Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik ULN2803 und induktive Lasten


von Jay M. (blubb33)


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Ich habe im Netz eine Schaltung gefunden, die ziemlich genau das macht, 
was ich machen möchte: Verschiedene Spannungen schalten, um Relais, 
Motoren und LEDs zu schalten.

Ich habe ebenfalls zwei ULNs; dabei werden beim ersten LEDS (5V + 
Widerstand) und 5V und 3,3V-Motoren gesteuert. Beim zweiten ULN werden 
12V-Relais und 12V-Motoren gesteuert.

Wie mache ich das jetzt mit den Freilaufdioden bzw. mit Pin10 der ULNs?

: Verschoben durch Admin
von spontan (Gast)


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R19 ist Schwachfug.
R7 und Kumpel kannst Dir auch sparen.

Externe Freilaufdioden verwenden, an 3,3 V, 5V, 12V, je nach Bedarf.
Interne Freilaufdioden offen lassen.

von Ben (Gast)


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Ich weiß nicht wie es beim ULN2803 ist, aber vielleicht ist der 
UDN2987x-6 eine Alternative, der ist angeblich für sowas gemacht und hat 
integrierte Dioden:

"Providing overcurrent protection for each of its eight sourcing 
outputs, the UDN2987A-6 and UDN2987LW-6 drivers are used as an interface 
between standard low-level logic and relays, motors, solenoids, LEDs, 
and incandescent lamps.
These devices include thermal shut down and output transient 
protection/clamp diodes for use with sustaining voltages to 35 V."

von Jay M. (blubb33)


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spontan schrieb:
> Externe Freilaufdioden verwenden, an 3,3 V, 5V, 12V, je nach Bedarf.

Hatte gehofft ohne weitere Bauteile auszukommen, da im ULN schon eine 
Freilaufdiode ist, aber bei verschiedenen Spannungen reicht das wohl 
nicht.

Wie kann ich berechnen wie ich die Dioden dimensionieren muss? Und 
welche Art brauche ich?

> R7 und Kumpel kannst Dir auch sparen.

Aber ich muss schon die einzelnen Leitungen nach GND schalten, oder? Nur 
die GND-Verbindung über den ULN reicht da nicht, richtig?

> aber vielleicht ist der UDN2987x-6 eine Alternative

Den UDN2987 kenne ich wiederum nicht. Da wäre ich auf diejenigen 
angewiesen, die den bereits nutzen...

: Bearbeitet durch User
von Klaus (Gast)


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Jay Myon schrieb:
>> R7 und Kumpel kannst Dir auch sparen.
>
> Aber ich muss schon die einzelnen Leitungen nach GND schalten, oder? Nur
> die GND-Verbindung über den ULN reicht da nicht, richtig?

Du willst Bauteile sparen und schaust dir die Innenschaltung des ULN 
nicht an. Da sind Widerstände drin.

Warum muß die Freilaufdide an die Versorgung der Induktivität? Sie soll 
den Transistor vor zu hoher Spannung schützen, es reicht also sie an ein 
Rail mit einer Spannung zu legen, die der Transistor noch verträgt. Ich 
bin jetzt zu faul das ULN Datenblatt zu suche, glaub aber die 
Transistoren vertragen 40V.

MfG Klaus

von Achim S. (Gast)


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Klaus schrieb:
> Warum muß die Freilaufdide an die Versorgung der Induktivität? Sie soll
> den Transistor vor zu hoher Spannung schützen, es reicht also sie an ein
> Rail mit einer Spannung zu legen, die der Transistor noch verträgt.

Eine Schutzdiode (Clampdiode) darf auf "irgendein höheres 
Versorgungsnetz" gehen, um dort die induktiv gespeicherte Energie zu 
verheizen. Im Fall des Motors würde das bedeuten: mit Schutzdiode auf 
eine höheres Versorgungsnetz wird der Motor nach dem Ausschalten 
elektrisch gebremst, da er an einer höheren (ggf. selbst induzierten) 
Gegenspannung anliegt.

Eine Freilaufdiode muss genau auf die Versorgung der induktiven Last 
gehen, damit der Strom in der Last weiter fließen kann. Sie soll die 
induktiv gespeicherte Energie nicht verheizen, sondern für einen 
Freilauf sorgen. Wieder das Beispiel des Motors: während der Off-Phase 
einer PWM-Ansteuerung sieht der Motor nur eine minimale Gegenspannung 
(<= 1V) und wird fast nicht elektrisch gebremst. Die im Magnetfeld 
gespeicherte Energie bleibt größtenteils dort statt die Schaltung 
aufzuheizen.

Für gelegentliches Schalten einer induktiven Last kann eine Schutzdiode 
sinnvoll sein. Für eine PWM-Ansteuerung einer induktiven Last braucht 
man fast immer eine Freilaufdiode.

von Jay (Gast)


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Wie gesagt, ich habe 12v Relais.  Diesr werden mehrere Stunden am Tag 
geschaltet (für 230v Steckdosen). Die anderen 12v motoren laufen nur 
wenige Sekunden.

Die kleineren Motoren laufen ca. 5Min.

Spielt das irgendeine Rolle?

Weiß im Moment nicht wie ich das Problem angehen soll - ist für mich 
doch etwas zu schwierig.

von Markus (Gast)


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Jay schrieb:
> Weiß im Moment nicht wie ich das Problem angehen soll - ist für mich
> doch etwas zu schwierig.

Die Freilaufdioden des ULN an die höchste Spannung anschliessen. In dem 
Fall auf die 12V der Relais und Motoren legen.

Für die 3.3 V und 5V Motoren eine zusätzliche Diode einfügen
Motor. Also Diode reicht 1N4148 (bis ca. 300mA).

von Markus (Gast)


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Und der GND-Anschluss am ULN darf natürlich nicht über über eine 
Widerstand R19 geführt werden, sondern muss direkt an GND angeschlossen 
werden.
Und die Pull-Downwiderstände an den Eingängen braucht es, wie schon 
gesagt wurde, nicht.

von Jay (Gast)


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Danke. In dem Beispiel werden ja zwei ULNs verwendet. Bei dem unteren 
einfach pin10 nehmen.
Und bei dem oberen? Kann Ich die Diode des ULNs nicht auch an die 
höchste Spannung legen (5v) und brauche dann eben noch eine extra diode 
für die kleinere Spannung?

von Jay (Gast)


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Eine BAT42 geht ja genauso oder? Hätte ich noch da...

von Markus (Gast)


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Jay schrieb:
> In dem Beispiel werden ja zwei ULNs verwendet. Bei dem unteren
> einfach pin10 nehmen.

Ja, der gemeinsame Anschluss der Dioden ist an Pin 10.

Jay schrieb:
> Und bei dem oberen? Kann Ich die Diode des ULNs nicht auch an die
> höchste Spannung legen (5v) und brauche dann eben noch eine extra diode
> für die kleinere Spannung?

Das sieht man in deinem Schaltplan (noch) nicht.
Einfach pro ULN den gemeinsamen Anschluss (Pin 10)an die dort höchste 
verwendete Spannung hängen. Wenn es nur 5V und 3V Verbraucher hat. Dann 
an 5V und an die 3V-Verbrauche noch eine zusätzliche Diode.
Ja BAT42 geht auch. Wirst ja keine grossen Ströme haben.

Zeichne es doch mal neu auf.

von Ulrich H. (lurchi)


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Die internen Dioden um ULN2xxx kann man schon nutzen. Bei den Relais und 
Motoren mit 12 V, halt zu den 12 V. Wirklich viel Strom fließt über die 
Freilaufdioden auch nur, wenn das PWM genutzt wird.

Für die 5 V und 3,3 V Motoren / Relais reicht es normale auch die Dioden 
an die 5 V zu legen. Es wird dann aber ggf. beim Abschalten eines 3,3 V 
Motors etwas Energie in die 5 V Schine gespeist. Für ein eher seltenes 
ein/aus ist das meist kein Problem, für eine PWM Regelung des Motors 
kann das aber schon ein nennenswerter Stroms ein - das sollte die 
Freilaufdiode dann schon zur Motorspannung gehen.

Mit der Motorbremse hat die Freilaufdiode nichts zu tun - wenn da die 
Diode zu einer höheren Spannung geht, wird das Magnetfeld etwas 
schneller abgebaut, aber es gibt keine direkte Motorbremse. Für eine 
Motorbremse müsste man die Motoranschlüsse schon verbinden.

Wenn die Relais lange an sind, wäre es sogar sinnvoll die Relais in der 
Haltephase per PWM mit weniger Leistung zu beteiben.

Die BAT42 wäre für ein Relais ggf. noch ausreichend, für einen Motor 
aber wohl zu klein.

von Jay M. (blubb33)


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Markus schrieb:
> Zeichne es doch mal neu auf.

So habe ich es jetzt mal "nachgebaut".

von Mike (Gast)


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Markus schrieb:
> Dann an 5V und an die 3V-Verbrauche noch eine zusätzliche Diode.

Und warum die zusätzliche Diode?

Wen stört es, wenn beim Abschalten der induktiven 3V3-Verbraucher eine 
Induktionsspannung von 5V entsteht?

von Markus (Gast)


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Mike schrieb:
> Und warum die zusätzliche Diode?
>
> Wen stört es, wenn beim Abschalten der induktiven 3V3-Verbraucher eine
> Induktionsspannung von 5V entsteht?

Je nachdem kann eine Überspannung entstehen auf den 5 V. Wenn genügend 
Last und auch enstprechender Kapazität vorhanden ist, die das auffangen 
kann, geht es schon. Aber wer weiss was daran noch alles hängt?

Ich würde mich jedenfalls nicht darauf einlassen, blos um eine Diode zu 
sparen.

von Markus (Gast)


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Jay Myon schrieb:
> So habe ich es jetzt mal "nachgebaut".

Auf dem Plan ist aber nicht ersichtlich wo was hängt.
Und was ist das SIM0512?
von wo kommen die 12V

C9 und C13 braucht es nicht unbedingt. Weil der ULN keine Speisung hat. 
Sondern nur einen VCC Anschluss für die Dioden. Schaden tun sie aber 
nicht.

von Jay M. (blubb33)


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Markus schrieb:
> Auf dem Plan ist aber nicht ersichtlich wo was hängt.
> Und was ist das SIM0512?
> von wo kommen die 12V

Tschuldigung. Also der SIM0512 ist ein DC/DC-Wandler, der aus 5V die 12V 
macht.

Am IC3 hängen somit nur 12V-Verbraucher: Drei 12V-Relais, die wie gesagt 
mehrere Stunden am Tag geschaltet sind und vier 12V-Motoren, die nur ein 
paar Sekunden geschaltet werden

Am IC6 hängen zwei LEDs (die sollten unproblematisch sein), ein 5V-Motor 
und zwei (in diesem Besipiel) 1,2V-Motoren. Wobei ich überlege, ob ich 
auf den 5V-Motor verzichten kann, denn dann könnte ich die interne Diode 
auf die 1,2V legen und alles wäre gut, oder?
Braucht es denn überhaupt die einzelnen Verbindungen zu GND auf der 
Eingangsseite des IC6?

von Horst H. (horst_h44)


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Hier findest Du noch weitere Grundlagen, Tipps und Schaltungen zur 
Ansteuerung induktiver Lasten: http://ichaus.biz/wp8_whitepaper_de .

von Markus (Gast)


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Jay Myon schrieb:
> Tschuldigung. Also der SIM0512 ist ein DC/DC-Wandler, der aus 5V die 12V
> macht.

Jetzt ist klar. Aber bist du aber sicher, dass der genügend Strom 
liefern kann? (Den wo ich gefunden habe kann nur 83mA.)

Jay Myon schrieb:
> Am IC3 hängen somit nur 12V-Verbraucher: Drei 12V-Relais, die wie gesagt
> mehrere Stunden am Tag geschaltet sind und vier 12V-Motoren, die nur ein
> paar Sekunden geschaltet werden

Die Potentialtrennung des DC/DC-Wandler ist so aber nicht wirksam. 
Braucht es die?

Jay Myon schrieb:
> Am IC6 hängen zwei LEDs (die sollten unproblematisch sein), ein 5V-Motor
> und zwei (in diesem Beispiel) 1,2V-Motoren. Wobei ich überlege, ob ich
> auf den 5V-Motor verzichten kann, denn dann könnte ich die interne Diode
> auf die 1,2V legen und alles wäre gut, oder?

LED sind kein Problem. Aber was spricht gegen zwei zusätzliche Dioden 
für die 1.2V Motoren?

Das mit den 1.2V funktioniert zusammen mit einem ULN so nicht. Weil der 
Schaltverlust des ULN beträgt min. 1V. Dann bleibt nichts mehr übrig für 
den Motor. (Was sind das für Motoren?) Also musst du die Spannung 
erhöhen um 1V.

Jay Myon schrieb:
> Braucht es denn überhaupt die einzelnen Verbindungen zu GND auf der
> Eingangsseite des IC6?

Unbedingt. Das ist keine Potentialtrennung. Das GND vom uC zum ULN und 
das GND von der Lastseite (12V) muss mit dem ULN verbunden sein.
Schau mal ins Datenblatt des ULN. Das sind nur Transistoren mit 
Widerständen. Seite 2 (unten)
http://www.ti.com/lit/ds/symlink/uln2803a.pdf

von Achim S. (Gast)


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Jay Myon schrieb:
> Braucht es denn überhaupt die einzelnen Verbindungen zu GND auf der
> Eingangsseite des IC6?

Nein, die müssen sogar weg, wenn du die Ausgänge schalten willst (außer 
an Pin 9: der muss natürlich weiter auf GND).

Jay Myon schrieb:
> Also der SIM0512 ist ein DC/DC-Wandler, der aus 5V die 12V
> macht.

So etwas wie der hier?
http://www.conrad.de/ce/de/product/156682/DCDC-Wandler-1-W-SIM1-SIL4-HN-Power-SIM1-0512-SIL4-In-5-V-Out-12-V-83-mA-1-W

Bringt der genügend Leistung (Strom) für 3 Relais und 4 Motoren? Mit 
welchem Verbrauch rechnest du?

Jay Myon schrieb:
> denn dann könnte ich die interne Diode
> auf die 1,2V legen und alles wäre gut, oder?

dann würde voraussichtlich aus dem 5V Netz über die LEDs und die interne 
Diode des ULN2803 etwas Strom in das 1,2V Netz fließen, wenn du die LED 
ausschaltest. Die LEDs wären also nie ganz aus sondern nur mehr oder 
weniger hell.

Wie sehen denn deine 1,2V Motoren aus? Mit welchem Stromverbrauch 
rechnest du bei denen? Du regelst linear von 5V auf 1,2V herunter um die 
Motoren zu betreiben. Die üblichere Herangehensweise wäre, die Motoren 
direkt an 5V per PWM mit einem kleineren Tastgrad zu betreiben.

Markus schrieb:
> Jay Myon schrieb:
>> Braucht es denn überhaupt die einzelnen Verbindungen zu GND auf der
>> Eingangsseite des IC6?
>
> Unbedingt. Das ist keine Potentialtrennung. Das GND vom uC zum ULN und
> das GND von der Lastseite (12V) muss mit dem ULN verbunden sein.

das ist richtig (für Pin 9 des ULN). Aber im letzten gezeichneten 
Schaltplan sind alle benutzten Eingänge des ULN auf GND gelegt. Diese 
Verbindungen müssen weg.

von Ulrich H. (lurchi)


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Wenn mehr als ein Kanal des ULN2003 gleichzeitig genutzt wird reduziert 
sich der maximale Strom. Das könnte ggf. mit mehr als 1 Motor 
gleichzeitig knapp werden. Für mehr Strom wären ggf. einzelne MOSFETs 
die bessere Wahl - da braucht man dann aber eine Freilaufdiode.

Der 1,2 V Spannugnsregler passt so auch noch noch nicht: in und out 
vertauscht und die Kondensatoren sind auch noch verdächtig.

von Markus (Gast)


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Achim S. schrieb:
> Markus schrieb:
>> Jay Myon schrieb:
>>> Braucht es denn überhaupt die einzelnen Verbindungen zu GND auf der
>>> Eingangsseite des IC6?
>>
>> Unbedingt. Das ist keine Potentialtrennung. Das GND vom uC zum ULN und
>> das GND von der Lastseite (12V) muss mit dem ULN verbunden sein.
>
> das ist richtig (für Pin 9 des ULN). Aber im letzten gezeichneten
> Schaltplan sind alle benutzten Eingänge des ULN auf GND gelegt. Diese
> Verbindungen müssen weg.

Ja stimmt natürlich. Die GNDs auf all die Eingänge habe ich übersehen.

von Jay M. (blubb33)


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So ein Mist. Ich glaube ich habe da ein echtes grundlegendes Problem!

Ja, es ist der verlinkte SIM0512 (wenn auch als DIL-Version). Aber 
offensichtlich habe ich nicht genug Strom zu Verfügung :-(

Folgendes möchte ich schalten:
Als Relais (3x): 
http://www.reichelt.de/Koppelrelais/FIN-38-51-12V/3/index.html?&ACTION=3&LA=5&ARTICLE=28316&GROUPID=3295&artnr=FIN+38.51+12V
(Da ich ein 5V-Netzteil habe, wären mir 5V-Hutschienen-Relais lieber; 
aber die finde ich nicht)

Edit: Die 4x 12V-Motoren lassen sich auch mit 5V betreiben.

Zu den 1,2V-Motoren:
http://de.opitec.com/opitec-web/articleNumber/224154/kbso/la/cbw;jsessionid=CC6F34BE38F2F6C21D26BB137E79506E.web16

Wobei ich gar nicht darüber nachgedacht habe, das per PWM (5V) zu 
versorgen. Leider (noch) keine Ahnung, wie das geht. Aber das wäre 
natürlich perfekt, da ich ja dann auf dan LM1117 verzichten könnte.
Werde mich mal da einlesen...

Vielleicht bekomme ich das Ganze ja doch noch deutlich vereinfacht 
träum

Wenn ich jetzt noch die Hutschienenrelais auf 5V bekomme, dann habe ich 
die 12V schon mal weg...
Passt denn das hier
http://www.reichelt.de/Print-Steckrelais/FTR-LYCA-005V/3/index.html?&ACTION=3&LA=2&ARTICLE=79409&GROUPID=3293&artnr=FTR+LYCA+005V
auf diesen Sockel
http://www.reichelt.de/Relaissockel/FIN-93-01-0-024/3/index.html?&ACTION=3&LA=2&ARTICLE=74936&GROUPID=3296&artnr=FIN+93.01.0+024
? Sind die denn genormt?

: Bearbeitet durch User
von Jay M. (blubb33)


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Vielen Dank, dass ihr mich auf mein Stromversorgungsproblem hingewiesen 
habt!

Hier mal meine komplett vereinfachte Version, bei der nur noch 5V 
geschaltet werden und somit auch einfach die interne Diode verwendet 
wird.

Würde das so gehen?

Dann müsste ich nur noch wissen, ob im Vorpost der Relaissockel und das 
Relais zusammenpassen (denn dann könnte ich das mit 5V schalten!)
Und ansonsten muss ich nur noch schauen, dass ich das mit PWM zum laufen 
kriege.

Wäre echt super!

von Markus (Gast)


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Jay Myon schrieb:
> Passt denn das hier 
http://www.reichelt.de/Print-Steckrelais/FTR-LYCA-005V/3/index.html?&ACTION=3&LA=2&ARTICLE=79409&GROUPID=3293&artnr=FTR+LYCA+005V
> auf diesen Sockel 
http://www.reichelt.de/Relaissockel/FIN-93-01-0-024/3/index.html?&ACTION=3&LA=2&ARTICLE=74936&GROUPID=3296&artnr=FIN+93.01.0+024

Sollte gehen. Hat zwar minime Abweichungen in den Abmassen, sollte aber 
dennoch passen.

Ein gleiches von Finder wäre dies:
http://www.conrad.de/ce/de/product/502920/Schmales-Steck-Print-Relais-Serie-34-Finder-345170055010-5-VDC-1-Wechsler-6-A-24-VDC250-VAC-AC1-1500-VA-6-A

Anstelle von ULN2803 wären auch ULN2003 möglich, da ja nicht alle 8 
Ausgänge gebraucht werden.

Und einfach noch darauf achten, was sonst noch an den 5V betrieben wird. 
Nicht dass da etwas empfindliches betrieben wird nebst den Relais und 
Motoren.

von Jay (Gast)


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Vielen, vielen Dank für deine Hilfe!

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