Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik SSR an uP direkt?


von Boris N. (novski)


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Hallo
Ich möchte mit meinem Arduino Uno (ATmega328) ein SSR schalten.
Bei Relays muss aus irgend welchen gründen eine Diode zwischen die 
Schaltspannung gehängt werden. Muss ich das bei SSRs auch tun?
besten Dank!
novski

von Lothar M. (Firma: Titel) (lkmiller) (Moderator) Benutzerseite


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Boris Novski schrieb:
> Muss ich das bei SSRs auch tun?
Hat dein spezielles, aber unbekanntes SSR einen Snubber?
Was steuerst du mit diesem Relasi an?
Ist gerade Ratestunde?

> Bei Relays muss aus irgend welchen gründen eine Diode zwischen die
> Schaltspannung gehängt werden.
Du solltest keine Dioden verbauen, wenn dir die Gründe für deren Einsatz 
nicht bekannt sind...

von Boris N. (novski)


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Lothar Miller schrieb:
> Boris Novski schrieb:
>> Muss ich das bei SSRs auch tun?
> Hat dein spezielles, aber unbekanntes SSR einen Snubber?
> Was steuerst du mit diesem Relasi an?
> Ist gerade Ratestunde?
Tschuldige. Steuere nicht mit Relasi sondern mit Solid State Relay.
http://www.avagotech.com/docs/AV02-1181EN
>> Bei Relays muss aus irgend welchen gründen eine Diode zwischen die
>> Schaltspannung gehängt werden.
> Du solltest keine Dioden verbauen, wenn dir die Gründe für deren Einsatz
> nicht bekannt sind...

Steuer- sowie Outputspannung ist 5V. Ich möchte die Speisung einer am 
Output hängenden Schaltung Steuern. Brauche aber so um die 10W Leistung. 
Das SSR hat kein snubber integriert. Nur den Eingangs Optokopler.
Deshalb frage ich mich ob eine Freilaufdiode notwendig ist...

von MaWin (Gast)


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Boris Novski schrieb:
> Muss ich das bei SSRs auch tun?

Nein, das SSR benötigt oftmals einen Vorwiderstand, denn der Eingang ist 
eine LED wie beim Optokoppler.
Geschickterweise hast du NATÜRLICH nicht geschrieben WELCHES SSR.

Boris Novski schrieb:
> Outputspannung ist 5V

Übliche SSR verbraten bis 2V für sich, bleiben also nur 3V.

von Blinky (Gast)


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Hallo,

Die Freilaufdiode brauchst Du nur bei einem Relais mit Spule.
Das SSR hat zur Steuerung intern einen Optokoppler. Laut dem Datenblatt 
ist "Input Current ON" zwischen 5mA (Min) und 20mA (Max) und die "Input 
Forward Voltage" zwischen 1,1V (Min) und 1,7V (Max) bei 5mA.
Sollte also mit ~ 330-360 Ohm Vorwiderstand funktionieren.

von Boris N. (novski)


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Blinky, Danke für die Ausfürhung zum Optokopler und die 
Vorwiederstands-Berechnung!


MaWin schrieb:
> Boris Novski schrieb:
>> Outputspannung ist 5V
>
> Übliche SSR verbraten bis 2V für sich, bleiben also nur 3V.

Das müsste dann irrgendwie im Datenblatt ersichtlich sein oder?
Welcher wert ist das?

Die Output Offset Voltage ist mit Typ. 1uV angegeben...

von Lothar M. (Firma: Titel) (lkmiller) (Moderator) Benutzerseite


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Boris Novski schrieb:
>> Was steuerst du mit diesem Relasi an?
>> Ist gerade Ratestunde?
> Tschuldige. Steuere nicht mit Relasi sondern mit Solid State Relay.
Relasi? Da haben scih wohl die Buschatben vretuascht... :-(

MaWin schrieb:
> Übliche SSR verbraten bis 2V für sich, bleiben also nur 3V.
"Übliche" SSR sind gar nicht für Gleichspannung geeignet.

Boris Novski schrieb:
> Steuer- sowie Outputspannung ist 5V.
Sind diese beiden Spannungen getrennt? Ist tatsächlich ein Relais nötig?

Boris Novski schrieb:
> Welcher wert ist das?
> Die Output Offset Voltage ist mit Typ. 1uV angegeben...
Wo?

: Bearbeitet durch Moderator
von Blinky (Gast)


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Hallo,

Laut dem Datenblatt:
Boris Novski schrieb:
> Tschuldige. Steuere nicht mit Relasi sondern mit Solid State Relay.
> http://www.avagotech.com/docs/AV02-1181EN

ist das SSR für AC und DC geeignet.

Mit der "Output ON resistance" kannst Du berechnen wieviel Spannung am 
SSR im eingeschalteten Fall im Lastkreis abfällt bzw. welche Leistung in 
Wärme verwandelt wird. Das ist wichtig um zu sehen ob und was für ein 
Kühlkörper benötigt wird.

Mit der "Input Forward Voltage" ist der Spannungsabfall im Steuerkreis 
beschrieben. Das ist die Spannung die an der internen LED abfällt. Mit 
dieser Spannung und dem erlaubten "Input Current ON" wird der 
Vorwiderstand für die interne Optokoppler LED berechnet.

von Lothar M. (Firma: Titel) (lkmiller) (Moderator) Benutzerseite


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Blinky schrieb:
> Laut dem Datenblatt:
> ...
> ist das SSR für AC und DC geeignet.
Richtig. Aber die 20mOhm werden nur erreicht, wenn es richtig 
angeschlossen ist und die beiden Mosfet parallel geschaltet sind.

Boris Novski schrieb:
> Deshalb frage ich mich ob eine Freilaufdiode notwendig ist...
Eine Freilaufdiode ist nur bei induktiven Lasten nötig.

Ich bin mir aber noch nicht sicher, ob ein SSR überhaupt nötig ist...

von Boris N. (novski)


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> Ich bin mir aber noch nicht sicher, ob ein SSR überhaupt nötig ist...

Ach so! Ich Dachte ein SSR wäre die beste Lösung aber bin für inputs 
offen...

von Blinky (Gast)


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Ich nehme an das Du mit einem Arduino Port (5V) etwas schalten willst.
Was für Dich dann geeignet ist oder nicht hängt vom Rest der Schaltung 
ab:

- Muß der Lastkreis vom Steuerkreis galvanisch getrennt sein?

- Was für eine Last willst Du schalten?

- Wieviele Lasten willst Du schalten?

Der µC auf dem Arduino Board hat Einschränkungen was den maximalen Strom
an den Ausgangsports (Einzeln / Summe) angeht, daher ist die Anzahl ggf. 
wichtig.

von Boris N. (novski)


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Blinky schrieb:
> Ich nehme an das Du mit einem Arduino Port (5V) etwas schalten willst.
> Was für Dich dann geeignet ist oder nicht hängt vom Rest der Schaltung
> ab:
>
> - Muß der Lastkreis vom Steuerkreis galvanisch getrennt sein?

Nein

> - Was für eine Last willst Du schalten?

2A pro Port

> - Wieviele Lasten willst Du schalten?

15 Ports (gesammt +/-30A)

> Der µC auf dem Arduino Board hat Einschränkungen was den maximalen Strom
> an den Ausgangsports (Einzeln / Summe) angeht, daher ist die Anzahl ggf.
> wichtig.

von Blinky (Gast)


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Wenn Du keine galvanische Trennung brauchst (Dein SSR hat eine 
galvanische Trennung) und Deine Last mit 5V DC arbeitet, würde für 
Deinen Zweck auch ein Logic Level MOSFET reichen. Logic Level ist dafür 
da, das der MOSFET auch bei den 5V sicher durchschaltet. Falls Deine 
Last induktiv ist (z.B. ein Motor) sollte die Last eine Freilaufdiode 
oder der SSR/MOSFET einen Snubber bekommen.

Der ATMega kann insgesamt 200mA und pro Port 100mA leisten. Um auf der 
sicheren Seite zu sein sollte also die Belastung an einem Port 10mA 
nicht überschreiten auch wenn der einzelne Port 40mA verkraften könnte.

von Lothar M. (Firma: Titel) (lkmiller) (Moderator) Benutzerseite


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Irgendwie Salamitaktik...
Also fassen wir zusammen, was wir schon wissen:
es sollen mit einem 5V uC bis zu 15 andere 5V Verbraucher mit je max. 2A 
geschaltet werden. Eine Potentialtrennung ist nicht nötig. Wermutlich 
soll die Versorgungsseite (also die 5V) geschaltet werden.


Also nimmt man dafür einen P-Kanal Mosfet mit einer möglichst niedrigen 
Ugsth. Der winzige IRLML6402PBF kann z.B. bei -4,5V schon 3A leiten...


@ Boris Novski
BTW: 30A in der Summe sind kein Ponyhof. Das weißt du?

: Bearbeitet durch Moderator
von Boris N. (novski)


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Lothar Miller schrieb:
> Irgendwie Salamitaktik...
> Also fassen wir zusammen, was wir schon wissen:
> es sollen mit einem 5V uC bis zu 15 andere 5V Verbraucher mit je max. 2A
> geschaltet werden. Eine Potentialtrennung ist nicht nötig. Wermutlich
> soll die Versorgungsseite (also die 5V) geschaltet werden.

Korrekt.

> Also nimmt man dafür einen P-Kanal Mosfet mit einer möglichst niedrigen
> Ugsth. Der winzige IRLML6402PBF kann z.B. bei -4,5V schon 3A leiten...

Danke für den Input. Ich werde mich dem Thema FET mal nähern...

Hier aber eine Zwischenfrage: Sind FET nicht unglaublich EST 
empfindlich?
Die Lasten sind zuschaltbar weil man sie zeitweise ausklinken muss. Wenn 
ich nun die Speisung an einer dieser 15 Lasten auschalte und diese Last 
abhänge könnte ich mit fingern an die Speiseleitern kommen. Könnte 
dadurch der FET beschädigt werden?

> @ Boris Novski
> BTW: 30A in der Summe sind kein Ponyhof. Das weißt du?
Nun ja. 30A ist etwas... Was muss ich befürchten? Müssen Schutzmaßnahmen 
ergriffen werden?

von Lothar M. (Firma: Titel) (lkmiller) (Moderator) Benutzerseite


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Boris Novski schrieb:
> Sind FET nicht unglaublich EST empfindlich?
Nein. Sie sind nicht unglaublich, sondern normal empfindlich. In 
deinem SSR wären übrigens auch 2 solcher 'Bauteile drin...

> Wenn ich nun die Speisung an einer dieser 15 Lasten auschalte und diese
> Last abhänge könnte ich mit fingern an die Speiseleitern kommen. Könnte
> dadurch der FET beschädigt werden?
Nein. Du bekommst den FET bestenfalls dann kaputt, wenn du voll geladen 
das Gate berührst und dessen Oxidschicht durchschlägt. Mach dir mal die 
Ausfallmechanismen klar. Dann kannst du dich diesen Allerweltsbauteilen 
ganz entspannt nähern...

> Nun ja. 30A ist etwas... Was muss ich befürchten?
Wie willst du was womit verdrahten? Ist alles auf 1 Platine oder hängen 
da 100m Anschlussleitung dazwischen? Was ist das für eine Last?

> Müssen Schutzmaßnahmen ergriffen werden?
Kommt drauf an. Wenn du mal Ross&Reiter nennen würdest (welche Last wird 
womit versorgt und wie oft geschaltet), dann könnte man mehr sagen...

von Boris N. (novski)


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Lothar Miller schrieb:

>> Nun ja. 30A ist etwas... Was muss ich befürchten?
> Wie willst du was womit verdrahten? Ist alles auf 1 Platine oder hängen
> da 100m Anschlussleitung dazwischen? Was ist das für eine Last?
Ach so. Die Leitungen sind max 40cm lang. Das Board layoute ich selbst 
und ich werde die Leiterbahndurchmesser mit reserve berechnen...
Die Lasten sind auch Arduino boards.
Ich Schalte also mit einem Arduino 15 andere Arduino Boards auf die 
Speisespannung von 5V.

>> Müssen Schutzmaßnahmen ergriffen werden?
> Kommt drauf an. Wenn du mal Ross&Reiter nennen würdest (welche Last wird
> womit versorgt und wie oft geschaltet), dann könnte man mehr sagen...

Die Boards werden selten ausgeschaltet.

Bitte entschuldige mir wird erst jetzt klar das auch Motoren oder 
Ähnliches mit schnellfrequentem ein/aus geschalten werden könnten und 
dass ich das nicht klar beschrieben habe...

von Boris N. (novski)


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Zusammenfassung:

Netzteil von 5V/150-200W wird noch evaluiert.

Ein Arduiono schaltet die Speisung von 15 anderen Arduinos.

Die Speisespannung beträgt 5V

Die Stromzufuhr für jedes Board sollte 2A sein

Frage:
Wie schalte ich diese Speisung am effizientesten?
Was ist zu beachten?

besten dank für jegliche Anregung...
novski

: Bearbeitet durch User
von Lothar M. (Firma: Titel) (lkmiller) (Moderator) Benutzerseite


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Boris Novski schrieb:
> Frage:
> Wie schalte ich diese Speisung am effizientesten?
mit dem erwähnten P-Kanal-Mosfet.

> Was ist zu beachten?
Strompfade:
das der Stromfluss der Lastströme oder deren Summe (auf der Masse) die 
Funktion des Schalters (z.B. durch Spannungsoffsets) nicht beeinflusst.

von Boris N. (novski)


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Sehr schön. Ich hab einiges gelesen und meine alten Schulbücher 
hervorgeholt. Lustig dass die besten Erklärungen immer noch in Büchern 
und nicht im Netz zu finden sind! :-)
Trotzdem hab ich die Ausgangsschaltung bei Mikrokontroller.net gefunden.
http://www.mikrocontroller.net/articles/Snippets#Wie_schlie.C3.9Fe_ich_einen_MOSFET_an_einen_Mikrocontroller_an.3F
Hier wird beschrieben dass der P-Kanal-Mosfet Anreicherungstyp direkt an 
den uP (bei mir Arduino) angeschlossen werden kann.
Lothar Miller schrieb das der IRLML6402 bei 4.5V am Gate schon 3A 
leitet. Ich nehme an dass dieser Ugsth wert aus der Fig.3 -Id/-Vds 
hervor geht. Daraus schliesse ich das ich mit der Ansteuerspannung den 
Strom auch begrenzen könnte.
Der Wert des Wiederstandes zur Ansteuerung rechnet sich wohl 
R=Uansteuer/Iansteuermax. Wie ich in anderem Beitrag gelesen habe. Nur 
jetzt finde ich den I-Ansteuermax nicht so im Datenblatt.
Woraus wäre dieser Ablesbar?

von mknoelke (Gast)


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Boris Novski schrieb:
> Müssen Schutzmaßnahmen ergriffen werden?
Ja, die erste hast Du schon ergriffen.
Du hast selbst etwas dazu in einem Buch gelesen nachdem du nicht 
verstanden hast welch Mühe sich hier alle gegeben haben Dir das schön 
Mundgerecht aufzubereiten.

Kopf hoch, stinkt etwas und kostet Geld, aber von getöteten Halbleitern 
kann man nur schlauer werden. :-)

von Lothar M. (Firma: Titel) (lkmiller) (Moderator) Benutzerseite


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Boris Novski schrieb:
> Daraus schliesse ich das ich mit der Ansteuerspannung den Strom auch
> begrenzen könnte.
Probiers aus. Du solltest aber im Kopf behalten, dass der kleine 
Transistor nicht viel Wärme verträgt. Wärme resultiert aus Leistung, die 
nicht schnell genug an die Umwelt abgegeben werden kann...
Aber sooo teuer sind diese Fets auch nicht, und so kannst du ohne arm zu 
werden ruhig mal 10 davon in die Siliziumschmelze schicken.

von Marcus W. (marcusaw)


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Und welcher Arduino hat 2A Leistungsaufnahme?

von Boris N. (novski)


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Marcus W. schrieb:
> Und welcher Arduino hat 2A Leistungsaufnahme?
ha! erwischt, es sind pcDuinos..

von Amateur (Gast)


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Viele SSR verhalten sich Eingangsseitig wie ein Optokoppler - sind es 
auch oft. Praktisch alle Ansteuerbedingungen sind die gleichen wie bei 
den Optokopplern bzw. Leuchtdioden.
Somit liegen der Steuerstrom und die -spannung in dem Bereich, den auch 
der normale µP abdeckt. Die Werte hierfür werden auch immer im 
Datenblatt angegeben.
Natürlich gibt es auch solche, die auf 5V, 12V oder gar 24V 
(unerwünschte Spannung hier eintragen: ... V) abgestimmt sind, aber auch 
dass geht immer aus den Datenblättern hervor.

von Blinky (Gast)


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Boris Novski schrieb:
> Der Wert des Wiederstandes zur Ansteuerung rechnet sich wohl
> R=Uansteuer/Iansteuermax. Wie ich in anderem Beitrag gelesen habe. Nur
> jetzt finde ich den I-Ansteuermax nicht so im Datenblatt.
> Woraus wäre dieser Ablesbar?

Na ja, Dein I-Ansteuermax ist der Strom der maximal zum Schalten fließen 
darf bis die Gate-Kapazität umgeladen ist. Der ist in deinem Fall eher 
durch den µC beschränkt. Die Empfehlung ist so bei 10-100Ohm zwischen 
dem µC und dem MOSFET. Für max. 10mA wären es 500Ohm.

Je schneller die Gate-Kapazität umgeladen ist, umso schneller wechselt 
der MOSFET vom sperrenden (Sehr hoher Widerstand) zum leitenden Zustand 
(RD-ON, sehr kleiner Widerstand) und umgekehrt. An dieser Stelle kommt 
nun die Verlustleitung im MOSFET ins Spiel. Sperrend ist kein Problem, 
komplett leitend (0,065Ohm bei 2A = 0,13V ==> 0,26W Verlustleistung) ist 
auch noch kein Problem.
Problematisch wird es im Bereich dazwischen. z.B. 2Ohm bei 2A = 1V ==> 
2W Verlustleitung. Spätestens da entweicht bei dieser Bauform dann der 
magische Rauch. Daher versucht man einen MOSFET möglichst schnell 
umzuschalten, damit diese Verlustleistung so klein wie möglich bleibt 
und das Bauteil nicht überhitzt. Ja man kann mit MOSFETs den Laststrom 
steuern (z.B. als elektronische Last) aber nicht mit diesem kleinen SMD 
Teil.

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