gerne die angehängte Schaltung statt mit Relais, mit 
Transistoren aufbauen, da die geschalteten Ströme sehr, sehr gering sind 
(ca. 20 mA) und die Relais unnötig Platz benötigen.
Wichtig ist allerdings, dass die Schaltung geringe Schaltverzögerungen 
haben, praktisch wie die Relais. Ist das bei Transistoren ähnlich?
Betriebsspannung wäre 12 - 14 Volt DC.

Ich habe noch nicht mit Transistoren gearbeitet, wären eventuell auch 
Optokoppler geeignet?

Ich würde mich über eine Starthilfe freuen, eventuell kann mir ja jemand 
so einen Schaltplan zeichnen ;-).
Angehängte Dateien:
Gast #6580548
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> Wichtig ist allerdings, dass die Schaltung geringe Schaltverzögerungen
> haben, praktisch wie die Relais. Ist das bei Transistoren ähnlich?
Transistoren sind 1000x schneller.
Du kannst auch entspr. ICs dafür nehmen.
OP #6580574
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Mani W. schrieb:
> Niko K. schrieb:
>> und die Relais unnötig Platz benötigen.
>
> Es gibt auch sehr kleine Relais (Dil z.B)
>
> Das mit den Transistoren kannst gleich vergessen...
>
> Was soll die Schaltung eigentlich tun, bei der Zeichnung sieht man so
> gut wie gar nix...

Warum eignen sich Transistoren nicht?
Die Schaltung gaukelt einem Traktor vor, das ich den Fahrhebel nach 
links bewege, welches das Reversieren (vorwärts rückwärts oder 
umgekehrt) auslöst. Der Fahrhebel arbeitet mit Widerständen, die 
Widerstände werden in meiner Schaltung dann von den Relais entsprechend 
geschaltet.

Geschwärzt wurde nur die Pinbelegung des Traktors.

Wahnsinn, ihr antwortet so schnell, dagegen kann ich nicht wieder 
antworten...
Beitrag #6580593 wurde von einem Moderator gelöscht.
#6580604
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Helfer schrieb:
> Soo, ich habe jetzt eine Woche Urlaub und kann dir dafür eine
> passende
> Transistorschaltung malen. Wo gehen denn die rot gefärbten Leitungen
> hin, welche Spannung führen sie und wo ist Plus und Minus?

Ich bezweifle mal ganz vorsichtig das die Schaltung korrekt gezeichnet 
wurde, ganz davon abgesehen das Informationen fehlen.
#6580618
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Niko K. schrieb:
> Warum eignen sich Transistoren nicht?

1. Wegen Deiner Unkenntnis derselben

2. Wegen der Unsicherheit durch Spannungsspitzen und Reversspannungen

3. Hitze, Kälte, Feuchtigkeit und Vibrationen

4. Bei defekten Transistoren kannst Du nicht mehr vorhersagen,
   was Deine Maschine dann auch macht

> Die Schaltung gaukelt einem Traktor vor, das ich den Fahrhebel nach
> links bewege, welches das Reversieren (vorwärts rückwärts oder
> umgekehrt) auslöst. Der Fahrhebel arbeitet mit Widerständen, die
> Widerstände werden in meiner Schaltung dann von den Relais entsprechend
> geschaltet.

Lass es bei Relais, nicht umsonst nimmt man in Fahrzeugen meist Relais,
wegen Potentialtrennung, dem Schalten von höheren Strömen und der
Zuverlässigkeit...
OP #6581035
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Jörg R. schrieb:
> Ich bezweifle mal ganz vorsichtig das die Schaltung korrekt gezeichnet
> wurde, ganz davon abgesehen das Informationen fehlen.

Die Schaltung wurde von mir gezeichnet und funktioniert so einwandfrei.

oszi40 schrieb:
> Zweifel sind berechtigt. Wahrscheinlich ein recht frühes
> Forschungsstadium des TO Niko? Bei mancher Fummelei könnte die
> Betriebserlaubnis erlöschen?

Die Schaltung befindet sich schon in vier Traktoren und ist schon 1500 
Betriebsstunden ohne Fehler im Einsatz.

Mani W. schrieb:
> 1. Wegen Deiner Unkenntnis derselben
>
> 2. Wegen der Unsicherheit durch Spannungsspitzen und Reversspannungen
>
> 3. Hitze, Kälte, Feuchtigkeit und Vibrationen
>
> 4. Bei defekten Transistoren kannst Du nicht mehr vorhersagen,
>    was Deine Maschine dann auch macht

1. Du bist bestimmt auch mal klein angefangen...
2. Dagegen kann man die Schaltung bestimmt absichern?
3. Die Schaltung befindet sich in einem wasserdichten, 
vibrationsgeschützem Gehäuse innerhalb der Fahrerkabine.
4. Es müssten schon 3 Transistoren in der richtigen Reihenfolge eine 
Fehlfunktion haben, um eine Fehlfunktion auszulösen. Sobald nur ein 
Widerstand nicht passt, meldet der Traktor einen Fehler und bleibt 
stehen.
Gast #6581070
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Ich weiß nicht, aber wenn man da zwischen 1 und 2 Spannung anlegt, dann 
ziehen alle 5 Relais an. Die beiden linken sofort, die übrigen ne µs 
später. Das scheint schon etwas sinnlos...

Helfer schrieb:
> wo ist Plus und Minus?

Zumindest muß 1 Minus sein, andernfalls rauchen die Freilaufdioden ab...
OP #6581097
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trekafara schrieb:
> Ich weiß nicht, aber wenn man da zwischen 1 und 2 Spannung anlegt,
> dann
> ziehen alle 5 Relais an. Die beiden linken sofort, die übrigen ne µs
> später. Das scheint schon etwas sinnlos...
>
> Helfer schrieb:
>> wo ist Plus und Minus?
>
> Zumindest muß 1 Minus sein, andernfalls rauchen die Freilaufdioden ab...

Richtig, 1 ist Minus, 2 ist Plus mit 12-14 Volt geschaltet von einem 
einfachen Taster.
Das zweite Relais sollte einfach der Zeitverzögerung dienen, welche aber 
so gering ist, das es wahrscheinlich auch weg gelassen werden kann.

An Pin 30 vom 1., 4. und 5. Relais ist die "Digitalmasse" der Steuerbox 
des Traktors angeschlossen wo 8,5 Volt anliegen.
Durch die Widerstände werden dann 2,4 V oder 5,0 V zurückgemeldet.
Das dritte Relais dient dazu, die Verbindung des Fahrhebels in dem 
Moment des Schaltens zu unterbrechen, damit nur ein Widerstand in der 
Leitung ist.
Gast #6581102
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Niko K. schrieb:

> An Pin 30 vom 1., 4. und 5. Relais ist die "Digitalmasse" der Steuerbox

Digitalmasse... Hilfe! Dann nimm Optokoppler. Oder Optokoppler und 
Transistoren. Oder Optokoppler und Arduino nebst Spannungsregler 
Step-Down... Oder lass alles so wies ist, besser und einfacher geht 
nicht.
Auch weil

Niko K. schrieb:
> Sobald nur ein
> Widerstand nicht passt, meldet der Traktor einen Fehler und bleibt
> stehen.
OP #6581131
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trekafara schrieb:
> Mutmaßlich erforderlicher Potentialtrennung. Relais sind dafür
> grundsätzlich nicht die schlechteste Wahl. Man sollte schon einen
> wirklich guten Grund dafür haben, sie durch Anderes ersetzen zu wollen.

Dann wären Optkoppler ja die richtige Wahl, wenn man die Relais ersetzen 
möchte. Diese müssten den geringen Strom ja auch ohne weiteres 
Aushalten, richtig?
Gast #6581206
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Niko K. schrieb:
> Diese müssten den geringen Strom ja auch ohne weiteres
> Aushalten, richtig?

Das ist unterschiedlich - es gibt verschiedene.
Manche können nur einige 100µA, Photo-SSR auch mal einige A

Niko K. schrieb:
> Das zweite Relais sollte einfach der Zeitverzögerung dienen, welche aber
> so gering ist, das es wahrscheinlich auch weg gelassen werden kann.

Das kommt auf die Sichtweise an. Aus der Perspektive eine Getriebes 
können die paar Millisekunden eines Relais unbedeutend sein, für einen 
Transistor ist das eine Ewigkeit.
Gast #6581221
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Das Ersatzproblem bei Transistoren oder Optokopplern ist das Relais Nr. 
3. Das schaltet im ausgeschalteten Zustand durch. Transistoren oder 
Optokoppler können im ausgeschalteten Zustand nicht durchschalten.

Aber wenn man das 2. Relais mit der geringen Zeitverzögerung weglässt, 
kommst du mit 2 Relais mit je 2xUM aus.

Relais 1 und 3 können zusammengefasst werden und Relais 4 und 5 auch.

Niko K. schrieb:
> Gibt es sowas auch für Punktraster- (Lochraster-?) Platinen?

Ja, es gibt 12V Minirelais mit 2 Wechsler für 16 polige Dual In Line IC 
Fassungen.
OP #6581233
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Peter D. schrieb:
> https://de.rs-online.com/web/p/hf-und-rf-relais/8154855/
>
> Und so groß sind die auch nicht.

Peter D. schrieb:
> Niko K. schrieb:
>> Gibt es sowas auch für Punktraster- (Lochraster-?) Platinen?
>
> https://de.rs-online.com/web/p/hf-und-rf-relais/1138831/

Wo ist bei denen der Unterschied? Ist mir nicht so ersichtlich.

Helfer schrieb:
> Das Ersatzproblem bei Transistoren oder Optokopplern ist das Relais Nr.
> 3. Das schaltet im ausgeschalteten Zustand durch. Transistoren oder
> Optokoppler können im ausgeschalteten Zustand nicht durchschalten.

Das habe ich ebenfalls nicht bedacht.

Helfer schrieb:
> Aber wenn man das 2. Relais mit der geringen Zeitverzögerung weglässt,
> kommst du mit 2 Relais mit je 2xUM aus.
>
> Relais 1 und 3 können zusammengefasst werden und Relais 4 und 5 auch.

Grundsätzlich geht es mir darum, es auf einer Platine zusammenzufassen, 
da ich die Widerstände nicht extern an die Relais anlöten möchte.
Gibt es die Printrelais auch mit integrierter Sperrdiode?
Gast #6581239
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Peter D. schrieb:
> Laß das mal nicht den AQY410 hören.

Das ist ja krass! Wo nimmt der denn die Energie her, um im 
ausgeschalteten Zustand eingeschaltet zu bleiben? Ein Gate-Source 
Kondensator wird ja da wohl nicht drin sein, weil der sich früher oder 
später trotzdem irgendwann entlädt.
(Firma: Schweigstill IT) Persönliche Seite #6581279
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Helfer schrieb:
> Das ist ja krass! Wo nimmt der denn die Energie her, um im
> ausgeschalteten Zustand eingeschaltet zu bleiben?

Ein MOSFET benötigt dafür nicht fortwährend Energie, sondern nur auf dem 
Gate gespeicherte Ladung.

> Ein Gate-Source
> Kondensator wird ja da wohl nicht drin sein, weil der sich früher oder
> später trotzdem irgendwann entlädt.

So funktionieren aber Milliarden an Flash-Speichern und EPROMs, EEPROMs, 
usw..

Und es gibt tatsächlich auch diskrete MOSFETs mit einem sog. Floating 
Gate, auf das gezielt Ladungen aufgebracht werden können, um damit den 
Arbeitspunkt des MOSFETs genau einzustellen. Und auch einige Analog-ICs 
setzen so etwas ein, um damit während der Herstellung bzw. dem 
abschließenden Test mit Kalibrierung bzw. Justage z.B. Offsetspannungen 
zu korrigieren.

Natürlich entlädt sich solch eine Struktur im Laufe der Zeit, was sich 
z.B. als Arbeitspunktverschiebung bemerkbar machen kann. Insbesondere 
bei erhöhten Temperaturen kann das auch ziemlich schnell gehen.
Gast #6581281
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Das ganze liest sich wie eine Überbrückung
einer Sicherheitsfunktion, quasi so etwas:
Die hintere Zapfwelle dreht sich nur, wenn der Fahrer
in der Kabine sitzt und den Fahrschalter festhält.

Mit der Relais-Schaltung:
Der Fahrer betätigt Deinen Schalter und kann sich dann
hinten, seines Todes gewiss, in die drehenden Rotationseggen
werfen - oder so...

Wie auch immer:
Zur sauberen Potentialtrennung sind Relais schon einmal
so schlecht ja nicht.
Nur, da jetzt nach:
ich nehme "einfach nur kleinere" Relais
zu suchen, halte ich für falsch.
Relais sind mechanische Bauteile, da sollte man schon die
Einsatzbedingungen beachten und ggf. die nächst bessere
Klassifikation nehmen.
z.B. ein/im/am Traktor z.B. rüttelt es bestimmt gut...
Das z.B. o.g. Muster-Relais hat die im Bild zu sehenden
"Mechanical characteristics", das ist bei "Destructive"
wohl nicht so viel.
Temperaturbereich sollte man sich auch ansehen,
Spulenspannungsbereich ist im KFZ-Bordnetz aber auch
eher "sehr weit" auszulegen/zu beachten...
Angehängte Dateien:
OP #6581312
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rdp schrieb:
> Das ganze liest sich wie eine Überbrückung
> einer Sicherheitsfunktion, quasi so etwas:
> Die hintere Zapfwelle dreht sich nur, wenn der Fahrer
> in der Kabine sitzt und den Fahrschalter festhält.
>
> Mit der Relais-Schaltung:
> Der Fahrer betätigt Deinen Schalter und kann sich dann
> hinten, seines Todes gewiss, in die drehenden Rotationseggen
> werfen - oder so...

Die Sicherheitsfunktion bei der Zapfwelle gibt es dort noch nicht, der 
Traktor ist von 1997.
Die Wendeschaltung so wie ich sie gebaut habe, gibt es bei einem Modell 
später ebenfalls, dort ist sie nur über die Software gelöst.
Eine Sicherheitsfunktion überbrücke ich damit nicht.

> Wie auch immer:
> Zur sauberen Potentialtrennung sind Relais schon einmal
> so schlecht ja nicht.
> Nur, da jetzt nach:
> ich nehme "einfach nur kleinere" Relais
> zu suchen, halte ich für falsch.
> Relais sind mechanische Bauteile, da sollte man schon die
> Einsatzbedingungen beachten und ggf. die nächst bessere
> Klassifikation nehmen.
> z.B. ein/im/am Traktor z.B. rüttelt es bestimmt gut...
> Das z.B. o.g. Muster-Relais hat die im Bild zu sehenden
> "Mechanical characteristics", das ist bei "Destructive"
> wohl nicht so viel.
> Temperaturbereich sollte man sich auch ansehen,
> Spulenspannungsbereich ist im KFZ-Bordnetz aber auch
> eher "sehr weit" auszulegen/zu beachten...

Das mag sein, nur sind dort auch Bauteile verbaut, die stärkeren 
Vibrationen ausgesetzt sind als in meinem geschützten Gehäuse.
Dann werde ich nun wohl Relais suchen, die auf eine Punkrasterplatine 
passen, einen breiten Spulenspannungsbereicht haben, dort eine 
Sperrdiode vorschalten und meine Schaltung so fortführen.
OP #6581332
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Andreas S. schrieb:
> Niko K. schrieb:
>> Punkrasterplatine
>
> Das ist eine ganz tolle Idee für eine Baugruppe, die Vibrationen und
> Temperaturschwankungen ausgesetzt ist. :-/
>
> Solche Lochrasterplatinen bestehen doch nur aus miteinander verbundenen
> Sollbruchstellen.

Hast du eine bessere Idee?

Ich würde mir auch gerne Platinen anfertigen lassen, was ja schon 
kostengünstig möglich ist. Allerdings fehlen mir die Kenntnisse im 
Umgang mit der Software.
Gast #6581348
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Niko K. schrieb:
> nur sind dort auch Bauteile verbaut, die stärkeren
> Vibrationen ausgesetzt sind als in meinem geschützten Gehäuse.
Den Satz verstehe ich so nicht :-~
Eigentlich wollte ich nur sage, nimm Relais, die für einen
KFZ-Einsatz geeignet sind, nicht für HiFi...

Wenn Du doch die "Zeitverzögerung" beibehalten willst,
(was ich eigentlich für den "Simmulationsablauf" nicht als
Nachteil sehe), dann könnte man da ja auch über eine
Thermistorschaltung nachdenken, die würde dann eine ggf.
längere Zeitverzögerung bringt.
Gast #6581356
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> Solche Lochrasterplatinen bestehen doch nur aus miteinander verbundenen
> Sollbruchstellen.
Man kann die am Gehäuse festschrauben.
Ausserdem kann er die Verbindungen mit Drähten herstellen (was zus. 
Stabilität ergibt), es sind doch nur eine Hand voll.
(andre Möglichkeit, FR4 Platine nehmen, die v. Hand bohren und 
freifräsen)
Gast #6581383
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Niko K. schrieb:
> dort eine Sperrdiode vorschalten
Für die reine Relaisschaltung (falls die so vollständig ist)
benötigst Du die eigentlich ja nicht, das mag ggf. für das
KFZ-Bordnetz vorteilhaft sein oder den vorgeschalteten
KFZ-Schalter, schaden "tun" die aber auch nicht...
#6582030
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Niko K. schrieb:
> 1. Du bist bestimmt auch mal klein angefangen...

Nein, ich habe mal klein angefangen mit einer 4,5V 
Taschenlampenbatterie,
einem Schalter und einem Fahrradlämpchen mit Schraubfassung...

Niko K. schrieb:
> 4. Es müssten schon 3 Transistoren in der richtigen Reihenfolge eine
> Fehlfunktion haben, um eine Fehlfunktion auszulösen. Sobald nur ein
> Widerstand nicht passt, meldet der Traktor einen Fehler und bleibt
> stehen.

Ein Transistor hat im durchgeschalteten Zustand einen Spannungsverlust
in Serie mit Deinem Widerstand, noch dazu temperaturabhängig...

Du kannst ja machen, wie Du glaubst, aber ich empfehle Dir, bei
Relais zu bleiben...

Alles Gute!

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