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Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Relais mit kleinem Steuerstrom ansteuern


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von Hans (Gast)


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Moin,

ich hätte mal eine Frage zum Thema Relais. Wenn ich ein Relais mittels 
Platine wie dem Arduino ansteuern möchte, gegebenenfalls noch eine 
Transistorschaltung, da diese Platinen meistens maximal 20-40mA am 
Ausgang zur Verfügung stellen.

Wie sieht es aber aus, wenn ich z.B. ein Relais für solche Platinen 
kaufe, auf dem bereits eine solche Schaltung mit Transistor und 
Freilaufdiode angebracht ist? Einige davon benötigen mindesten 80mA zum 
ansteuern. Kann ich dann trotzdem zwischen dem Relais Board und dem 
Arduino eine weitere Transistorschaltung anklemmen?

von Wolfgang (Gast)


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Hans schrieb:
> Wie sieht es aber aus, wenn ich z.B. ein Relais für solche Platinen
> kaufe, auf dem bereits eine solche Schaltung mit Transistor und
> Freilaufdiode angebracht ist? Einige davon benötigen mindesten 80mA zum
> ansteuern.

Warum meinst du, dass die einen so hohen Strom zum Ansteuern benötigen?
Verwechselst du das nicht mit dem Strom, den die Versorgung der Platine 
bereit stellen muss?

Schaltplan, Beispiel?

von Maxim B. (max182)


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Hans schrieb:
> Kann ich dann trotzdem zwischen dem Relais Board und dem
> Arduino eine weitere Transistorschaltung anklemmen?

Kannst du oder nicht - das hängt nur von dir selbst, wovon deine Hände 
wachsen :) Unsere Polizei sagt: das ist nicht verboten. :)

Hans schrieb:
> Einige davon benötigen mindesten 80mA zum
> ansteuern.

Was dich interessieren sollte: Spannung von Spule und Widerstand von 
Spule. Und auch, ob deine Stromquelle das beides schafft.

Hans schrieb:
> Wenn ich ein Relais mittels
> Platine wie dem Arduino ansteuern möchte, gegebenenfalls noch eine
> Transistorschaltung, da diese Platinen meistens maximal 20-40mA am
> Ausgang zur Verfügung stellen.

Nicht nur deshalb. Es gibt nicht so viele Relais, die mit 5 Volt leben. 
Wenn doch, dann brauchen die bestimmt mehr als 40 mA (übrigens, besser 
von Arduino-Ausgang doch nicht über 20 oder 25 mA nehmen).

: Bearbeitet durch User
von Hans (Gast)


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In den Datenblättern steht oft: Steuerstrom für Relaisplatine: 60 oder 
80mA. Natürlich gibt es auch welche für den Arduino, die genau für 
20-40mA ausgelegt sind. Mich interessiert, was passiert, wenn ich ein 
Relais ohne Zusatzschaltung oder auch ein Relai auf einer Platine nehme, 
die bereits über Diode, Widerstand und Transistor verfügt? Kann ich dann 
trotzdem eine Transistorschaltung nehmen? Die könnte mir ja am Ende 
einen viel zu größen Strom produzieren und das Relais als 
Platinenversion für den Arduino würde dann nicht schalten, da der 
Steuerstrom viel zu groß wäre.

von Maxim B. (max182)


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Hans schrieb:
> Mich interessiert, was passiert, wenn ich ein
> Relais ohne Zusatzschaltung oder auch ein Relai auf einer Platine nehme,
> die bereits über Diode, Widerstand und Transistor verfügt?

Wenn Polarität für Transistor stimmt, sollte das funktionieren.

Wenn Diode, Widerstand und Transistor schon da, wozu brauchst du noch 
Transistor?

Hans schrieb:
> Kann ich dann
> trotzdem eine Transistorschaltung nehmen? Die könnte mir ja am Ende
> einen viel zu größen Strom produzieren und das Relais als
> Platinenversion für den Arduino würde dann nicht schalten, da der
> Steuerstrom viel zu groß wäre.

Was Relais schalten kann, hängt nur von Kontakten. Du kannst natürlich 
zusätzliche Transistorstufe nehmen - wenn du weiß, wozu. Nur sollte 
Zusatz-Transistor so stehen, daß Relais-Transistor alles bekommt, was 
gebraucht: für Einschalten genug Basisstrom, für Ausschalten sollte 
Basis zu Erde nicht zu hochohmig gehen.

: Bearbeitet durch User
von Harald W. (wilhelms)


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Hans schrieb:

> In den Datenblättern steht oft: Steuerstrom für Relaisplatine: 60 oder
> 80mA.

Zeig doch mal ein solches Datenblatt. Eigentlich ist es Quatsch, eine
Steuerplatine mit Transistor zu bauen, wo der Steuerstrom genaso hoch
wie der Relaisstrom ist. Warum sollte ein Hersteller eine solche
Fehlkonstuktion bauen?

von Wolfgang (Gast)


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Hans schrieb:
> Die könnte mir ja am Ende einen viel zu größen Strom produzieren und
> das Relais als Platinenversion für den Arduino würde dann nicht schalten,
> da der Steuerstrom viel zu groß wäre.

Der Strom hält sich an das ohmsche Gesetz, d.h. bei einem bestimmten 
Widerstand und einer bestimmten Spannung kann kein beliebig hoher Strom 
fließen.

von Maxim B. (max182)


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Harald W. schrieb:
> Eigentlich ist es Quatsch, eine
> Steuerplatine mit Transistor zu bauen, wo der Steuerstrom genaso hoch
> wie der Relaisstrom ist. Warum sollte ein Hersteller eine solche
> Fehlkonstuktion bauen?

Wenn Relais mehr als 5 Volt braucht, kann das nicht direkt von ATMega 
gesteuert werden - auch wenn Relais nur 20 mA braucht. Man braucht 
entweder Transistor oder Treiber-IC.

von Hans (Gast)


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Folgendes Bauteil: 
https://www.exp-tech.de/module/relais/4972/pololu-basic-spdt-relay-carrier-with-5vdc-relay-assembled

Im Datenblatt steht nirgendwo, welchen Steuerstrom die Platine benötigt 
und wenn es mehr als 40mA sind, habe ich ein Problem.

von Joachim B. (jar)


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Hans schrieb:
> Im Datenblatt steht nirgendwo, welchen Steuerstrom die Platine benötigt
> und wenn es mehr als 40mA sind, habe ich ein Problem.

du kannst sicher davon ausgehen das der Steuerstrom zum Transistor bei 
deinem Genannten weniger als 40mA, sogar deutlich weniger, beträgt (im 
Gegensatz dazu gibt es etliche mit Optokoppler die 10-20mA verlangen), 
aber du kannst den Relaisstrom zum Schalten im Datenblatt der genannten 
Relais finden.

: Bearbeitet durch User
von Hans (Gast)


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Ok, vielen Dank.

von Maxim B. (max182)


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Hans schrieb:
> Die könnte mir ja am Ende
> einen viel zu größen Strom produzieren und das Relais als
> Platinenversion für den Arduino würde dann nicht schalten, da der
> Steuerstrom viel zu groß wäre.

Dir fehlt klare Vorstellung über Relais.
1. Einschalten. Du solltest die Spule an eine Stromquelle schalten, die 
bei gegebenen Spulenwiderstand notwendigen Strom erzeugt. Manchmal steht 
in Datenblatt von Relais auch Arbeitsspannung. Die sollte aber auf jeden 
Fall höher sein, als Spulenwiderstand x Einschaltstrom. Als Beispiel: 
Arbeitsspannung 12 Volt, Widerstand 300 Ohm, Einschaltstrom 23 mA. Das 
bedeutet: Relais wird Kontakte schalten, wenn die Spannung auf der Spule 
0,023 x 300 = 6,9 Volt ist - aber langsam und unsicher. Für im 
Datenblatt gegebene Schaltzeit sollte Spule 12 Volt bekommen, dann wird 
12 / 300 = 40 mA Strom verbraucht.

2. Einhalten. Wie Regel reicht hier 2/3 von Arbeitsspannung. Aber 
meistens bleibt Arbeitsspannung auf der Spule, solange Relais 
eingeschaltet bleiben sollte.

3. Ausschalten. Die Spannung von Spule sollte genommen werden. Da die 
Spule aber bestimmte Induktivität hat, muß Energie, die in dieser 
Induktivität gespeichert wurde (L x I x I / 2), irgendwie abgeleitet 
werden. Hier gibt es Varianten.
a) keine zusätzliche Schaltung. Dann wird die Spannung auf der Spule so 
lange wachsen, bis Grenzspannung von Kollektor überschritten wird. 
Danach wird die Energie Transistor zerstören und in Transistorwärme 
geleitet.

b) Freilaufdiode. Die Energie von Spule wird zurück zu Stromquelle (die 
dann in der Lage sein sollte, ohne Überspannung etwas Rückstrom zu 
nehmen), teilweise in Wärme der Spule. Der Strom wird mit T = L/R Zeit 
um e (2,71828...) mal fallen. Man kann grob sagen, daß in L/R Sekunden 
der Strom unter Haltungsstrom fällt, danach wird Relais seine Kontakte 
ausschalten.

c) ein Zener parallel. Die Energie geht in Wärme von Zener und Spule. 
max. Kollektorspannung wird wie Arbeitsspannung + Zenerspannung. So 
schalltet Relais viel schneller aus als mit Freilaufdiode, auf Kosten 
von Kollektorspitzenspannung.

d) RC-Glied. Energie wird in R und Spule als Wärme, auch auf Kosten von 
Kollektorspannung. RC-Werte sollte man berechnen.

: Bearbeitet durch User
von Harald W. (wilhelms)


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Hans schrieb:

> 
https://www.exp-tech.de/module/relais/4972/pololu-basic-spdt-relay-carrier-with-5vdc-relay-assembled
>
> Im Datenblatt steht nirgendwo, welchen Steuerstrom die Platine benötigt
> und wenn es mehr als 40mA sind, habe ich ein Problem.

Ich konnte den Wert auch nicht finden, aber bei einem FET liegt
der Strom eher im Mikroamperebereich.

von Hans (Gast)


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Danke für die ausführliche Erklärung. Das hilft mir viel weiter.

von HildeK (Gast)


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Hans schrieb:
> Im Datenblatt steht nirgendwo, welchen Steuerstrom die Platine benötigt
> und wenn es mehr als 40mA sind, habe ich ein Problem.

Aber in der Beschreibung ist sogar das Schaltbild angegeben.
Das Relais wird über den MosFet BSS138 angesteuert, am Gate hat der 
einen 100k Pulldown.
Es fließen im statischen EIN-Zustand auf der Steuerleitung demnach 
5V/100k = 50µA! Im AUS-Zustand fließt 0!
Gut, beim Schaltwechsel muss die Gatekapazität umgeladen werden, da 
fließt dann sehr kurzzeitig deutlich mehr. Das kann aber der 
CMOS-Ausgang des Prozessors ab, er liefert einfach nicht genügend Strom, 
um in µs kaputt zu gehen.
Und wenn du viel Angst davor hast, dass er es nicht kann, dann mach in 
die Steuerleitung einen Serien-R mit 220Ω ... 330Ω. Notwendig ist der 
nicht, aber er lässt dann einen maximalen Strom von 20mA zu - auch wenn 
du das Gate versehentlich kurzschließen solltest.

von Hans (Gast)


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Und ich muss wohl darauf achten, dass die Teile nur bis 10A gehen. Wenn 
ich also beispielsweise vor habe die Teile für Rollos oder Lampen oder 
andere 230V-Quellen zu verwenden, muss ich wahrscheinlich vorher anhand 
der Leistung ausreichen, wie viel Strom verbraucht wird. Wobei 10A für 
einige kleinere Anwendungen reichen dürften.

von Erich (Gast)


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Hans schrieb:
> Wenn
> ich also beispielsweise vor habe die Teile für Rollos oder Lampen oder
> andere 230V-Quellen zu verwenden

Davon würde ich dir --bei aller Wertschätzung-- beim momentanen 
Kenntnisstand dringend abraten!
Der für Netzspannung 230V~ braucht es speziell zugelassene RelaiS ,
und die müssen auch mit entsprechenden Sicherheitsabständen (auf der 
Platine, im Gerät) verbaut werden,
SONST BESTEHT LEBENSGEFAHR .

Gruss

von Joachim B. (jar)


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Hans schrieb:
> oder
> andere 230V-Quellen zu verwenden

die Relais sind dafür nachgewiesen unbrauchbar!

Erich schrieb:
> Der für Netzspannung 230V~ braucht es speziell zugelassene RelaiS ,
> und die müssen auch mit entsprechenden Sicherheitsabständen (auf der
> Platine, im Gerät) verbaut werden,
> SONST BESTEHT LEBENSGEFAHR .

eben wurde hier schon bei typischen Arduino Modulen durchgekaut!

Leiterbahnabstände, Isolationsprüfung uvam.

von Udo S. (urschmitt)


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Hans schrieb:
> Und ich muss wohl darauf achten, dass die Teile nur bis 10A gehen. Wenn
> ich also beispielsweise vor habe die Teile für Rollos oder Lampen oder
> andere 230V-Quellen zu verwenden, muss ich wahrscheinlich vorher anhand
> der Leistung ausreichen, wie viel Strom verbraucht wird. Wobei 10A für
> einige kleinere Anwendungen reichen dürften.

Das ist bei weitem nicht alles. Die Angaben auf den Relais sind nur für 
ohmsche Lasten Rolladenmotore sind induktive Lasten, bei Lampen mit Leds 
hat man einen hohen inrush current der Stromquellen.
Das führt öfter dazu dass solche Kleinleistungsrelais verklebte Kontakte 
bekommen.

von Maxim B. (max182)


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Hans schrieb:
> Und ich muss wohl darauf achten, dass die Teile nur bis 10A gehen.

Nicht nur. Du muß auch auf max. Isolationsspannung zwischen Spule und 
Kontakten achten, sowie auf max. zulässige Spannung an Kontakten. Das 
steht alles im Datenblatt für Relais. Oft ist max. Spannung an den 
Kontakten von Strom über Kontakte abhängig. Z.B. zulässig 24 Volt 10 A 
oder 110 Volt 2 A. Aber nicht 110 Volt 10 A. Lerne Datenblatt für 
Relais.

von Wolfgang (Gast)


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Maxim B. schrieb:
> Du muß auch auf max. Isolationsspannung zwischen Spule und
> Kontakten achten, sowie auf max. zulässige Spannung an Kontakten. Das
> steht alles im Datenblatt für Relais.

Steht es nicht. Das Layout der Platine muss auch dazu passen.

von Maxim B. (max182)


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Wolfgang schrieb:
> Steht es nicht. Das Layout der Platine muss auch dazu passen.

Was heißt "Steht es nicht" ???
TO braucht Datenblatt nicht nur für Platine mit Relais, sondern für 
Relais selbst. Dort steht alles, was er braucht.

von Harald W. (wilhelms)


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Maxim B. schrieb:

> TO braucht Datenblatt nicht nur für Platine mit Relais, sondern für
> Relais selbst. Dort steht alles, was er braucht.

Ja, da steht bei dem Billigrelais (1,20€) für 250VAC und induktiver
Last etwas von ca 2A.

von Maxim B. (max182)


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Harald W. schrieb:
> Ja, da steht bei dem Billigrelais

Marke "Billigrelais" kenne ich leider nicht.

von Harald W. (wilhelms)


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Maxim B. schrieb:
> Harald W. schrieb:
>> Ja, da steht bei dem Billigrelais
>
> Marke "Billigrelais" kenne ich leider nicht.

Ich hab das Datenblatt für das Omronrelais bei Digikey gefunden.
Dort stand auch der Preis mit 1,20€.

von Maxim B. (max182)


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Harald W. schrieb:

> Ich hab das Datenblatt für das Omronrelais bei Digikey gefunden.
> Dort stand auch der Preis mit 1,20€.

das ist schön.
Nun wirst du alles lesen und dann wird alles gut.

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