Relaisplatine mit Schaltverzögerung

[Werner H. (wernerli)]

Hallo Leute,
ich suche nach einer Möglichkeit, ein mit 5 V DC betriebenes Relais, das 
230 V schaltet, um wenige Sekunden verzögert abfallen zu lassen, wenn an 
einem anderen Kontakt, an dem 24 V DC anliegen, die Spannung 
abgeschaltet wird.
Und das Ganze soll so wenig wie möglich Platz in Anspruch nehmen.
Habt Ihr eine Idee dazu?

Ein gutes Neues Jahr an alle,

schöne Grüße, Werner

[H. H. (hhinz)]

Du hast ein Realsi, dessen Spule mit 5V Nennspannung hat, und diese 
Spannung steht ständig zur Verfügung? Und die 24V sind lediglich ein 
Steuersignal?

[Rainer W. (rawi)]

Werner H. schrieb:
> ich suche nach einer Möglichkeit, ein mit 5 V DC betriebenes Relais, das
> 230 V schaltet, um wenige Sekunden verzögert abfallen zu lassen, wenn an
> einem anderen Kontakt, an dem 24 V DC anliegen, die Spannung
> abgeschaltet wird.

Wann soll das Relais nun abfallen?
Zeige einmal, wie die Signale aussehen (sollen):
Wie werden die 5V zum Betrieb des Relais gesteuert, ab wo rechnet die 
Verzögerungszeit, was soll passiert wenn die 24V an dem anderen Kontakt 
anliegen und was soll passieren, wenn sie nicht anliegen?

[Gerd E. (robberknight)]

Werner H. schrieb:
> Und das Ganze soll so wenig wie möglich Platz in Anspruch nehmen.

Gegenfrage: Wie gut kannst Du löten und wieviel willst Du für die 
Platine bezahlen?

Mit so einer Anforderung wäre ich sehr vorsichtig, sonst kommt jemand 
mit einem Chip in WLCSP mit 0,3mm Pitch und dazugehörigen Anforderungen 
an die Platinenfertigung.

In realistisch würde ich einen 5V-fähigen Mikrocontroller in 3x3mm QFN 
vorschlagen, z.B. ATtiny406-MN. Spannungsteiler von den 24V auf einen 
Input, N-FET + Freilaufdiode zur Ansteuerung des Relais. Widerstände und 
FET so klein wie es für Dich realistisch zu bestücken ist, z.B. 0402.

Man kann das natürlich auch analog lösen, z.B. mit nem 74LVC1G123. Der 
ist zwar noch kleiner als der ATtiny406-MN verfügbar, aber braucht noch 
externe Beschaltung. Die Lösung mit dem Mikrocontroller ist da 
heutzutage meist die Einfachste.

[Werner H. (wernerli)]

Danke für Fragen, die zeigen mir, dass es doch etwas komplizierter ist.
Hier die Situation:
Ich habe eine Bandsäge umgebaut zu einer Metallbandsäge, angetrieben von 
eimem SEW Getriebemotor mit Movimot Drehzahlsteuerung, sowie mit einem 
automatischen Vorschub, angetrieben mit einem Schrittmotor.
Movimot, eine Magnetkupplung und der Schrittmotor laufen auf 24 Volt.
Die gesamte Schaltungsregelung einschließlich einiger Notabschaltungen 
laufen mit 5 Volt.
Das Gesamtpaket funktioniert einwandfrei, nur ist es so, dass ich diese 
Notabschaltungen so geklemmt habe, dass durch sie das gesamte System 
stromlos wird. Was ja gewünscht war, nur zeigt sich jetzt, das die 
Movimot-Steuerung das nicht mag, sie will ja den Motor noch runterfahren 
können, stattdessen entladen sich die Kondensatoren mit wildem 
gequietsche. Ich bräuchte also noch etwa zwei Sekunden 
Abschaltverzögerung für die Stromversorgung.
Konkret vollzieht sich die Abschaltung (zB bei der 
Vorschubbegrenzung)so:
Ein 5 V Stromkreis hält die Relais für Antrieb(Movimot), Vorschub, und 
Kühlstoffpumpe am Laufen. Trennt einer der Abschalter den Stromkreis, 
fallen alles Relais ab und auch der Haubtschalter der 
Maschine(Haltekontakt).

Ich dachte mir nun es wäre eine Möglichkeit, wenn künftig bei 
Notabschaltung der 24 V Trafo stromlos wird und mit ein paar Sekunden 
Verzögerung dann auch der Haltekontakt des Geräteschalters getrennt 
wird.

Bei Inbetriebnahme würde das bedeuten, dass die gesamte Steuerung erst 
stabil ist, wenn die Trafos ihren Strom liefern...

Ich hoffe, man kann das verstehen!

[Nemopuk (nemopuk)]

Werner H. schrieb:
> Und das Ganze soll so wenig wie möglich Platz in Anspruch nehmen.
> Habt Ihr eine Idee dazu?

Das wird wohl eine individuelle Spezialanfertigung. Ich nehme an, daß du 
keine Produkte in SMD mit der nötigen Sicherheit selbst herstellen 
kannst. Ist das richtig?

[Rainer W. (rawi)]

Karl B. schrieb im Beitrag #7987335:
> Wie oft ich die zugehörigen Brückengleichrichter auswechseln musste,
> geht auf keine Kuhhaut.

Das hört sich nach einem kräftigen Designfehler in der Schaltung an.

[Thomas W. (goaty)]

Ich meine ich hab noch TS2 von SDS mit 10s Abfall Relais da, falls es 
hilft und du ein Einzelstück gebrauchen kannst, kann ich es gerne 
kostenlos abgeben.
Ist aber glaube ich 12V.

[Thomas W. (goaty)]

Ich meine ich hab noch TS2 von SDS mit 10s Abfall Relais da, falls es 
hilft und du ein Einzelstück gebrauchen kannst, kann ich es gerne 
kostenlos abgeben.
Ist aber glaube ich 12V.
https://docs.rs-online.com/5545/0900766b8096da21.pdf

[Nemopuk (nemopuk)]

Ein 24V Relais könnte man relativ leicht mit einer Diode und einem 
Kondensator verzögert abfallen lassen.

[Jens G. (jensig)]

Werner H. schrieb:
> Movimot-Steuerung das nicht mag, sie will ja den Motor noch runterfahren
> können, stattdessen entladen sich die Kondensatoren mit wildem
> gequietsche. Ich bräuchte also noch etwa zwei Sekunden
> Abschaltverzögerung für die Stromversorgung.

Und das nennst Du dann noch Notabschaltung? Wenn das eine Notabschaltung 
sein soll, dann hat die Abschaltung sofort, und notfalls brutal zu 
erfolgen. Da ist das Gequitsche eher Kinderkram, und kann toleriert 
werden, da die Notabschaltung ja ehh eher nie benutzt wird.
In den zwei Sekunden Nachlauf wäre der Arm stattdessen komplett abgesägt 
worden ...

[Enrico E. (pussy_brauser)]

Werner H. schrieb:
> Danke für Fragen, die zeigen mir, dass es doch etwas komplizierter ist.

So kompliziert ist das gar nicht. Wenn die 24 Volt und die 5 Volt die 
gleiche Masse haben, dann kannst du es so machen, ansonsten muss noch 
ein Optokoppler dazwischen geschaltet werden.

[Nemopuk (nemopuk)]

Beachte beim "möglichst kleinen" Relais, dass es auf 4000V isolieren 
muss.

[Manfred P. (pruckelfred)]

Enrico E. schrieb:
> dann kannst du es so machen
> 20260101_174929.jpg

Da würde ich einen FET einsetzen und anstatt Elko einen 
Folienkondensator.
Elko möchte ich nicht, weil dieser nach längerer Pause Leckstrom haben 
kann, der die Zeit verschiebt.

So ähnlich sieht das in meiner Netztrennung des Fernsehers aus, nach 
zweistelligen Jahren passt die Zeit noch immer. Die gegenüber NPN höhere 
Gatespannung des FETs kam mir entgegen, wichtiger ist aber der nicht 
vorhandene Gatestrom.

Nemopuk schrieb:
> Beachte beim "möglichst kleinen" Relais, dass es auf 4000V isolieren
> muss.

Gähn, Stefanus' Gebetsmühle.

[Veit D. (devil-elec)]

Hallo Werner,

ich könnte mir vorstellen die wäre ein einstellbares Zeitverzögertes 
Relais ausreichend. Die Schaltlogik kann man vielfältig daran 
einstellen.
Bsp. 
https://www.conrad.de/de/o/zeitrelais-multifunktionsrelais-0214510.html
Ist vielleicht nicht Platz sparend, aber sicherlich die einfachste 
Lösung.

[Thomas S. (Firma: Chipwerkstatt) (tom_63)]

Ene NOT-Abschaltung durch solche Maßnahmen außer Betrieb zu nehmen, ist 
nicht tollerierbar.
Sorge lieber dafür, dass die Notabschaltung das tut, wofür se da ist.
Dafür gibts dann auch gleich noch fertige Module wie Pilz, SSP und 
Konsorten.

[Werner H. (wernerli)]

Hallo Enrico,
tatsächlich habe ich getrennte Stromkreise für 5 und 24 Volt.
Wie würde dann die Variante mit Optokoppler aussehen?

[Marci W. (marci_w)]

Jens G. schrieb:
> Und das nennst Du dann noch Notabschaltung? Wenn das eine Notabschaltung

Der Begriff "Notabschaltung" ist vermutlich nicht standardisiert. Es 
gibt "Not-Halt" bzw. "Not-Aus".

WIMRE ist es durchaus so, dass ein Not-Halt darin besteht, einen Antrieb 
schnellstmöglich stillzusetzen. Dabei kann es vorteilhaft sein, dem 
ganzen System nicht einfach die Spannung wegzunehmen, sondern den 
Antrieb "in Regelung" zu lassen und ihn über eine Bremsrampe 
stillzusetzen (bestmögliche Stillsetzung). Das ergibt bei bewegten 
Massen meist bessere Ergebnisse, als das System einfach "austrudeln" zu 
lassen. Sicherheitstechnik ist ein sehr weites Feld.
Ich sehe nicht, warum die Kondensatoren "kreischen" sollten. Das wird 
vermutlich die nebenbei erwähnte Magnetkupplung sein.

Noch was zum Thema Sicherheit: wie groß ist denn die Säge, sprich wie 
groß ist das Gefährdungspotenzial? Handelt es sich um eine mehrere Meter 
hohe Bandsäge für den Steinbruch, oder um eine kleine Tischbandsäge für 
den Modellbau? Das sind natürlich zwei völlig unterschiedliche Dinge.

> sein soll, dann hat die Abschaltung sofort, und notfalls brutal zu
> erfolgen. Da ist das Gequitsche eher Kinderkram, und kann toleriert
> werden, da die Notabschaltung ja ehh eher nie benutzt wird.
> In den zwei Sekunden Nachlauf wäre der Arm stattdessen komplett abgesägt

Richtig, deshalb erfolgt manchmal "bestmögliche Stillsetzung", bei der 
der Antrieb vom System aktiv abgebremst wird (Thema Bremsenergie)
Normalerweise erfolgt das in Kombination mit einer mechanischen Bremse.

ciao

Marci

[Werner H. (wernerli)]

Danke Marci!
Tatsächlich ist die Not-Halt-Funktion durch Trennen der 24V Stromzufuhr 
für des SEW-Movimot die empfohlene Vorgehensweise. Der Halt erfolgt hier 
ohne Verzögerung und man merkt auch, dass die Elektronik 'ausgeglichen' 
bleibt.  Ich hätte es auch genauer beschreiben können, habe aber nicht 
damit gerechnet, dass dieser Punkt hier so stark disktiert wird...
Not-Halt habe ich in folgenden Varianten an der Säge:
Stopp der Anlage wenn das Material durchgeschnitten ist(ist also eine 
Funktion, die regelmäßig zur Anwendung kommt);
Stopp bei Bandbruch;
und manueller Stopp als Not-Halt-Funktion, wenn irgend etwas den Halt 
erfordert.
Zum 'Abwürgen' über Netztrennung habe ich folgenden Text gefunden:

""Das "Kreischen" oder Pfeifen beim Trennen eines SEW Movimot vom Netz 
ist ein bekanntes Phänomen, das primär durch die
Entladung der Zwischenkreis-Kondensatoren verursacht wird.
Ursachen des Geräusches

    Magnetostriktion: Nach dem Abschalten der Netzspannung versucht die 
Elektronik oft, den Motor kontrolliert auslaufen zu lassen oder die 
Bremse definiert einfallen zu lassen. Dabei sinkt die Spannung im 
Zwischenkreis rapide ab. Die Schaltfrequenz der Leistungshalbleiter 
(IGBTs) kann sich in den hörbaren Bereich verschieben, was zu 
hochfrequenten Pfeif- oder Kreischgeräuschen in den Wicklungen oder 
Induktivitäten führt.
    Bremsansteuerung: Da der Movimot die Motorbremse direkt ansteuert, 
kann das Geräusch auch entstehen, wenn die Energie für die Bremsspule 
kurz vor dem vollständigen Zusammenbruch der Spannung noch einmal 
nachgeregelt wird.

Ist das Stoppen per Netztrennung schädlich?
Grundsätzlich ist das gelegentliche Trennen vom Netz (z. B. Not-Halt 
oder Wartung) vorgesehen, jedoch für den Regelbetrieb nicht empfohlen:

    Verschleiß der Komponenten: Häufiges Schalten der Netzspannung 
belastet die Eingangsgleichrichter und Ladeschaltungen des Umrichters 
unnötig stark.
    Mechanische Belastung: Bei einer Netztrennung fällt die Bremse meist 
"hart" ein, da der Umrichter keine kontrollierte Rampe mehr fahren kann. 
Dies führt zu erhöhtem Verschleiß an der Bremse und dem Getriebe.
    Lichtbogengefahr: Das Trennen von Steckverbindungen unter Last kann 
Lichtbögen verursachen, die Kontakte beschädigen.
    Elektronik-Risiko: Moderne Antriebssysteme wie der Movimot sind 
darauf ausgelegt, über Steuersignale (Klemmen oder Bus) gestoppt zu 
werden, während die Netzspannung anliegt. Ein plötzlicher 
Spannungsabfall während hoher Last kann in seltenen Fällen 
Spannungsspitzen erzeugen, die die Elektronik belasten.""

[Werner H. (wernerli)]

Hier ein paar Bilder zum besseren Verständnis.

LG, Werner