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Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Störungen durch Relais


Autor: AndreasUhl (Gast)
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Ich verwende die Porterweiterung  aus dem wiki "Porterweiterung mit SPI" 
mit einem 74HCT595. Nachgeschaltet ist ein Trieber ULN2004A um mehrere 
Relais anzusteuern.
Insgesammt sind so mehrere 74HCT595 kaskadiert.

Wenn ich nun ein Relais einschalte erhalte ich durch die entstehende 
Störung an den kontakten Störimpulse die zu wildem, ungewolltem Schieben 
in den Schieberegistern führen. Dadurch werden natürlich ungewollt 
andere Relais geschalten. Wie kann ich das verhindern? Alle Bausteine 
sind mit 100n eigentlich gut entstört. (Wenn ich die Relais leerlaufen 
lasse, dann stört nix)

Autor: emanuel (Gast)
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hab ebenfalls schieberegister, würüber ich über einen uln2803 relais 
ansteuere, hatte nie probleme... zeig mal dein layout

Autor: Falk Brunner (falk)
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@ AndreasUhl (Gast)

>Ich verwende die Porterweiterung  aus dem wiki "Porterweiterung mit SPI"
>mit einem 74HCT595. Nachgeschaltet ist ein Trieber ULN2004A um mehrere

Warum 2004? Für TTL7CMOS sollte man doch eher 2003 nehmen.

>Wenn ich nun ein Relais einschalte erhalte ich durch die entstehende
>Störung an den kontakten Störimpulse die zu wildem, ungewolltem Schieben
>in den Schieberegistern führen. Dadurch werden natürlich ungewollt
>andere Relais geschalten. Wie kann ich das verhindern? Alle Bausteine

Freilaufdiode an jedem Relais?
Schnelle Freilaufdioden? KEINE 400x! 4148 & Co müssen es sein!
Snubber-Network an den Relaiskontakten?
Layout/Verdrahtung halbwegs brauchbar? Vor allem für die Takte!

Was wird denn mit den Relais geschaltet?

MfG
Falk

Autor: AndreasUhl (Gast)
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Ich schalte Beleuchtungen: Glühbirnen, Leuchtstoffröhren, Trafos...
Freilafdioden sind im ULN... ja drin, habe an dieser Stelle auch schon 
andere ULN Typen probiert, macht keinen Unterschied.
Layout kann ich leider nict posten (geschäftlich) aber prinzipiell so:
µC --> geschirmtes Kabel --> Schieberegister direkt daneben ULNxxx über 
Litze (20cm) die Relais --> geschirmtes Kabel --> nächstes 
Schieberegister...

Das ganze tritt aber auch dann auf wenn ich nur ein Schieberegister an 
den µC anschließe

Autor: Falk Brunner (falk)
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@ AndreasUhl (Gast)

>Ich schalte Beleuchtungen: Glühbirnen, Leuchtstoffröhren, Trafos...

Snubber drin?

>µC --> geschirmtes Kabel --> Schieberegister direkt daneben ULNxxx über
>Litze (20cm) die Relais --> geschirmtes Kabel --> nächstes
>Schieberegister...

Naja, geschirmtes Kabel ist schon mal gut, löst aber allein noch keine 
Probleme.

MFg
Falk

Autor: tcfkat (Gast)
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Die Schieberegister sollten alle auf demselben PCB wie der µC, die 
Leitung zu den ULN ist unkritisch. Die Relais UNBEDINGT lokal mit 
Freilaufdioden vorsehen, nicht die ULN-internen verwenden. RC-Glieder an 
die Relaiskontakte, wie bereits vorgeschlagen. Leistungsführende 
Leitungen physikalisch möglichst weit weg von dem digitalen Zeugs...

Autor: Falk Brunner (falk)
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@  tcfkat (Gast)

>Die Schieberegister sollten alle auf demselben PCB wie der µC, die

Nicht zwingend.

>Leitung zu den ULN ist unkritisch. Die Relais UNBEDINGT lokal mit
>Freilaufdioden vorsehen, nicht die ULN-internen verwenden. RC-Glieder an

Auch nicht zwingend. Ausserdem schrieb der OP, dass die Relais ohne Last 
keine Störungen verursachen. Damit sind die internen Freilaufdioden als 
Problemquelle mehr oder weniger ausgeschlossen.

MFG
Falk

Autor: tcfkat (Gast)
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@Selbes Board: Damit meinte ich, es ist besser die ULN auf verschiedene 
Boards aufzuteilen, als die Schieberegister.
@Freilaufdioden: Das hängt von den Spulendaten ab, was die so an Energie 
speichern... das kann auf Dauer die ULN zerreissen. Ausserdem ist es 
immer besser, die induktive Energie direkt am Relais abzubauen, als sich 
die über die ULNs zu verschleppen - good design practice.
Interessant wäre noch, wie und woraus die Spulen gespeist werden. Evtl. 
hat er noch ein Ground-Bounce-Problem. Ich denke aber eher, dass die 
Störung von der AC-Seite kommt, ungünstiger Aufbau.

Autor: AndreasUhl (Gast)
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Also ich vermute stark, dass die Störung von den Scahltkontakten kommt 
(s.o.)

Leider geht es nicht dass ich die Schieberegister auf das selbe Layout 
platziere wie din µC, damit ist die Modularität nicht mehr gegeben.

Auch würde ich "Sekundärseitig" bei den Relaiskontakten ungern ein 
Netzwerk (RC o.ä.) anbringen.  Die angeschlossenen Geräte sollen durch 
die Relais 100% getrennt werden (Relais sind 2Polig).
Vielleicht sollte ich erwähnen dass mit dem Aufbau die Geräte getestet 
werden sollen, daher die Einschränkung.

Ich muss also mit den Störungen leben, und kann wohl nur die 
Auswirkungen versuchen zu minimieren.

Könnte ich mit R oder C's in den Ansteuerleitungen was bewirken - geht 
das überhaupt?

Autor: STS (Gast)
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Kannst ja mal probieren, ein paar Drosseln  (10... 33 mH) in Reihe zum 
Relais zu schalten. Manchmal hilft das. Ich sehe allerdings auch noch 
ein Problem in der Wahl der Gatter-Reihe HCT. Der Störspannungsabstand 
wäre m. E. mit einer 4000er Reihe wesentlich größer, wenn dann auch die 
Betriebsspannung erhöht wird. Ansonsten Leitungen kurz und geschirmt 
halten. Pufferkondensatoren.

Der Rest ist try and error.

Autor: Falk Brunner (falk)
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@ tcfkat (Gast)

>@Selbes Board: Damit meinte ich, es ist besser die ULN auf verschiedene
>Boards aufzuteilen, als die Schieberegister.

???
Und damit tonnenweise Verkablerung sich an den Hals zu holen? Die 
Schieberegsiter sollen ja meist gerades DAS vermeiden.

>@Freilaufdioden: Das hängt von den Spulendaten ab, was die so an Energie
>speichern... das kann auf Dauer die ULN zerreissen. Ausserdem ist es

Naja, im Grenzfall vielleicht.

>immer besser, die induktive Energie direkt am Relais abzubauen, als sich
>die über die ULNs zu verschleppen - good design practice.

Kann nicht schaden, ist aber nicht zwingend.

>Interessant wäre noch, wie und woraus die Spulen gespeist werden. Evtl.
>hat er noch ein Ground-Bounce-Problem. Ich denke aber eher, dass die
>Störung von der AC-Seite kommt, ungünstiger Aufbau.

Kann sein.

@ AndreasUhl (Gast)

>Auch würde ich "Sekundärseitig" bei den Relaiskontakten ungern ein
>Netzwerk (RC o.ä.) anbringen.  Die angeschlossenen Geräte sollen durch
>die Relais 100% getrennt werden (Relais sind 2Polig).

naja, du brauchst dann schon gute Kondesnatoren, Folie, 1000V.

>Ich muss also mit den Störungen leben, und kann wohl nur die
>Auswirkungen versuchen zu minimieren.

Beides. Ltztendlich muss deine Schaltung solide funktionieren.

@ STS (Gast)

>ein Problem in der Wahl der Gatter-Reihe HCT. Der Störspannungsabstand
>wäre m. E. mit einer 4000er Reihe wesentlich größer, wenn dann auch die
>Betriebsspannung erhöht wird. Ansonsten Leitungen kurz und geschirmt

Uhhhh, nicht zurück in die Steinzeit. HCT gegen HC zu tauschen ist ja 
noch OK, aber 4000 mit 10 oder 15V. Naaa.

>Der Rest ist try and error.

Aber erstmal nachdenken wo es denn klemmen könnte und ggf. messen.
Wildes Rumprobieren bringt nix.

MFg
Falk

Autor: Hendi (dg3hda) (Gast)
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Hm. Da diese Fragen immer mal wieder auftauchen, hab ich mal einen 
WIKI-Artikel angefangen... bitte ergänzen :-)

Gruß,

Hendi

Autor: AndreasUhl (Gast)
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Versorgung kommt über ein netzteil 12V stabilisiert, GND ist auf zwei 
Leitungen der gescirmten Kabel.

Autor: STS (Gast)
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@ Falk: Dann schau Dir mal EMV-Untersuchungen zu den einzelnen 
Logikfamilien an. Da schneidet der 4000er am besten ab. Deshalb wird er 
auch noch gern in industriefesten Komponenten eingesetzt. Den 
Störspannungsabstand der Gatterfamilien zu berechnen und zu vergleichen 
ist überigens Kolloquium-Aufgabe 3. Semester (Grundlagen Elektronik 1) 
an fast jeder Hochschule...

Autor: Falk Brunner (falk)
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@ STS (Gast)

>@ Falk: Dann schau Dir mal EMV-Untersuchungen zu den einzelnen
>Logikfamilien an. Da schneidet der 4000er am besten ab. Deshalb wird er

Mag sein, aber sinnvoller ist hier erstmal die Störquelle zu bekämpfen.

>Störspannungsabstand der Gatterfamilien zu berechnen und zu vergleichen
>ist überigens Kolloquium-Aufgabe 3. Semester (Grundlagen Elektronik 1)
>an fast jeder Hochschule...

Welches ich erfolgreich absolviert habe ;-)

MfG
Falk

Autor: STS (Gast)
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@Falk: Glückwunsch, ebenso!

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