Hallo,
ich bastel mir grad ne Relaissteuerung mit Display, Tastatur und zwei
Relais. Die Relais sind abgesetzt vom Rest der Schaltung. Einstellbar
ist eine Countdown-Zeit (praktisch für's Platinen-Belichten :) Die
Platine hab ich mir bei einem PCB-Hersteller machen lassen, ist also
kein Lochrasteraufbau.
Also, schwupps, Probeaufbau gemacht, Belichtungsgerät drangehängt, Zeit
eingestellt, Relais gestartet... Läuft...Aber nur bis der Countdown
abgelaufen ist :( Beim Abschalten des Relais schmiert die Schaltung ab
und macht einen Reset.
So, hier mal die näheren Umgebungs-/Testbedingungen:
- Die Relais sind etwa 60-70cm vom Rest der Schaltung entfernt, über ein
zweipoliges, ungeschirmtes Lautsprecherkabel verbunden, die Treiberstufe
(BSS84, P-Kanal FET, mit Pull-Up an Gate) befindet sich auf der
Schaltung (nicht beim Relais), am FET befindet sich eine Schutzdiode
1N4148 und am Relais selbst ist eine 1N400x (zwei Dioden deswegen, weil
die Relais ursprünglich auf dem PCB der Gesamtschaltung waren -> ich hab
sie abgesetzt, damit man nicht an die 230V rankommt)
- Auf dem Werktisch tritt das Problem nicht auf, während ich die
Software geschrieben habe, konnte ich den Effekt kein einziges Mal
sehen, weder mit dem Tischnetzteil noch mit dem für die endgültige
Version geplanten Steckernetzteil (12Vdc, 200mA), allerdings kann ich
das Belichtungsgerät nicht aufn Werktisch bringen (steht in einem
anderen Haus)
- Das Belichtungsgerät war direkt neben der Schaltung, das Abschalten
des Geräts bzw. der Lampen-Vorschaltgeräte hat sicherlich Dreck über das
Steckernetzteil und wahrscheinlich auch über die Luft reingepustet, also
bei angeschlossenem Belichtungsgerät ergaben sich die meisten
"Abschüsse" (beim Betrieb mit 9V-Blockbatterie traten keine Störungen
auf) und sowohl das Belichtungsgerät als auch das Steckernetzteil der
Schaltung waren in der gleichen Steckdosenleiste (ich hab nicht
drangedacht, zu prüfen, ob das Anschließen an unterschiedliche
Steckdosen im Raum einen Unterschied macht)
- Auch ohne angeschlossenem Belichtungsgerät (überhaupt keine Last am
Relais) ist der Effekt beim Abschalten aufgetreten, allerdings nie auf
dem Werktisch, sondern an anderen Orten (Küche, etc.) und wesentlich
seltener, allerdings waren keine anderen Geräte in der Nähe in Betrieb
Anbei die Abbildungen der Treiberschaltung der Relais sowie des
Netzteils auf der Schaltung.
Ich hab versuchsweise mal einen 47µF Elko über VCC/GND so nah wie
möglich an der Treiberstufe angeschlossen, brachte leider nicht viel
(logisch, wenn der Dreck wahrscheinlich vorne übers Netzteil reinkommt).
Die Verwendung einer 9V-Batterie hatte wie oben erwähnt das Problem
behoben (bzw. die Symptome eliminiert) , also muss ich den
Eingangsspannungsbereich wahrscheinlich noch filtern.
Würde hier eine CommonModeChoke helfen?
Ich kann das Problem bei angeschlossenem Belichtungsgerät leider
momentan nicht mit einem Oszi untersuchen. Ich konnte allerdings mit dem
Oszi die Versorgungsspannung der Schaltung prüfen, wenn das Relais
durchschaltet. Man sieht die Spannung gaaaaanz wenig absacken, höchstens
ein paar mV.
Die Schaltung verwendet einen MAX812 als Watchdog für den µC. Der
ManualReset-Eingang ist ohne Pull-Up (ist intern vorhanden) an eine
Stiftleiste angeschlossen. Hier will ich noch prüfen, ob sich die
Schaltung etwas über die offene Leitung einfängt, oder ob der Reset des
MAX812 aus anderen Gründen aktiviert wird.
Hat vielleicht sonst noch jemand eine Idee? Was mich noch ein bisschen
stutzig macht, ist dass der Absturz auch ab und zu dann aufgetreten ist,
wenn kein Verbraucher angeschlossen war, sich aber auch nichts in der
Nähe in Betrieb befand, also als ob quasi das reine Abschalten des
Relais den Absturz verursacht hat. Zum Relais (Siemens V23037 A0001
A101) konnte ich leider kein Datenblatt finden, es handelt sich um ein
6V(!) Relais mit einem DC-Widerstand der Spule von etwa 70-75 Ohm, also
etwa 70mA bei 5V Steuerspannung und ignoriertem Spannungsabfall über dem
FET.
Ich bin echt ratlos und klopf mich jetzt in die Heia, vielleicht kommt
morgen die Erleuchtung.
Ralf
Hi
Das Schalten von Relais bedeutet eine nicht unerhebliche Belastung des
Stromkreises im Einschaltmoment. Vermutlich speist du auch aus der
gleichen Quelle deinen µC., der auf der Schaltung nicht abgebildet ist.
Wie sieht's da mit Abblockkondensatoren aus? Auch ist eine Hoch- oder
Niederfrequente Einstreuung über die Relaisleitung denkbar. Diese
könntest du über kleine Kondensatoren (z.B. ~ 22 nF ) kurzschließen, sie
würden aber ebenfalls eine kurze Last beim Zuschalten bedeuten. Versuch
mal folgendes:
Nimm für deine Relais eine eigene Spannungsquelle und verbinde nur die
Masse. Setz die Transistoren direkt ans Relais. Nun denke ich, kannst du
auch über eine längere Signalleitung dein Relais schalten, ohne eine
Rückwirkung auf deinen Prozessor zu bekommen. Wichtig sind
Abblock-Kondensatoren direkt am Controller in der Versorgungsspannung
(VCC -!!- GND)
Eine etwas aufwändigere Lösung wäre der Einsatz von Treibertransistoren,
direkt am µC-Ausgang, um die Signalleitung noch zu entkoppeln oder einen
geeigneten Treiber-IC.
Gruß oldmax
Hallo,
kann nur meine Meinung hier anbringen: bei mir werden bei solchen
Sachen, die mehr oder weniger viel (Netz-)Last schalten müssen,
12V-Relais benutzt, die werden aus der Rohspannung versorgt. Der Elko
vor dem Regler mesit 470µ, 100µ wäre mir da zu klein.
Hinter einem 7805 keinen großen Elko, nur wenn die Leitungen zur
Schaltung relativ lang sind, dicht an der Schaltung 10-22µ.
Relaistreiber sind übliche npn-Transistoren mit Basiswiderstand,
Kollektor und +12V führt dann zu den Relais, wenn die weiter weg sind.
Freilaufdioden direkt an den Relais.
Gruß aus Berlin
Michael
@ldmax (Gast)
>Das Schalten von Relais bedeutet eine nicht unerhebliche Belastung des>Stromkreises im Einschaltmoment.
Keineswegs. Der Strom steigt relativ langsam an, siehe RL-Glied.
>Abblock-Kondensatoren direkt am Controller in der Versorgungsspannung>(VCC -!!- GND)
Man sollte auch den Gleichrichter nicht vergessen. AFAIK ist C12 arg
knapp! Mach den mal eher 1000µF.
>Eine etwas aufwändigere Lösung wäre der Einsatz von Treibertransistoren,>direkt am µC-Ausgang, um die Signalleitung noch zu entkoppeln oder einen>geeigneten Treiber-IC.
Der BSS84 ist mit 70mA und 5V am Gate etwas knapp bemessen. Erst recht
bei 6V Relais. Pi mal Daumen komen nur 4V am Relais an. Das ist aber
eine andere Geschichte.
Weiterhin fehlt ein Snubber an den Relaiskontakten. Siehe auch
Relais mit Logik ansteuern.
MfG
Falk
Hallo,
vielen Dank für eure Antworten. Ich hab zwischenzeitlich noch einen
Testlauf mit dem Belichtungsgerät gemacht. Hier mal kurzes Feedback:
- Entgegen meiner obigen Aussage ist auch der Betrieb mit einer
9V-Batterie fehlerbehaftet
- Eine Kapazitätserhöhung der Elkos vor und hinter dem Regler von
jeweils 470µF brachte keine Verbesserung
- Direkt an der Klemme, abgehend zum Relais, angebrachte Kondensatoren
von 100nF und 100pF haben keine Verbesserung gezeigt
- Eine Z-Diode 5.1V über der Versorgungsspannung hat auch nix gebracht
- Ist das Relais aktiv, erzeugt das Abschalten des Belichtungsgerätes
ebenfalls den Absturz
So, ich werde jetzt mal versuchen, einen Snubber über die Relaiskontakte
zu löten und dann einen neuen Versuch machen. Ich werd zwei
Snubber-Versionen ausprobieren, einmal 470pF/220R gemäß der Faustformel
aus dem o.g.Snubberartikel, und die dort angegebenen Pauschalwerte von
100nF/100R.
Ausserdem konnte ich noch einen Varistor mit entsprechender
Spannungsfestigkeit auftreiben, würde das auch was bringen?
Ralf
Kurzes Update:
Varistoren über den Relaiskontakten haben schon mal nix gebracht. Die
Tage werd ich mal einen Snubber über die Kontakte pappen und gucken, ob
das was bringt.
Ausserdem will ich mal gucken, ob's ne Auswirkung hat, wenn ich die
Zuleitung zum Relais durch einen Ferrit führe bzw. in die Zuleitung eine
CommonModeChoke reinklopfe.
Sobald ich die Möglichkeit habe, will ich mitm Oszi ran, damit ich sehe,
ob da die Spannungsversorgung was abbekommt.
Desweiteren mach ich noch n Versuch mit direkt auf der Schaltung
aufgebrachtem Relais, also ohne Kabel dazwischen.
Und zu guter Letzt noch die Prüfung, ob es hilft, die Relaisspannung
extern einzuspeisen bzw. ein 12V-Relais zu nehmen und direkt mit der
Eingangsspannung aufs Relais zu gehen.
Ich geb nicht auf :)
Ralf
Hallo,
wichtig ist vor allem die Verdrahtung am Mikrocontroller.
(insbesonders Gnd-Leitung)
Du solltest einen Leistungs-Gnd (Sternpunkt beim Netzteil-Elko) zu den
Relais haben und einen Logik-Gnd (Sternpunkt beim Prozessor Gnd) für den
Prozessor und den Resetgenerator. (Dasselbe gilt natürlich auch für die
5V).
Den Reset-Generator würde ich am Ausgang auch nochmal abblocken.
(Die Versorgung ist hoffentlich schon abgeblockt).
Die Quarz-Kondensatoren brauchen eine eigene Leitung zum
Mikroprozessor-Gnd.
Besser als Common-Mode Drosseln sind normalerweise Serienwiderstände
1-10KOhm. (die Pull-ups mußt Du dann auf 100k erhöhen oder auf die
Prozessorseite setzen).
mit Common-Mode Drosseln erreicht man kaum mehr als 300-1000 Ohm im
interessierenden Frequenzbereich. Mit Ferriten auch nur wenn man einige
10 cm Leitung im Ferrit hat (ggf. mehrfache Windungen).
Sehe gerade die Leiterplatte ist schon fertig.
Da hilft nur noch die Brute-Force Methode.
Leiterplatte in ein Metallgehäuse (Weißblech) und alle Zuleitungen (zum
Relais und zum Steckernetzteil) über Durchführungskondensatoren (>= 1nF)
ins Gehäuse führen.
Eventuell hilft es auch eine Kupferfläche (kaschierte Leiterplatte)
unter die
Schaltung zu setzen und alle Zuleitungen über kurz (Bruchteile von
Millimetern) angeschlossene Keramikkondensatoren (1-10nF) auf die
Kupferfläche abzufiltern.
Hallo Anja & Klaus,
> Du solltest einen Leistungs-Gnd (Sternpunkt beim Netzteil-Elko) zu den> Relais haben und einen Logik-Gnd (Sternpunkt beim Prozessor Gnd) für den> Prozessor und den Resetgenerator. (Dasselbe gilt natürlich auch für die> 5V).
Auf der Platine befinden sich eine VCC/GND Fläche auf TOP/BTM.
Die Sternverdrahtung hab ich dummerweise nicht realisiert, bin direkt
jeweils in die Flächen.
> Den Reset-Generator würde ich am Ausgang auch nochmal abblocken.> (Die Versorgung ist hoffentlich schon abgeblockt).> Die Quarz-Kondensatoren brauchen eine eigene Leitung zum> Mikroprozessor-Gnd.
Der Watchdog ist mit 100nF abgeblockt, erst dann gehts in die Fläche.
Dasselbe gilt für den Controller.
Die Quarzkondensatoren gehen direkt in die Fläche. Gibts einen Grund,
warum ich die Caps erst am Controller an GND anbinden sollte?
> Besser als Common-Mode Drosseln sind normalerweise Serienwiderstände> 1-10KOhm. (die Pull-ups mußt Du dann auf 100k erhöhen oder auf die> Prozessorseite setzen).
Du meinst Serienwiderstände zu den Gates der FETs?
> mit Common-Mode Drosseln erreicht man kaum mehr als 300-1000 Ohm im> interessierenden Frequenzbereich. Mit Ferriten auch nur wenn man einige> 10 cm Leitung im Ferrit hat (ggf. mehrfache Windungen).
Wie gesagt, muss ich ausprobieren, und was erstmal ganz wichtig ist, ist
eben die Untersuchung, was genau da auf welcher Leitung passiert, sonst
tapps ich nur im Dunkeln. Muss gucken, dass ich n Oszi und n Trenntrafo
zum Tatort bringe.
> Sehe gerade die Leiterplatte ist schon fertig.
Ist nicht schlimm, ist ein Prototyp :)
> Leiterplatte in ein Metallgehäuse (Weißblech) und alle Zuleitungen (zum> Relais und zum Steckernetzteil) über Durchführungskondensatoren (>= 1nF)> ins Gehäuse führen.
Ein Blech hab ich mal versuchshalber unter die Schaltung gelegt, sowohl
GND- als auch PE-Anbindung (= Funktionserde ?) haben nicht geholfen.
Sind Durchführungskondensatoren spezielle Kondensatoren? Oder meinst du
ganz normale Abblockfunktion?
> Eventuell hilft es auch eine Kupferfläche (kaschierte Leiterplatte)> unter die Schaltung zu setzen und alle Zuleitungen über kurz (Bruchteile> von Millimetern) angeschlossene Keramikkondensatoren (1-10nF) auf die> Kupferfläche abzufiltern.
Müsste die Fläche dann nicht mit GND verbunden sein, damit die Störungen
abgeleitet werden können?
Ralf
>Auf der Platine befinden sich eine VCC/GND Fläche auf TOP/BTM.>Die Sternverdrahtung hab ich dummerweise nicht realisiert, bin direkt>jeweils in die Flächen.
Wo liegen dann die Leitungen? Wenn die auch auf TOP/BTM liegen kannst Du
die "Flächen = Schweizer Käse" vergessen. Bei richtigen Flächen sollte
das von Dir geschilderte Problem nicht auftreteh.
Trotzdem würde ich bei Multilayer den Netzteil und I/O-Gnd durch
Räumliche Trennung und Segmentierung der Massefläche vom Logik-Gnd
trennen.
>Die Quarzkondensatoren gehen direkt in die Fläche. Gibts einen Grund,>warum ich die Caps erst am Controller an GND anbinden sollte?
Wenns eine echte Fläche ist sollte sie niederinduktiv genug sein, zumal
der GND-Pin direkt daneben sitzt. Ansonsten (bei 2-Lagen-Layout) koppeln
Störspannungen auf die Leitung ein.
Beispielrechnung von mir siehe hier:
Beitrag "EMV Fragestellung"
Wobei ich bezweifle daß bei SMD-Technik von der Fläche außer parasitärer
Kapazität viel übrig bleibt.
>Du meinst Serienwiderstände zu den Gates der FETs?
Ja
>Muss gucken, dass ich n Oszi und n Trenntrafo zum Tatort bringe.
Der Oszi wird auch gestört. Es wird extrem schwierig brauchbare
Messungen zu kriegen.
Bastel Dir lieber aus einem alten Relais eine Klingel (über
Öffnerkontakt) und schließe das mal parallel zum Steckernetzteil oder zu
VCC/GND dort wo deine Relais angeschlossen werden. Dann mit dem
"EMV-Daumen" oder auch einer metallischen Prüfspitze sämtliche Pins bzw.
das Metallgehäuse des Quarzes berühren um den empfindlichsten
herauszufinden. (du brauchst natürlich irgendeinen Indikator ob Dein
Programm noch richtig läuft).
Falls es das Quarzgehäuse ist hilft vielleicht es an deine Massefläche
mit anschließen.
>Ein Blech hab ich mal versuchshalber unter die Schaltung gelegt, sowohl>GND- als auch PE-Anbindung (= Funktionserde ?) haben nicht geholfen.>Sind Durchführungskondensatoren spezielle Kondensatoren? Oder meinst du>ganz normale Abblockfunktion?
Ich habe verstanden daß Du Schutzkleinspannung (Steckernetzteil hast) da
brauchst Du keinen PE (ist nur für Berührschutz) die EMV-Ströme fließen
vor allem über parasitäre Kapazitäten. Bei Deinen "Flächen" auf der
Leiterplatte sind diese parasitären Kapazitäten schon sehr groß so daß
eine Fläche unter der Leiterplatte wenig bringt. In Deinem Fall muß es
mindestens ein "U-Förmiges" Blech um die Leiterplatte sein. Es bringt
auch nichts den GND alleine an diese Fläche anzuschließen. Alle
Leitungen die Deine Leiterplatte verlassen müssen abgeblockt werden. Den
Gnd kann man (an einer Stelle) direkt anschließen oder auch über einen
Filterkondensator. In Größeren Systemen wird man Filterkondensatoren
wegen der sonst entstehenden Masseschleifen bevorzugen.
Durchführungskondensatoren sind für die Störungen sehr niederinduktive
Bauteile (Eigeninduktivität mind Faktor 3-4 unter dem was ein
SMD-Chip-Kondensator ohne Anschlussleitungen zu bieten hat). Jeder halbe
Millimeter Anschlußleitung für den Kondensator verschlechtert die
Filterwirkung schon wieder etwas.
>Müsste die Fläche dann nicht mit GND verbunden sein, damit die Störungen>abgeleitet werden können?
Die Störungen kommen über alle Leitungen herein und werden über
parasitäre Kapazitäten auf deiner Schaltung abgestrahlt. Du willst haben
daß die Störungen alle auf die "Gehäusefläche = Äquipotentialfäche"
gelangen und von dort aus abgestrahlt werden. Deine parasitären
Kondensatoren dürfen keinerlei HF-Spannungsdifferenz sehen, damit die
Störströme nicht über Deine Leiterplatte fließen. -> alle Leitungen
müssen gefiltert werden.
In Deinem Fall reicht eine einfache Fläche als Gehäuseersatz nicht
(s.o.)
@ Ralf (Gast)
>Auf der Platine befinden sich eine VCC/GND Fläche auf TOP/BTM.>Die Sternverdrahtung hab ich dummerweise nicht realisiert, bin direkt>jeweils in die Flächen.
Ist meistens OK, ein gute Massefläche ist sehr niederohmig.
>Die Quarzkondensatoren gehen direkt in die Fläche.
Ist meistens auch OK.
> Gibts einen Grund,>warum ich die Caps erst am Controller an GND anbinden sollte?
Nicht schon wieder das Thema!
Aber!
Ein Bild sagt mehr als tausend Worte! Aber bitte mit richtigen
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MFG
Falk
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