Relaistreiber MDC3105

[Thomas T. (runout)]

Hallo Gemeinde,

es gibt solche "fix-und-fertig"-Relaistreiber,
welche schon alles Hühnerfutter integriert haben.
z.B. MDC3105

Im Datenblatt steht:
Internal Zener Eliminates Need for Free−Wheeling Diode

Ist dem wirklich so oder gehört die Freilaufdiode nicht direkt
über das (5V)-Relais?

Die Zener schützt dann den Halbleiter, aber besser wäre es doch, wenn 
die
Spannungsspitze direkt am Relais unterdrückt wird.

Die Frage ist also:
Ist noch eine zusätzliche Freilaufdiode sinnvoll?

Runout

[Lothar M. (Firma: Titel) (lkmiller) (Moderator)]

Thomas T. schrieb:
> aber besser wäre es doch, wenn die
> Spannungsspitze direkt am Relais unterdrückt wird.
Es gibt beim Abschalten keine "Spannungsspitze" am Relais. Sondern der 
Relaisstrom fließt im ersten Augenblick einfach in unveränderter Größe 
weiter und sucht nach einem Weg.

Den findet er im einfachsten Fall in der Freilaufdiode.

Wenn die nicht da ist, aber dafür diese Z-Diode, dann fließt er über die 
Z-Diode und die Spannungsversorgung wieder zurück in die Spule. Wenn die 
Versorgung gut mit Kondensatoren geblockt ist, dann ist das auch ok.

[Johannes F. (Gast)]

Thomas T. schrieb:
> Die Frage ist also:
> Ist noch eine zusätzliche Freilaufdiode sinnvoll?

Nein. Die Lösung mit der Z-Diode über dem Transistor kann sogar besser 
sein, weil der Strom durch die Relaisspule nach dem Abschalten schneller 
abklingt als bei einer Freilaufdiode. Dadurch werden die Relaiskontakte 
geschont.

[Thomas T. (runout)]

danke, alles klar.

Runout

[Michael B. (laberkopp)]

Thomas T. schrieb:
> Ist dem wirklich so

Ja, daher darf kein Relais über 5V (6.8V) angeschlossen werden, das ist 
der Nachteil.

[H. H. (Gast)]

Michael B. schrieb:
> Thomas T. schrieb:
>> Ist dem wirklich so
>
> Ja, daher darf kein Relais über 5V (6.8V) angeschlossen werden, das ist
> der Nachteil.

Es gibt die Dinger ja auch für höhere Spannungen.

[Walter (Gast)]

Wie kann den nach dem abschalten der Strom einfach noch weiter fliessen?

Ich habe glernt, dass beim Abschalten in der Relaisspule eine Spannung 
erzeugt wird welche entgegengesetzte Polarität der Erregerspannung hat.

Also fliesst der Strom nicht "einfach so weiter"

[H. H. (Gast)]

Walter schrieb:
> Also fliesst der Strom nicht "einfach so weiter"

Doch, das macht der. Hast du denn alternative Naturgesetze?

[Wolfgang (Gast)]

Walter schrieb:
> Wie kann den nach dem abschalten der Strom einfach noch weiter fliessen?

Über die Zenerdiode

[Lothar M. (Firma: Titel) (lkmiller) (Moderator)]

Walter schrieb:
> Also fliesst der Strom nicht "einfach so weiter"
Was tut er denn stattdessen? Hält er kurz inne und wartet ab, was die 
Spannung so macht?

> Ich habe glernt
Hab ich auch mal so gesagt bekommen. Heute weiß ich einen viel besseren 
und einfacheren Weg. Denn der Strom erzeugt das Magentfeld. Und das 
Magnetfeld erzeugt einen Strom. Und es ist eben viel leichter 
nachzuvollziehen, wenn hier keine umständliche Spannungsbetrachtung 
angesetzt wird, sondern der Weg des Stromes verfolgt wird.

Besonders, wenn du mal Schaltregler mit der Spule analysierst, kommst du 
an der Betrachtung des Stromflusses nicht vorbei.

Wolfgang schrieb:
> Walter schrieb:
>> Wie kann den nach dem abschalten der Strom einfach noch weiter fliessen?
> Über die Zenerdiode
... und die Stromversorgung zurück zur Spule. Es gibt also diese beiden 
Zustände:
1. kurz vor dem Abschalten

            I  
5V --------->-------.
                    |
                   [/]
                    |
                    v I
                    |
                   C|
                    | Transistor leitet -> C-E verbunden
                   E|
                    |
0V ----------<------'
             I

2. direkt nach dem Abschalten

            I  
5V --------->-------.
                    |
                   [/]
                    |
                    v I
                    |
                    |
                    -.         Transistor sperrt -> ZD wirkt
                    ^  ZD 5V
                    |
0V ----------<------'
             I

Der Witz ist, dass sich direkt nach dem Abschalten am eigentlichen 
Stromfluss nichts geändert hat. Passend dazu die alte Merkregel: eine 
Induktivität verhindert eine schnelle Stromänderung. Das wird erst in 
den nachfolgenden µs und ms passieren.

Johannes F. schrieb:
> Die Lösung mit der Z-Diode über dem Transistor kann sogar besser sein
Das kann man auch mit einer F

Johannes F. schrieb:
> Die Lösung mit der Z-Diode über dem Transistor kann sogar besser sein,
> weil der Strom durch die Relaisspule nach dem Abschalten schneller
> abklingt als bei einer Freilaufdiode.
Weil die in der Spule gespeicherte Energie als Verlustleistung in der 
Z-Diode anfällt.

Das "Problem" dabei ist aber, dass der Strom über die Versorgung muss. 
Und die sollte dafür gut geblockt und niederimpedant sein. Sonst zappelt 
die Versorgungsspannung.

Wenn man den schnellen Abschalteffekt zusammen mit einem "engen" 
Freilaufkreis will, dann sollte die Z-Diode in Reihe zur Freilaufdiode 
dierekt ans Relais. Oder man setzt dort eben eine bidirektionale 
TVS-Diode mit ausreichend hoher Spannung ein.

[Lothar M. (Firma: Titel) (lkmiller) (Moderator)]

Physik-Verbieger-Detektor schrieb im Beitrag #7286351:
> Erkläre doch mal, wie eine Freilaufdiode funktionieren soll, wenn Deiner
> Ansicht nach die lenz'sche Regel nicht gilt und sich die
> Spannungsrichtung nach dem Abschalten Deiner Ansicht nach NICHT umkehrt!
Auch wenn du zu Recht gesperrt bist: stimmst du mir zu, dass der Strom 
durch die Relaisspule nach Abschalten des Transistors in den ersten µs 
quasi "unverändert" in selber Richtung weiterfließt?

Vermutlich schon, denn darauf beruhen die ganzen Theorien für 
Schaltregler. Und dort gibt es dann auch diesen linearen bzw. 
exponentiellen (aber auf keinen Fall sprunghaften) Stromverlauf.

Wenn du mir also zustimmst, dass der Strom nach dem Abschalten weiter 
fließt, wohin würde der denn in dieser Schaltung fließen:

        
5V -----------------.
                    |
              .-----o
              |     |   oberer Spulenanschluss
              |    [/]
              -     |   unterer Spulenanschluss
              ^     v I
              |     |
              '-----o
                    |
                   C|
                      Transistor sperrt -> C-E offen
                   E|
                    |
0V -----------------'

Natürlich fließt der Strom, der aus dem unteren Spulenanschluss 
herausfließt, über die in Flussrichtung liegende Diode zum oberen 
Spulenanschluss zurück und schließt den Stromkreis.

> wenn Deiner Ansicht nach die lenz'sche Regel nicht gilt
Wo habe ich das geschrieben? Ich sage nur, dass diese Betrachtung der 
Spannung hier völliger Käse und absolut verwirrend ist.

[Speditör (Gast)]

Oh, oh....

Du musst noch viel lernen, bevor Du hier mit nachträglichem Editieren 
Recht zu bekommen versuchst!

Hier kannst Du Dir sogar in einer Animation ansehen, was beim Zu- und 
Abschalten einer Iduktivität an Gleichspannung passiert:

https://www.elektroniktutor.de/analogtechnik/l_gleich.html

Wenn das nicht so wäre, dann würde kein Schaltregler funktionieren, denn
es würde keine Energie im Magnetfeld gespeichert werden.

[Lothar M. (Firma: Titel) (lkmiller) (Moderator)]

Speditör schrieb:
> Hier kannst Du Dir sogar in einer Animation ansehen, was beim Zu- und
> Abschalten einer Iduktivität an Gleichspannung passiert
Ja, da sieht man, dass der Strom, der auf 100% angestiegen ist, im 
ersten Augenblick mit 100% weiterfließt. Und was meinst du nun, welche 
Weg denn  dieser 100%-Strom, der von der Spule getrieben wird, nun in 
meiner komplexen Schaltung aus Diode und Spule nimmt?

Die zentrale Aussage in der dortigen ewig langen Abhandlung ist "die 
Induktionsspannung ist im Moment des Abschaltens am höchsten und vom 
Entladewiderstand abhängig" und nichts anders bekomme ich mit meiner 
viel simpleren Strombetrachtung auch heraus: wenn da kein erkennbarer 
Strompfad ist, weil kein Freilaufpfad erkennbar ist, dann steigt die 
Spanunng sogar so weit an dass es funkt oder sich sonst irgend ein Weg 
findet. Und der geht dann üblicherweise über den gesperrten Transistor, 
der schlagartig die in der Spule gespeicherte Energie abbekommt.

Wenn aber ein Freilaufpfad existiert, dann kann ganz einfach die Höhe 
der Spannung ausrechnen, weil ich eben den Strom kenne und die 
Widerstände bzw. Durchlassspannungen der beteiligten Bauteile weiß.

Dass die Spannung an der Spule "negativ" wird, liegt allein an den 
eingezeichneten Spannungspfeilen und der Definition, was denn nun 
positiver oder negativer ist: dort, wo der Strom herauskommt ist die 
Spannung per Definition positiver.

Kurz vor dem Abschalten des Relais ist der "obere" Anschluss noch an 
positiven +5V war und der "untere" Anschluss an negativen 0V. Alles klar 
soweit: von "oben nach unten" habe ich eine positive Spannung.

Und wenn dann gleich nach dem Abschalten aus dem "unteren" Anschluss der 
Spule auf einmal Strom herauskommt, dann ist er positiver als der 
"obere" Anschluss, in den der selbe Strom hineinfließt. Augenscheinlich 
hat sich tatsächlich die Spannung an der Spule von "oben nach unten" 
betrachtet für den äußeren Betrachter auf magische Weise "umgepolt".

Das kommt aber nur daher, weil die Spule vom (Strom-)Verbraucher zur 
(Strom-)Quelle geworden ist.

Und der eigentliche "Stolperstein für Anfänger" mit dieser laufend wie 
ein Mantra propagierten "negativen" Spannung ist eben, dass es in der 
Schaltung mit dem Relais auf GND bezogen eben nirgends solch eine 
"negative" Spannung gibt. Vielmehr ist die Spannung am "unteren" 
Spulenanschluss sogar "positiver" als die Versorgungsspannung!

> denn es würde keine Energie im Magnetfeld gespeichert werden.
Der Strom speichert Energie im Magnetfeld. Du kannst 1kV an die Spule 
anlegen und trotzdem hat die anfangs keine nennenswerte Energie 
gespeichert. Wenn in der Spule aber 10 A fließen, dann ist Energie im 
Magnetfeld eingelagert.

> Du musst noch viel lernen, bevor Du hier mit nachträglichem Editieren
> Recht zu bekommen versuchst!
Zum Glück hast du das am allerwenigsten zu entscheiden. Nicht umsonst 
bist du hier gesperrt.

[Alfred B. (alfred_b979)]

"Ich weiß zwar nicht, warum..."

Ein entscheidender Teil Deines Problems, sowie der Grund
(einzig und allein das) für die Löschung des letzten Posts.

Speditör schrieb:
> Oh, oh....
>
> Du musst noch viel lernen, bevor Du hier mit nachträglichem Editieren
> Recht zu bekommen versuchst!

...hingegen hatte niemanden gejuckt.

Aber ich rede da bekanntlich gegen eine Gummiwand.

[Johannes F. (Gast)]

Walter schrieb:
> Ich habe glernt, dass beim Abschalten in der Relaisspule eine Spannung
> erzeugt wird welche entgegengesetzte Polarität der Erregerspannung hat.

Das stimmt auch. Trotzdem (oder gerade deswegen) fließt der Strom in der 
gleichen Richtung und im ersten Moment mit demselben Betrag weiter.

Man vergegenwärtige sich dies, indem man die Spannungen und den Strom im 
Verbraucher- vs. Erzeugerzählpfeilsystem an der Relaisspule 
kennzeichnet.
Ist die Spule „Verbraucher“, sei oben Plus und unten Minus, der Strom 
fließe von oben nach unten (in der gleichen Richtung wie der 
Spannungspfeil). Unmittelbar nach dem Ausschalten bewirkt die 
Induktivität der Spule das Aufrechterhalten des Stroms – dieser fließt 
also immer noch von oben nach unten, nun ist die Spule aber „Erzeuger“; 
das heißt, die in der Spule induzierte Spannung muss nun 
(entgegengesetzt zum Spannungspfeil) unten positiver sein als oben, also 
nun unten Plus und oben Minus.

Liegt der obere Anschluss der Spule nun fest an dem positiven Pol der 
Versorgungsspannung, ist am unteren Pol also das Potential 
Versorgungsspannung plus Induktionsspannung (ggf. begrenzt durch 
Freilaufdiode oder Z-Diode parallel zur C-E-Strecke des Transistors) 
gegenüber Masse.

[Dieter D. (Firma: Hobbytheoretiker) (dieter_1234)]

Johannes F. schrieb:
> Das stimmt auch. Trotzdem (oder gerade deswegen) fließt der Strom in der
> gleichen Richtung und im ersten Moment mit demselben Betrag weiter.

Man sagt auch umgangssprachlich der Strom könne nicht springen oder die 
Elektronen sind halt doch träge. Gab früher in irgendeinem Baukastenbuch 
eine schöne Zeichnung, wo die Elektronen als kleine Figuren durch die 
Spule und Schalter rennen. Dann wird der Schalter aufgemacht und erst 
mal laufen die hintern auf und schubsen ein paar aus den Kontaktflächen, 
die dann eine Funken abgebend auf dem anderen Kontakt wieder eintauchen.