Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Relay Schaltung bitte absegnen


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von Mathias (Gast)


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Moin,

ich will Relays mit nem uC steuern und dafür nicht so ein Arduno Modul 
verwenden, sondern das bei JLCPCB fertigen lassen. Dafür habe ich die 
Schaltung im Anhang ~~geklaut~~ausgedacht und dafür passende Komponenten 
herausgesucht und wäre froh, wenn mal jemand drüber gucken könnte:

Stm32F103 liefert am R1Out 3.3V. ~1.3V Forward voltage am Optokoppler 
sind 2V/470Ohm= 4.2mA durch den Optokoppler.

Der OC hat nen CTR von 200-400%.

Das Relay hat nen Spulenwiderstand von 2880Ohm, schaltet ab 18V braucht 
also mindestens 6.25mA.

Wie man das dazwischen berechnet, bin ich mir nicht sicher. Kann mir 
jemand sagen, ob das so geht oder der Widerstand zu klein/groß ist?

Diode:
https://datasheet.lcsc.com/lcsc/1810311713_MDD-Microdiode-Electronics--M7_C95872.pdf

Relay:
https://datasheet.lcsc.com/lcsc/1809141612_Zhejiang-HKE-HRS1KH-S-DC24V_C125712.pdf

Transistor:
https://datasheet.lcsc.com/lcsc/2207041900_Jiangsu-Changjing-Electronics-Technology-Co---Ltd--MMBT3904_C20526.pdf

Optokoppler:
https://datasheet.lcsc.com/lcsc/1810241112_Everlight-Elec-EL817S1-C-TU-F_C106900.pdf

Schaltung von:
https://www.circuits-diy.com/optocoupler-relay-driver-with-pc817-2n3904/

- (Macht der Optokoppler überhaupt Sinn, wenn ich GND beider Seiten 
verbinde?)
- Geschaltet werden 24V. GND ist auch wieder mit der Platine verbunden.
- Muss ich noch was beachten?

Danke schonmal!

von Andrew T. (marsufant)


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Mathias schrieb:
> - Muss ich noch was beachten?

Es fehlt der Widerstand von B nach E bei Q1  solltest Du in jedem Fall 
einbauen!

- (Macht der Optokoppler überhaupt Sinn, wenn ich GND beider Seiten
verbinde?)

Dann sinnfrei.

: Bearbeitet durch User
von Dieter (Gast)


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Mathias schrieb:
> - (Macht der Optokoppler überhaupt Sinn, wenn ich GND beider Seiten
> verbinde?)

Ja, das macht Sinn. Ohne OK zerhaut es Dir sonst den µC, wenn der 
Transistor abraucht. Als Darlingtontransistorschaltung kann man es 
natürlich so auslegen (hochohmiger), dass in dem Falle auch nichts 
passieren sollte.

von Michael M. (Firma: Autotronic) (michael_metzer)


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Der Basisstrom ist ja schon 20 mal größer als der Relaisstrom. Dann 
kannst du auch direkt das Relais mit dem Optokoppler schalten oder den 
Basiswiderstand auf 10k vergrößern.

von Dieter (Gast)


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Dieter schrieb:
> natürlich so auslegen (hochohmiger)

Zum Beispiel ohne OK:
µC-Output, 2x 10k in Reihe zur Basis, 100k zwischen Basis und Emitter.

Diese Schaltung hat auch einen geringeren Stromverbrauch als mit OK.

von Mathias (Gast)


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Danke schonmal. Ich hab jetzt noch das hier gelesen:

https://electronics.stackexchange.com/questions/467498/is-this-optocoupler-driving-relay-circuit-reliable-and-works-great

Die Antwort schreibt, dass der normale Transistor keinen Pulldown 
benötigt, ist ja kein Mosfet. (Ist jetzt aber auch kein Aufwand da 10k 
rein zu machen.)

Der schreibt aber auch, dass die 1N4007 zu langsam wäre. Meinungen dazu? 
(1N4001 is ein Fehler bei mir)

von Joachim B. (jar)


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Michael M. schrieb:
> Der Basisstrom ist ja schon 20 mal größer als der Relaisstrom.

5W am R aber darauf geht der TO nicht ein!

: Bearbeitet durch User
von Nur eine Frage (Gast)


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Mathias schrieb:
> ich will Relays ...

Mein du vielleicht "Relais"?
https://de.wikipedia.org/wiki/Relais

von Mathias (Gast)


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Michael M. schrieb:
> Der Basisstrom ist ja schon 20 mal größer als der Relaisstrom.

Wenn meine Rechnung stimmt, müsste der OK zwischen 8,4 und 16,8mA 
durchlassen. 8,4 würde gerade so reichen um das Relais zu schalten. 
Würde also wahrscheinlich auch ohne Transistor funktionieren.

Ändert es was am Stromverbraucht, wenn der Widerstand an der Basis 
größer wird?

Joachim B. schrieb:
> 5W am R aber darauf geht der TO nicht ein!

5W wo? Am Relais? Das hat doch fast 3kOhm Widerstand.

von Joachim B. (jar)


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Mathias schrieb:
> 5W wo?

komische Frage, wenn der Opto durchschaltet dann hast du 24V - Ube 0,7V 
am Basiswiderstand.
Du solltest den CTR nicht mit einbeziehen!

von Nur eine Frage (Gast)


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Mathias schrieb:
> Der schreibt aber auch, dass die 1N4007 zu langsam wäre. Meinungen dazu?
> (1N4001 is ein Fehler bei mir)

Wieso?
Eine 1N4001 verträgt in Sperrrichtung bis zu 50V. Bei deiner Schaltung 
sehe ich maximal 24V.
Wenn da 1000V (1N4007) auftreten, solltest du dir Gedanken machen.

von Nur eine Frage (Gast)


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Mathias schrieb:
> Ändert es was am Stromverbraucht, wenn der Widerstand an der Basis
> größer wird?

Ja.
Es fließt weniger Basisstrom und der geht natürlich in den 
Gesamtstromverbrauch ein.

von Nur eine Frage (Gast)


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Joachim B. schrieb:
> 5W am R aber darauf geht der TO nicht ein!

Wenn am Widerstand R10 eine Verlustleistung von 5W auftritt, ist der 
Optokoppler schon längst Geschichte.
Absolut Maximum Ratings für den Kollektorstrom im OC sind 50mA.

von Andrew T. (marsufant)


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Mathias schrieb:
> Die Antwort schreibt, dass der normale Transistor keinen Pulldown
> benötigt,

Man(n) hat viele Antworten im WWW, die meisten sind nicht fundiert.


Datenblattwert des Reststrom C zu B betrachten.
Schlechtes Design = kein Widerstand plaziert.
Merkst Du schneller, wenn der GPIO kein aktives pull_down macht.

von Joachim B. (jar)


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Nur eine Frage schrieb:
> Wenn am Widerstand R10 eine Verlustleistung von 5W auftritt, ist der
> Optokoppler schon längst Geschichte.

da hast du Recht, vielleicht ist er eingeschmolzen und dann werden die 
5W erst Recht Realität

von Dieter (Gast)


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Mathias schrieb:
> Der schreibt aber auch, dass die 1N4007 zu langsam wäre. Meinungen dazu?

Wenn nach dem Anziehen des Relais zum Stromsparen dann PWM ausgegeben 
wird um den Stromverbrauch auf 30...50% abzusenken, dann wäre die Diode 
zu langsam. Der Autor hält sich diese Option damit offen.

von bce (Gast)


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>>µC-Output, 2x 10k in Reihe zur Basis, 100k zwischen Basis und Emitter.
Wozu wird der Widerstand zwischen E und B benötigt?

von Mathias (Gast)


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Joachim B. schrieb:
> Nur eine Frage schrieb:
>> Wenn am Widerstand R10 eine Verlustleistung von 5W auftritt, ist der
>> Optokoppler schon längst Geschichte.
>
> da hast du Recht, vielleicht ist er eingeschmolzen und dann werden die
> 5W erst Recht Realität

Der Optokoppler lässt doch max ~17mA durch. Bei 24V sind das max 0,4W 
und keine 5W.

Ok, das ist irgendwie auch viel. Ich sehe ein, der Basiswiderstand 
sollte größer. 10k Basis und was dann als Pulldown? 100k?

Dieter schrieb:
> Wenn nach dem Anziehen des Relais zum Stromsparen dann PWM ausgegeben
> wird um den Stromverbrauch auf 30...50% abzusenken, dann wäre die Diode
> zu langsam. Der Autor hält sich diese Option damit offen.

Danke für die Info. Habe ich nicht vor. Schaden tut die schnellere aber 
auch nicht oder?

von Bin auch neugierig (Gast)


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Funktioniert nicht, da die Striche zu lang sind! Bitte kürzen.

von Mathias (Gast)


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Bin auch neugierig schrieb:
> Funktioniert nicht, da die Striche zu lang sind! Bitte kürzen.

??? So besser ???

Jetzt mit mehr Widerstand.

von Mathias (Gast)


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(Sorry Doppelter Anhang. Die sollten elektrisch gleich sein)

von Joachim B. (jar)


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Mathias schrieb:
> Der Optokoppler lässt doch max ~17mA durch

nur solange der Kristall nicht geschmolzen ist!
Es gibt min. 2 Arten von Halbleiterdefekten, meist Null Ohm und 
unendlich Ohm wenn die Bonddrähte aufgeben, aber hier ist eher das 
Silizium gefährdet.

von Wolfgang (Gast)


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Mathias schrieb:
> Der Optokoppler lässt doch max ~17mA durch. Bei 24V sind das max 0,4W
> und keine 5W.

Genau. Und am Optokoppler hast du dann eine Verlustleistung von 360mW. 
Der wird sich bedanken. :-(
Absolut Maximum Ratings zusammen mit der Eingangs-LED sind 200mW.

von Andras H. (kyrk)


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Du solltest dir auch Gedanken machen, über die Andere Seite des Relais. 
Was wird da geschaltet? Entstörung? Snubber drauf? Varistor drauf?

von Carypt C. (carypt)


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Spannung an der Spule beim Ausschalten wird durch den sehr hohen 
Widerstand des offenen Schalters bedingt. 
https://www.elektrotechnik-fachbuch.de/e_grundlagen_kap_07_2v2.html , 
Kapitel 7.2.9  . Dioden sind aber schnell, auch Varistoren, nicht aber 
Funkenstrecken.

von Wolfgang (Gast)


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Wolfgang schrieb:
> Genau.

Das nehme ich zurück. Die Aussage war, dass die 5W am Widerstand R10 in 
Wärme umgesetzt werden. 17mA, die durch einen Widerstand von 120Ω 
fließen, führen zu einer Verlustleistung von 35mW. Was hast du da mit 
deinen 0,4W gerechnet?

p.s.
Hat sich ja mit dem vernünftiger dimensionierten R10 erledigt.

von Mathias (Gast)


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Andras H. schrieb:
> Du solltest dir auch Gedanken machen, über die Andere Seite des Relais.
> Was wird da geschaltet? Entstörung? Snubber drauf? Varistor drauf?

Danke für den Tipp. Da habe ich mich noch keine Gedanken gemacht. Das 
sind aber wahrscheinlich unkritische Dinge, ich mach mir da morgen 
Gedanken drum.

von Test (Gast)


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Der optokoppler ist überflüssig!

von Mathias (Gast)


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Wolfgang schrieb:
> Was hast du da mit
> deinen 0,4W gerechnet?

Das wären 17mA bei 24V. Wenn 17mA fließen, werden irgendwo (OK + 
Widerstand + Transistor) 0,4W verheizt.

von Wolfgang (Gast)


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Mathias schrieb:
> Das wären 17mA bei 24V. Wenn 17mA fließen, werden irgendwo (OK +
> Widerstand + Transistor) 0,4W verheizt.

Die genannten 5W bezogen sich einzig auf den Widerstand.

Wenn der 120 Ω hat und dort 17mA durchfließen, werden an ihm weniger als 
1/10 von den 0.4W verheizt (35mW). 12mW bleiben an der BE-Strecke vom 
Transistor hängen und der Rest am Optokoppler - und das mag der gar 
nicht.

von Andrew T. (marsufant)


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Der Optokoppler ist immer noch überflüssig!

von Dieter (Gast)


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Wolfgang schrieb:
> Wenn der 120 Ω hat und dort 17mA durchfließen,

Wenn Q1 durchlegiert, dann fliessen darueber 200mA x 24V, also 5W.

von Bin auch neugierig (Gast)


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Mathias schrieb:
> Bin auch neugierig schrieb:
>> Funktioniert nicht, da die Striche zu lang sind! Bitte kürzen.
>
> ??? So besser ???
>
> Jetzt mit mehr Widerstand.

Nein, die Leitungen zum Relais sind zu lang und die Diode ist am 
falschen Ort angeschlossen.

von Stefan F. (Gast)


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Bin auch neugierig schrieb:
> Nein, die Leitungen zum Relais sind zu lang

Interessant, was du so an dem Schaltplan ablesen kannst. Wie lang sind 
sie denn?

> und die Diode ist am falschen Ort angeschlossen

Glaube ich nicht, wie kommst du darauf?

von Bin auch neugierig (Gast)


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In den Lastkreis gehört das Relais und nicht die Diode!

von Bin auch neugierig (Gast)


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Die gehört direkt an das Relais! Kapito?

von Michael M. (Firma: Autotronic) (michael_metzer)


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Bin auch neugierig schrieb:
> Die gehört direkt an das Relais! Kapito?

Das ist sowieso schon längst klar.

von Peter D. (peda)


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Der Optokoppler kann durchaus sinnvoll sein.
Allerdings darf dann die GND-Verbindung nicht am Optokoppler erfolgen, 
sondern nur im Netzteil für die 24V und 3,3V. Zur Schaltung hin müssen 
beide GND getrennt geführt werden.

von Thorsten S. (thosch)


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Wirf den hier nutz- und sinnlosen Optokoppler aus der Schaltung und 
ebenso seinen LED-Vorwiderstand.
Dann verbinde den Portpin direkt mit der linken Seite des 10k 
Basiswiderstandes.

Damit ersparst du dir den unsinnig hohen Stromverbrauch durch die LED im 
Optokoppler, unnötige Bauteilkosten und nicht zuletzt Platz auf der 
Platine.

Ein Relais ist konstruktiv bedingt bereits galvanisch isoliert und 
benötigt keinen Optokoppler!

von Mathias (Gast)


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Thorsten S. schrieb:
> Ein Relais ist konstruktiv bedingt bereits galvanisch isoliert und
> benötigt keinen Optokoppler!

Die Sorge war auch eher, dass die Spule beim abschalten Spannungsspitzen 
erzeugt, die irgendwas kaputt machen können.
(Aber dafür ist ja auch die Diode da...)

von Wolfgang (Gast)


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Mathias schrieb:
> Die Sorge war auch eher, dass die Spule beim abschalten Spannungsspitzen
> erzeugt, die irgendwas kaputt machen können.

Dann guck dir mal das Induktionsgesetz an.
https://de.wikipedia.org/wiki/Elektromagnetische_Induktion#Allgemeine_Formulierung_des_Induktionsgesetzes_f%C3%BCr_eine_Leiterschleife

Spannungsspitzen entstehen durch plötzliche Strom- und damit auch 
Flussänderung im E-Magnet des Relais. Dies gilt es zu verhindern, z.B. 
durch eine Freilaufdiode.

von Carypt C. (carypt)


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wenn man aber doch den Mikrocontrollerausgang vor Überspannung schützen 
will, was passiert wenn der Transistor durchbrennt, kann da keine 24V 
zum Gate/Basis rüberfliessen ? bzw bei Relaisdiode-versagen ?

von H. H. (Gast)


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Carypt C. schrieb:
> wenn man aber doch den Mikrocontrollerausgang vor Überspannung
> schützen
> will, was passiert wenn der Transistor durchbrennt, kann da keine 24V
> zum Gate/Basis rüberfliessen ? bzw bei Relaisdiode-versagen ?

Unbedingt mehrere Optokoppler, Trenntrafos und Funkstrecken 
zwischenschalten!

von Christian M. (christian_m280)


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Wolfgang schrieb:
> Spannungsspitzen entstehen durch plötzliche Strom- und damit auch
> Flussänderung im E-Magnet des Relais

Nein, eben genau nicht!

Gruss Chregu

Beitrag #7207962 wurde von einem Moderator gelöscht.
von Karl B. (gustav)


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Hier gibt es eine Artikelsammlung.
https://www.mikrocontroller.net/articles/Relais_mit_Logik_ansteuern
Gut erklärt.

ciao
gustav

von Jobst M. (jobstens-de)


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Leute .... es war Freitag!

<°(((>><

Gruß
Jobst

von Dieter (Gast)


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H. H. schrieb:
> Unbedingt mehrere Optokoppler, Trenntrafos und Funkstrecken
> zwischenschalten!

Gib mal Butter bei die Fische, d.h. zeige mal den Schaltplan, der das 
alles enthält, damit der TO was zum abkupfern und lernen hat.

Der Optokoppler wird bei solchen Schaltungen gerne verwendet, damit die 
meisten Fehler, die den Anfängern nunmal nach Murphy's Law so passieren, 
nicht zu häufig den µC schrotten.

von Stefan F. (Gast)


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Dieter schrieb:
> Der Optokoppler wird bei solchen Schaltungen gerne verwendet, damit die
> meisten Fehler, die den Anfängern nunmal nach Murphy's Law so passieren,
> nicht zu häufig den µC schrotten.

Der Optokoppler hilft dabei kein bisschen. Ein NPN mit z.B. 2,2kΩ 
Widerstand vor der Basis ist ebenso Deppensicher.

von Dieter (Gast)


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Stefan ⛄ F. schrieb:
> Ein NPN mit z.B. 2,2kΩ
> Widerstand vor der Basis ist ebenso Deppensicher.

Definitv nein nach Murphy.

Das fängt bereits an mit Fehlern beim Bestücken durch Anfänger. Im 
Fehlerfall oder aus Neugier wird dann auch noch mit einem Messgerät 
versucht etwas zu messen. Da gibt es genügend Missgeschicke, die deshalb 
nicht zum Totalschaden führen.

von Hunz (Gast)


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Dieter schrieb:
> H. H. schrieb:
>> Unbedingt mehrere Optokoppler, Trenntrafos und Funkstrecken
>> zwischenschalten!
>
> Gib mal Butter bei die Fische, d.h. zeige mal den Schaltplan, der das
> alles enthält, damit der TO was zum abkupfern und lernen hat.

Laß Dich doch nicht von dem Behelfs-Komiker auf die Rolle nehmen!

von Stefan F. (Gast)


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Dieter schrieb:
> Das fängt bereits an mit Fehlern beim Bestücken durch Anfänger.

Den Optokoppler kann man auch falsch herum einbauen. Funktioniert dann 
genau so wenig, wie den Transistor zu verdrehen, und ist genau so 
harmlos.

von Dieter (Gast)


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Stefan ⛄ F. schrieb:
> wie den Transistor zu verdrehen,

Da wären wir schon beim ersten möglichen Fehler. Nach Murphy löst sich 
ausgerechnet die Verbindung des Transistors zum Widerstand und den 24V 
nicht so schnell auf. Der µC wurde schlafen gelegt.

von Jobst M. (jobstens-de)


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Dieter schrieb:
> Stefan ⛄ F. schrieb:
>> wie den Transistor zu verdrehen,
>
> Da wären wir schon beim ersten möglichen Fehler.

Na, wie gut, dass man einen Optokoppler nicht falsch anschließen kann 
...

Gruß
Jobst

von Relais (Gast)


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Man kann auch einen pnp-Transistor zum Schalten des Relais verwenden.
Der Ausgangstransistor des OKs müsste dann nach Masse schalten.

von PC-Freak (Gast)


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Relais schrieb:
> Man kann auch einen pnp-Transistor zum Schalten des Relais verwenden.

Man kann auch einen ULN2803 oder ULN2804 nehmen.

von Wolfgang (Gast)


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Dieter schrieb:
> Wenn Q1 durchlegiert, dann fliessen darueber 200mA x 24V, also 5W.

Nenne einen vernünftigen Grund, warum er das tun sollte, solange die 
zulässige Verlustleistung am OC und dessen sonstigen Grenzwerte 
eingehalten werden.

von Wolfgang (Gast)


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Dieter schrieb:
> Das fängt bereits an mit Fehlern beim Bestücken durch Anfänger.

Irgendwie muss ein Anfänger lernen. Wenn alles in rosa Watte eingepackt 
ist, bemerkt er seine Fehler nicht.

von Relais (Gast)


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Wenn sowieso keine galvanische Trennung nötig ist, wozu dann überhaupt 
einen Optokoppler?

von Stefan F. (Gast)


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Relais schrieb:
> Wenn sowieso keine galvanische Trennung nötig ist, wozu dann überhaupt
> einen Optokoppler?

Damit Leute etwas zum diskutieren haben

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