Hallo zusammen, ich bin absoluter Anfänger auf dem Gebiet und habe ein paar Fragen und hoffe, dass Ihr mir weiterhelfen könnt. Ich habe mich in den vergangenen Tagen in die Materie eingearbeitet, aber ein paar Fragen sind dabei offen geblieben: Ich möchte den AC-Motor einer Pumpe und die DC-Spule eines Magnetventils mit einem I/O-Gerät (USB6000 von National Instruments) über den PC ansteuern. Da das I/O-Gerät nur einen sehr geringen Ausgangsstrom von max. 4mA liefert, möchte ich dazu zwei Relais über je ein vorgeschaltetes MOSFET ansteuern. Für das Magnetventil benötige ich 24V/DC, daher möchte ich diese Spannung auch für die Ansteuerung der Relais verwenden. Die beiden Relais sollen jeweils für mehrere Minuten ein- bzw. ausgeschaltet werden, die Schaltzeit selbst ist unkritisch für meine Anwendung. Ich habe dazu eine Skizze angehängt, die zeigt wie ich mir das vorgestelle. Hier die technischen Daten der verwendeten Geräte: - Pumpe: 230V/AC, 80W - Magnetventil: 24V/DC, 16W - I/O-Gerät: Digital Output 3.6V, max. 4mA Folgende Fragen habe ich dazu: 1. Macht das Ganze prinzipiell Sinn so wie ich es in der Skizze aufgezeichnet habe? 2. Benötige ich für den Motor und die Spule ebenfalls eine Freilaufdiode, da es sich ja um induktive Lasten handelt? 3. Wäre es besser, das Magnetventil direkt über ein MOSFET, also ohne Relais, zu steuern? Ich habe leider kein MOSFET gefunden, was bei dem niedrigen V_GS(th) für entsprechenden Strom geeignet ist. Danke für eure Hilfe! :)
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Max D. schrieb: > Hier die technischen Daten der verwendeten Geräte: > - Pumpe: 230V/AC, 80W > - Magnetventil: 24V/DC, 16W > - I/O-Gerät: Digital Output 3.6V, max. 4mA > > Folgende Fragen habe ich dazu: > 1. Macht das Ganze prinzipiell Sinn so wie ich es in der Skizze > aufgezeichnet habe? Ja. > 2. Benötige ich für den Motor und die Spule ebenfalls eine > Freilaufdiode, da es sich ja um induktive Lasten handelt? Für den Motor wird das nicht gehen, der wird mit AC betrieben. Einfach ein passendes Relais suchen, dass auch dafür geeignet ist, Motoren (induktive Lasten) zu schalten. Ev. einen Snubber verwenden. > 3. Wäre es besser, das Magnetventil direkt über ein MOSFET, also ohne > Relais, zu steuern? Ich habe leider kein MOSFET gefunden, was bei dem > niedrigen V_GS(th) für entsprechenden Strom geeignet ist. Kann man machen, man spart sich das Relais. Und FETs, die bei 3.3V noch mehrere Ampere schalten können, sind auf jeden Fall verfügbar. So z.B. der IRLLML6344 kann 4A bei 2.5V Gatespannung.
HildeK schrieb: >> 3. Wäre es besser, das Magnetventil direkt über ein MOSFET, also ohne >> Relais, zu steuern? Ich habe leider kein MOSFET gefunden, was bei dem >> niedrigen V_GS(th) für entsprechenden Strom geeignet ist. > Kann man machen, man spart sich das Relais. Und FETs, die bei 3.3V noch > mehrere Ampere schalten können, sind auf jeden Fall verfügbar. > So z.B. der IRLLML6344 kann 4A bei 2.5V Gatespannung. Oder der IRF3708, 7,5A bei Ugs 2,8V. http://www.irf.com/product-info/datasheets/data/irf3708.pdf Für die Ansteuerung der Relais reicht evtl. auch ein BC547, BC337 o.ä. https://www.onsemi.com/pub/Collateral/BC337-D.PDF
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Vielen Dank für die Antworten! HildeK schrieb: > Für den Motor wird das nicht gehen, der wird mit AC betrieben. Einfach > ein passendes Relais suchen, dass auch dafür geeignet ist, Motoren > (induktive Lasten) zu schalten. Ich habe mir das Ganze nochmal überlegt und würde gerne Halbleiterrelais verwenden. Damit spare ich mir ja auch die Freilaufdiode an der Relaisspule. Und wenn ich es richtig verstehe, ist auch der Betrieb des Motors möglich. Denn laut Anschlussplan im Datenblatt brauche ich dann für die DC-Spule eine Freilaufdiode, für den AC-Motor jedoch nicht. Für DC-Spule (Wiring-Diagram S. 3): https://produktinfo.conrad.com/datenblaetter/500000-524999/507489-da-01-en-HALBLEITERRELAIS_ED06C5.pdf Für AC-Motor: (Wiring-Diagram S. 3): https://produktinfo.conrad.com/datenblaetter/500000-524999/507499-da-01-en-HALBLEITERRELAIS_ED24C5R.pdf verstehe ich das soweit richtig? Die Methode mit MOSFET ohne Relais für die DC-Spule werde ich parallel probieren, möchte sicherheitshalber aber auch passende relais bestellen EDIT: Ich habe den Schaltplan entsprechend überarbeitet (Halbleiterrelais ohne Freilaufdioden, DC-Magnetspule mit Freilaufdiode und AC-Motor mit Snubber). So müsste es jetzt mit den beiden oben verlinkten Halbleiterrelais funktionieren, oder?
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Jörg R. schrieb: > HildeK schrieb: >>> 3. Wäre es besser, das Magnetventil direkt über ein MOSFET, also ohne >>> Relais, zu steuern? Ich habe leider kein MOSFET gefunden, was bei dem >>> niedrigen V_GS(th) für entsprechenden Strom geeignet ist. >> Kann man machen, man spart sich das Relais. Und FETs, die bei 3.3V noch >> mehrere Ampere schalten können, sind auf jeden Fall verfügbar. >> So z.B. der IRLLML6344 kann 4A bei 2.5V Gatespannung. > > Oder der IRF3708, 7,5A bei Ugs 2,8V. > > http://www.irf.com/product-info/datasheets/data/irf3708.pdf > > Für die Ansteuerung der Relais reicht evtl. auch ein BC547, BC337 o.ä. Falls man die Ausgänge mit 4 mA nicht ausreizen will, eignet sich auch ein Darlington mit zwei solchen NPN-Transistoren, oder man verwendet gleich den integrierten Darlington BC517. Im gesättigten Zustand beträgt die Kollektor-Emitter-Spannung knapp 1 V, was eine zulässige Spannungsreduktion ist von 24 VDC auf 23 VDC für die vorliegende Anwendung. Die Basis-Emitter-Schwellenspannung des Darlington liegt bei etwa 1.5 V. Den Widerstand zwischen USB-Ausgang und BC517-Basis ergibt sich aus 4 V - 1.5 = 2.5 V. Zur Berechnung dieses Widerstandes, beachte CHARACTERISTICS im BC517-Datenblatt. Man erkennt dabei, dass die Widerstandswahl unkritisch ist. So wählen, dass der USB-Strom deutlich unter 4 mA liegt. Zu guter Letzt: Der Sättigungszustand in der Schalterfunktion des Transistors (BJT) erlaubt nur eine niedrige Stromverstärkung. Bei niedrigem Kollektorstrom kann diese bei etwa 30 sein. Bei Leistungstransistoren, z.B. den Oldy 2N3055, im Viel-Ampere-Bereich sind das gerade noch etwa 10. Gruss Thomas
Jörg R. schrieb: > HildeK schrieb: >>> 3. Wäre es besser, das Magnetventil direkt über ein MOSFET, also ohne >>> Relais, zu steuern? Ich habe leider kein MOSFET gefunden, was bei dem >>> niedrigen V_GS(th) für entsprechenden Strom geeignet ist. >> Kann man machen, man spart sich das Relais. Und FETs, die bei 3.3V noch >> mehrere Ampere schalten können, sind auf jeden Fall verfügbar. >> So z.B. der IRLLML6344 kann 4A bei 2.5V Gatespannung. > > Oder der IRF3708, 7,5A bei Ugs 2,8V. > > http://www.irf.com/product-info/datasheets/data/irf3708.pdf > > Für die Ansteuerung der Relais reicht evtl. auch ein BC547, BC337 o.ä. Falls man die Ausgänge mit 4 mA nicht ausreizen will, eignet sich auch ein Darlington mit zwei solchen NPN-Transistoren, oder man verwendet gleich den integrierten Darlington BC517. Im gesättigten Zustand beträgt die Kollektor-Emitter-Spannung knapp 1 V, was eine zulässige Spannungsreduktion ist von 24 VDC auf 23 VDC für die vorliegende Anwendung. Die Basis-Emitter-Schwellenspannung des Darlington liegt bei etwa 1.5 V. Den Widerstand zwischen USB-Ausgang und BC517-Basis ergibt sich aus 4 V - 1.5 = 2.5 V. Zur Berechnung dieses Widerstandes, beachte ON-CHARACTERISTICS "Collector–Emitter Saturation Voltage" im BC517-Datenblatt. Man erkennt dabei, dass die Widerstandswahl unkritisch ist. So wählen, dass der USB-Strom deutlich unter 4 mA liegt. Zu guter Letzt: Der Sättigungszustand in der Schalterfunktion des Transistors (BJT) erlaubt nur eine niedrige Stromverstärkung. Bei niedrigem Kollektorstrom kann diese bei etwa 30 sein. Bei Leistungstransistoren, z.B. den Oldy 2N3055, im Viel-Ampere-Bereich sind das gerade noch etwa 10. Weil das hier interne BC517-Datenblatt nicht funktioniert, hier der Link: http://pdf.datasheetcatalog.com/datasheet2/6/0rkjplo475sireugkcpd64zw19fy.pdf Gruss Thomas
Hallo Max, ich nehme das erste Bild als Bezug. 1. Die Motorschaltung. - Ich würde diesen mit dem Relais wie vorgesehen schalten. Aber das Relais sollte die Phase schalten, nich den Null. Sonst liegt auch im ausgeschalteten Zustand immer die Phase an, Und das macht man nicht. 2. Das Magnetventil - Gleiches würde ich hier machen. Die 24 Volt schalten, nicht die 'Masse'. Immer das spannungsführende Potential schalten. Die Relais kannst Du mit BC547 o.Ä. ansteuern, kein Mosfet! Auch Widerstände zur jeweiligen Basis des Transistors fehlen noch. Freilaufdioden mit 1N4148 Anti-parallel zur Spule, um den Transistor zu schützen.
Max D. schrieb: > Ich habe mir das Ganze nochmal überlegt und würde gerne Halbleiterrelais > verwenden. Damit spare ich mir ja auch die Freilaufdiode an der > Relaisspule. Ja, könnte man so machen, wenn alle Parameter passen würden. Die Ansteuerung des Magnetventils über das potentialgetrennte Relais ist wegen des gemeinsamen GNDs nicht notwendig und sicherlich um eine Zehnerpotenz teuer als mit einem einfachen nMOSFET. Und außerdem: was ist an einer Freilaufdiode im einzelnen Cent-Bereich so problematisch? Auch sagt dein verlinktes Datenblatt, dass 5V Steuerspannung für's DC-Relais das Minimum ist. Du hast aber nur 3.6V ... Geht also nicht! Für den Motor ist eine Ausführung mit min. 3V verfügbar, das klappt dann.
Induktivitäten mit Halbleiter-Relais schalten ?? Kauf Dir gleich ein paar mehr, als Ersatz. Wirst Du dann brauchen.
Bei den MOSFET würde ich noch eine Kleinigkeit ändern: Und zwar einen Pull-Down Widerstand (irgendwas zwischen 10k bis 100k) einfügen. Und zwar wird es warscheinlich Zeiten geben, wo das steuernde Gerät noch kein Signal liefert (tristate, hochohmig). Warscheinlich wird das bei jedem Einschalten der Stromversorgung so sein. In dieser Zeit können elektromagnetische Felder aus der Luft den MOSFET dazu bringen, halb ein zu schalten. Dabei kann das Relais unerwartet flattern und der Transistor schlimmstenfalls überhitzen. Der Pull-Down Widerstand würde in dieser Zeit für einen zuverlässigen LOW Pegel sorgen. https://i.stack.imgur.com/YwcFa.png Pass bei den Halbleiter-Relais bitte auf, ob sie einen Vorwiderstand für die LED integriert haben. Manche haben das nicht.
Autor: Stefanus F. (stefanus) > Bei den MOSFET würde ich noch eine Kleinigkeit ändern: Und zwar einen > Pull-Down Widerstand (irgendwas zwischen 10k bis 100k) einfügen. > > Und zwar wird es warscheinlich Zeiten geben, wo das steuernde Gerät noch > kein Signal liefert (tristate, hochohmig). Warscheinlich wird das bei > jedem Einschalten der Stromversorgung so sein. Und deshalb macht man sowas mit Relais! Dann braucht man diesen ganzen Quatsch nicht. Wenn Ohmsche Last -> dann Solid-State, oder eben Halbleiter-Relais. Aber nur dann.
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Auch auf dem Gebiet der Relais-Ansteuerung gab es die letzten 50 Jahre technische Fortschritte... Ansteuerung ab 3V Active Clamp vermeidet Rückwirkungen auf die Versorgung, spart eine extra Diode und braucht die Last+ nicht zurückgeführt werden. Vor allem in der Autoelektrik beliebt, weil es Aufwand und Geld spart.
Thomas S. schrieb: > Aber das Relais sollte die Phase schalten, nich den Null. > Sonst liegt auch im ausgeschalteten Zustand immer die Phase an, Und das > macht man nicht. Woher weißt du, wie der Netzstecker später eingesteckt ist? ;-)
Dann nimmt man ein Relais mit 2 Kontakten, und schaltet Phase und Null. Dann bist Du komplett getrennt. Wenn es der Aufbau erforderlich macht, dann 2-polig abschalten. PE bleibt natürlich durchgeschaltet! Wo ist das Problem?
Thomas S. schrieb: > Dann nimmt man ein Relais mit 2 Kontakten, und schaltet Phase und > Null. > Dann bin komplett getrennt. Wenn es der Aufbau erforderlich macht, dann > 2-polig abschalten. > > PE bleibt natürlich durchgeschaltet! > > Wo ist das Problem? Wieso einfach, wenns auch kompliziert geht :)
Man kann es auch übertreiben: Nur weil eine LED dunkel ist, ziehe ich den Stecker der Pumpe und stecke stattdessen zwei Finger in die Dose. Einfach nur so, um zu testen, ob die Pumpe einpolig oder zweipolig geschaltet wird.
Vielen Dank für die Antworten! Ganz allgemein: Was ist denn der Vorteil eines "normalen" Transistors für meine Anwendung? Also was spricht gegen die Verwendung eines MOSFETs? Ich habe mich an diesem Artikel orientiert, demnach sollte ja beides gehen. Den Pulldown-Widerstand werde ich ergänzen, Danke für den Hinweis! https://www.mikrocontroller.net/articles/Relais_mit_Logik_ansteuern Den AC-Motor würde ich mit einem RC-Glied ("Snubber") entstören. Dann sollte man ihn doch mit jedem (Halbleiter-)Relais schalten können, oder? Bzw. wie sollte man den Motor besser schalten?
Max D. schrieb: > Was ist denn der Vorteil eines "normalen" Transistors > für meine Anwendung? Dass du keinen Pull-Down Widerstand brauchst. Dafür brauchst du aber einen Vorwiderstand für die Basis. Ein weiterer orteil ist, dass du bei der Aufwahl eine geeigneten Bauteils nicht so eingeschränkt bist weil jeder bipolare Transistor ab mit weniger als 1V Steuerspannung auskommt. Zm Ansteuern von Relais bevorzuge ich ganz klar bipolare Transistoren. Bei Lastströmen über 500mA ist ein MOSFET jedoch meist die bessere Wahl, weil ein einzelner bipolarer Transistor in dieser Größe nicht genug Stromverstärkung hat und weil MOSFET weniger (Wärme-)Verluste haben.
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