Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Welches SSR für Zündunterbrecher bzw. Alternativen zum SSR?


von Peter (overgegeared)


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Hi,
aktuell baue ich gerade ein Fahrzeug mit sequenziellem Schaltgetriebe 
und Schaltung per Zündunterbrecher auf. Eine Drehung der Schaltwelle 
(Betätigung zum Gangwechsel) wird per Winkelsensor erkannt, so dass per 
Arduino Gang-spezifisch für eine bestimmte kurze Zeit die Zündung 
unterbrochen werden kann (25ms). Dadurch wird das Getriebe entlastet und 
der Gangwechsel kann sehr schnell erfolgen.

Das funktioniert auch alles prinzipiell sehr gut, jedoch macht das 
aktuell verwendete SSR (Omron G3MB-202P 5DC) Probleme bei höheren 
Drehzahlen des Motors - es schaltet eigenständig durch 
(=Zündunterbrechung) und hindert somit den Motor am weiteren Hochdrehen.
Durch Parallelschalten eines Kfz-Zündkondensators an die SSR-Ausgänge 
konnte ich das Problem zwar zumindest weitgehend lösen, jedoch fürchte 
ich, dass das verwendete SSR an sich nicht optimal gewählt ist.
Zum Einen ist es mit 264V~ spezifiziert und ich gehe davon aus, dass die 
Spannung von der Zündspule höher liegen wird und
zum Anderen ist es mit 50/60Hz angegeben. Dies scheint eher das Problem 
zu sein, denn es würde erklären warum ab einer bestimmten Zündfrequenz 
das Problem auftritt (schwankend um 5000rpm entsprechend ca. 80Hz beim 
Zweitakter).

Da ich elektronisch nicht sehr fit bin hier die Frage welches Bauteil 
(SSR) hier evtl. besser geeignet ist oder ob tatsächlich eine 
entsprechende Beschaltung "drumrum" (vgl. Zündkondensator) zielführend 
wäre.
MfG

von ADAC (Gast)


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Ich Fahrzeug hast Du DC und das SSR ist für AC.

von LDR (Gast)


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Du solltest einen Schaltplan deiner Zündung posten, incl des SSR.

von Peter (overgegeared)


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Wäre schön wenn ich das könnte, jedoch ist die Zündung (die ECU der 
Zündung) ein Kaufteil, deren Interna ich nicht kenne.
Aus der ECU kommt ein Kabel, welches zum Kill-Kontakt gehört. Wird 
dieses auf Masse geschaltet (Kill-Taster oder Kontakt im Zündschloss), 
ist die Zündung unterbrochen. Das ist die reguläre Anwendung um den 
Motor aus zu schalten.

Daher habe ich dieses Kill-Kabel an einen der Ausgänge des SSR 
angeschlossen und Fahrzeugmasse an den anderen. Mehr ist es nicht.
Läuft unterhalb der kritischen Drehzahl auch alles genau so wie es soll.
Etwas Verbesserung bringt der zusätzliche, zum SSR-Ausgang parallel 
geschaltete Zündkondensator.

von LDR (Gast)


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Peter schrieb:
> Aus der ECU kommt ein Kabel, welches zum Kill-Kontakt gehört.

Dann musst du messen was da an Spannung anliegt, und welcher Strom im 
Abschaltfall fließt, und das mit einem Oszi.

von Peter (overgegeared)


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Kein Oszi vorhanden leider. Aber laut Hersteller der Zündung liegen da 
300V bis 500V an mit einem Impuls pro Umdrehung also im Betrieb bis ca. 
170Hz.

von LDR (Gast)


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Dann versuch es mit einem IGBT. Der braucht allerdings noch einen 
Gatetreiber.

von Peter (overgegeared)


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Ok, danke.
Jetzt kämen dann die doofen newbie-Fragen von mir (seufz).
Kann man die Komponenten dazu fertig kaufen und "einfach" 
zusammenschalten oder muss eine Schaltung dafür speziell ausgelegt und 
bestückt werden?
Falls letzteres der Fall ist bin ich vermutlich leider raus.

von LDR (Gast)


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Du bist raus.

von Willi (Gast)


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Peter schrieb:
> Eine Drehung der Schaltwelle
> (Betätigung zum Gangwechsel) wird per Winkelsensor erkannt, so dass per
> Arduino Gang-spezifisch für eine bestimmte kurze Zeit die Zündung
> unterbrochen werden kann (25ms). Dadurch wird das Getriebe entlastet und
> der Gangwechsel kann sehr schnell erfolgen.

Warum verstellst Du denn nicht einfach den ZZP auf spät?

von Peter (overgegeared)


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Willi schrieb:
> Warum verstellst Du denn nicht einfach den ZZP auf spät?

Unabhängig von der Zweckmäßigkeit dieser Maßnahme habe ich keinerlei 
Einflussmöglichkeit auf den ZZP im Betrieb - die Zündkurve ist fest in 
die ECU einprogrammiert.

Die aktuelle Variante incl. Zündkondensator funktioniert auch bisher 
recht stabil, es bleibt jedoch einerseits die Unsicherheit ob die 
kritische Drehzahl dadurch einfach nur nach oben verschoben ist. Im 
ungünstigsten Fall "klaue" ich mir damit ein paar Hundert Umdrehungen 
Max-Drehzahl ohne es zu merken.
Andererseits wäre mir ganz klar eine sauber ausgelegte Auswahl und 
Dimensionierung der Bauteile für die Schaltfunktion (z.B. o.g. IGBT) 
lieber als mein aktueller Stand, der "zufällig" zu funktionieren 
scheint.

Genau genommen handelt es sich bei der "Last" auch nicht um (bis zu) 
500V Wechselstrom (also +/-500V), sondern um Gleichstromimpulse (0V bis 
+500V). Das SSR kann also im Null-"Durchgang" Schalten und auch bei 0V 
wieder abfallen - sonst würde die aktuelle Schaltung ja auch nicht 
funktionieren - es treten jedoch keine negativen Spannungen auf.

von Stefan F. (Gast)


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Mit Raten kommt man da nicht vernünftig weiter. AUf jeden Fall ist ein 
Schaltplan notwendig, wo das ECU meinetwegen als Block gezeichnet ist. 
Dann muss man messtechnisch herausfinden, was da genau geschaltet werden 
soll. Nur dann kann man passende Bauteile auswählen.

Die üblichen universellen (Relais und SSR) taugen ja offenbar nicht.

Wenn ich dann lese, dass mit einem "Arduino" an einem Fahrzeug gebastelt 
wird, dann ahne ich bereits, dass die Problemursache ganz woanders 
liegt.

von Ron-Hardy G. (ron-hardy)


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Ich würde an der Stelle wohl kein Phototriac nehmen , eher ein PhotoMOS 
der auch Dc kann

von LDR (Gast)


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Peter schrieb:
> sondern um Gleichstromimpulse (0V bis
> +500V).

Die Flybackspannung der Zündspule.

Und deshalb sind weder Thyristor/Triac, noch Kondensator eine taugliche 
Idee.

Für den Bereich verwendet man seit Jahren IGBTs, und das aus gutem 
Grund.

von Michael B. (laberkopp)


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Peter schrieb:
> Einen ist es mit 264V~ spezifiziert und ich gehe davon aus, dass die
> Spannung von der Zündspule höher liegen wird

Kommt drauf an, ob du die Primärwicklung unterbrichst oder die 
Sekundärwicklung kurzschlisst.

Aber TRIAC-basierte Halbleiterrelais haben deutliche Einschränkungen was 
die Spannungsanstiegsgeschwindigkeit dU/dt betrifft: steigt die Spannung 
schneller, zündet es einfach auch ohne Ansteuerung, schaltet also ein.

Peter schrieb:
> Genau genommen handelt es sich bei der "Last" auch nicht um (bis zu)
> 500V Wechselstrom (also +/-500V), sondern um Gleichstromimpulse (0V bis
> +500V).

Na ja, das trifft nicht mal für die Primärseite der Zündspule zu.

https://www.picoauto.com/de/library/automotive-guided-tests/primaerantrieb-spannung-stromstaerke-und-sekundaerzuendung-einer-zuendspule/

Hast du dich vor dem Rumbasteln nicht informiert und lässt du dich erst 
jetzt überraschen ?

von LDR (Gast)


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Ron-Hardy G. schrieb:
> eher ein PhotoMOS
> der auch Dc kann

Zu langsam.

von Powermeter (Gast)


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Ich würde nach sowas Ausschau halten: 
https://de.rs-online.com/web/p/halbleiterrelais/9174709
Zugegeben nicht ganz billig, aber vielleicht gibt es von anderen 
Distributoren entsprechend schnelle IGBT Schalter. Da ich Deine Spec 
nicht kenne, kann ich auch nicht zu einem Typ raten.

von LDR (Gast)


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Powermeter schrieb:
> https://de.rs-online.com/web/p/halbleiterrelais/9174709

Braucht ziemlich viel Steuerstrom. Und die Paralleldiode am Ausgang kann 
Ärger machen.


> Zugegeben nicht ganz billig, aber vielleicht gibt es von anderen
> Distributoren entsprechend schnelle IGBT Schalter.

SSR mit IGBT-Ausgang sind eh schon Exoten.


> Da ich Deine Spec
> nicht kenne, kann ich auch nicht zu einem Typ raten.

Die nötige Spec ist ihm doch unbekannt. Er hat lediglich ein wenig 
Blabla vom Hersteller der Zündanlage.

von Wf88 (wf88)


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Aus Interesse: Wie kommt man auf 80hz bei 5000rpm?

Wie viele Funken hat man pro Umdrehung?

von Stefan F. (Gast)


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Wf88 schrieb:
> Wie viele Funken hat man pro Umdrehung?

Ein einzelner Viertakt Zylinder zündet einmal bei jeder zweiten 
Umdrehung.

Bei einem 2 Zylinder hat man doppelt so viele Zündungen, eine pro 
Umdrehung.

5000 U/min / 60 = 83 U/s  (bzw. Hz)

von LDR (Gast)


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Stefan F. schrieb:
> Wf88 schrieb:
>> Wie viele Funken hat man pro Umdrehung?
>
> Ein einzelner Viertakt Zylinder zündet einmal bei jeder zweiten
> Umdrehung.
>
> Bei einem 2 Zylinder hat man doppelt so viele Zündungen, eine pro
> Umdrehung.
>
> 5000 U/min / 60 = 83 U/s  (bzw. Hz)

Und dann gibt es ja noch den Fall mit zwei Kerzen an einer Spule...

von Peter (overgegeared)


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Wf88 schrieb:
> Aus Interesse: Wie kommt man auf 80hz bei 5000rpm?
>
> Wie viele Funken hat man pro Umdrehung?

Einzylinder Zweitakter: Genau einen ;-)

Wobei es durchaus modernere Zündanlagen gibt, die pro 
"Zündnotwendigkeit" mehrfach zünden. Dies ist jedoch bei mir nicht der 
Fall.

von MWS (Gast)


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Peter schrieb:
> Genau genommen handelt es sich bei der "Last" auch nicht um (bis zu)
> 500V Wechselstrom (also +/-500V), sondern um Gleichstromimpulse (0V bis
> +500V). Das SSR kann also im Null-"Durchgang" Schalten

Das SSR tut sich evtl. schwer bei pulsierendem Gleichstrom einen 
Nulldurchgang zu erkennen, der im Sinne einer Wechselspannung nicht 
stattfindet. Ein Modul ohne ZVS, dafür ein Widerstand für's Auffangen 
der Energie des harten Schaltens erscheint geeigneter.

Ideal wäre ein Thyristormodul mit Logiklevel-freundlicher Eingangsstufe. 
Ein ZVS könnte man mit dem Mikrocontroller realisieren.

Ein Kondensator parallel zum SSR könnte für den Motorbetrieb bei hohen 
Drehzahlen schädlich sein.

von LDR (Gast)


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MWS schrieb:
> Ideal wäre ein Thyristormodul mit Logiklevel-freundlicher Eingangsstufe.

Hat dann auch die Probleme wegen zünden durch zu hohes dU/dt.

von Peter (overgegeared)


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Hier vielleicht nochmal zu den Spulen: Es handelt sich nicht um eine 
Batteriezündung, welche mit 12V auf die Primärwicklung der Zündspule 
geht. Der Stator enthält einen Zündimpulsgeber und eine 
Hochspannungsspule, welche die (bis zu) +500V erzeugt.
Im Originalzustand des Motors war die komplette Zündspule in der Lima 
(innerhalb des Rotors) integriert (Bild "original.jpg"). Hierbei wäre 
das braun/weiße Kabel dasjenige, welches zur Unterbrechung auf Masse zu 
legen ist.
Bild "PD-Plan.jpg" zeigt den aktuellen Stand, hierbei geht es um das 
blaue Kabel. Also selbst wenn die ECU aus dem Signal des 
Zündimpulsgebers mehrere Funken generieren sollte, kommt nur genau ein 
Signal pro Umdrehung aus der Hochspannungsspule (vgl. zu schaltende 
Frequenz).

Ok, mein erster Versuch mit dem einfachen 250V-Relais ist misslungen 
(nachvollziehbar) aber was würde dagegen sprechen statt Halbleitern ein 
entsprechend dimensioniertes Hochspannungs-Reed-Relais ein zu setzen 
(z.B. LI 05-1A85, 1000V, 2.5A, 1ms)?

von LDR (Gast)


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Peter schrieb:
> Ok, mein erster Versuch mit dem einfachen 250V-Relais ist misslungen
> (nachvollziehbar) aber was würde dagegen sprechen statt Halbleitern ein
> entsprechend dimensioniertes Hochspannungs-Reed-Relais ein zu setzen
> (z.B. LI 05-1A85, 1000V, 2.5A, 1ms)?

Geht wohl ratzfatz kaputt.

von Peter (overgegeared)


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LDR schrieb:

> Geht wohl ratzfatz kaputt.

Ok, aber warum/woran?

von LDR (Gast)


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Peter schrieb:
> LDR schrieb:
>
>> Geht wohl ratzfatz kaputt.
>
> Ok, aber warum/woran?

Überlast natürlich.

Aber da du ja keine richtigen Daten deiner Zündung nennen kannst...

von Ayk N. (ayk-ohm)


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Warum schreibst du nicht gleich in den ersten Post, dass es sich um eine 
Simson mit Vape Zündung haltet?

Ich habe mal den Schaltplan der Zündung angehängt.
Hier gefunden: 
https://www.simsonforum.de/wbb/index.php?thread/101216-schaltpl%C3%A4ne-f%C3%BCr-steuerteile-von-e-z%C3%BCndung-und-vape-z54-z71-rj44-1-v3g0s-eigenbau/

Zum Unterbrechen der Zündung brauchst du nur das blaue Kabel (Kl.2) 
gegen Masse schalten. Da reicht ein Thyristor.

von Peter (overgegeared)


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Ayk N. schrieb:
> Warum schreibst du nicht gleich in den ersten Post, dass es sich um eine
> Simson mit Vape Zündung haltet?

Weil's 'ne Powerdynamo-Anlage mit Delta ECU ist von welcher ich keinen 
Schaltplan habe. Ist aber vermutlich eine gültige Annahme, dass das 
prinzipiell nicht viel anders aufgebaut ist als in dem von Dir gezeigten 
Plan (den ich z.B. noch nicht hatte).

> Ich habe mal den Schaltplan der Zündung angehängt.
Daher danke dafür, kann tatsächlich helfen!

> Zum Unterbrechen der Zündung brauchst du nur das blaue Kabel (Kl.2)
> gegen Masse schalten.
Genau, dieses Kabel gibt's bei der Delta auch und darum geht es. Vorher 
habe ich genau das ja auch mit einfachen Tastern an den Schalthebeln 
gemacht.

Da reicht ein Thyristor.

Ok, danke. D.h. z.B. ein einfacher BT 151/800R weil nur positive 
Spannungsausschläge/"Gleichstrom" und Nulldurchgänge zum "Abschalten"? 
Würde Sinn machen.

: Bearbeitet durch User
von Ayk N. (ayk-ohm)


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Peter schrieb:
> Powerdynamo-Anlage mit Delta ECU

Die von RZT? Dafür habe ich keinen Schaltplan, aber die unterscheiden 
sich nur in der Signalverarbeitung.

Peter schrieb:
> ein einfacher BT 151/800R

Naja, etwas sehr überdimensioniert. Der braucht recht viel Gatestrom. 
Ich würde eher den TIC106 (am besten die N-Variante) nehmen. Gate 
Vorwiderstand nicht vergessen.

von Peter (overgegeared)


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Ayk N. schrieb:

> Die von RZT? Dafür habe ich keinen Schaltplan, aber die unterscheiden
> sich nur in der Signalverarbeitung.

Ja, mit zwei Zündkurven am 100W Powerdynamo Stator/Rotor für's Duo.

> Ich würde eher den TIC106 (am besten die N-Variante) nehmen. Gate

Prima, danke! Werde es testen.

> Vorwiderstand nicht vergessen.
hihi, dafür reicht meine El.xpertise zum Glück gerade noch ;-)

von Thomas F. (igel)


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Frage von einem Analog-Laien:

Ist für diesen Einsatz nicht ein Zündungs-Darlington wie TIP152 am 
besten geeignet?

von Peter (overgegeared)


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So, kurze Rückmeldung: Erste längere Testfahrt mit direkt, nur über 
Vorwiderstand am Gate angesteuertem MCR106-8G Thyristor über alle 
Drehzahlen erfolgreich.
Danke nochmal, speziell an Ayk ;-)

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