Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Miniatur-Relais oszilliert!


von Nick9970 (Gast)


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Hallo alle zusammen!

Ich habe ein Problem, bei dem ich einfach nicht weiterkomme.
Die Schaltung soll als sehr simpler Dämmerungsschalter fungieren. 
Sprich: hohe Lichteinstrahlung auf R2-> geringer BE-Spannungsabfall und 
niedrige Einstrahlung-> hoher Spannungsabfall -> Relais schaltet! Das 
Darlington-Setup war hier nötig, da je nach Widerstand R1, der per 
Trimmer eingestellt werden kann, ein zu geringer Basisstrom fließen 
würde.

Zu aller erst, ja die Schaltung ist ziemlich problemanfällig und eine 
neuere Version mit OPV als Schmitt-Trigger ist natürlich schon fertig!
Trotzdem geht mir nicht aus dem Kopf wieso diese (zugegebenermaßen) 
dumme Schaltung folgendes Problem aufweist:

Kurz vor dem Umschalten des Relais vernimmt man ein immer stärker 
werdendes Oszillieren des Miniatur 5V-Relais, bevor es schließlich, mit 
immer weiter sinkender Helligkeit, wie erwartet schließt.

Ich dachte zuerst, diese Oszillation, welche ich recht präzise mit 100Hz 
messen konnte, würde von der B2-Bridge im 5V-Netzteil kommen. Dieses 
schien jedoch einen annehmbaren Ripple von nur einigen mV zu haben. Zur 
Sicherheit habe ich es mal mit meinem Labornetzteil probiert aber ich 
bekam das gleiche Ergebnis. Jetzt habe ich es sogar mit einer Batterie 
probiert! Und ich bekam trotzdem einen 100Hz-Ripple!

Vielleicht hat ja jemand eine Idee, wie nun diese 100Hz trotz 
Batterieversorgung(!) in die Schaltung gelangen können? Mir ist bewusst, 
dass die Darlington-Schaltung eine gefährlich hohe Verstärkung für 
jegliche Art von Störsignal darstellt, aber für eine 100Hz Einkopplung 
bräuchte ich doch einige km an Antennenlänge!

Vielen Dank schonmal für jegliche Antworten!

von Andreas M. (andreas_m62)


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Lichteinfall durch natürliches Sonnenlicht oder
durch netzgespeiste Glühlampe etc.?

von Mani W. (e-doc)


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Erst einmal einen Elko zur Stützung der Versorgungsspannung einbauen,
schlage mal 47 - 220 µF vor...

Und einen 4,7 -10 µF parallel zu R2...

: Bearbeitet durch User
von Egon D. (Gast)


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Nick9970 schrieb:

> Vielleicht hat ja jemand eine Idee, wie nun diese
> 100Hz trotz Batterieversorgung(!) in die Schaltung
> gelangen können?

Über die Luft.


> Mir ist bewusst, dass die Darlington-Schaltung eine
> gefährlich hohe Verstärkung für jegliche Art von
> Störsignal darstellt,

Richtig.


> aber für eine 100Hz Einkopplung bräuchte ich doch
> einige km an Antennenlänge!

Es gibt nicht nur elektromagnetische Wellen, es gibt
außerdem noch elektrische und magnetische Felder.
Letztere sind die Wege, die im Nahbereich auf alle
Schaltungen einkoppeln.

Der Darlington-Transistor verstärkt hoch und hat einen
recht hochohmigen Eingang an der Basis; ich würde daher
auf kapazitive Kopplung tippen.
Alternativ käme noch optische Einkopplung des
100Hz-Flackerns über den Fotowiderstand in Betracht, aber
das glaube ich weniger.

von Irgend W. (Firma: egal) (irgendwer)


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Egon D. schrieb:
> Alternativ käme noch optische Einkopplung des
> 100Hz-Flackerns über den Fotowiderstand in Betracht, aber
> das glaube ich weniger.

So unwahrscheinlich finde ich das jetzt garnicht mal.

Andere Variante, die 100Hz (wie genau sind die überhaupt?) sind Zufall 
und entsprechen der Resonansfreq. der Relais. Durch das einschalten 
sinkt die Spannung minimal, Relais fällt wieder ab, Spannung steigt 
wieder minimal, Relais zieht an usw.

Ein Oszi würde hier klarheit schaffen.

Es hat schon seinen Grund warum solche Schaltungen ohne Hysterese 
praktisch unbrachbar sind:-)

von Der ehrliche Anton (Gast)


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Hätte nicht gedacht, dass heutzutage ernsthaft noch Schaltungen ohne 
Mikrocontroller gebastelt werden. Immerhin gibts die für ein paar Cent 
hinterhergeschmissen.

von Jörg R. (solar77)


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Nick9970 schrieb:
> Jetzt habe ich es sogar mit einer Batterie
> probiert! Und ich bekam trotzdem einen 100Hz-Ripple!
>
> Vielleicht hat ja jemand eine Idee, wie nun diese 100Hz trotz
> Batterieversorgung(!) in die Schaltung gelangen können?

Du wirst vermutlich einen Fehler im Aufbau haben. An eine Beeinflussung 
von außen glaube ich nicht. Trotzdem...sind Störquellen in der Nähe? 
Hast Du die Schaltung bei Batterieversorgung mal an einen anderen 
Standort verlegt?

Sind die Transistoren korrekt eingebaut? Ggf. Anschlüsse vertauscht?
Hast Du die Transistoren mal getauscht?

Womit misst Du die 100Hz? DMM, Oszi...?

Zeige mal Messungen (Oszi) in der Schaltung...vor, während und nach dem 
Umschalten. Wie verhält sich die Stromaufnahme der Schaltung?
Zeige auch mal Fotos vom Aufbau der Schaltung, aber so dass man auch 
etwas erkennt.


Egon D. schrieb:
> Alternativ käme noch optische Einkopplung des
> 100Hz-Flackerns über den Fotowiderstand in Betracht, aber
> das glaube ich weniger.

@TO
Welche Art Beleuchtung hast Du...LED oder klassische Glühbirnen?

Ersetze den LDR zum Spaß mal gegen ein Poti.

: Bearbeitet durch User
von Wolfgang (Gast)


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Nick9970 schrieb:
> ... aber für eine 100Hz Einkopplung bräuchte ich doch einige km
> an Antennenlänge!

Warum?
Beobachtest du die Schwingerei auch in deiner Simulation, wenn du ein 
paar mV auf die Drähte einkoppelst? Und bist du sicher, dass das Relais 
mit 100Hz schwingt? Ist das Signal Netzsynchron. Wie und wo genau hast 
du die Schwingung gemessen?

von Helge (Gast)


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Versuche gegenkoppeln und Strom von Q1 begrenzen. Dürfte besser 
funktionieren mit Lampenlicht.

von Helge (Gast)


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richtiges bild

von MaWin (Gast)


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Nick9970 schrieb:
> Vielleicht hat ja jemand eine Idee, wie nun diese 100Hz trotz
> Batterieversorgung(!) in die Schaltung gelangen können?

Du hast einen Oszillator gebaut.

Möchte der Transistor wegen ausreihender Basisspannung das Relais 
durchschalten, fliesst mehr Strom durch das Relais aus der 
Stromversorgung und die Spannung der stärker belasteten Stromversorgung 
geht zurück, und schon reicht die Basisspannung nicht mehr um den 
Transistor durchzuschalten.
Transistor lässt weniger Strom durch das Relais, das gibt wieder nach, 
Spannungsversorgung wird nicht mehr so stark belastet, Spannung steigt 
wieder und es geht von vorne los

Wenn es wirklich genau 100Hz sein sollten, ist es Zufalll oder du  sitzt 
im Dunklen und hast Licht an, Glühlampe oder schlechte LED Lampe oder 
ESL.

von Rainer Z. (netzbeschmutzer)


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Der ehrliche Anton schrieb:
> Hätte nicht gedacht, dass heutzutage ernsthaft noch Schaltungen ohne
> Mikrocontroller gebastelt werden. Immerhin gibts die für ein paar Cent
> hinterhergeschmissen.

Meinst Du das ironisch? Man kann es mit Mikrocontrollern auch 
übertreiben, besonders hier beim Dämmerungsschalter. Schmitt-Trigger mit 
einfachem OP-Verstärker reicht. Mit Poti lässt sich die Hysterese 
bequemst einstellen. (Hat der TO selber auch vor).

Aber Danke dem Forum für den Denkanstoß! Habe draußen zwei 
Bewegungsmelder von Busch-Jäger, deren "Fächer" den gewünschten 
Außenbereich perfekt abdecken, aber sie schalten für mein Empfinden 
unnötig früh ein trotz Endanschlag am Poti, d.h. bei noch ausreichendem 
Tageslicht. Darf gerne später in der Dämmerung sein. Die Geräte müsste 
ich mir mal vorknöpfen.

von Wolfgang (Gast)


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Rainer Z. schrieb:
> Mit Poti lässt sich die Hysterese
> bequemst einstellen. (Hat der TO selber auch vor).

Eben. Das Poti ist schon mehr Aufwand/teuerer als ein in Software 
gegossener Schwellwert.

von oszi40 (Gast)


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1.Ohne groß nachzudenken würde ich: erst mal einen 100µF Stütz-Elko der 
Versorgungsspannung spendieren.
2.Ein ordentlicher Dämmerungsschalter hat eine Hysterese um flattern um 
den Schaltpunkt zu vermeiden. Deshalb oft 
Schmitt-Trigger.https://de.wikipedia.org/wiki/Schmitt-Trigger

von MiWi (Gast)


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Nick9970 schrieb:
> Hallo alle zusammen!
>

Ohne Deinen langen Text gelesenzu haben: Da fehlt ein Basisiwiderstand 
vor Q2 oder ein Kollektorwiderstand vor Q1.

Denn wenn Du Pech hast macht Q1 vollständig auf und das war's dann mit 
Q2 - außer die Versorgung bricht zusammen weil sie zu hochohmig ist.

Dein 100Hz-flattern ist also vermutlcih genau der Übergang die 
minimalten Einflüße Deines Aufbaus schlagend werden.

Um das loszuwerden such mal nach Hysterese, ist auch mit einer Handvoll 
von Transistoren - ohne OPV ganz einfach machbar.

von Nick9970 (Gast)


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Der ehrliche Anton schrieb:
> Hätte nicht gedacht, dass heutzutage ernsthaft noch Schaltungen ohne
> Mikrocontroller gebastelt werden.

Kann ich verstehen, dass viele so denken. Klar, die Schaltung ist mit 10 
Zeilen Arduino-Code brauchbarer. Aber dann fehlt mir doch das Rumbasteln 
und Tüfteln. Bei solch einfachen Projekten bevorzuge ich richtige 
analoge Schaltungstechnik :D

oszi40 schrieb:
> 1.Ohne groß nachzudenken würde ich: erst mal einen 100µF Stütz-Elko der
> Versorgungsspannung spendieren.

Auch das habe ich bereits versucht. Das hat leider nicht viel gebracht. 
Ebenso habe ich es mit einem 5V-Festspannungsregler mit 
Kondensatorbeschaltung probiert und es trat das selbe Problem auf.

von Nick9970 (Gast)


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Andreas M. schrieb:
> Lichteinfall durch natürliches Sonnenlicht oder
> durch netzgespeiste Glühlampe etc.?

Tatsächlich trat das Problem sowohl bei Sonnenlicht und bei 
LED-Deckenlicht auf

von Axel S. (a-za-z0-9)


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Wie andere schon schrieben: der Schaltung feh t  eine Hysterese.
Das heißt dann Schmitt-Trigger und läßt sich durch eine einfache 
Modifikation der Schaltung erreichen:

Beitrag "Re: LDR Schaltung"

von Einer (Gast)


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MiWi schrieb:
> Ohne Deinen langen Text gelesenzu haben: Da fehlt ein Basisiwiderstand
> vor Q2 oder ein Kollektorwiderstand vor Q1.

Da steht doch schon das Problem.

Das ist auch kein Darlington bei dem müßte der Kollektor von Q1 mit dem 
Kollektor von Q2 verbunden sein.

von Nick9970 (Gast)


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Einer schrieb:
> Das ist auch kein Darlington bei dem müßte der Kollektor von Q1 mit dem
> Kollektor von Q2 verbunden sein.

Ich bin mir sehr sicher, dass das als Darlington zählt.Bspw. in "Art of 
Electronics": Emitter Q1 geht in Basis Q2 und die Kollektoren sind 
verbunden über Betriebsspannung. Wo sollte denn bei Q2 sonst die Last( 
also das Relais) hin?

von Nick9970 (Gast)


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Nick9970 schrieb:
> Emitter Q1 geht in Basis Q2 und die Kollektoren sind
> verbunden über Betriebsspannung.

Ah okay, jetzt hab ich es verstanden. Musste mal kurz meinen eigenen 
Text korrigieren :D
Aber so, wie ich es gemacht habe, funktioniert das "Darlington-Setup" ja 
trotzdem in gewisser Weise!

von Achim S. (Gast)


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Nick9970 schrieb:
> Ich bin mir sehr sicher, dass das als Darlington zählt.Bspw. in "Art of
> Electronics": Emitter Q1 geht in Basis Q2 und die Kollektoren sind
> verbunden über Betriebsspannung.

"Sehr sicher", und trotzdem falsch.

"Einer" hat es doch schon beschrieben, und in Art of Electronics wird es 
auch korrekt gezeigt. Wenn dein Kollektor von Q1 direkt an den Kollektor 
von Q2 angeschlossen wäre, dann wäre es eine Darlingtonschaltung. Weil 
bei dir der Kollektor von Q1 an die Betriebsspannung angeschlossen ist, 
der Kollektor von Q2 an die Last, ist es eben keine Darlingtonschaltung.

Eine leichte Variation deiner Schaltung ist in Art of Electronics 
übrigens auch vorhanden: ein paar Seiten hinter der richtigen 
Darlington-Schaltung wird sie in Figure 2.81 als einer der "bad 
circuits" aufgeführt. Es hat was damit zu tun, wie viel Strom im worst 
case durch die Basis von Q2 geschickt wird, wenn dein Trimmer R1 mal 
versehentlich auf zu kleine Werte eingestellt wird.

von Nick9970 (Gast)


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Achim S. schrieb:
> Eine leichte Variation deiner Schaltung ist in Art of Electronics
> übrigens auch vorhanden:

Tatsache, ich hab's grade gesehen :D

von MiWi (Gast)


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Nick9970 schrieb:
> Nick9970 schrieb:
>> Emitter Q1 geht in Basis Q2 und die Kollektoren sind
>> verbunden über Betriebsspannung.
>
> Ah okay, jetzt hab ich es verstanden. Musste mal kurz meinen eigenen
> Text korrigieren :D
> Aber so, wie ich es gemacht habe, funktioniert das "Darlington-Setup" ja
> trotzdem in gewisser Weise!

ja, es "funktioniert", aber

1. nicht so wie gewünscht
2. je nach Spannungsversorgung mit ausreichend Zerstörungspotential für 
Q2.

mach eine Hystere hinein: Googeln, LT-Spice-Schaltung erweitern, 
simulieren, einlöten und fertig.

von Mani W. (e-doc)


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Mani W. schrieb:
> Und einen 4,7 -10 µF parallel zu R2...

Damit der Photoripple durch 100 Hz gedämpft wird könnte das schon
hilfreich sein...

von Manfred (Gast)


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Mani W. schrieb:
> Mani W. schrieb:
>> Und einen 4,7 -10 µF parallel zu R2...
>
> Damit der Photoripple durch 100 Hz gedämpft wird könnte das schon
> hilfreich sein...

Kondensator oder nicht, die Schaltung ist einfach nicht sinnvoll, da 
gehört ein Schmitt-Trigger rein.

von Mani W. (e-doc)


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Manfred schrieb:
> da
> gehört ein Schmitt-Trigger rein.

Genau!

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