Hallo, ich bin seit einiger Zeit damit beschäftigt, mir auf Basis eines ATMega32 eine Steuerung für die Beleuchtung und Beheizung eines Terrariums zu basteln. Als Eingabeparameter dienen hierfür ein DCF-Empfänger und mehrere DS18S20-Temperatursensoren. Zur Ansteuerung der Lampen etc. verwende ich eine selber gebastelte Relais-Karte, welche über SW-SPI die jeweiligen Relais-Zustände in ein Schieberegister getaktet bekommt. Den Schaltplan zu dieser Relaiskarte habe ich diesem Posting angehängt. Im Prinzip also eine ideale Aufgabe für einen Mikrocontroller. Im Testbetrieb funktioniert auch alles einwandfrei. Wenn ich nun jedoch über die Relais z.B. eine 60W Glühlampe schalte, so fangen die Relais ziemlich wild an zu flackern. So als ab die Schieberegister auf einmal irgendwelche sinnlosen Bits annehmen. Wenn ich das Schieberegister in einer Endlosschleife immer wieder frisch mit den korrekten Bits takte, pendeln sich die Relais nach 1-2 Sekunden des Klackerns auf einem stabilen Zustand ein. Beim Abschalten des Relais tritt dieses Phänomen nicht auf. Zusätzlich ist zu beobachten, dass während des Relais-Klackerns beim Einschalten eines Relais ein angeschlossenes LCD-Display sich quasi aufhängt. Es zeigt nur noch irgendwelche wirren Sonderzeichen und lässt sich auch nicht über ClearScreen wieder beleben. Irgendetwas scheint hier beim Schalten von 230V-Geräten über meine Relaiskarte die ganze Steuerung durcheinander zu bringen. An der Relais-Ansteuerung als solche wird es denke ich nicht liegen, da das Problem nicht besteht, wenn ich die Relais ohne angeschlossenen Verbraucher schalte. Ab und zu konnte ich das Relais-Klickern in geringem Maße auch beobachten, wenn ich ganz unabhängig von all dem die Deckenbeleuchtung (ebenfalls Standard-Glühlampen) einschalte. Ich vermute daher, dass beim Einschalten von 230V-Geräten der Mikrocontroller durch irgendetwas aus dem Tritt gebracht wird. Als Netzteil dient ein selber gebautes Linearnetzteil. Da die Spannungsregler dort aber meiner Meinung nach sämtliche Spannungsschwankungen ausgleichen sollte, finde ich da auch keinen Fehler. Hat jemand von euch vielleicht eine Idee, was hier beim Schalten von 230V-Verbrauchen meinen Mikrocontroller (Relaiskarte und LCD-Display) so durcheinander bringen könnte? Ein Oszilloskop steht mir leider nicht zu Verfügung. Danke für jeden Tipp Gruß David
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Hier der Schaltplan zu meiner Relaiskarte. Da ich mit 8 Relais auskomme, habe ich mir den unteren Abschnitt des Schaltplans mit dem zweiten Schieberegister jedoch gespart.
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Und hier der Schaltplan meines Netzteils. Da ich gerade keine anderen Kondensatoren zur Hand hatte, habe ich um die beiden Spannungsregler 100nF Kondensatoren verwendet, und als Glättungselko einen mit 2200uF. Alles andere ist exakt so wie im Schaltplan.
Hallo David, schau Dir mal die beiden folgenden Sachen an: http://www.dse-faq.elektronik-kompendium.de/dse-faq.htm#F.25.1 "F.25.1. Snubber" und "F.25.2. Entstörung von Relais an Mikocontrollern"! Grüße Nicolas
Hi Nicolas, danke für deine flotte Antwort. Der Punkt Entstörung an Mikrocontrollern sollte bei mir soweit eigentlich passen. Die Freilaufdiode ist vorhanden, und die Stromversorgung der Relais kommt über die 12V-Schiene von einem ganz anderen Spannungsregler, als die 5V für den uC. Die Sache mit dem RC-Glied (Snubber) war für mich ehrlich gesagt aber komplett neu, davon hatte ich noch gar nichts gehört. :-O Dazu hätte ich gerade noch 2 kleine Fragen: 1. Dimensionierung: Ich schalte max. 100W bei 230V (max.325V). Die Verbraucher sind Standard-Glühlampen oder auch Vorschalttrafos von HQL-Lampen. Ein Kondensator von 100nF sollte hierbei ja passend sein. Der Widerstand wird dort grob mit 1 Ohm/V beziffert. Wären in meinem Fall dann 330 Ohm in Ordnung? Oder muss ich bei dem HQL-Vorschalttrafo irgendetwas besonderes beachten? 2. Schaltung: Habe ich das Schaltbild auf der Seite richtig verstanden, dass das RC-Glied einfach parallel zu dem Schaltkontakt (nicht zur Spule) angeschlossen wird? Immerhin macht mir der eine Satz von der Seite Hoffnung, dass mein Problem hiermit doch gelöst werden könnte: "Der im vorigen Kapitel genannte Snubber am Relaiskontakt hilft dann, wenn die Schaltung bei angeschlossener Last zu spinnen anfängt." -> Genau mein Fall. :) Gruß David
Hallo David, der Snubber überbrückt den Relaiskontakt. Bei mir haben es bis jetzt immer die 10kOhm + 100nF getan. Grüße Nicolas
Hast Du alle Abblockkondensatoren berücksichtigt? Im Schaltplan sehe ich keine.
David Fröhlich wrote: > Dazu hätte ich gerade noch 2 kleine Fragen: > > 1. Dimensionierung: Ich schalte max. 100W bei 230V (max.325V). Die > Verbraucher sind Standard-Glühlampen oder auch Vorschalttrafos von > HQL-Lampen. Ein Kondensator von 100nF sollte hierbei ja passend sein. > Der Widerstand wird dort grob mit 1 Ohm/V beziffert. Wären in meinem > Fall dann 330 Ohm in Ordnung? Oder muss ich bei dem HQL-Vorschalttrafo > irgendetwas besonderes beachten? Obiges ist nur eine Faustregel. Hier machen 220nF/630V (oder mehr Volt) Kondensator sowie 150 Ohm 2 Watt Kohleschicht Widerstand Sinn. So habe ich es erfolgreich gelöst. Du kannst auch bessere Kondensatoren nutzen, sog. X2 Ausführung. > > 2. Schaltung: Habe ich das Schaltbild auf der Seite richtig verstanden, > dass das RC-Glied einfach parallel zu dem Schaltkontakt (nicht zur > Spule) angeschlossen wird? Genau so ist das. > > Immerhin macht mir der eine Satz von der Seite Hoffnung, dass mein > Problem hiermit doch gelöst werden könnte: "Der im vorigen Kapitel > genannte Snubber am Relaiskontakt hilft dann, wenn die Schaltung bei > angeschlossener Last zu spinnen anfängt." -> Genau mein Fall. :) Rechne damit, das noch weitere Maßnahmen nötig werden können. D.h. fang bitte mit dem/n Snubber/n an, und melde Dich danach wieder hier. hth, Andrew
Hallo, danke für eure zahlreichen Antworten. Ich werde es dann mal mit dieser Snubber-Konstruktion versuchen. Da die Kondensatoren, die ich hier noch so herumliegen habe, aber alle nicht spannungsfest genug sind, muss ich erstmal noch welche bestellen. Oder kennt jemand zufällig einen Versandhandel, wo man günstig fertige passende RC-Glieder bekommt? Das große blaue C hat nämlich schon fertige RC-Entstörglieder (100/220 nF, 100 Ohm) im Angebot - die mit über 2 Euro das Stück aber leicht überteuert sind.
Es fehlen wohl ALLE Abblockkondensatoren an ALLEN digitalen ICs. Die Zwischenkreiskapazität für die 5V sind auch nicht vorhanden. Das ist das Problem: Die Spannungsversorgung. Poste mal die Schaltung des µC und ein Bild des Aufbaus.
Mist, das wollte ich doch noch schreiben, habe ich ganz vergessen, sorry. Auf der Relaiskarte ist ein 100 nF Kondensator vorhanden, direkt an VCC und GND des Schieberegisters. Habe ich im Schaltplan vergessen sorry. Von der Mikrocontroller-Platine habe ich keinen Schaltplan gefertigt, dort ist aber auf der 5V-Schiene ein zusätzlicher 100 uF Puffer-Elko vorhanden. Des Weiteren ist jeweils von VCC nach GND und von Aref nach GND ein 100 nF Kondensator vorhanden. In sofern sollten alle notwendigen Abblockkondensatoren vorhanden sein. Hatte ich vor lauter Snubber komplett vergessen zu erwähnen. Oder wäre noch irgendwo ein weiterer Kondensator sinnvoll?
>Von der Mikrocontroller-Platine habe ich keinen Schaltplan gefertigt,
Wohl aus dem Kopf aufgebaut ?
Wie lang ist die Leitung von der CPU Karte zur Relais Karte ?
Ich sehe das deine Eingaenge vom Schieberegister auf der Relaiskarte
nicht abgeschlossen sind. Haenge die mal mit so 1 .. 2K Ohm gegen 5V
oder GND.
Ist GND der Schaltung auch HF-Maessig mit PE verbunden.
Schalte mal einen Kondensator von 4.7NF von GND nach PE.
Dein Netzteil koennte auch ein Eingangsfilter vertragen.
Stromkompensierte Drossel im Eingang und Kondensator nach PE.
Gruss Helmi
>> Von der Mikrocontroller-Platine habe ich keinen Schaltplan gefertigt, > Wohl aus dem Kopf aufgebaut ? Ja, ertappt. Ist allerdings bei weitem nicht meine erste Mikrocontroller-Platine, und ich bin mir der Taktik bisher eigentlich ganz gut gefahren. Grober Entwurf auf einem Schmierzettel, Belegung der PortPins etc., und gut ist. Ich glaube, ich bin dem Problem nun aber ein klein wenig auf die Schliche gekommen. Und zwar habe ich deinen Rat mit den Abschlusswiderständen befolgt (1,1 kOhm gegen GND), und testweise auch die Taktfrequenz des Atmel auf interne 1 MHz reduziert. Damit funktioniert das ganze schonmal besser. Besser im Sinne von es Klackert nur noch 2-3 Mal, eine kleine 40W-Glühbirne lässt sich sogar ohne Probleme schalten. Das LCD-Display hängt aber trotzdem immer noch nach dem Schaltvorgang. Die Abschlusswiderstände brachten dabei sprübar mehr, als die Senkung der Frequenz. Ich vermute, dass wohl die Flachbandkabel für meine SPI- und LCD-Signale während des Schaltens einige bzw. zu viele Störungen einfangen, da wie gesagt die Resuzierung der Taktfrequenz und das Einbauen der Abschlusswiderstände für die SPI-Relaiskarte spürbar etwas gebracht hat. Ich verwende ein ganz normales Flachbandkabel, Länge 25cm. Ich müsste es aber auch schaffen, die Länge auf 10cm zu kürzen, was ich morgen gleich austesten werde. Anscheinend ist da doch jeder cm unnötiges Kabel eine potentielle Störquelle. Bei meinen bisherigen Boards hatte immer alles auf einer einzigen Platine Platz gefunden, so dass ich den SPI-Bus nicht über ein extra Kabel führen musste. Andererseits funktioniert der 1Wire-Bus für die Temperatursensoren, den ich über zwei 1m lange Kabel führe, tadellos und ganz ohne Probleme. Wobei beim 1Wire ja auch ungültige Signale mittels CRC erkannt un ignoriert werden; ein Luxus den ich bei meiner Relaiskarte und dem LCD-Display nicht habe. Gruß David
>die Flachbandkabel ..
Anschlussbelegung?
Mach doch mal ne Skizze vom Schaltplan. SOnst wird das hier nur ein
Rumgeeier...
>Ja, ertappt. Ist allerdings bei weitem nicht meine erste >Mikrocontroller-Platine, und ich bin mir der Taktik bisher eigentlich >ganz gut gefahren. Grober Entwurf auf einem Schmierzettel, Belegung der >PortPins etc., und gut ist. Na Ja, Ich mache seit 30 Jahren Microcontrollerplatinen aber bevor ich etwas anfange wird erstmal ein vernueftiger Plan erstellt. Schmierzettel dokumentationen mag ich nicht besonders. Etwas EMV sicher zu machen ist normalerweise nicht so ganz einfach. Da spielen viele Parameter eine Rolle.
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Hallo, um die Sache etwas übersichtlicher zu machen habe ich hier jetzt noch einen Schaltplan der Mikrocontroller Platine angehängt. Ist wirklich relativ schlicht gehalten, es sollte aber alles notwendig vorhanden sein. Die Kabel des LCD-Displays und der SPI-Zuleitung habe ich soeben auch noch auf die Minimallänge von 15cm gekürzt - allerdings ohne Erfolg. :-( Von 10 Einschaltvorgängen hat das Display nur einen "überlebt", einmal ist sogar der ganze uC stehen geblieben, und im Großteil der Schaltvorgänge lief der uC zwar normal weiter, das LCD-Display zeigt ab dann aber nur noch wirre Zeichen. Beim Schalten einer 60W-Glühbirne über ein Relais klackern die Relais mittlerweile nur noch maximal ein mal, beim Schalten eines Vorschalttrafos für eine 80W HQL-Lampe flattern die Relais aber noch ganz schön. Ansonsten muss ich zugestehen, dass ich vorallem im Bereich EMV noch sehr wenig weiß. Meine bisherigen Experimente mit Mikrocontrollern bewegten sich bisher immer nur in sauberen 3-5 Volt Gleichspannung, ganz weit weg von 230 V~. Damals in meiner Schulzeit wurde (trotz Physik-LK) EMV komplett außen vor gelassen und Wechselstrom nur ganz kurz angerissen. Ich kämpfe im Moment auch noch ein wenig damit, dass EMV meiner Meinung nach noch viel abstrakter ist, als der ganze Rest, dem man so als Elektronikbastler begegnet. Diese ganzen HF-/Störfelder kann man leider weder "anfassen" noch irgendwie "sehen". Man sieht nur das Ergebnis, dass irgendetwas nicht funktioniert, und sucht dann nach der "ursächlichen unsichtbaren Kraft". Aber ich bin ja immerhin daran interessiert und durchaus bereit wieder etwas dazu zu lernen. :-) PS: Ich habe mir soeben noch für wenig Geld ein Päckchen MKP X2 Kondensatoren 275V~ 220nF bestellt. Die sollten dann wohl relativ gut ihren Dienst als Snubber tun. Was den 100 Ohm Widerstand betrifft, so habe ich hiervon noch einige aus einem Farnell-Sortiment über. Allerdings nur mit einer Belastbarkeit von 0,5W. Ist das ausreichend? Ich würde die Widerstände auf der Platine frei stehend montieren, so dass sie gut Luft umflossen sind. Das Relais schaltet im Übrigen später nur maximal zehn Mal am Tag um, zwischen zwei Schaltvorgängen liegen mindestens fünf Minuten. Vielleicht kann ja einer von den Spezialisten hier kurz sagen, ob dies grob überschlagen in diesem Fall mit den 0,5W ausreicht, oder ob ich mich lieber gleich noch nach größeren Widerständen umschauen sollte. Gruß David
Hast du 'mal an Halbleiterrelais gedacht? Ich schalte HQI-Lampen mit µC und Halbleiterrelais ohne Probleme. Gruß Einhart
Hallo Einhart, meinst du Solid-State-Relais wie zum Beispiel von Sharp das S202S01? Warum ich die nicht verwendet habe, gute Frage - wohl einfach weil ich mit Solid-State-Relais bisher noch keinen Kontakt hatte. Ich habe mich somit einfach nur aus Kostengründen und der einfachen Handhabung für die klassischen Relais entschieden. Dass diese bei der Schaltung von induktiven Lasten so problematisch sein können, da hätte ich mich vorab wohl besser informieren sollen. Wenn ich die Relaiskarte nochmal aufbauen würde, würde ich jetzt sicherlich auf solchen moderneren Halbleiterrelais aufbauen. Andererseits wäre es ja schon fast schade, wenn der erste Prototyp schon perfekt liefe - da hätte man ja gar nichts mehr zum aus/verbessern. :-)
Auch die verwendung von Halbleiterrelais loest nicht das Problem das deine Schaltung nicht EMV gerecht aufgebaut ist. In Maschinensteuerungen werden die mehrzahl der Motoren ueber normale Schuetze eingeschaltet und die wiederum von der Steuerung. Das lauft normalerweise Problemlos. Wie gesagt du hast ein dicke EMV Problem in deiner Schaltung. Was mir immer wieder in solchen Schaltung auffaellt ist das zum beispiel bei deinen Tasten sich nur auf die internen Pullups verlassen wird. Mit ca. 100Kohm ist das aber schon mal ein sehr empfindlicher Eingang . Da wuerde ich mal externe Pullups von rund 4.7 K empfehlen. Und wenn die Tasten weiter wegsitzen dazwischen sogar einen Optokoppler. Auch ein kleines C von einigen nF wuerde hier nicht schaden. Und wie gesagt den GND deiner Schaltung ueber 10nF mal an PE. (aber nicht ueber ein duennes Draehtchen sonder moeglichst flaechig). In deiner Versorgung noch ein Netzfilter drin. Eventuell die Leitungen zum Display mit ein paar kleine C von einigen nF abfangen. Gruss Helmi
> Auch die verwendung von Halbleiterrelais loest nicht das Problem das > deine Schaltung nicht EMV gerecht aufgebaut ist. Korrekt, es würde die Schaltung nicht EMV-gerecht machen. Aber es würde doch die Ursache für die EM-Störungen eliminieren. Und da die Schaltung nur für meinen privaten Gebrauch kein CE benötigt, sondern nur in einer fest definierten Umgebung funktionieren muss, wäre dies doch eigentlich auch akzeptabel, wenn einfach dafür gesorgt wird, dass in der Umgebung keine EM-Störfelder erzeugt werden. > Was mir immer wieder in solchen Schaltung auffaellt ist das zum beispiel > bei deinen Tasten sich nur auf die internen Pullups verlassen wird. Die Taster machen mir allerdings trotz deiner Bedenken gar keine Probleme. Sicherlich machen die internen Pullups die Eingänge recht empfindlich, aber es ist mir nie passiert, dass irgendein Taster-Eingang durch eine Störung zufällig "betätigt" werden würde. Die Probleme mit der Stromversorgung werde ich mal noch in Angriff nehmen, indem ich anstelle meines Netzteils ein fertiges Labornetzteil anschließe. Ich denke, die sollten in EMV-Hinsicht doch deutlich besser konstruiert sein, als mein Eigenbau. Damit kann ich den Fehler ja schonmal besser einschränken. Für die von dir vorgeschlagene "Erdung der Masseleitung" mittels 5-10nF Kondensator, muss da der Kondensator irgendwelchen besonderen Anforderungen gerecht werden (Spannungsfestigkeit etc)? In dieser Größenordnung habe ich im Moment nämlich nur welche bis max. 65V hier bei mir. Für die anderen Vorschläge mit Netzfilter u.a. muss ich erstmal alle notwendigen Bauteile für eine nächste Bestellung beim Elektronik-Versandhandel zusammenschreiben, und mich bis dahin auch noch etwas tiefer in das Kapitel EMV einlesen.
>Für die von dir vorgeschlagene "Erdung der Masseleitung" mittels 5-10nF >Kondensator, muss da der Kondensator irgendwelchen besonderen >Anforderungen gerecht werden (Spannungsfestigkeit etc)? In dieser >Größenordnung habe ich im Moment nämlich nur welche bis max. 65V hier >bei mir. fuer den ersten Test sollte das mal reichen. Danach kannste immer noch bessere nehmen
Das Schalten deiner Netzlast erzeugt Störungen im Netz, die über dein Netzteil in die Schaltung gelangen, die die Relais klappern läßt, was weitere Störungen verursacht usw... Eingangsfilter für das Netzteil wurde schon erwähnt, ebenso Snubber an den Kontakten. Entstörkondensatoren nützen aber nix, wenn sie Lichtjahre vom IC entfernt sind. (Gilt übrinx auch für Freilaufdioden an Relais). Ein wenig beachteter Fakt ist, das der MC wenige µs nach dem power up losrennt, obwohl die restliche Schaltung noch gar nicht mit stabiler Spannung versorgt ist (Elkos). Eine Wartezeit von einigen ms wirkt hier manchmal Wunder. Im Hinterkopfsollte man auch behalten, das Relaiskontakte prellen und Relais gegenüber der Elektronik ware Lahmärsche sind. Wenn die Kabelverbindung zwischen CPU- und Relaiskarte relativ lang ist, mußt du mit dem Takt mal ein bischen runter gehen. An deiner CPU-Karte ist mir übrinx folgendes aufgefallen: AREF wird nicht mit 5V verbunden sondern bleibt offen, oder hängt über 100n an gnd. AGND gibt es nicht beim Mega32, sondern nur GND.
Hallo, nachdem heute meine X2-Kondensatoren zum Bau der Snubber-Elemente im Briefkasten lagen, habe ich mich gleich ran gemacht und die Teile wie üblich eingebaut. Positiv: Beim Schalten der Lampen klackert nun gar nichts mehr, das LCD bleibt "am Leben", alles wunderbar. Prima. In sofern dürfte damit wohl der Teil der elektromagnetischen Störungen eliminiert sein, der die uC-Elektronik aus dem Takt gebracht hat. Negativ: Die über ein Relais geschaltene HQL-Lampe glimmt nun permanent vor sich hin, auch wenn das Relais gar nicht angezogen ist. Eine Glühbirne bleibt über die Relais und Snubber dunkel, aber bei der HQL-Lampe scheint irgendein Strom sich durch das RC-Glied an den Relaiskontakten vorbei zu schleichen. Ich habe schon probiert nur die Phase, nur den Nulleiter, oder beide zusammen über ein Relais zu trennen, immer das selbe Ergebnis. Dieser "Leckstrom" reicht der Lampe nicht, um zu zünden, es bleibt wie gesagt bei einem magenta-farbenen Glimmen. Als Kondensatoren verwende ich nun welche mit 220 nF und die Widerstände haben 90 Ohm. Sollte also noch im Rahmen dessen liegen, was hier so vorgeschlagen wurde. Ich verwende eine 60 Watt Standard HQL-Lampe von Osram, angetrieben von einem handelsüblichen HQL-Vorschalttransformator von ABB. Über das Relais schalte ich die primärseitigen Zuleitungen des Vorschalttrafos. Kann sich jemand hierauf vielleicht einen Reim machen? Zugegeben befinde ich mich jetzt mit den RC-Gliedern im Wechselstromkreis schon etwas abseits meines momentanen Wissens. RC als Hoch-/Tiefpass ist mir soweit ein Begriff, aber warum da nun bei der einen Lampe kein Strom fließt, bei einer anderen aber schon, kann ich mir im Moment nicht erklären. Vielen Dank für eure Hilfe, vielleicht bekomme ich zusammen mit euch die Schaltung ja doch noch in den Griff. :-) PS: Die Beschaltung des Mega32 sollte eigentlich passen. Die fehlerhafte Beschriftung muss wohl ein Problem mit Eagle (bzw. einer nicht ganz korrekten Bibliothek) sein. Ich habe jedenfalls den GND "links" (neben VCC) direkt mit dem GND "rechts" (neben AVCC) gebrückt. Dann wiederum eine Brücke von VCC nach AVCC und von dort nach AREF. Zwischen VCC/GND und AREF/GND befindet sich je ein 100 nF Kondensator, gerade 1 Lochraster von der IC-Fassung entfernt. Gruß David
Wer sagt denn das über die andere Lampe kein Strom fliesst ? Bei 220nF über dem Relaiskontakt sind das immerhin ca. 15mA Du überbrückst doch mit deinem RC Glied den Relaiskontakt. Und bei Wechselspannung fliesst dort immer ein kapazitver Blindstrom über den Kondensator. Denn kannst du auch ausrechnen. Blindwiderstand des Kondensators : XC = 1 /(2*pi*f*220nf) Daraus den Strom I = 230V / XC Und diese 15mA scheinen wohl zu reichen um dein HQL Lampe am glimmen zu halten. Für deine Glühlampen reicht es wohl nicht um die zum glühen zu bringen. Auch muss du aufpassen wenn du die anderen Birnen wechseln willst . Dort liegt auch im ausgeschalteten zustand noch Spannung an. Gruss Helmi
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