Hallo Zusammen, ich muss eine Elektronik entwickeln welche ein Relais überwacht und schaltet. An sich nichts besonderes, jedoch muss diese Schaltung Stützzeiten von über 1 sec überstehen. Die Elektronik verbraucht kaum was, aber das Ansteuern der Relaisspule zieht schon einigen Strom. Nun will ich ungern riesigen Elkos in die Schaltung einbauen, schon allein deswegen, weil es das Gerät deutlich Schwerer, grösser und vor allen Dingen teurer macht. Ein selbsthaltendes Relais geht leider auch nicht, da es sich bei der Anwendung um ein elektronisches Türschloss handelt. Da wäre es unschön wenn man die Tür bei einem Defekt der Elektronik nicht mehr aufkriegt. Habt ihr vielleicht Ideen wie man das Magnetfeld der Spule möglichst lange ohne externe Energiezufuhr aufrechterhalten kann? Mit einer Freilaufdiode fließt der Strom zwar immer im Kreis, die in der Spule gespeicherte Energie wird aber vermutlich schnell in der Diodenstrecke verheizt. Eventuell habe ich mir überlegt einen Kondensator parallel zu schalten wodurch ein Schwingkreis entsteht. Zwar ändert sich die Polarität des Magnetfeldes ständig, jedoch sollte es kein Problem sein, da das Angezogene Material kein Dauermagnet ist und somit keine eigene Polarität besitzt. Was mein ihr dazu?
DC Relaisspulen begrenzen den Strom ja oft selbst durch den Widerstand, das heist eine Spule mit äußerst niedriger Güte. Zusätzlich wird der Schwingkreis im angezogenen Material, welches vermutlich kein Ferrit oder ähnliches ist Wirbelströme induzieren was sich wie ein zusätzlicher R im Schwingkreis auswirkt -> Dämpfung. Wie steuerst du die Relais Spulen, einfach DC aufschalten?
> Wie steuerst du die Relais Spulen, einfach DC aufschalten? Ja, über deinen DC/DC Wandler 18 VDC drauf geben > DC Relaisspulen begrenzen den Strom ja oft selbst durch den Widerstand, > das heist eine Spule mit äußerst niedriger Güte. > Zusätzlich wird der Schwingkreis im angezogenen Material, welches > vermutlich kein Ferrit oder ähnliches ist Wirbelströme induzieren was > sich wie ein zusätzlicher R im Schwingkreis auswirkt -> Dämpfung. Ansonsten hast du wohl recht.
Ohne zugeführten Strom bleibt das Magnetfeld nicht lange erhalten. Die Spule hat durch ihren ohmschen Widerstand ziemliche Verluste Ein Schwingkreis hat das zusätzliche Problem, dass damit Wechselstrom fließt. Und Wechselstrom erzeugt Wirbelstromverluste im Eisenkern, damit ist die Energie auch schnell futsch. Eine vielleicht praktikablere Lösung: Damit das Relais angezogen bleibt, muss man es längst nicht mit Nennspannung betreiben. Ich habe es gerade mal ausprobiert: Ein 12V-Relais (ich habe so ein Standard-Relais von Finder mit 2 Umschaltkontakten für je max. 8A verwendet) fällt erst bei ca. 3V ab. Sicherheitshalber könnte man auch 4V verwenden. 4V sind ein Drittel von 12V. Damit braucht das Relais bei 4V also nur noch 1/9 der Nennleistung. Der Elko kann somit viel kleiner ausfallen. Zum zuverlässigen Anziehen sollte das Relais mal kurz 12V bekommen, dann kann man auf 4V zurückschalten. Wenn eh ein µC verbaut wird, dann kann man die Leistung auch per PWM reduzieren.
Da wird dann Grundsätzlich schon mal mächtig verheizt, klar ist so vorgesehen. Der Strom wird nur durch den R begrenzt (R-L-Glied). Um Strom mal Grunsätzlich zu Sparen könntest du andere niederohmige Spulen verwenden und den Strom mittels PWM Regeln(Buck Koverter, wie bei einem Chopper für einen DC Motor) Sichergestellt mus sein, das der gleich Fluß wie sonst entsteht. Und diese Regelelktronik dann mittels Kondesatoren (welche ist wieder eine Diskussion wert, Supercap) speisen. So muss der Kondesator die Energie zum erneuten Anfmagnetisieren, Schalten, Elektronik, etc speichern aber eben nicht ständig den normalen relais DC-Widerstand einheizen. Ich denke anders wird du 1s Holdup Zeit nicht überstehen. Selbst wenn eine Recht niederohmige Spule über einen Fet (statt Freilauf) kurzgeschlossen wird, 1s wird nicht halten. MFG
@ Bastler (Gast) >Stützzeiten von über 1 sec überstehen. Die Elektronik verbraucht kaum >was, aber das Ansteuern der Relaisspule zieht schon einigen Strom. WIEVIEL? Siehe Netiquette!!! >Nun will ich ungern riesigen Elkos in die Schaltung einbauen, schon >allein deswegen, weil es das Gerät deutlich Schwerer, grösser und vor >allen Dingen teurer macht. WIEVIEL TEURER, SCHWERER etc? >handelt. Da wäre es unschön wenn man die Tür bei einem Defekt der >Elektronik nicht mehr aufkriegt. So groß muss der Elko gar nicht sein. Rechne es mal aus. Rechne mit Tau = 0,3s. MFG Falk
es gibt ja auch noch akkus, eventuell ist das ja eine Alternative.
>Da wäre es unschön wenn man die Tür bei einem Defekt der >Elektronik nicht mehr aufkriegt. Das wird sowieso passieren, oder welche Schaltung steuert dann das Tuerschloss? Gast
> .. aber das Ansteuern der Relaisspule zieht schon einigen Strom. Für solche Aufgaben wurden bistabile Relais erfunden... :-/ > Ein selbsthaltendes Relais geht leider auch nicht, da es sich bei > der Anwendung um ein elektronisches Türschloss handelt. Da wäre es > unschön wenn man die Tür bei einem Defekt der Elektronik nicht mehr > aufkriegt. Diese Denkweise ist mir nicht ganz klar: Ich könnte mir aber auch andere Defekte in der Elektronik vorstellen. Z.B. solche, die das Relais niemals oder immer anziehen lassen. Auch dann solltest du die Tür ja irgendwie aufbekommen...
@ Markus F. Guter Ansatz da bei einer Spule das Magnetfeld durch den Strom bestimmt wird sollte man nach dem Ladevorgang in der Tat nicht mehr so viel Spannung benötigen. Ich werde es mal Prüfen. Die Spannung selbst könnte man über einen diskret aufgebauten DC/DC Wandler erzeugen indem man in die Rückkopplung endsprechend Kapazitäten einbaut um im Einschaltmoment eine Überspannung von 18 V zu erzeugen. Vielen Dank @ Falk Brunner Die Spule verbraucht laut Angaben 200 mA bei 18 V. Hinzu kommen nochmal die Verluste des DC/DC Wandlers, da rechne ich mit einem pessimistischen Wirkungsgrad von 85 %. Hinzu kommt noch das der Elko durch den Wandler nicht exponential entladen wird sondern genau andersherum. Je weniger Spannung der Elko hat ums mehr Strom zieht der Wandler. Bei einer Startspannung von 28 VDC brauch ich somit eine Kapazität von ca. 17 mF um die Spannung an der Spule während der gesamten Stützzeit auf 18 V zu halten. Ich kann zwar nicht genau sagen um wieviel teurer das Ganze wird da es noch in der Anfangsphase ist, aber ich schätze mal, dass so ein Elko so viel kosten wie der Rest des Gerätes.
Jetzt wäre wirklich interessant, wieviele Relais, Stromverbrauch am besten Type, wieviel Strom braucht der Rest, sonstiges Stromversorgungskonzept?
@ Lothar Miller Ist schon richtig doch der Fall, dass ein defekt dazu führt, dass die Spule kontinuierlich mit 18 V versorgt wird, ist wesentlich unwahrscheinlicher, als dass die Schaltung durchbrennt oder der Strom ausfällt.
@ Fralla Der Rest ist ein Mikrokontroller mit einem CAN-Treiber, optimistisch geschätzt ca 0,5 W.
@Bastler: Welche Relais, wieviel brauchen die? 18VDC und ...mA? Sonst ist es nicht möglich richtig zu helfen...
Hallo, Goldcap mit Sperrwandler. Gruss Klaus.
@ Bastler (Gast) >Die Spule verbraucht laut Angaben 200 mA bei 18 V. Hinzu kommen nochmal Macht nach Adam Ries 90 Ohm. Bei einem tau von 0,3s braucht man also 3,3mF. Sagen wir 4,7mF als Reserve. >Ich kann zwar nicht genau sagen um wieviel teurer das Ganze wird da es >noch in der Anfangsphase ist, aber ich schätze mal, dass so ein Elko so >viel kosten wie der Rest des Gerätes. Aha, soooo viel also!! Mann, Mann, Mann. Schon mal was von ZAHLEN gehört? Den Artikel Netiquette wirklich gelesen und auch VERSTANDEN? http://www.reichelt.de/?ARTICLE=5892 Kostet 2,35 EUR. MfG Falk
Wozu der Aufwand? Mit deiner Schaltung haben die Leute eine Sekunde Zeit das Gebäude zu verlassen. Danach sind sie eingesperrt. Nochmal, für sowas gibts bistabile Relais, da muss man nur kurz Strom aufwenden um sie umzuschalten. So funktionieren auch die Ventile in diesen Infrarot-Spülauslösern für Pissoirs, sonst würde man da ja ständig neue Batterien brauchen.
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