Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Relais killt LED-Scheinwerfer


Announcement: there is an English version of this forum on EmbDev.net. Posts you create there will be displayed on Mikrocontroller.net and EmbDev.net.
von Johannes F. (starmaxxx)


Angehängte Dateien:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Hallo Leute,

ich könnte mal eine Idee von ein paar klugen Köpfen gebrauchen, da ich 
mit meiner Relaisschaltung zur Zeit einen Scheinwerfer nach dem anderen 
brutzle...

Hintergrund:
Ich bin zur Zeit an der Planung einer kleinen PV-Inselanlage für eine 
Reitplatz-Beleuchtung (24V-System, 10 LED-Scheinwerfer a 30Watt). Da der 
Lichtschalter ca. 80m von den Batterien entfernt sein soll, will ich das 
ganze per Relais schalten, um meine eh schon nennenswerten 
Leitungsverluste für die Scheinwerfer möglichst gering zu halten.

Schaltung:
Zu Testzwecken habe ich die angedachte Schaltung auf die im Bild 
gezeigte vereinfachte Variante runtergebrochen. Relais 1 soll das 
(Haupt-)Licht schalten, Relais 2 soll später ein Notlicht einschalten, 
sobald der Batteriewächter das Hauptlicht ausschaltet. Solange ich 
Relais 2 komplett weglasse kann ich das Licht über meinen Schalter 
problemlos schalten (die leicht überhöhte Betriebsspannung stört nicht).

Problem:
Bringe ich jedoch Relais 2 parallel zum Licht ein (Lastausgänge für 
Notlicht noch nicht belegt) brennt mir mein Scheinwerfer sofort nach dem 
Einschalten durch (leuchtet kurz hell auf und dann verschmoren Bauteile 
auf der Platine). Auch eine Freilaufdiode (1N4001) parallel zur Spule 
von Relais 2 brachte keinen Erfolg (wäre wohl auch eher für Probleme 
beim Abschalten des Spulenstroms die Lösung?!).

Fragen:
Warum killt die Spule von Relais 2 beim Einschalten meine Schweinwerfer? 
Eigentlich sollten hier doch keine Spannungsspitzen entstehen. Könnte 
mir ein Wechsel von Spulen-Relais auf Solid-State-Relais weiterhelfen? 
Oder sind andere Scheinwerfer die bessere Lösung (leider habe ich von 
den jetzigen schon viele)?

weitere Infos:
- Stromquelle: 2 x 12V Blei-Batterie in Reihe (ca. 26V)
- Wago Relais 24VDC 788-324
- NoName China-LED-Scheinwerfer 10/20/30W, Eingangsspannungsbereich 
12-24V


Vielen Dank und beste Grüße, starmaxxx

von Ben B. (Firma: Funkenflug Industries) (stromkraft)


Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Ich würde vermuten, daß Du durch die langen Kabel und den Strom-Ripple, 
den die LED-Stromquellen der Scheinwerfer auf der Betriebspannungsseite 
verursachen, irgendwelche Schwingungseffekte erzeugst wenn Du die 
Induktivität des Relais mit dazuschaltest. Aber wieso dann die 
Scheinwerfer abrauchen ist eine gute Frage.

In welchem Ort befindet sich denn der Reitplatz, evtl. in der Nähe? Man 
müsste man die Spannung an den Scheinwerfen in dem Moment wo sie 
durchbrennen messen. Wie dick sind die Kabel? Bei 24V braucht man für 
die Leistung schon sehr dicke Kabel, damit nach (2x) 80 Metern noch 
genug Leistung ankommt.

Keine Möglichkeit, die Batterien näher an die Lampen zu bringen?

von Frank W. (Firma: DB1FW) (frankw) Benutzerseite


Bewertung
1 lesenswert
nicht lesenswert
Wenn du Relais 1 schaltest, schaltest du die Spule von Relais 2 ab. Das 
erzeugt eine hohe Spannung über der Spule von R2.
Vorschlag - eine Freilaufdiode über R2.

von Michael B. (laberkopp)


Bewertung
2 lesenswert
nicht lesenswert
Johannes F. schrieb:
> Warum killt die Spule von Relais 2 beim Einschalten meine Schweinwerfer?

Weil ihm die Freilaufdiode fehlt.

> Eigentlich sollten hier doch keine Spannungsspitzen entstehen.

Doch, natürlich.

von Wolfgang (Gast)


Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Johannes F. schrieb:
> Problem:
> Bringe ich jedoch Relais 2 parallel zum Licht ein (Lastausgänge für
> Notlicht noch nicht belegt) brennt mir mein Scheinwerfer sofort nach dem
> Einschalten durch (leuchtet kurz hell auf und dann verschmoren Bauteile
> auf der Platine). Auch eine Freilaufdiode (1N4001) parallel zur Spule
> von Relais 2 brachte keinen Erfolg (wäre wohl auch eher für Probleme
> beim Abschalten des Spulenstroms die Lösung?!).

Woher weißt du, dass dein Relais 1 beim "Einschalten" nicht prellt?

von Günter Lenz (Gast)


Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Sind in deine LED-Scheinwerfer überhaupt eine
Strombegrenzung eingebaut?

von Patrick (Gast)


Angehängte Dateien:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Das spricht absolut gegen deine Scheinwerfer - scheinen absolute Mimosen 
zu sein.
Mein Ansatz wäre, die Scheinwerfer mit Schutzbeschaltung vom Relais + 
dessen Freilaufdiode zu entkoppeln.

Erklärung:

D1 hält negative Spannungen vom Scheinwerfer fern - etwaiger 
Induktionsstrom beim Abschalten fließt durch D2, die Freilaufdiode von 
K2.
ACHTUNG: bei einem 30 Watt Scheinwerfer kannst du für D1 keine 1N400x 
nehmen, da mehr als 1 Ampere fließt!

D3 ist eine Z-Diode, deren Z-Spannung etwas oberhalb der Maximalen 
Batteriespannung liegt. Sie begrenzt die Maximale Spannung, die dein 
Scheinwerfer "sieht" auf ebendiese Spannung.

C1 ist ein Elko, der etwaige Spannungsspitzen wegbügelt. Ich würde es 
erstmal mit 100 uF versuchen. Da die Scheinwerfer sicher selbst schon 
Elkos enthalten, kann dieser ggf. auch entfallen. Zu groß sollte er 
nicht werden, sonst belastest du die Kontakte deines Schaltrelais beim 
Einschalten zu sehr!

von Johannes F. (starmaxxx)


Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
@ all:
Falls ich mich in meinem Eingangsposting nicht klar genug ausgedrückt 
habe...
Die Beleuchtung am Reitplatz steht noch nicht. Bisher habe ich zu 
Testzwecken nur die gezeigte Schaltung im Keller aufgebaut. Erst wenn 
diese funktioniert, gehts ans Große...


@ Ben B.:
- Danke für den ersten Erklärungsversuch was los sein könnte.
- Die Spannungsmessung habe ich versucht, allerdings ist mein Multimeter 
zu langsam...der Scheinwerfer raucht zu schnell ab ;-)
- Problem mit dem Kabelquerschnitt habe ich auf dem Schirm, vor dem 
Hintergrund auch die angedachte Relaisschaltung (Schalter muss ca. 80m 
von Batterie entfernt sein, Scheinwerfer selbst deutlich näher an 
Batterie)


@ Frank W.:
> Wenn du Relais 1 schaltest, schaltest du die Spule von Relais 2 ab.
Warum schalte ich die Spule 2 ab? Ich schließe meinen Schalter, damit 
schließe ich Relais 1. Dann kann Strom durch den Scheinwerfer und Spule2 
fließen?!


@ Michael B.:
- wie eingangs erwähnt hat mir meine 1N4001 Freilaufdiode für die Spule 
von Relais2 nichts gebracht :-/
- Warum entsteht beim Einschalten der Spule eine Spannungsspitze? Beim 
Abschalten ist mir das bekannt...


@ Wolfgang (Gast):
> Woher weißt du, dass dein Relais 1 beim "Einschalten" nicht prellt?
Das weiß ich nicht. Was würde das bedeuten?

@ Günter Lenz (Gast):
Ich habe keine Ahnung ob in den Scheinwerfern Strombegrenzer eingebaut 
sind

von Wolfgang (Gast)


Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Patrick schrieb:
> ACHTUNG: bei einem 30 Watt Scheinwerfer kannst du für D1 keine 1N400x
> nehmen, da mehr als 1 Ampere fließt!

Was denkst du denkst du denn, wie lange der Strom fließt?
Für eine 1N400x von Fairchild ist ein kurzzeitiger (8.3ms), maximaler 
Strom von 30A als Grenzwert angegeben.

von Wolfgang (Gast)


Bewertung
1 lesenswert
nicht lesenswert
Johannes F. schrieb:
> @ Wolfgang (Gast):
>> Woher weißt du, dass dein Relais 1 beim "Einschalten" nicht prellt?
> Das weiß ich nicht. Was würde das bedeuten?

Dass es schon beim "Einschalten" vorübergehend auch abschaltet.

von Patrick (Gast)


Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Wolfgang schrieb:
> Was denkst du denkst du denn, wie lange der Strom fließt?
> Für eine 1N400x von Fairchild ist ein kurzzeitiger (8.3ms), maximaler
> Strom von 30A als Grenzwert angegeben.

Für die Freilaufdiode "D2"geht das freilich, ich beziehe mich auf die 
Diode "D1" in meinem Schaltungsvorschlag, die in Reihe zum Scheinwerfer 
sitzt - die sieht dann den Dauerstrom und ist deswegen "zu klein". :)

von Johannes F. (starmaxxx)


Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
@ Patrick (Gast):
Puhh...ok, danke für die beigefügte Erklärung ;-) Die Schaltung kann ich 
mal testen...dauert vermutlich aber ein bisschen, da ich nicht alle 
Komponenten zur Hand habe. Vielen Dank für die Schaltung!

Und ja, ich habe bei den Scheinwerfern inzwischen so ein blödes 
Gefühl...

von Mark S. (voltwide)


Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Die Freilaufdiode wird bei diesen Leitungslängen vermutlich nicht 
funktionieren. Da Du eine gepolte Gleichspannungsversorgung hast, 
spricht imho nichts dagegen, direkt an den LEDs Stützkondensatoren 
(100uF/50V) parallel zu schalten. Und zwar ganz ordinäre Elkos, keine 
lo-ESR-Typen. Die sollten dann etwaige Überspannungsspitzen absorbieren.

: Bearbeitet durch User
von Johannes F. (starmaxxx)


Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
@ Wolfgang (Gast):
dann gehe ich mal davon aus, dass das Relais 1 nicht prellt. Wenn ich 
Relais2 weglasse, schaltet Relais1 ohne?! prellen und der Scheinwerfer 
leuchtet gleichmäßig.

von Johannes F. (starmaxxx)


Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
@  Mark S.:
Hm, das wäre mal ne ganz simple Lösung...danke!
Muss ich testen, ich habe ja noch ein paar Schweinwerfer zum brutzln ;-)

von K. S. (the_yrr)


Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Mark S. schrieb:
> Die Freilaufdiode wird bei diesen Leitungslängen vermutlich nicht
> funktionieren. Da Du eine gepolte Gleichspannungsversorgung hast,
> spricht imho nichts dagegen, direkt an den LEDs Stützkondensatoren
> (100uF/50V) parallel zu schalten. Und zwar ganz ordinäre Elkos, keine
> lo-ESR-Typen. Die sollten dann etwaige Überspannungsspitzen absorbieren.

Wenn Relais 1 ausschaltet entsteht durch die Spule von Relais 2 eine der 
originalen Spannung engegengesetzte Spannung, und die zerstört LEDs 
sowie eventuelle Wandler/Treiber für die LEDs sehr schnell. ein Snubber 
kann helfen (oder einfach ein ausreichend großer Elko), aber eine Diode 
antiparallel zu den LEDs (am besten nahe am Relais 2, aber hilft auch an 
den LEDs) wäre die sichere Lösung, sonst baust du aus der Spule von 
Relais 2 und dem Elko noch einen Schwingkreis dann sind die Leuchten und 
der Elko defekt. Wenn die Spannung zu gering für die LED wird, ist das 
ein reiner LC Schwingkreis, wenn die LED bei z.b. 15V nicht mehr 
leuchten, kannst du auch -15V an Elko und LED erwarten, das ist 
ungünstig.

im Prinzip D2 aus dem Bild von Patrick(Gast), da reicht auch eine 
beliebige 1n4001-7 oder was halt so grad da ist und ein paar hundert mA 
abkann., dann brauchst du auch keinen Elko mehr)


Johannes F. schrieb:
> dann gehe ich mal davon aus, dass das Relais 1 nicht prellt. Wenn ich
> Relais2 weglasse, schaltet Relais1 ohne?! prellen und der Scheinwerfer
> leuchtet gleichmäßig.
das schaltet unabhängig von Relais 2 entweder mit oder ohne Prellen, die 
Tatsache dass durch Relais 2 eine Spule im Kreis sitzt erzeugt wie schon 
erwähnt negative Spannungsspitzen und zerstört die LEDs. Die Spannung 
wird nur durch Innenwiederstand der Spule und die dann defekten LED 
begrenzt und kann weit über -24V steigen, stell dir vor du legst -50 bis 
-100V an die LED, die leben dann nicht mehr lange. Eine Diode parallel 
zu LED/Relais in Sperrrichtung ist alles was fehlt.

von Ben B. (Firma: Funkenflug Industries) (stromkraft)


Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Und wenn nicht, hast Du hinterher einen Grund,
neue vernünftige zu kaufen. ;)

In welchem Ort liegt Dein Reitplatz?

von Johannes F. (starmaxxx)


Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Hey Leute,

vielen Dank für euere Anregungen. Habe soeben eine abgespeckte Variante 
von Patricks Schutzschaltung getestet (ohne Zehnerdiode) und meine 
Scheinwerfer überleben einige 10 Schaltspiele. Details folgen morgen.

von Flow (Gast)


Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Autor: K. S. schrieb:

 > Wenn Relais 1 ausschaltet entsteht durch die Spule von
 > Relais 2 eine ...

 TO schrieb jedoch:
 > sofort nach dem Einschalten ...

von Harald A. (embedded)


Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Vermutlich sind in dem Scheinwerfer nur keramische Kondensatoren 
verbaut? Da gibt es dann diesen Effekt der Serienresonanz aus dem L der 
Zuleitung und dem Eingangskondensator. Da entstehen sehr hohe 
Spannungen, die den Schaltregler töten. Hier beschrieben:
https://www.analog.com/media/en/technical-documentation/application-notes/an88f.pdf

Abhilfe ist ein simpler Kondensator parallel zum keramischen 
Eingangskondensator. Falls du die Scheinwerfer öffnen kannst, wäre das 
eine Lösung. Sende doch mal ein Bild von der Platine falls möglich.

Ein typischer Chinesen-Scheinwerfer verzichtet in der Regel auch auf 
alle Maßnahmen gegen Überspannung, Netzrückwirkung etc. So etwas gibt es 
dann leider nur im teureren Produkten.

: Bearbeitet durch User
von Johannes F. (starmaxxx)


Angehängte Dateien:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Der LED-Scheinwerfer überlebt nun durch eine einache Schutzschaltung 
mehrere 10 Schaltspiele problemlos. Juhu!!!

Ich habe gestern noch eine abgespeckte Variante von Patricks 
Schutzschaltung getestet und dabei einfach die Z-Diode weggelassen, da 
ich keine hatte. Die Arbeitsweise der Schaltung hat Patrick weiter oben 
erklärt...
Die Freilaufdiode an Relais 2 (an Relais 1 nicht eingezeichnet) gehört 
vernünftigerweise zwar rein, brachte aber nicht den eigentlichen 
Durchbruch. Wenn ich die Freilaufdioden weglasse, überleben die 
Scheinwerfer mit Schutzschaltung trotzdem. Inwieweit ich die 
Schutzschaltung noch reduzieren kann, habe ich noch nicht getestet.

Die Platinenbauteile, die ich zuvor immer gegrillt habe tragen die 
Aufschrift "PT4115 XJS 4036T" (Datenblätter + Bilder findet google ;-)
Dieser LED-Treiber hat laut Datenblatt einen Eingangsspannungsbereich 
von 6-30V. Die Maximalspannung meine ich irgendwo mit 45V gelesen zu 
haben.

Ob der Einsatz einer Spannungsbegrenzden Z-Diode weiterhin sinnvoll ist? 
Kann gut sein, da ich mich eh schon im obersten Spannungsbereich der 
Scheinwerfer bewege...

Ob das Ganze eine dauerhafte Lösung darstellt sei dahingestellt, reicht 
mir aber vorerst um die vorhandenen Scheinwerfer einsetzen zu 
können...danach gibts vernünftige mit anderem Spannungsbereich ;-)



Zusammenfassend bleibt zu sagen:

Top Unterstützung, super Vorschläge, spitze erklärt! Und die Ursache für 
das Problem ist auch geklärt worden. Was will man mehr: wieder was 
gelernt ;-)

An diesem Punkt einfach nochmals vielen Dank für Eure Hilfe!!!
VG, starmaxxx

von Johannes F. (starmaxxx)


Angehängte Dateien:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
hier noch ein Bild der Platine eines Grillhähnchens

von Johannes F. (starmaxxx)


Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
@ Ben B.: Platz liegt in der Nähe vom Inntal-Dreieck

von nur mal so (Gast)


Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Natürlich muss über Relais 1 eine Freilaufdiode. Bei deinem Kelleraufbau 
hast du kurze Leitungen zur Batterie. Die schluckt ne Menge Dreck. ;-) 
Mit längeren Kabeln sieht das anders aus.

Kann die Längsdiode aus dem Lastkreis nicht in den Strompfad von Relais 
2 wandern? Hat doch dann die gleiche Wirkung und bleibt kälter. ;-)

von Harald A. (embedded)


Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Johannes F. schrieb:
> hier noch ein Bild der Platine eines Grillhähnchens

Whow, das ist wirklich die minimalste Beschaltung, die für einen PT4115 
denkbar ist. Einzig eine Verpolungsdiode ist spendiert. Somit dürfte das 
beschriebene Ringing ursächlich verantwortlich sein. Die PT4115 gibt es 
für wenige Cent auf eBay, vielleicht magst du die tauschen. Die 5730 
LEDs gibt es auf Aliexpress auch für weit unter 1 Cent. Alles Andere 
kann eigentlich nicht kaputt gehen.

von Dietrich L. (dietrichl)


Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Johannes F. schrieb:
> Der LED-Scheinwerfer überlebt nun durch eine einache Schutzschaltung
> mehrere 10 Schaltspiele problemlos. Juhu!!!

Ich würde mich nicht zu früh freuen:

Beim Einschalten fließt über die Diode vor dem Scheinwerfer ein 
unkontrolliert hoher Ladestrom in den 100µF-Kondensator. Das ist 
sowohl für die Diode als auch für den Kontakt des Relais 1 nicht so gut. 
Auch wenn es jetzt 10 Schaltspiele ausgehalten hat, wie lange geht das 
gut?

Irgend eine Strombegrenzung wurde ich noch spendieren...

von hinz (Gast)


Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Dietrich L. schrieb:

> Irgend eine Strombegrenzung wurde ich noch spendieren...

Ist drin: ESR des Elkos.

von Dieter (Gast)


Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Für den Elko keinen Low ESR verwenden, denn sonst müßte man noch einen 
10...22 Ohm Widerstand der E6 Reihe für den Elko spendieren.

Die abgebrannten LED lasse sich aber noch weiter verwenden. Es sind 4 x 
(3 LED in Serie) parallel geschaltet, wenn ich das richtig gesehen habe. 
Richtig angezapft an der Platine mit einem externen Vorschaltgerät, das 
sicher besser ist, als das was jetzt in der Lampe ist.

von Michael B. (hardwarepunktbas)


Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Wenn der LED-Scheinwerfer direkt nach dem Einschalten
abraucht, könnte er bereits einen Knacks beim vorhergehenden
Ausschalten bekommen haben VG Micha

von Johannes F. (starmaxxx)


Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
@ nur mal so (Gast):
Danke für den Hinweis mit der Diode in Spulenpfad rein; werde ich 
berücksichtigen!

@ Harald A. bzw. Dieter (Gast):
Eigentlich ein Guter Gedanke, die die Dinger zu reparieren...genügend 
Grillhähnchen liegen ja inzwischen rum
 ?

von F. F. (foldi)


Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Habe einmal ins Datenblatt geschaut.

Johannes F. schrieb:
> Die Platinenbauteile, die ich zuvor immer gegrillt habe tragen die
> Aufschrift "PT4115 XJS 4036T" (Datenblätter + Bilder findet google ;-)
> Dieser LED-Treiber hat laut Datenblatt einen Eingangsspannungsbereich
> von 6-30V. Die Maximalspannung meine ich irgendwo mit 45V gelesen zu
> haben.

Das sind die Maximum Ratings. Das ist eigentlich die Spannung, ab der 
die kaputt gehen. Also auf 45V kannst du nicht noch ne Schüppe drauf 
legen.

Antwort schreiben

Die Angabe einer E-Mail-Adresse ist freiwillig. Wenn Sie automatisch per E-Mail über Antworten auf Ihren Beitrag informiert werden möchten, melden Sie sich bitte an.

Wichtige Regeln - erst lesen, dann posten!

  • Groß- und Kleinschreibung verwenden
  • Längeren Sourcecode nicht im Text einfügen, sondern als Dateianhang

Formatierung (mehr Informationen...)

  • [c]C-Code[/c]
  • [code]Code in anderen Sprachen, ASCII-Zeichnungen[/code]
  • [math]Formel in LaTeX-Syntax[/math]
  • [[Titel]] - Link zu Artikel
  • Verweis auf anderen Beitrag einfügen: Rechtsklick auf Beitragstitel,
    "Adresse kopieren", und in den Text einfügen




Bild automatisch verkleinern, falls nötig
Bitte das JPG-Format nur für Fotos und Scans verwenden!
Zeichnungen und Screenshots im PNG- oder
GIF-Format hochladen. Siehe Bildformate.
Hinweis: der ursprüngliche Beitrag ist mehr als 6 Monate alt.
Bitte hier nur auf die ursprüngliche Frage antworten,
für neue Fragen einen neuen Beitrag erstellen.

Mit dem Abschicken bestätigst du, die Nutzungsbedingungen anzuerkennen.