mikrocontroller.net

Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Richtigen Trafo aus Stromverbrauch bestimmen


Autor: Axel H. (mf-futzi)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Hallo an alle,

ich habe mir mit einem Atmega 8 eine Schaltuhr gebaut. Mit einem Relais 
wird eine Zirkulationspumpe ein- und ausgeschaltet. Funktioniert soweit 
einwandfrei. Der einzige Schönheitsfehler: Sobald das Relais anzieht, 
wird die Hintergrundbeleuchtung des LCD etwas schwächer. Also ich gehe 
davon aus, dass ich den Printtrafo zu schwach dimensioniert habe.

Aber wie errechnet man nun die Größe des erforderlichen Trafo? Hier mein 
Rechen-Versuch:

Atmega8 mit ext. Quarz 3,6864MHz    5V  3,6mA (lt Datenblatt) -> 0,018W
Relais 5V 36 Ohm  -> I= 0,14A       5V  0,14A                 -> 0,7W
HG-Beleuchtung LCD  20mA  ->        5V  0,02A                 -> 0,1W

Die Hintergrundbeleuchtung und das Relais werden jeweils von einem 
BC547B angesteuert.  Stromverbrauch?

Mein Trafo hat 9V 1,0VA und einen 7805 Spannungsregler.

Wenn ich die bekannten Werte zusammenzähle (0,018 + 0,7 + 0,1)W, dann 
würden nach meiner Theorie noch 0,182 W für die restlichen Bauteile der 
Schaltung verbleiben.

Kann mir jemand sagen, ob mein Rechenweg so richtig ist, bzw was ich 
falsch berücksichtig habe, da ja die Beleuchtung schwächer wird.

Vielen Dank schon mal.

Autor: Jörg Wunsch (dl8dtl) (Moderator) Benutzerseite
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Wenn dein Trafo bei einer Nennspannung von 9 V eine Scheinleistung von
1 VA abgeben kann, dann sind das 111 mA.  Da du nur einen einfachen
Längsregler benutzt (statt bspw. eines Schaltreglers), kannst du die
überschüssige Spannung bis auf 5 V runter nur verheizen, es bleiben
also auch dort nur 111 mA, abzüglich des Eigenstrombedarfs des 78L05
(könnten auch ein paar mA sein, müsste ich ins Datenblatt gucken).

Da AVR und Hintergrundbeleuchtung zusammen ca. 25 mA aufnehmen, bleiben
noch vielleicht 80 mA für das Relais, das allerdings 140 mA an Strom
benötigt...

Die Rechnung ist leicht vereinfacht, da die Stromaufnahme eines
Brückengleichrichters mit Ladekondensator nicht exakt eine rein ohmsche
Last darstellt, folglich noch eine Abweichung zu den 111 mA, die sich
aus der Scheinleistung ergeben, entsteht.  Macht aber hier nix, es
sollte klar sein, warum der Trafo unter den gegebenen Umständen
unterdimensioniert ist.

Autor: Gast (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Bei diesen kleinen Trafos kann man nicht viel berechnen, da sie sehr 
hohe Verluste aufweisen.
Bei Deiner Schaltung könntest Du aber einen Spannungsregler mit geringem 
Spannungsabfall (lowdrop) verwenden. Ferner würde ich das Relais nicht 
mit der stabilisierten Spannung versorgen, sondern ggf. per PWM 
ansteuern, wenn es ein 5V-Relais sein soll.

Autor: Andreas (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Zum einen fehlt der Verlust im Spannungsregler, zum anderen wäre es 
geschickter auf Strom-Basis zu rechnen. In diesem Fall rund 170mA. Als 
Daumenregel sollte man den Trafo nicht mehr als zu 80% belasten, in 
Deinem Fall solltest Du einen wählen der mind 220mA liefern kann. btw, 
es müsste auch ein 6V Trafo reichen.

Autor: eProfi (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Sehe ich auch so:
9V-Relais mit unstabilisierter Spannung betreiben.

Tip: es gibt auch bistabile Relais, die brauchen nur kurz einen Impuls 
und halten dann den Zustand.
Die haben entweder eine oder zwei Spulen.

Autor: Axel H. (mf-futzi)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Hallo an alle,

vielen Dank für euere leicht verständlichen Antworten. Also im 
Nachhinein ist klar, dass mein Trafo allein mit dem Relais schon 
überfordert ist.

Da ich das für meine weiteren Schaltungen verbessern will, noch mal eine 
Nachfrage:

Wenn ich es richtig verstanden habe, schlagt ihr vor, das Relais mit 
einer unstabilisierten Spannung zu betreiben. D.h. in meinem Fall das 
Relais mit dem einen Kontakt (+)  mit dem Gleichrichter (+) verbinden. 
Die Masse für das Relais wird mit dem BC547 geschaltet. Der +Kontakt des 
Gleichrichters geht dann weiter zum Spannungsregler (IN).

Ich will nun generell 12V-Relais verwenden (da es die größte Auswahl an 
Relais gibt). Wenn ich dann einen Trafo mit 12V Sekundärspannung 
verwende, muß der Spannungsregler (7805) aber die große 
Spannungsdifferenz von 12V-5V=7V 'vernichten'.

Ist das so richtig?

Autor: HildeK (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Ja, richtig!

Autor: Jörg Wunsch (dl8dtl) (Moderator) Benutzerseite
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Hast du ein Multimeter?  Dann kannst du mal die Spannung am
Gleichrichter nachmessen.  Diese kleinen Trafos sind sehr ,,weich'',
d. h. sie liefern bei wenig Last eine viel höhere Spannung als die
Nennspannung.  Da außerdem bei wenig Last die Spannung am Lade-
kondensator auf 1,41 · Ueff (minus der Flussspannung der Dioden)
hochläuft, hast du vermutlich dort sowieso schon 14 V anliegen.
Damit kannst du das 12-V-Relais direkt betreiben.  Zwar wird die
Spannung durch die Belastung mit dem Relais dann einbrechen, aber
das ist nicht schlimm: der kritische Punkt für ein Relais ist der
Anzug selbst, durch das Anziehen des Ankers verkleinert sich dann
der Luftspalt im magnetischen Kreis, was wiederum die magnetische
Feldstärke vergrößert.  Dadurch hält das Relais nach dem Anziehen
auch noch bei einem viel geringeren Strom (und damit einer
geringeren Spannung) sicher.

Autor: Gast (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Wenn Du schon ein 5V-Relais hast, nimm dieses doch. Zum Einschalten 
kannst Du das Relais für ca. 20-50ms zu 100% einschalten und danach auf 
PWM-Ansteuerung mit 30-50% übergehen.

Welche Daten hat denn Deine Zirkulationspumpe? 230VAC?
Dann könntest Du auch ein Halbleiterrelais verwenden, das mit 10mA 
Steuerstrom auskommt.

Autor: Hannes Lux (hannes)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Wenn Du 12V aus dem Trafo gleichrichtest und glättest (Elko), dann sind 
das nicht mehr 12V, sondern (je nach Leerlaufspannung des Trafos) fast 
18V. Ein 9V-Trafo ist also für Deine 12V-Relais besser geeignet.

Da die höhere Spannung durch einen höheren Ladestrom wärend einer kurzen 
Zeitspanne (Stromflusswinkel) erkauft wird, sollte der Trafo mehr Strom 
vertragen (mindestens das Doppelte) als rechnerisch zusammenkommt.

Achte bei der Auswahl des Trafos auch darauf, dass er nicht schon im 
unbelasteten Zustand am Netz warm wird, es ist nämlich viel Müll/Schrott 
auf dem Markt, diese Trafos sind auf BILLIG optimiert und haben einen zu 
knapp bemessenen Eisenkern, der schon beim Anlegen der Primärspannung 
(ohne Last) in die magnetische Sättigung kommt und somit fleißig (teure) 
Elektroenergie in Wärme umsetzt.

...

Autor: Axel H. (mf-futzi)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Hallo an alle,

nochmal vielen Dank für Eure Unterstützung.

> Wenn Du schon ein 5V-Relais hast, nimm dieses doch. Zum Einschalten
> kannst Du das Relais für ca. 20-50ms zu 100% einschalten und danach auf
> PWM-Ansteuerung mit 30-50% übergehen.

Im Moment bin ich mit meinen (Asm-)Programmierkenntnissen noch nicht 
soweit, um PWM zu realisieren. Ich werde in meine Schaltuhr entweder 
einen stärkeren Trafo oder ein anderes Relais einlöten, je nachdem was 
leichter zu realisieren ist. Das Typenschild der WILO-Zirkulationspumpe 
zeigt 230V 31W.

> Achte bei der Auswahl des Trafos auch darauf, dass er nicht schon im
> unbelasteten Zustand am Netz warm wird, es ist nämlich viel Müll/Schrott
> auf dem Markt,...

Hallo Hannes, schön mal wieder einen guten Tipp von dir zu bekommen. 
Werde für meine weiteren Schaltungen 9V Trafos verwenden.
Ich verwende die BLOCK-Printtrafos von Reichelt. Die sollten OK sein. 
Die Leerlaufspannung der verschiedenen 9V-Typen beträgt zwischen 12,9 
und 14,6V.

Danke auch an Jörg für die gute Erklärung. Werde mir dann als nächstes 
doch das PWM-Theama zu Gemüte führen.

Autor: Jörg Wunsch (dl8dtl) (Moderator) Benutzerseite
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Axel Hüser wrote:

> Im Moment bin ich mit meinen (Asm-)Programmierkenntnissen noch nicht
> soweit, um PWM zu realisieren.

Ist in Assembler und C eigentlich dasselbe: du stellst ein paar
IO-Register ein, mehr ist es nicht.

Autor: Axel H. (mf-futzi)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Hallo an alle,

ich habe dieses Thema schon vor längerer Zeit einmal behandelt und des 
wollte ich keinen neuen Thread aufmachen.

Ich habe mir eine Pumpensteuerung mit einem ATMEGA8 gebaut. Dieser 
steuert über zwei Transistoren zwei Relais an, die wiederum eine 
Tauchpumpe bzw. ein Hauswasserwerk schalten. Die Relais steuere so an, 
wie Hannes Lux mir empfohlen hatte (9V Trafo und 12V-Relais):

> Wenn Du 12V aus dem Trafo gleichrichtest und glättest (Elko), dann sind
> das nicht mehr 12V, sondern (je nach Leerlaufspannung des Trafos) fast
> 18V. Ein 9V-Trafo ist also für Deine 12V-Relais besser geeignet.

Die Schaltung funktioniert einwandfrei, solange am Relais noch kein 
Verbraucher hängt.
Zum Test schalte ich mit den Relais eine 230V-Lampe. Nun wird beim 
Einschalten der Lampe immer ein Reset am uC verursacht. :-(

Ich habe leider kein Programm, um euch die Stromversorgung meines uC zu 
zeigen. Vielleicht helfen die Details:

Trafo sek. 9V 2,3VA
Spannungsregler 7805
Elko vor dem 7805 1000uF
Elko nach dem 7805 47uF

Kann mir jemand sagen, was ich an meiner Schaltung verändern müsste?

Axel

Autor: HildeK (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Das liegt dann wohl eher an einem nicht EMV-gerechten Aufbau der 
µC-Schaltung.
Ursache ist der kleine Schaltfunke am Relaiskontakt beim Schalten von 
Lasten. Erste Maßnahme wäre unter dem Begriff 'Snubber' zu suchen.
Wichtig sind aber auch:
- dicht am 7805 vorne und hinten je ein 100nF Kerko
- Kerkos an der Versorgung des µC, nahe an den Pins
- Reset richtig beschaltet?

Autor: Axel H. (mf-futzi)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Hallo,

> - dicht am 7805 vorne und hinten je ein 100nF Kerko

ja

> - Kerkos an der Versorgung des µC, nahe an den Pins

im uC-Sockel habe zwischen Vcc und Gnd einen Kerko 100nF

> - Reset richtig beschaltet?
im Moment hängt der Reset-Pin 'in der Luft'. Sollte da ein Widerstand 
nach Vcc rein?


Werde mal nach Snubber suchen.

Autor: Matthias Lipinsky (lippy)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
>im Moment hängt der Reset-Pin 'in der Luft'. Sollte da ein Widerstand
>nach Vcc rein?

Und da wunderst du dich wirklich, das es nicht geht?

Gucke mal hier rein:
http://www.atmel.com/dyn/resources/prod_documents/...

Autor: Axel H. (mf-futzi)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Hallo Lippy,

den Widerstand hatte ich ursprünglich nicht vorgesehen, da im AVR-Buch 
von Rowalt auf Seite 24 steht: 'Da der Atmega8 über einen internen 
Pullup verfügt, kann dieser Widerstand unbestückt bleiben'. In meinen 
bisherigen Schaltungen hat das auch alles gut geklappt.

ABER es heisst auch weiter: 'Nur in Praxisschaltungen ist ein externer 
PullUp sinnvoll, um die Störsicherheit zu erhöhen'.

Also das werde ich sofort nachholen, danke für den Hinweis.

Autor: Matthias Lipinsky (lippy)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
>Also das werde ich sofort nachholen, danke für den Hinweis.

Ich hoffe du meinst mit nachholen nicht nur den Widerstand. Sieh dir das 
ganze Dokument an und beachte es!

Autor: Axel H. (mf-futzi)
Datum:
Angehängte Dateien:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Hallo,

würde bitte jemand mal draufsehen, ob die Beschaltung des RC-Gliedes so 
korrekt ist?

Für den Widerstand R2 verwende ich 240 Ohm und für den Kondensator C1 1 
uF.


Mache gerade eine Bestellung bei Reichelt und würde die Teile 
mitbestellen.

Vielen Dank

Autor: Axel H. (mf-futzi)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Nochmal nach oben.

Autor: Axel H. (mf-futzi)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Hallo,

habe jetzt mal probehalber bei einem Relais ein RC-Glied eingebaut. 
Ausserdem habe ich den Reset um eine Diode, Widerstand und 4,7nF 
Kondensator erweitert.

Zwar funktioniert das Ganze jetzt etwas besser, aber noch nicht 100% 
zuverlässig. D.h. so ca alle 10 Relais-Schaltwechsel (Ausschalten) geht 
der uC in den Reset.

Ich denke, das Problem liegt darin, dass der uC zu Nahe an den beiden 
Relais positioniert ist (siehe Foto). Ich werde wohl nochmal eine neue 
Platine mit anderer Anordnung bauen müssen.

Ist es von Vorteil die Relais auf einer getrennten Platine zu 
positionieren? Oder habt ihr noch einen anderen Tipp?

Vielen Dank
Axel

Autor: Axel H. (mf-futzi)
Datum:
Angehängte Dateien:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
...jetzt mit Foto

Autor: Matthias Lipinsky (lippy)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
>Ich denke, das Problem liegt darin, dass der uC zu Nahe an den beiden
>Relais positioniert ist (siehe Foto)

Und ich bin sicher, dass das nicht wirklich der Grund ist.

Ich behaupte mal, dass deine Betriebsspannung nicht sauber geblockt ist.
Das lässt das Bild vermuten..

Autor: Axel H. (mf-futzi)
Datum:
Angehängte Dateien:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Hallo Lippy,

ich habe mal ein Schaltbild meiner Stromversorgung angehängt. Im 
uC-Sockel habe ich noch einen 100n-Kerko verlötet.


> Ich behaupte mal, dass deine Betriebsspannung nicht sauber geblockt ist.
> Das lässt das Bild vermuten..

Was ist da nicht in Ordnung?

Autor: A. K. (prx)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Hat der µC die üblichen 100nF direkt zwischen VCC und GND? Ist auf dem 
Foto nicht zu sehen. Wie ist die Beschaltung von Reset? Auch "fliegende" 
Kabel können was einfangen.

Autor: Axel H. (mf-futzi)
Datum:
Angehängte Dateien:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Hallo,

> Hat der µC die üblichen 100nF zwischen VCC und GND? Ist auf dem Foto
> nicht zusehen.

Ist im Sockel.

> Wie ist die Beschaltung von Reset?

Wie Lippy vorgeschlagen hat. Siehe Bild.

Autor: Ich (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Nur mal ne kurze Bemerkung zur Trafodimensionierung von oben :
Benötigter Strom * 1,6 = Strom den der Trafo liefern muß
Es muß ja neben dem Laststrom auch Strom für den Ladekondensator 
liefern, damit dieser den Laststrom liefen kann wenn die Trafospannung 
(Netzsinus!) unter den Wert der Spannung am Lade-C sinkt. Das vergessen 
viele und wundern sich das die Elektronik "spinnt".

Antwort schreiben

Die Angabe einer E-Mail-Adresse ist freiwillig. Wenn Sie automatisch per E-Mail über Antworten auf Ihren Beitrag informiert werden möchten, melden Sie sich bitte an.

Wichtige Regeln - erst lesen, dann posten!

  • Groß- und Kleinschreibung verwenden
  • Längeren Sourcecode nicht im Text einfügen, sondern als Dateianhang

Formatierung (mehr Informationen...)

  • [c]C-Code[/c]
  • [avrasm]AVR-Assembler-Code[/avrasm]
  • [code]Code in anderen Sprachen, ASCII-Zeichnungen[/code]
  • [math]Formel in LaTeX-Syntax[/math]
  • [[Titel]] - Link zu Artikel
  • Verweis auf anderen Beitrag einfügen: Rechtsklick auf Beitragstitel,
    "Adresse kopieren", und in den Text einfügen




Bild automatisch verkleinern, falls nötig
Bitte das JPG-Format nur für Fotos und Scans verwenden!
Zeichnungen und Screenshots im PNG- oder
GIF-Format hochladen. Siehe Bildformate.
Hinweis: der ursprüngliche Beitrag ist mehr als 6 Monate alt.
Bitte hier nur auf die ursprüngliche Frage antworten,
für neue Fragen einen neuen Beitrag erstellen.

Mit dem Abschicken bestätigst du, die Nutzungsbedingungen anzuerkennen.