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Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik ESP-01 hängt sich auf - 230V schlaten


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Autor: Chris K. (ruunnerr)
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Hallo zusammen,

Versuche es verständlich zu beschreiben und hoffe auf Hilfe :)


Vorhaben:

Per MQTT ein (oder zwei) Relais mit mehreren ESP-01 schalten um 230V 
Geräte ein- und auszuschalten


Problem:

Die ESP-01 hängen sich nach X Schaltvorgängen auf. Dies geschieht aber 
nur bei 230V Lasten am Relais (getestet mit Teichpumpe und Glühlampe).
Bei einer LED, die über 5V am Relais geschaltet tritt der Fehler nicht 
auf.

Meistens geschieht es nach 5-10 Schaltvorgängen und IMMER beim 
Abschalten der Last/des Relais.
Aufhängen heißt: Beide LEDs am ESP (rot und blau) leuchten dauerhaft und 
es summt...
Ein Neustart lässt ihn wieder normal starten.



Bisher erreicht:

Habe ein Script geschrieben um mehrere ESP-01 per MQTT mit ioBroker zu 
steuern.

Die Software funktioniert soweit gut, die Befehle kommen immer sauber 
und schnell an und werden auch zuverlässig verarbeitet.
Das habe ich über die Arduino IDE im Monitor ausgiebig geprüft. Wie 
bereits erwähnt kann ich eine LED über 5V auch tausend mal schalten ohne 
Fehler.


Aufgebaut habe ich den Schaltplan am Breakboard und auch auf 
Lochrasterplatine.
Dabei habe ich auch die Abstände zwischen 230V und dem Rest eingehalten 
und sogar die Platine um alle 230V Leiterbahnen eingefräst.



Habe auch versucht statt der Widerstände R3 und R4 Kondensatoren zu 
nehmen (10 - 100 uF), aber das half nicht.
Größere Widerstände als den Basisvorwiderstand kann ich auch nicht 
nehmen, denn dann startet er nicht bzw. hängt sich sofort auf.

Ich vermute irgendwie es hat was mit der Freilaufdiode zu tun, aber bin 
mir nicht sicher.

Ist der Schaltplan überhaupt vertretbar so wie er ist?


Benutzte Relais: 
https://www.digitalo.de/products/765115/AFE-Printrelais-5-V-DC-10A-1-Schliesser-BJ-SS-105DMF-1St..html



Falls ich was vergessen hab, was wichtig sein könnte bitte bescheid 
sagen. Hoffe ihr könnt mir Rat geben :)

Autor: Jakob (Gast)
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Erstmal sieht die Schaltung nicht so schlecht aus, ich kenne
aber die verwendeten Bauteile nicht so gut.

Ohne die Freilaufdioden sind eher MEHR Rückwirkungen zu befürchten.
Die Funktion wäre mit schnelleren 1N4148 auch gewährleistet.

Ich kann mir erstmal nur vorstellen, dass das Mikro-Netzteil
HLK-PM01 nicht mit dem Lastwechsel (0,1 A an/aus) klarkommt
und dann mit Überschwingern die ESP8266 außer Takt bringt.

Probier doch das Verhalten mal mit einem Standard-Netzteil
für 5 V.

Autor: fast (Gast)
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Chris K. schrieb:
> Falls ich was vergessen hab

Ich würde den Reset-pin vom ESP mit einem 10k auf Vcc hängen

Autor: TestX (Gast)
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schau dir mal den schaltplan vom nodemcu an wie man das ding 
einigermaßen brauchbar anschließt. reset und gpio0/flash sollte man mit 
pullups und einem kondensator wie bei einem avr auf ein definiertes 
potential bringen.

je nach firmware ggf auch RXD..

den relaiskontakten würde ich einen kleinen snubber spendieren

Autor: Oliver S. (phetty)
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Noch einen 100nF Kondensator direkt am ESP über GND und 3,3V.
Oder gleich einen sonoff Basic verwenden. Bei 5 Euro lohnt so ein 
Selbstbau kaum.

Autor: Chris K. (ruunnerr)
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@jakob

Also wie gesagt, ohne Verbraucher am Relais tritt der Fehler nicht auf. 
Stromaufnahme mit beiden angezogenen Relais liegt bei ca. 200mA
Aber dennoch guter Hinweis. Werde mal mit externer 5V Quelle einen 
Versuch starten.

@fast
Auch das ist ein guter Rat. Werde ich später versuchen. Danke schonmal


@alle

Eine Frage noch. Im Datenblatt vom AMS1117 steht, man solle Tantal 
Kondensatoren nutzen.
Ich habe jetzt Keramik benutzt. Ist da ein gravierender Unterschied?
Diese hier benutze ich: 
https://www.digikey.de/product-detail/de/tdk-corporation/C3225X5R0J107M250AC/445-1437-1-ND/569103


Edit:
@phetty
Kannst du mir erklären wozu der zusätzliche C dann gut ist? Habe ja 
schon einen 100uF zwischen VCC und GND

: Bearbeitet durch User
Autor: MaWin (Gast)
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Chris K. schrieb:
> Habe auch versucht statt der Widerstände R3 und R4 Kondensatoren zu
> nehmen (10 - 100 uF), aber das half nicht.

Bitte, wie kommt man auf die Idee ?

Daß Relais stören ist normal.

http://www.dse-faq.elektronik-kompendium.de/dse-faq.htm#F.25.2

Dir fehlt mindestens noch ein VDR am HLK-PM01 mit per Schumpfschlauch 
angdtackerter Temperatursicherung
                        +--------+
  o---Sicherung---+-----|~       |-- +
                  |     |        |
230V~          VDR250V~ |HLK-PM01|  5V/0.6A
                  |     |        |
  o--TempSich98C--+-----|~       |-- -
                        +--------+
Und am Relais ein Snubber und eine Feinsicherung (denn wenn du wartest 
bis nach einem Kurzschluss wegen durchbrennender Glühlampe die 
Haussicherung auslöst ist dein Relaiskontakt verglüht)
   +--100R1W--220nFX2--+
   |                   |
---+                   +---Sich--
   |        /          |
   +------o/ o---------+
         Relais
Mit den Störungen beim Abschalten der Lampe hat das aber nichts zu tun.

Autor: Chris K. (ruunnerr)
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Hab jetzt mal RXD und RESET per 10kOhm an VCC gehangen.

Scheint sich jetzt erstmal nicht mehr aufzuhängen.

Bei schnellem Hin- und Herschalten jedoch scheint er ein wenig zu 
"stottern".

Also ich schalte im 0,5 Sekundentakt ein und aus, und so nach ca. 20-40 
Schaltvorgängen hängt er im Ein-Zustand kurz fest, obwohl der Aus-Befehl 
der letzte war. Nach 2-3 Sekunden schaltet er dann wieder um und läuft 
danach auch korrekt.

Damit könnte ich grundsätzlich leben. Habe jetzt dennoch mal 1N4148 
Dioden bestellt in der Hoffnung, dass diese etwas schneller arbeiten und 
die Fehler evtl. reduzieren :)

Ich teste die nächsten Stunden nochmal weiter.


@MaWin

Ja ich hab mir schon 5A Sicherungen bestellt. Sind noch unterwegs :)

Und wäre der Varistor am Eingang wirklich nötig? Die Netzspannung ist 
doch ziemlich stabil.
Oder wäre der dann zum Schutz vor falscher Beschaltung?

: Bearbeitet durch User
Autor: Stefanus F. (Firma: Äppel) (stefanus)
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> Hab jetzt mal RXD und RESET per 10kOhm an VCC gehangen.

Nimm besser 1k oder 2,2k. Bei meinen Dauertests haben sich 10k als zu 
hochohmig erwiesen, wenn der Mond gerade ungünstig steht.

Schalte parallel zu den beiden 100µF Elkos noch einen 100nF Kondensator 
zum Abblocken hochfrequenter Störungen.

Parallel zu den Relaiskontakten würden Snubber helfen, Funkenbildung zu 
reduzieren. Dann halten die Relais länger und strahlen beim Aus-Schalten 
weniger Störungen ab. Ich meine damit solche R/C Kombinationen: 
https://www.luedeke-elektronic.de/Entstoerungsfilter-RC-Filter-100nF-100Ohm-0-5W-max-275V-AC.html

Ansonsten sieht die Schaltung gut aus. Mich würde noch die Masseführung 
auf der Platine interessieren. Im Idealfall laufen alle GND Leitungen 
sternförmig zum GND Anschluss des Spannungsreglers zusammen.

Autor: Michael U. (amiga)
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Hallo,

Chris K. schrieb:
> Also ich schalte im 0,5 Sekundentakt ein und aus, und so nach ca. 20-40
> Schaltvorgängen hängt er im Ein-Zustand kurz fest, obwohl der Aus-Befehl
> der letzte war. Nach 2-3 Sekunden schaltet er dann wieder um und läuft
> danach auch korrekt.

Dir ist aber klar, das WLAN/MQTT usw. merkliche Verzögerungen auftreten 
können? 0,5s erscheint mir in diesem Zusammenhang da doch etwas häufig 
zu sein.

Gruß aus berlin
Michael

Autor: Experte (Gast)
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Foto vom Aufbau, bitte.

Autor: Chris K. (ruunnerr)
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Stefanus F. schrieb:
>> Hab jetzt mal RXD und RESET per 10kOhm an VCC gehangen.
>
> Nimm besser 1k oder 2,2k. Bei meinen Dauertests haben sich 10k als zu
> hochohmig erwiesen, wenn der Mond gerade ungünstig steht.
>
> Schalte parallel zu den beiden 100µF Elkos noch einen 100nF Kondensator
> zum Abblocken hochfrequenter Störungen.
>
> Parallel zu den Relaiskontakten würden Snubber helfen, Funkenbildung zu
> reduzieren. Dann halten die Relais länger und strahlen beim Aus-Schalten
> weniger Störungen ab. Ich meine damit solche R/C Kombinationen:
> 
https://www.luedeke-elektronic.de/Entstoerungsfilter-RC-Filter-100nF-100Ohm-0-5W-max-275V-AC.html
>
> Ansonsten sieht die Schaltung gut aus. Mich würde noch die Masseführung
> auf der Platine interessieren. Im Idealfall laufen alle GND Leitungen
> sternförmig zum GND Anschluss des Spannungsreglers zusammen.


OK, ich werde den Rat beherzigen. Also 1k nehmen.

Bzgl. der Kondensatoren... Die Frage eben ist bestimmt untergegangen, 
aber im Datenblatt der meisten Spannungsregler werden 10uF 
Tantalkondensatoren vorgeschlagen.

Ich habe jetzt 100uF Keramik gewählt. Ist das eher schlecht, wenn ja 
warum?

Und den 100nF Kondensator, den ich parallel anschließen sollte... sollte 
dann auch ein Tantal sein, korrekt?


Das mit dem Snubber schau ich mir auch mal an, nachdem das schon 
mehrfach vorgeschlagen wurde.



Michael U. schrieb:

> Dir ist aber klar, das WLAN/MQTT usw. merkliche Verzögerungen auftreten
> können? 0,5s erscheint mir in diesem Zusammenhang da doch etwas häufig
> zu sein.


Hi, ja danke :)
Ist mir soweit natürlich klar. Das hab ich auch nur als "Belastungstest" 
gemacht ^^
Später würden sie natürlich nicht so oft geschaltet werden.




Und danke schonmal an alle, die sich hier Zeit nehmen :)

Autor: Stefanus F. (Firma: Äppel) (stefanus)
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Ich löte immer einen 100µF oder 220µF direkt an die 
Versorgungsspannungs-Anschlüsse meiner ESP Module. Dadurch konnte ich 
Aussetzer deutlich reduzieren. Manche Module haben schon einen On-Board.

Wenn man die Kondensatoren zu groß macht, steigt die Versorgungsspannung 
beim Einschalten zu langsam an, dann braucht man einen externen 
Schaltkreis, der einen längeren Reset Impuls erzeugt. Außerdem kann der 
Spannungsregler bei zu viel kapazitiver Last versagen. In den 
Datenblättern von Spannungsreglern und Schaltnetzteilen gibt es dazu 
meistens eine Angabe.

Also viel hilft nicht immer viel. Man soll es nicht übertreiben.

Autor: Chris K. (ruunnerr)
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Stefanus F. schrieb:
> Ich löte immer einen 100µF oder 220µF direkt an die
> Versorgungsspannungs-Anschlüsse meiner ESP Module.

Guter Hinweis, also den C besser direkt am ESP positionieren.
Hab bei mir die C's direkt am Spannungsregler...
Werde dann mal noch einen zusätzlichen am ESP installieren

Autor: Stefanus F. (Firma: Äppel) (stefanus)
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So ist das richtig. Ein kleiner am Spannungsregler gemäß DB und ein 
großer am ESP. In dessen DB sreht dazu leider nichts, hier kann ich nur 
auf praktische Erfahrung verweisen.

Autor: Chris K. (ruunnerr)
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Nochmal eine Verständnisfrage...

Eine Thermosicherung kann ich ja noch nachvollziehen.

Aber wofür jetzt genau der Varistor?

Und warum die Thermosicherung an den Varistor und nicht einfach ans 
Netzteil?


Mit Überspannung rechne ich nicht, und schon gar nicht mit dauerhafter 
Überspannung.
Wenn für mehrere Sekunden eine Überspannung herrscht macht der Varistor 
mit Thermosicherung Sinn für mich. Aber ansonsten irgendwie nicht.^^

Wenn es als Schutz vor evtl. Blitzschlägen dienen soll, dann verwirrt 
mich das allerdings auch... So schnell erhitzt sich das Ding doch dann 
auch nicht, dass die Thermosicherung dann auslöst, oder?


Wäre nett, wenn mir noch einer die Frage(n) beantworten kann :)

LG

: Bearbeitet durch User
Autor: MaWin (Gast)
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Chris K. schrieb:
> Aber wofür jetzt genau der Varistor

Damit das Schaltnetzteil nicht gleich bei der ersten kleinen 
Netzüberspannung kaputt geht.

Z.B. wenn es an derselbem Mehrfachsteckdose wie ein trafoversorgtes 
Gerät hängt die abgeschaltet wird.

Hast du schon jemals ein  Schaltnetzteil ohne Varistor gesehen ? Das 
HLKPM01 hat keinen drin.

und laut EN60950 und EN62386 müssen Varistoren vor Überhitzung geschützt 
werden.

Chris K. schrieb:
> Mit Überspannung rechne ich nicht

Tja.

Autor: Stefanus F. (Firma: Äppel) (stefanus)
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> Mit Überspannung rechne ich nicht

Na dann eben nicht. Ich komme dann mal vorbei und schalte das 
Treppenhaus-Licht aus. Oder ich frage deinen Nachbarn, ober eine 
Kreissäge hat. Zack - Netzteil defekt.

Spitzen über 500V treten jede Stunde mehrmals auf. Spitzen über 1000V 
sind immer noch alltäglich. Deswegen müssen unsere Geräte die Netz-Seite 
und die berührbaren Teile an Kleinspannung mindestens auf 4000V trennen.

Ich habe unzählige 400V Triacs ausgetauscht - trotz Netzfilter. Man 
nimmt  welche, die für 800V ausgelegt sind (plus weitere 
Schutzmaßnahmen), wenn man keinen Schrott ab Werk produzieren will 
(leider ist Schrott immer häufiger vom Hersteller gewollt).

Autor: Teo D. (teoderix)
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Chris K. schrieb:
> Ich habe jetzt 100uF Keramik gewählt. Ist das eher schlecht, wenn ja
> warum?

Ja. Sieh dir den empfohlenen ESR-Bereich im Dabla an!
Außerhalb kann dieser empfindliche LDO, ziemliche Schwingungen 
produzieren, statt vernünftig nach zu regeln.
Ein Tantal liegt da in etwa in der Mitte, des Bereichs. Ich würde 
22-47µF Low-ESR Elkos nehmen. Der sollte die min. empfohlenen 0,13Ohm(?) 
nicht unterschreiten.

Autor: Chris K. (ruunnerr)
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Man kann es mir auch ohne ironischen Unterton erklären -.-

Nichtwissen ist ungleich Dummheit.


Dennoch waren mir die Antworten plausibel und leicht verständlich. Danke 
euch allen für die geopferte Zeit.

Hab die Schaltung angepasst und mir die zusätzlichen Bauteile nach euren 
Ratschlägen bestellt :)

Autor: Teo D. (teoderix)
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Statt C3 würde ich nahe am ESP-Modul, einen 10µF Kerko einsetzen (100µF 
tun aber nich weh, solange er ein paar cm vom Spannungsregler entfernt 
ist). Zum entkoppeln der Relays, da noch nahe dran, einen 22-47µF Elko.
In Verbindung mit C3 = 100µF, könnt das aber für ein kleines Platinchen, 
bzw. kurze Wege, etwas viel für den Spannungsregler werden.

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