12 Volt 0,6 Ampere mit Raspberry und Mosfet schalten

[Michael T. (michaelthielmann)]

Hallo zusammen,
ich möchte mit meinem Raspberry bzw. I2C Portexpandern Stromstoßrelais 
schalten. Diese benötigen 12 Volt DC und 540 mA.
Der Raspberry liefert 3,3 Volt.
Die Schaltung im Anhang habe ich mir aus diversen Quellen zusammen 
gesucht.
Kann die so funktionieren?

Vielen Dank
Michael

[foo (Gast)]

Würde für das Relais unbedingt eine Freilaufdiode hinzufügen.

[blubber (Gast)]

Michael T. schrieb:
> Kann die so funktionieren?

Nein!
Der MCP23017 möchte auch noch eine Verbindung der Versorgungsspannung zu 
GND.
Der MCP23017 möchte noch einen 100nF Kondensator ganz nahe an der 
Versorgung.
Eine Freilaufdiode direkt am Relais feht!

[Michael T. (michaelthielmann)]

Danke für die Rückmeldungen
Passt der neue Schaltplan?
Danke Michael

[Stefan F. (Gast)]

Der Transistor ist "fully avalanche rated" bis 150mJ bei 50°C. Normale 
Kleinrelais kann man ohne Freilaufdiode anschließen.

Hier gibt sicher auch Leute, die ausrechnen können, wie groß die Spule 
des Relais maximal sein darf.

[blubber (Gast)]

Michael T. schrieb:
> Passt der neue Schaltplan?

Sollte für den ersten Versuch reichen.

Bei Problemen mit dem I2C Bus noch 4,7KOhm von SCL und SDA an Plus.

Testen kannst du ja mit "sudo i2cdetect -y 1" .

[blubber (Gast)]

Stefan U. schrieb:
> Normale
> Kleinrelais kann man ohne Freilaufdiode anschließen.

Seit wann haben "Normale Kleinrelais" keine Spule?
Seit wann haben "Normale Kleinrelais" nichts mit Induktion zu tun?

Bitte solche sachen nicht schreiben.
Es könnte noch einer glaube!

[morob65 (Gast)]

schon mal über ein uln2308 nachgedacht?

[Michael T. (michaelthielmann)]

Der macht ja nur 500 mA mit.
Die Stromstoßrelais benötigen 540 mA und es können durchaus auch mal 
mehrere parallel geschaltet werden
Gruß
Michael

[blubber (Gast)]

morob65 schrieb:
> schon mal über ein uln2308 nachgedacht?

Ich schon ;-) Ich benutze die Dinger in Mengen.
Aber für ein einzelnes Relais nimmt so ein Teil viel Platz weg.

Wenn der Michael mehr machen will ist das sicherlich eine gute Wahl.

[Michael T. (michaelthielmann)]

Also insgesamt sind es 25 Stromstoßrelais.
Der ULN2308 macht doch aber den benötigten Strom nicht mit, oder?

Ich nehme auch gerne (bezahlbare) IC's für die ganzen Stromstoßrelais.
Bisher war der Mosfet die einzigste Lösung die ich gefunden habe

[Planlos (Gast)]

blubber schrieb:
> Seit wann haben "Normale Kleinrelais" keine Spule?
> Seit wann haben "Normale Kleinrelais" nichts mit Induktion zu tun?
>
> Bitte solche sachen nicht schreiben.
> Es könnte noch einer glaube!

erst komlett lesen, dann nachdenken, dann blubbern.

Beim Abschalten induziert die Relais-Spule eine Spannung.
Ohne Diode steigt diese Spannung (zzgl. Betriebsspannung) ggfs. über die 
zulässige Uds des Mosfets.
Am Mosfet setzt der Avalance-Effekt ein. (Vgl. Z-Diode)
Die in der Spule gespeicherte Energie wird in Wärme umgesetzt.
Wenn das unter 150mJ sind, und der FET beim Abschalten nicht heißer als 
50°C war: alles kein Problem, der FET schluckt das problemlos.

Also: Bei kleinen Relais(-Spulen) und dicken FETs braucht man keine 
Freilaufdiode. Steht so im Datenblatt. Dem darf man auch mal glauben.

[blubber (Gast)]

Planlos schrieb:
> blubber schrieb:
>> Seit wann haben "Normale Kleinrelais" keine Spule?
>> Seit wann haben "Normale Kleinrelais" nichts mit Induktion zu tun?
>>
>> Bitte solche sachen nicht schreiben.
>> Es könnte noch einer glaube!
>
> erst komlett lesen, dann nachdenken, dann blubbern.
>
> Beim Abschalten induziert die Relais-Spule eine Spannung.
> Ohne Diode steigt diese Spannung (zzgl. Betriebsspannung) ggfs. über die
> zulässige Uds des Mosfets.
> Am Mosfet setzt der Avalance-Effekt ein. (Vgl. Z-Diode)
> Die in der Spule gespeicherte Energie wird in Wärme umgesetzt.
> Wenn das unter 150mJ sind, und der FET beim Abschalten nicht heißer als
> 50°C war: alles kein Problem, der FET schluckt das problemlos.
>
> Also: Bei kleinen Relais(-Spulen) und dicken FETs braucht man keine
> Freilaufdiode. Steht so im Datenblatt. Dem darf man auch mal glauben.

Mag sein das der FET das überlebt bis 50°C überlebt, ich habe das nicht 
durchgerechnet.
Mit einer 1N4148 direkt am Relais muß ich das auch nicht.

Du kannst sicherlich garantieren, das der FET keine 50°C hat.
( Im vielleicht heißen Raum )

Wie Michael im ersten Beitrag schon schrieb hat er sich das ganze 
"zusammengesucht". Er wird demnach wohl kein Prof für E-Technik sein.
Wenn er sich die Freilaufdioden "grundsätzlich" angewöhnt ist er immer 
auf der sicheren Seite und näht seine Schaltungen NICHT auf Kante.

Es gibt ja auch genug Leute die Vorwiderstände für LED nicht brauchen 
weil es ja auch ohne geht.
Und NEIN, ich werde hier keine weiteres Streitgespräch mit dir führen.

[blubber (Gast)]

Michael T. schrieb:
> Also insgesamt sind es 25 Stromstoßrelais.
> Der ULN2308 macht doch aber den benötigten Strom nicht mit, oder?

Sorry, du hast recht. der ULN2308 macht nur 500mA.
Mein Fehler, habe mich verführen lassen ;-((

[Klaus (Gast)]

blubber schrieb:
> Wenn er sich die Freilaufdioden "grundsätzlich" angewöhnt ist er immer
> auf der sicheren Seite und näht seine Schaltungen NICHT auf Kante.

Und sorgt dafür, daß die Öfnungsgeschwindigkeit der Relaiskontakte 
massiv sinkt. Dadurch entstehen beim Schalten von Gleichströmen 
verstärkte Abschaltfunken bis zu Lichtbögen. Dies führt dann wiederum 
zum verstärkten Kontaktabrand und zum vorzeitigen Ausfall des Relais.

Ein Ingenieur überlegt sich daher immer, mit welcher passenden Maßnahme 
er ein Problem bekämpft. Ein "grundsätzlich" hat da keinen Platz.

MfG Klaus

[Harald W. (wilhelms)]

blubber schrieb:

> Mag sein das der FET das überlebt bis 50°C überlebt, ich habe das nicht
> durchgerechnet.
> Mit einer 1N4148 direkt am Relais muß ich das auch nicht.

Bei der 1N4148 musst Du überlegen, ob die das überlebt. Auf Teufel
komm raus immer Freilaufdioden zu verwenden, ist nicht immer richtig.
Das muss man vonFall zu Fall neu überlegen.

[blubber (Gast)]

Wenn das mit der Freilaufdiode so selten zu trifft solltet Ihr das hier 
mal ergänzen :

https://www.mikrocontroller.net/articles/Relais_mit_Logik_ansteuern

[Stefan F. (Gast)]

> Du kannst sicherlich garantieren, das der FET keine 50°C hat.

Laut Datenblatt verträgt der Transistor 210mJ bei 25 Ampere und 25°C.

Da ich 25 Grad unrelistisch sind, habe ich den Wert für 50°C aus dem 
Diagramm abgelesen.

Diese Temperatur muss nicht garantiert sein. Der Transistor erfüllt 
seinen Zweck auch bei weit mehr und weniger Temperatur. Bei weniger als 
25 Ampere (was hier wohl der Fall ist), verträgt er sogar noch mehr 
Energie.

Abgesehen davon habe ich kommerzielle Anwendungen in der Industrie am 
Laufen, wo ich genau das mache (Relais mit "großem" Mosfet von IR ohne 
Freilaufdiode). Es sind mehrere hundert und bisher ist kein Transistor 
kaputt gegangen.

Im übrigen ist genau diese Anwendung ein vom Hersteller spezifizierter 
Anwendungsfall der im Datenblatt sogar als Testcase dokumentiert ist.

Also nicht blubbern, sonden Datenblatt lesen (und verstehen).

[Stefan F. (Gast)]

> Wenn das mit der Freilaufdiode so selten zu trifft solltet Ihr
> das hier mal ergänzen

Nicht nötig, denn die ANgaben dort beziehen sich ausdrücklich auf 
bipolare Transistoren und N-Channel MOSFET.

Der IRLZ44N ist aber kein gewöhnlicher Mosfet, sondern ein "Hexfet Power 
Mosfet". Deswegen hat er auch ein anderes Schaltzeichen.

Eine besondere Eigenschaft dieser "Hexfet Power Mosfet" ist eben die, 
dass man in vielen Anwendungsfällen keine Freilaufdiode benötigt. Genau 
darauf bezieht sich die im Datenblatt mehrfach herausgestellte 
Eigenschaft "Fully avalanche rated".

Herkömmliche Mosfets haben diese Eigenschaft nicht.

[Stefan F. (Gast)]

Ich habe gerade mal zum Spass 8 Relais aus meiner Grabbelkiste 
ausgemessen. Ihre Induktivität liegt zwischen 0,1 und 1,5 Henry.

Wenn wir mal vom worst case 100mA und 2H ausgehen, komme ich auf 10mJ. 
Das ist nichtmal ein Zehntel von dem, was der Transistor garantiert 
verträgt.

[Michael T. (michaelthielmann)]

Stefan U. schrieb:

> Wenn wir mal vom worst case 100mA und 2H ausgehen,

Meine Stromstoßrelais haben aber 540mA

[Stefan F. (Gast)]

> Meine Stromstoßrelais haben aber 540mA

Ach ja, das hattest du ja schon ganz am Anfang geschrieben. Zu blöd, 
dass ich das übersehen habe.

Wieviel Henry haben denn deren Spulen? Das müsste man wissen, um zu 
berechnen, wie belastbar die Freilaufdiode sein muss bzw. ob sie 
überhaupt nötig ist.

[Michael T. (michaelthielmann)]

Es handelt sich um S12-100-12V DC von Eltako
Infos finde ich kaum dazu, die 540 mA habe ich direkt vom Hersteller auf 
Nachfrage erhalten

[Stefan F. (Gast)]

Ja, 500mA sind für einen Eltako zu erwarten.

Also wenn die Induktivität unbekannt ist, würde ich Dir raten, eine 
Freilaufdiode (1N4001) direkt an die Schraubklemmen der Eltakos zu 
klemmen. Sicher ist sicher. Und an diesem Ende des Kabels ist es im 
Sinne der EMV besser, als am anderen Ende, wo der Transistor sitzt.

[Harald W. (wilhelms)]

blubber hat geblubbert im Beitrag #4179375:

> Wenn das mit der Freilaufdiode so selten zu trifft

Wo steht denn das?

[Michael Thielmann (Gast)]

Hallo zusammen,
endlich komme ich jetzt zum Bestellen der Bauteile und zum konkreten 
zusammenbau.
Könnte bitte nochmals jemand über den Schaltplan schauen, ob so alles 
passt?
Die Rückmeldung (GPB0-7) kommt vom Stromstoßrelais und beträgt 3,3 Volt.

Vielen Dank
Michael