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Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Relais 230V Verbraucher


Autor: Sebastian (Gast)
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Hallo!

Ich muss mal wieder auf das Wissen im Forum zurückgreifen. Ich habe
folgendes Problem: Ich möchte mit einem Mikrocontroller eine Lampe
einschalten. Es handelt sich alelrdings um eine Energiesparlampe (d.h.
Leistung ist < 15 W).

Frage: Wie mache ich das? Ich brauch wohl ein Relais, aber es gibt so
viele Typen, dass ich da nicht durchblicke. Ich vermute, wenn ich ein
"mechanisches" nehme, werde ich das über einen Transistor schalten
müssen, und nicht direkt? Wenn ja was für ein Transistor (da blicke ich
nämlich auch nicht durch)? Wäre in dem Fall das etwa so zu
verschalten:

---        ______ VCC
   |      K
µC |___  B
   |      E
   |      |
---       |
          |      |---------
           ------|
           ______| Relais
          |      _____
          |
          -------------GND
Wo müssen da noch Widerstände/Dioden oder so rein, damit nix schief
geht?

Ansonsten: Was sind solid-state Relais? Die sehen zumindest
"Halbleitermäßiger" aus. Kann man die direkt ohne Transistor o.ä. an
den Mikro basteln?

Ansonsten: Was ist eine Energiesparlampe für 'ne Last? Ist da noch
irgendwas magisches drin, so dass das eine induktive oder kapazitive
Last ist? Was ich damit eigentlich sagen möchte: Muss noch irgendwo
eine Freilaufdiode oder sowas rein?

Erst mal wären mir konkrete Antworten zu DIESEM Fall wichtig, aber ich
nehme auch gerne allgemeine Infos/Links, damit ich mir das nächste Mal
selber ausdenken kann, wie ich einen Verbraucher schalten kann.

Ist jetzt mehr ne E-Technik Frage, aber ich habe im Inet nicht so
richtig was gefunden und mit den µC an sich läuft gerade alles
problemlos :)

MfG

Sebastian

Autor: Chris (Gast)
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Hallo,

In der Energiesparlampe geht meines wissens der Strom erst über ein
Entstörfilter aus L und C in einen Gleichrichter, der einen Elko auf
320 volt auflädt. Davon wird ein Oszillator gespeist, der eine
geeignete Zündspannung bereitstellt und nach dem Zünden die nötige
Brennspannung liefert.
Falls ein Relais zum Einsatz kommt, muß es primärseitig zur
Betriebsspannung der Schaltung passen, z.B. 5 Volt und sekundärseitig
für 230 Volt Wechselspannung zugelassen sein. Wenn es wenigstens 0,5 A
aushält reicht das schon für die Sparlampe. Auf sicheren Anschluß der
Netzspannung achten!

Gruß

Autor: Sebastian Schildt (Gast)
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Moin!

Also deine Antwort ist dann prinzipiell, dass es egal it, solange die
Daten passen? Mir macht auf Seite des µC auch weniger die Spannung
sorgen, als vielmehr der Strom. Ich habe geshen, dass bei fast allen
Realis Spannung und Ri angegegebn ist. Damit kommt man halt auf einen
Strom größer als 20 mA, daher der Transisitor.

Anosnsten ist mir eingefallen: Wo ich oben nachgedacht habe ob ne
Energissparlame ne induktive ast ist, fiel mir gerade ein, dass ein
mechanische Relais ja auf jeden Fall eine ist. Da muss dann schon noch
ne Diode antiparallel zu?

Kann noch jemand was zu solid-state Relais sagen? Sind die
besser/schlechter?

Habe auch schon ein wenig mehr rumgeguckt: Wenn ich die Lampe schalten
will, also vermutlich jeweils lange an- und aus-Phasen habe, ist dann
ein bistabiles (?) Relais besser, dass man nur  umschaltet, und dann
den Strom weglassen kann?

MfG

Sebastian

Autor: Gerhard Gunzelmann (Gast)
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Zu Solid State relays gibts folgendes zu sagen:

1. MOS-FET-Typen: es gibt DC und AC Typen. AC sind also auch fürs Netz
geeignet, Strom darf aber nicht zu groß sein (< 0.5A so weit ich weiß)
2. Thyristor/Triac Typen: sind für höhere AC-Lasten geeignet, aber:
Thyristoren und Triacs habe eine "Schwäche bei geringen Strömen: so
wie sie designed sind, schalten sie sich beim Unterschreiten des
Haltestromes ab. Beispiel: 15 Watt Lampe zieht rechnerisch 65 mA bei
230 Volt, ist z.B. für 16A TRIAC-Halbleiter-relay ungeeignet. Hier ist
ein MOS-FET Typ besser

Gerhard

Autor: Chris (Gast)
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Hallo,

für das gewöhnliche Relais würde ich einen Transistor vorschalten und
eine antiparallele Diode verwenden.

Gruß

Autor: OldBug (Gast)
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Hallo Sebastian!

Zur Ansteuerung des Relais:

                   VCC
                    +
                    |
                    |
              .-----o
              |  K1 |
              -    _|_
           D1 ^   |_/_|-
              |     |
              '-----o
                    |
           _    |/
     o----|___|---|
           R1     |>
                T1  |
                    |
                    |
                    |
                    |
                   ===
                   GND
created by Andy´s ASCII-Circuit v1.24.140803 Beta www.tech-chat.de

Wobei D1 hier absolut nicht Antiparallel, sondern lediglich "in
Sperrichtung" zu VCC geschaltet ist!
T1 kann warscheinlich irgend ein general purpose Transistor (BC547)
sein.
Auf der 230V-Seite des Relais solltest Du vielleicht noch ein
sogenanntes Löschglied (snubber network) einbauen.

Gruß,
Patrick...

Autor: Sebastian (Gast)
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Hi!

Der Beschaltung von OldBug kann ich mich 100% anschließen. Das klappt
1a. Ich benutze meistens G6S-Relais von Omron. Klar, es gibt noch
tausend andere, aber diese General-Purpose-Teile klappen bei mir 1a.
Müsstest aber evtl. gucken, ob die deinen Strom schalten können (keine
Ahnung, was die können, für meine Anwendungen reicht es locker).

Solid State bedeutet nur, dass das Relais zwei stabile Zustände (solid
states eben) kennt: Auf und zu. Wenn keine Spannung anliegt, sperrt das
G6S stabil, wenn Spannung anliegt, ist es stabil offen. So kannst du
einfach über deinen µC-Port deine Last toggeln.

Die Rücklaufdiode über dem Relais schadet nie und kostet fast nix. Also
einbauen, sonst himmelst du evtl. dein Relais, wenn die
"Steuer"-Spannung über ihm zu negativ wird.

R1 wie immer im 4k7-Bereich, für T1 nehme ich einen
Feld-Wald-Wiesen-BC546. Da tut's aber fast alles ...

Ciao, Sebastian
--
www.mathar.com - MSP430-Tutorials

Autor: OldBug (Gast)
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>Die Rücklaufdiode über dem Relais schadet nie und kostet fast nix.
Also
>einbauen, sonst himmelst du evtl. dein Relais, wenn die
>"Steuer"-Spannung über ihm zu negativ wird.

Naja, nicht ganz! Die Freilaufdiode schützt den Transistor vor den
Spannungen, die beim abschalten der Anzugsspannung des Relais (durch
"Selbstinduktion") entsteht. Das können locker mal 700V Spitze
werden. Dafür muss die Freilaufdiode natürlich ausgelegt sein...

Gruß,
Patrick...

Autor: Gerhard Gunzelmann (Gast)
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"Solid state relays" sind Halbleiter relays

Gerhard

Autor: OldBug (Gast)
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1  _  6  __
   -o|  |o--|___|-----o------o-----o L
   -o|  |o-  360     _|_     |
   -o|__|o----.      V_A    .-.
   3 MOC  4   o-----/ |     | |39
     3041     |       |     | |
             .-.      |     '-'
             | |330   |      |
             | |      |     ---
             '-'      |     ---0.01µF
              |       |      |
              '-------o------o-----o o
                                     |
                                    .-.
                                    | |RL
                                    | |(Last)
                                    '-'
                                     |
                                     o
                                     N
created by Andy´s ASCII-Circuit v1.24.140803 Beta www.tech-chat.de


...und sehen dem hier schon recht ähnlich ;)

Gruß,
Patrick...

Autor: Sebastian Schildt (Gast)
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Moin!

Danke für die Antworten und die schönen Bilder. Jetzt werde ich es wohl
hinbekommen :)

@OldBug. Das mit der Diode habe ich schon so gemeint, wie du es
gezeichnet hast, nur nennt man das dann wohl nicht "antiparallel",
aber was ist antiparallel dann?

MfG Sebastian

Autor: OldBug (Gast)
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Wenn die eine Kathode der einen Diode mit der Anode der anderen Diode -
und umgekehrt - verbunden ist...

Autor: OldBug (Gast)
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P.S.: Es lohnt übrigens auch schon bei wesentlich kleineren Spannungen,
so ein snubber-network einzusetzen. "Abreißfunken" entstehen
beispielsweise auch bei einer Last, die eine Betriebsspannung von
beispielsweise 12V benötigt. Damit schont man a) die Schaltkontakte des
Relais und b) verhindert man Störspitzen in der
Mikrocontrollerschaltung. Achja, Schmittchen hat mich noch darauf
aufmerksam gemacht, daß ich nicht erwähnt habe, daß man für so ein
snubber-network X2 Kondensatoren verwenden muss. Das sind Spezielle
"Entstörkondensatoren", die hohe Impulse überleben und auch nicht
abbrennen (durch flammenhemmenden Epoxydharzverguss und speziellem
Dielektrikum, beispielsweise Polyester).

Gruß,
Patrick...

Autor: Sebastian (Gast)
Datum:

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Hi!

Also "Snubber network" is ja schon wieder was neues mich. Klingt aber
nett :) Ich habe gerade mal ein wenig gegooglet. Meistens findet man
dazu was im Zusammenhang mit Triacs. Sehe ich das richitg, dass das
eigentlich nur ein RC-Glied ist?

Gibt es Regeln zur Dimensionierung?


MfG

Sebastian

Autor: OldBug (Gast)
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Hups, sorry, hab das hier irgendwie aus den Augen verloren :-)

(Auszug aus dem FAQ von de.sci.electronics):

--8<--

F.25.1. Snubber

 --+--Schalter--+--Last--
   |            |
   +---R----C---+

Echte Relais, Halbleiterrelais und Nullspannungsschalter sollten eine
RC-Kombination über dem Kontakt bekommen, damit dieser länger hält.
Faustregel 1Ohm/V und 0,1uF/A. Genauer gilt, das R so gross sein muss,
das ein voll geladener Kondensator C beim Einschalten des TRIAC nicht
dessen Maximalstrom überschreiten soll (8A TRIAC am 230V Netz (325V
Spitze) also R minimal 325/8= 41 Ohm). Der C soll, leider mit R als
Spannungsteiler gegenüber der Quellimpedanz, (z.B. 230 Ohm bei 1A Last)
schnelle Störimpulse auffangen und den Spannungsanstieg kleiner als
dU/dt max laut Datenblatt des TRIAC halten. Beim Schalter oder Relais
geht es um Unterdrückung von Funken. Da die Störquelle meist unbekannt
ist, fehlen Zahlen zum ausrechnen. Bei Leuchtstofflampen mit
konventionellem Vorschaltgerät (Drossel) ist der Snubber kritischer, da
geht wegen der hohen Drosselinduktivität nur 10kOhm und 47-100nF, sonst
wird das Stromnetz zum Schwingkreis. Bei geringer Leistung kann der R
gar in Reihe (Vishay IL4108 Datenblatt) zum Verbraucher:

   +-----+--R--+--Last--o
   |     |     |
 Triac  VDR    C      230V
   |     |     |
   +-----+-----+--------o

Man kann auch einen VDR verwenden, aber achtet auf deren Bezeichnung:
Beim für 230V passenden VDR-0.6 270V von Reichelt bedeutet die 270, das
er ab 270V Wechselspannung anfängt zu begrenzen und dem angeschlossenen
Gerät nie mehr als 430V Spitzenspannung zumutet. Ein VDR verhindert so
Überspannung, er verringert aber im Gegensatz zum RC-Glied nicht die
Flankensteilheit, wirkt also nicht EMV entstörend.

--8<--

Gruß,
Patrick...

Autor: Flo (Gast)
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Für welche Leistung muss R dann ausgelegt sein?
In meinem Beispiel will ich eine 12V Halogenlampe mit 20W, also ca. 1,7A 
schalten.

Damit wäre R = 12 Ohm.
Über 12 Ohm fließen bei 12V 1A. Also müsste der Widerstand 12Watt 
haben??
Kommt mir etwas viel vor. Und er muss ja auch nur kurz Spitzenspannungen 
ableiten.
Welche Faustformel kann man da benutzen?

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