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Forum: HF, Funk und Felder EMV Problem bei Arduino, 230V Last und Snubber


Autor: Christina (Gast)
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Moin,

ich kämpfe nun schon seit einer Weile mit einem EMV-Problem bei einem 
selbstgebauten Lüftungsautomaten auf Arduino-Basis. Der Arduino schaltet 
einen 230V Rohrventilator in Abhängigkeit von einem Sensorwert ein oder 
aus (per Relaismodul). Darüber hinaus hängen am selben Arduino noch ein 
SD-Card-Modul (per I2C, zum Loggen der Daten), ein Echtzeitmodul (per 
I2C, für die Zeit) sowie ein OLED-Display (per SPI, zur grafischen 
Anzeige der Sensordaten).

Das Problem: wenn der Arduino den laufenden Motor abschaltet, werden 
starke Störungen in das System eingestreut, was sich z.B. durch 
Grafikfehler auf dem OLED-Display oder fehlerhafte Sensorwerte bemerkbar 
macht. Wenn der Motor nicht am Netz hängt, d.h. wenn das Relais nur 
"trocken" schaltet, läuft alles problemlos.

Klar, durch Selbstinduktion im Motor entsteht ein EM-Puls. Ich habe also 
parallel zum Motor ein RC-Glied geschaltet um den Stromabfall zu 
begrenzen. Um diesen Snubber zu dimensionieren, habe ich den 
Verbraucherstrang (Motor mitsamt Zuleitungen) an ein RCL-Messgerät 
angeschlossen (L = 1.9 H, R = 2.48 kOhm, C = 13 nF) und damit die Werte 
für das RC-Glied bestimmt (Rsn = 12.1 kOhm, Csn = 130 nF; gemäß 
http://www.mikrocontroller.net/articles/Snubber ).

Leider treten die o.g. Störungen trotz Snubber weiterhin auf :( Ich habe 
auch etwas andere Rsn / Csn Werte probiert, jedoch ohne Erfolg.

Wo ist mein Denkfehler?

Autor: G. H. (schufti)
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Mal versucht den Snubber übers Relais zu setzen?

Autor: h2o2 (Gast)
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12k ist viel zu hoch. Versuch es mal mit 47 Ohm.

Autor: sf6 (Gast)
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Versuchsweise mal mit zwei Snubbern.
Einen der in der Lage ist Leistung umzusetzen und auf den Motor 
abgestimmt ist. Ein weiterer, der am Relais-Kontakt sitzt. Er könnte 
möglicherweise auf die Zuleitung selbst angepasst werden.

Autor: Steffen (Gast)
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Vielleicht liegt es an dem Aufbau. Nimm doch mal das lange 
Flachbandkabel von dem Lüfterkabel weg. Wie wird das Ganze gespeist? 
Netzteil? Vielleicht liegt es an der Siebung. Oder die Störungen kommen 
von dem Relais. Vielleicht bricht die Versorgungsspannung ein?

Autor: Peter D (Gast)
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Die Störungen holst du dir vermutlich über das lange Flachbandkabel 
rein. Das muss dringend geschirmt werden und (wenn es digitale Signale 
sind) auf beiden Seiten auf Masse gelegt werden (!). Du kannst ja 
probeweise mal das Kabel abstecken und schalten und dann schauen ob es 
immernoch passiert.

Bei deiner Snubberberechnung: Du weißt, dass das was du mit deinem 
LCR-Meter gemessen hast von der Frequenz abhängt mit der das Ding misst? 
Wenn dein LCR-Meter mit 100kHz misst, dann machst du deinen Snubber der 
für 100 kHz ideal ist. Aber ob nun das bei 100 kHz interessant ist ... 
das ist eine andere Sache.

Autor: Kurt B. (kurt-b)
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Christina schrieb:
> Moin,
>
> ich kämpfe nun schon seit einer Weile mit einem EMV-Problem bei einem
> selbstgebauten Lüftungsautomaten auf Arduino-Basis

Versuch mal eine RC Kombination 20..100 Ohm, 0,1 µf direkt über den 
Relaiskontakt.


 Kurt

Autor: Kurt B. (kurt-b)
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Kurt B. schrieb:
> Christina schrieb:
>> Moin,
>>
>> ich kämpfe nun schon seit einer Weile mit einem EMV-Problem bei einem
>> selbstgebauten Lüftungsautomaten auf Arduino-Basis
>
> Versuch mal eine RC Kombination 20..100 Ohm, 0,1 µf direkt über den
> Relaiskontakt.

Diese lange Leitung ist auch ein Grunddass Störungen eingefangen werden
>
>
>  Kurt

Autor: Christina K. (kabimaus)
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G. H. schrieb:
> Mal versucht den Snubber übers Relais zu setzen?

Jepp, habe ich. Sowohl über dem Relais, als auch über der Netzleitung 
(also über L-N). In beiden Fällen das selbe Ergebnis...

Autor: Christina K. (kabimaus)
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Steffen schrieb:
> Vielleicht liegt es an dem Aufbau. Nimm doch mal das lange
> Flachbandkabel von dem Lüfterkabel weg. Wie wird das Ganze gespeist?
> Netzteil? Vielleicht liegt es an der Siebung. Oder die Störungen kommen
> von dem Relais. Vielleicht bricht die Versorgungsspannung ein?

Die Spannungsversorgung des Arduino erfolgt unabhängig, also über ein 
Mini-USB-Kabel und ein USB-Steckernetzteil. Der Lüfter hingegen hängt 
direkt am 230V Netz (dafür ist die Kaltgerätebuchse am Gehäuse). Dass 
die Versorgungsspannung zusammenbricht, kann ich mir daher eigentlich 
nicht vorstellen. Wenn ich den Aufbau in der Wohnung mit einem kleineren 
230V Lüfter betreibe (PC-Lüfter-Größe und kurze Anschlusskabel) kommt es 
nicht zu den Störungen...

Autor: Christina K. (kabimaus)
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Peter D schrieb:
> Die Störungen holst du dir vermutlich über das lange Flachbandkabel
> rein. Das muss dringend geschirmt werden und (wenn es digitale Signale
> sind) auf beiden Seiten auf Masse gelegt werden (!). Du kannst ja
> probeweise mal das Kabel abstecken und schalten und dann schauen ob es
> immernoch passiert.
>
> Bei deiner Snubberberechnung: Du weißt, dass das was du mit deinem
> LCR-Meter gemessen hast von der Frequenz abhängt mit der das Ding misst?
> Wenn dein LCR-Meter mit 100kHz misst, dann machst du deinen Snubber der
> für 100 kHz ideal ist. Aber ob nun das bei 100 kHz interessant ist ...
> das ist eine andere Sache.

Ja, die langen Kabel sind digitale Leitungen. Vielen Dank für den Tipp, 
werde die mal abziehen und schauen was passiert !

Das mit der Messfrequenz ist natürlich goldrichtig. Der LCR-Meter misst 
mit 1kHz. Ich dachte halt, dass die Induktivität nicht frequenzabhängig 
ist ( Beitrag "Ist die Induktivität frequenzabhängig?" ). Der induktive 
WIderstand aber offenbar schon !

Autor: Christina K. (kabimaus)
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h2o2 schrieb:
> 12k ist viel zu hoch. Versuch es mal mit 47 Ohm.


Kurt B. schrieb:
> Versuch mal eine RC Kombination 20..100 Ohm, 0,1 µf direkt über den
> Relaiskontakt.


Vielen Dank für die Tips, ich werde einen anderen Widerstand probieren. 
Macht ja auch Sinn, da ich für die Berechnung des Snubberwiderstands die 
Impedanz der Spule verwendet habe, diese aber bei 1kHz gemessen.

Die Snubberkapazität sollte aber doch passen, oder? Für irgendwas muss 
die Rechnung doch gut gewesen sein :)

Autor: h2o2 (Gast)
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100n ist ein üblicher Wert. Man kann noch etwas höher gehen (470n), aber 
umso mehr leiden dann die Relaiskontakte beim Einschalten der Last.
Wenn Du den Snubber über die Relaiskontakte setzt musst Du auch 
bedenken, dass der Motor dann bei abgeschaltetem Relais nicht wirklich 
stromlos ist! Versuch es also lieber noch einmal direkt an der Last.
Nimm am besten einen robusten Drahtwiderstand mit 2W ö.ä.
Viel Erfolg!

Autor: Christina K. (kabimaus)
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Habe heute eure Ratschläge umgesetzt, jedoch leider keinen Erfolg 
gehabt:

1. Die Störungen treten auch dann auf, wenn das lange Sensorkabel 
abgezogen ist. Irgendeine der kurzen Leitungen nimmt also etwas auf. 
Vermutlich muss ich also auch die Kabel zum Display schirmen... das 
heißt aber de facto alles komplett neu verkabeln :(

2. Habe folgende R/C Werte ausprobiert (in allen Kombinationen): 
R=10/47/100 Ohm und C=100/330 nF. Leider auch hier keine nennenswerte 
Verbesserung. Bei der größeren Kapazität hatte ich nur das Gefühl, dass 
die Störungen etwas seltener sind.


Habt ihr vielleicht noch eine Idee, bevor ich das Ding jetzt komplett 
zerlege und neu aufbaue? Ich denke, ich muss den Arduino vielleicht in 
ein Metallgehäuse sperren und/oder alle Leitungen gegen geschirmte 
Leitungen ersetzen. Voll doof.

Viele Grüße
Christina


p.s. habe die Masseverbindungen überprüft und alles liegt auf einer 
gemeinsamen Masse

Autor: Kurt B. (kurt-b)
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Christina K. schrieb:
> Habe heute eure Ratschläge umgesetzt, jedoch leider keinen Erfolg
> gehabt:

Versuch mal dasda:
Nach dem Ein/Ausschalten des Relais einfach eine Ruhepause einlegen und 
nichts machen/einlesen/entscheiden/ausgeben.

Auch ein Reset der automatisch erfolgt wenn das Relais schaltet wäre 
denkbar. Ist natürlich nicht die feine Art, könnte aber ev. helfen.

 Kurt

Autor: Kurt B. (kurt-b)
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Kurt B. schrieb:
> Christina K. schrieb:
>> Habe heute eure Ratschläge umgesetzt, jedoch leider keinen Erfolg
>> gehabt:
>
> Versuch mal dasda:
> Nach dem Ein/Ausschalten des Relais einfach eine Ruhepause einlegen und
> nichts machen/einlesen/entscheiden/ausgeben.
>
> Auch ein Reset der automatisch erfolgt wenn das Relais schaltet wäre
> denkbar. Ist natürlich nicht die feine Art, könnte aber ev. helfen.
>
>  Kurt

(bist du dir sicher dass es nicht an der Versorgung des AV liegt 
(Netzteileinbruch), ein dicker Elko, oder eine Batterie bringt da 
Sicherheit.
Häng mal anstatt des Lüfters ein Heizlüfter (volle Leistung) hin und 
schau ob da dann was ist)

.

Autor: G. H. (schufti)
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was auch möglich ist, dass die Störungen über die Versorgung der 
Relaisplatine eingekoppelt werden. Führe die +5V zur Relaisplatine mal 
über ein LC-Filter oder versorge die Relaisprint mal mit Akku/Batterie.

Autor: oszi40 (Gast)
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Christina schrieb:
> Wenn der Motor nicht am Netz hängt, d.h. wenn das Relais nur
> "trocken" schaltet, läuft alles problemlos.

Zugehörige Schaltung?  Evtl. bricht die Spannung aus irgendeinem anderem 
Grund zusammen oder es besteht ein Masseproblem in Zusammenhang mit dem 
Schutzleiter od. Entstörkondensator-Ausgleichsströme? Skizze 
Wiki:https://de.wikipedia.org/wiki/Entst%C3%B6rkondensator#/media/File:Entst%C3%B6rkondensatoren4.png

Autor: Apfelsaft (Gast)
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Hallo,

wie schon erwähnt bitte den Jumper der Relaisplatine entfernen. 
Eventuell Usv oder Filter vor Microcontroller setzen und dann die 
Platine separat mit 5v versorgen!! Bei dir hat der Optokoppler der 
platine keinen Sinn. Auch darauf achten das die Relais über Masse 
angesteuert werden und keine direkte Masseverbindung zum Controller 
besteht. 100nf kondensatoren verwenden. Bei extremen EMV Signalen bitte 
den Abstand zum Relais vergrößern, zusätzlichen Optokoppler einbauen 
oder bei einer Usv kann man den Controller komplett über Relais 
kurzzeitig vom 5V der Platine entkoppeln.

mfG

Autor: Martin L. (makersting)
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OT: Verbinde den Schutzleiter des NYM mit der entsprechenden 
Kaltgerätebuchse, und mach in dem Zuge Isolierschlauch auf die 
Lötanschlüsse der Buchse. So ist wenigstens ein Minimalmaß an 
Unfallverhütung vorhanden (wirklich sicher ist das Gerät dann noch immer 
nicht).

Autor: Wühlhase (Gast)
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Meine Güte, ob sich Christina noch dafür interessiert?

Autor: Aufmerksamer (Gast)
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Wühlhase schrieb:
> Meine Güte, ob sich Christina noch dafür interessiert?

Nein, sie dürfte an einem elektrischen Schlag wegen nicht 
angeschlossenem Schutzleiter gestorben sein.

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