Ich möchte über einen MC 2 Relais ansteuern. Diese beiden Relais dürfen nicht gleichzeitig einschalten. Meine erste Überlegung bestand aus einer Schaltung bei der jeweils ein n-Mosfet (Anreicherungsmodus) ein Relais schaltet. Gleichzeitig wird ein Verarmungsmosfet geschaltet, um die Masse für das 2te Relais zu trennen.
Nun würde ich das Paket gerne als IC haben. Sprich 12V Versorgungsspannung. 2 Eingänge mit maximal 3V High-level. 2 Ausgänge mit 12V an die Relais. Die Relais dürfen nicht gleichzeitig schalten, auch wenn beide Eingänge das Signal geben.
Ich habe jetzt schon 2 Tage im Netz gesucht, aber immer fehlt mir eine wichtige Komponente. Kennt einer von euch einen passenden IC?
aus einer Schaltung bei der jeweils ein n-Mosfet (Anreicherungsmodus) ein
Relais schaltet. Gleichzeitig wird ein Verarmungsmosfet geschaltet, um
die Masse für das 2te Relais zu trennen.
Vergiss das mit den selbstleitenden Mosfets. Das ist ein Irrweg.
Übliche Relais haben einen weiten Bereich für die Anzugs- und Abfallzeit.
Mit einer einfachen Invertierung ist daher nicht garantiert, daß nie beide gleichzeitig angezogen sind.
Ich mache die Verriegelung daher im µC. Im Programm wird das abfallende Relais sofort geschaltet und dann eine Task in den Scheduler gestellt zum verzögerten Zuschalten des anderen Relais. Typisch reichen als Verzögerung 100..500ms.
Ich möchte über einen MC 2 Relais ansteuern. Diese beiden Relais dürfen
nicht gleichzeitig einschalten.
Dann muss man richtig programmieren ;-)
Meine erste Überlegung bestand aus einer
Schaltung bei der jeweils ein n-Mosfet (Anreicherungsmodus) ein Relais
schaltet. Gleichzeitig wird ein Verarmungsmosfet geschaltet, um die
Masse für das 2te Relais zu trennen.
Nicht sinnvoll.
Nun würde ich das Paket gerne als IC haben. Sprich 12V
Versorgungsspannung. 2 Eingänge mit maximal 3V High-level. 2 Ausgänge
mit 12V an die Relais. Die Relais dürfen nicht gleichzeitig schalten,
auch wenn beide Eingänge das Signal geben.
Mit einem passenden Logikgatter, welches die Kanäle gegeneinander verriegelt. Siehe Anhang.
Wenn es denn ein (in Zahlen 1) IC sein soll, das das alles kann, fällt mir heute tatsächlich nichts anderes ein. Wenn es eine diskrete Schaltung sien darf, dann finde ich schnell eine Lösung. Und mir fallen auch gleich einige Fragen zu Ausnahmezuständen ein...
Die Relais dürfen nicht gleichzeitig schalten,
auch wenn beide Eingänge das Signal geben.
Mein Ansatz wären Relais die sich gegenseitig verriegeln. Das was zuerst anzieht nimmt dem Anderen über einen NC-Kontakt die Möglichkeit auch anzuziehen. Für die Ansteuerung der Relais einfach 2 Transistoren, wie in der Schaltung von Falk.
Vorteil: Keine weitere Spannung notwendig und das gleichzeitige Anziehen wird verhindert.
Nachteil: Es werden Relais mit 2 Kontakten benötigt, 1xNC, 1NO, ggf. 1UM.
Ich würde das Problem keinesfalls Softwareseitig lösen.
Sollte ein Relais
hängen, sehe ich das an einer Status-LED.
Bist du denn immer da? Dann könntest du doch auch die Relais schalten, statt des uc? Ansonsten wäre es viel sinnvoller dass der uc das "sieht"! Die Frage ist doch, was soll einem dass überhaupt sagen, dass du es "siehst" wenn ein Relais "hängt"?
Nur "kleben" dann durch die Führungsmechanik eben alle parallelen Kontakte gleichzeitig.
Die Zwangsführung bringt nur was, wenn man einen der parallelen Schaltkontakte zur Verifizierung des tatsächlichen Schaltzustandes einliest und auswertet. Ob in Hardware oder Software ist nachrangig.
Ich würde das Problem keinesfalls Softwareseitig lösen.
Ich habe mit der Softwarelösung sehr gute Erfahrungen gemacht. Sie läuft absolut zuverlässig.
Es werden damit HV-Reed-Relais von Meder geschaltet. Diese sind sehr anfällig, wenn sie unter Spannung schalten. Mit der Softwarelösung gibt es kein Verschweißen der Kontakte mehr. Durch das Delay ist ausreichend Zeit, daß sich alle Spannungen entladen, ehe eine andere zugeschaltet wird.
Natürlich läuft die Software nicht auf einem riesen OS oder RTOS, sondern ganz klassisch in der Mainloop eines 8-Bitters (ATmega328).
Daher kann auch keine Exception, Faults, Memory Leaks oder sonstiges dazwischen funken.
Ich benötige also ein IC, welcher obige Logik besitzt
Das ist nur die halbe Lösung. Beachte Peters Hinweis bezüglich der Abfallzeiten.
Wenn ein Relais langsamer abfällt als das andere anzieht (was nicht ungewöhnlich ist), hast du immer noch einen Konflikt. Dazwischen ist eine sogenannte "Totzeit" notwendig.
Tja, das sollte man meinen - aber EXOR mit 2 Ausgängen sind gerade nicht zu kaufen. Die Nummer mit dem 74HC125 ist schon richtig, schützt aber nicht vor zu kurzen Umschaltzeiten.
Mein Ansatz wären Relais die sich gegenseitig verriegeln
So macht man das, wenn es um Sicherheit geht. Und nicht nur über die Software. Stell Dir vor der uC spinnt aus irgend einem Grund,
Es gibt Schaltungstechniken, die eben dafür gedacht sind. Und sich nicht auf den uC verlassen.
Auch Schütz-Wendeschaltungen laufen über Hardware-Verriegelung, und NICHT nur über die SPS. Die SPS kann das gerne wissen, dass ein Fehler ist, aber nur informativ. Um dann z.B. aus dem normalen Programm in ein Sicherheits/Störungsprogramm zu gehen. Und die Maschine in einen unkritischen Zustand zu bringen.
Die Nummer mit dem 74HC125 ist schon richtig, schützt aber
nicht vor zu kurzen Umschaltzeiten.
Dann muss man einen kleine Controller als ATtiny13 programieren, der das sicher stellt. Und so gut testen, daß man dem Vertrauen kann. Gemäß dem OP geht es nur um manuelles Umschalten von Relais, also langsam^3. Oder man bohrt die Schaltung auf und packt zwei RC-Tiefpässe in die Verriegelung, dann dauert das Freigeben entsprechend lange. Verriegeln schnell, entriegeln langsam, neudeutsch break before make.
Oder
man bohrt die Schaltung auf und packt zwei RC-Tiefpässe in die
Verriegelung, dann dauert das Freigeben entsprechend lange.
Aber nicht ohne Schmitt-Trigger. Logik-ICs können bei langsamen Signalwechsel schwingen und hohen Strom ziehen. Im Datenblatt gibt es die "Input Transition Rise or Fall Rate", die nicht unterschritten werden sollte.
https://www.diodes.com/assets/Datasheets/74HC125.pdf
Seite 3.
Logik-ICs haben im Gegensatz zu einem µC auch kein definiertes Power-On Verhalten.
Man muß auch erstmal die Sicherheitsanforderungen definieren. Wenn maximal eine Sicherung durchbrennt, dann lohnt sich kein übertrieben hoher Aufwand, wie für ein AKW.
Zwei Relais schalten, das macht man fraglos am Besten wie in der Luftfahrt.
Mindestens drei voneinander unabhängige Computersysteme welche sich gegenseitig prüfen und bei Änderungsanforderung gewinnen immer die besten Zwei aus Drei.
Weitere Systeme prüfen und verifizieren die korrekte Ausführung.
Wer es wirklich sicher haben will, der sieht natürlich noch weitaus komplexere Szenarien vor. Denkbar wären um den Planeten verteilte Rechenzentren…
Nun würde ich das Paket gerne als IC haben. Sprich 12V
Versorgungsspannung. 2 Eingänge mit maximal 3V High-level. 2 Ausgänge
mit 12V an die Relais. Die Relais dürfen nicht gleichzeitig schalten,
auch wenn beide Eingänge das Signal geben.
Schau dir mal den FAN3240/FAN3241 von onsemi (früher Fairrchild) an. Der ist eigentlich für die Ansteuerung von bistabilen Relais mit 2 Spulen gedacht, erfüllt aber wahrscheinlich deine Anforderungen. Zeitgleiches schalten beider Ausgänge ist ausgeschlossen.
Schau dir mal den FAN3240/FAN3241 von onsemi (früher Fairrchild) an. Der
ist eigentlich für die Ansteuerung von bistabilen Relais mit 2 Spulen
gedacht, erfüllt aber wahrscheinlich deine Anforderungen. Zeitgleiches
schalten beider Ausgänge ist ausgeschlossen.
Und wie stellst Du hier definitiv sicher, dass nicht beide Relais anziehen?
Sicher.... es steht im Datasheet dass es per Xor-Schaltung verhindert wird. Solange das der Chip tut, was er tun soll.
Stell dir vor, der Chip wird beschädigt, so dass er ein Loch hat, und seine Funktion ? - Kannst Du hier nicht mehr garantieren.
Es muss eine NICHT- Elektronik, sondern mech. Verriegelung sein. Es gibt bei Siemens-Schütze fertige 2-Schütz Lösungen, die gegeneinander mechanisch verriegelt sind.
Natürlich klebt auch bei zwangsgeführten Relais mal ein Kontakt wie im
Beitrag "Klebende Kontakte an zwangsgeführten Relais"
Nur "kleben" dann durch die Führungsmechanik eben alle parallelen
Kontakte gleichzeitig.
Genau darum geht es. Wenn das Relais wegen eines klebenden Kontakts nicht in die Ruhelage wechselt kann das andere Relais nicht anziehen, weil es keinen Strom bekommen kann.
Die Zwangsführung bringt nur was, wenn man einen der parallelen
Schaltkontakte zur Verifizierung des tatsächlichen Schaltzustandes
einliest und auswertet. Ob in Hardware oder Software ist nachrangig.
Nein, siehe oben. Auszuwerten ob ein Relais hängt kann aber für weitere Maßnahmen ausgenutzt werden.
Ich habe mal einen Plan (KiCad) angehangen. Die Relais haben nicht das korrekte Symbol, ich weiß nicht ob KiCad Relais mit zwangsgeführten Kontakten kennt.
Diese beiden Relais dürfen
nicht gleichzeitig einschalten.
Das ist die Anforderung
Relais als Selbstzweck?
Welchen Sinn soll das haben. Normalerweise setzt man Relais ein, um irgendetwas zu schalten. Das kennt jeder, der schon einmal eine Rollladensteuerung mit gegenseitiger Verriegelung verdrahtet hat.
Nein, siehe oben. Auszuwerten ob ein Relais hängt kann aber für weitere
Maßnahmen ausgenutzt werden.
Im Plan gibt es TP1 und TP2. An diesen TP dürfen keine 12V zu messen
sein wenn das zum TP gehörende Relais stromlos ist. Ansonsten klebt das
Relais.
Korrektur. 12V stimmt natürlich nicht, dann würde der Spannungsteiler ja keinen Sinn machen. Der Spannungsteiler muss so dimensioniert werden das es für den uC passt.
Schau dir mal den FAN3240/FAN3241 von onsemi (früher Fairrchild) an. Der
ist eigentlich für die Ansteuerung von bistabilen Relais mit 2 Spulen
gedacht, erfüllt aber wahrscheinlich deine Anforderungen.
Leider nein, der Baustein schaltet den Ausgang nach einer gewissen Zeit ab unabhängig davon, was am Eingang anliegt. Ist halt für Relais gedacht, welche nur einen kurzen Stromstoß bekommen müssen.
Der TO sucht einfach nur einen Halbbrücken-Gatetreiber. Bei dem kann man mit dem Highside-Treiber ja auch eine Lowside treiben. Löst allerdings das Problem mit der garantierten gegenseitigen Verriegelung nicht wirklich.
Der TO sucht einfach nur einen Halbbrücken-Gatetreiber.
Ich könnte mir vorstellen, die Logik mit einer kompletten Brücke in einem H-Brücken-IC und 2 zusätzlichen Dioden zu erschlagen. Damit wäre die Forderung von Thomas nach "Schaltung mit 1 IC" schon mal erfüllt... ;-)
Die ganzen Geschichten mit klebenden Kontakten, kaputten Bauteilen und sonstigem Pipapo sind dabei natürlich nicht berücksichtigt.
Ich könnte mir vorstellen, die Logik mit einer kompletten Brücke in
einem H-Brücken-IC und 2 zusätzlichen Dioden zu erschlagen
Da fehlen Freilaufdioden.
Die Schaltung löst allerdings nicht das Problem, dass Relais meist langsamer abfallen, als sie anziehen - insbesondere mit Freilaufdioden. Beim Umschalten könnten kurzzeitig beide Relais angezogen sein.
Noch eine Kleinigkeit zu dieser konkreten H-Brücke: Wenn keine saubere Spannung an den Eingängen anliegt (z.B. während der angeschlossene Mikrocontroller im Reset ist), hast du einen satten Kurzschluss über alle Transistoren.
Sagte ich doch: Pipapo. Ohne Freilaufdiode fällt so ein Relais übrigens viel schneller ab, was das nächte Problem entschärft:
dass Relais meist langsamer abfallen, als sie anziehen
Gehört im Grunde auch zu Pipapo.
Die Schaltung bildet lediglich und ausschließlich mit 1 IC die vom TO gewünschte Logik nach. Mehr wissen wir von der Aufgabe des TO nicht. Und jeder andere Problemfall muss anderweitig abgefangen werden.
Noch eine Kleinigkeit zu dieser konkreten H-Brücke
Auch das ist Pipapo, denn diese konkrete H-Brücke ist nur ersatzweise für das vorgeschlagene vollintegrierte IC (das für die 1-IC-Lösung nötig ist) dargestellt. Denn natürlich ist diese H-Brücken-Funktionsgrundschaltung Murks. Das sollte jemand aber schon abschätzen können, wenn er (sicherheitsrelevante) Verriegelungen basteln will.
Es gibt Schaltungstechniken, die eben dafür gedacht sind. Und sich nicht
auf den uC verlassen.
Auch Schütz-Wendeschaltungen laufen über Hardware-Verriegelung, und
NICHT nur über die SPS.
Im Prinzip korrekt, aber, es ist erforderlich, in der Software ebenfalls zu verriegeln. Daher ist bei SPS auch ganz klar die Reihenfolge : Einlesen, Verarbeiten, Ausgeben. So kann das, ich skizziere das auch mal auf, programmiert und verdrahtet werden. Ok, wie du Speicher, Zeitwerke und Gatter programmierst, wirst du ja wissen. Das geht in jeder Programmiersprache.
Sorry, muss noch erwähnen, die Ausgänge sind mit entsprechenden Treiberbausteinen oder Transistoren zu versehen. Ich komm halt von der SPS Seite, da sind die Ausgangsstufen den Schützen schon angepasst.
Gruß oldmax
Ist ein spezieller Fall, der mit HV-Fahrzeugen zu tun hat.
Thomas schrieb:
Der MC bekommt den Befehl zum schalten per Tastendruck, also keine hohen
Frequenzen oder PMWs.
Wenn es darum geht ein E-Auto wahlweise per Tastendruck einphasig oder
dreiphasig zu Laden, dann kann man auch ein CD4017 einsetzen:
Q0 = einphasig laden (Rel. 1 ein)
Q1 = beide Relais aus
Q2 = dreiphasig laden (Rel. 2 ein)
Q3 = beide Relais aus
Der 4017 sollte aber mit einem POR beschaltet werden, damit er einen definitiven Zustand hat wenn die Stromversorgung eingeschaltet wird.
Die Beschaltung an den Ausgängen muss daher verschoben werden, Q0 sollte frei bleiben. Ansonsten zieht Rel1 nach dem einschalten der Stromversorgung direkt an.
Q1 und Q3 bleiben einfach unbeschaltet, sie dienen nur dazu die
benötigten Abfallzeiten automatisch zu generieren.
Wenn die Ansteuerung von einem uC kommt bestimmt er das Timing. Wenn die Ansteuerung händisch über einen Taster erfolgt kann der 4017 nichts automatisch generieren.
Positiver Nebeneffekt: der zweite Taster entfällt ersatzlos.
Dafür braucht es eine Entprellung für den Taster, auch wenn der 4017 CL-Eingang über Schmitt-Trigger Charakteristik verfügt.
@TO
Bist Du noch dabei, oder ist das hier eine Luftnummer?
Um was geht es konkret?
Die Beschaltung an den Ausgängen muss daher verschoben werden, Q0 sollte
frei bleiben. Ansonsten zieht Rel1 nach dem einschalten der
Stromversorgung direkt an.
Falls das Fahrzeug vorrangig über PV geladen werden soll, ist es evtl. sogar gut wenn nach dem Einschalten das Relais 1 automatisch eingeschaltet wird.
Leider nein, der Baustein schaltet den Ausgang nach einer gewissen Zeit
ab unabhängig davon, was am Eingang anliegt. Ist halt für Relais
gedacht, welche nur einen kurzen Stromstoß bekommen müssen.
Wenn ich das richtig gesehen habe, sollte sich der FAN3240 auf Dauerstrom schalten lassen.
Ich könnte mir vorstellen, die Logik mit einer kompletten Brücke in
einem H-Brücken-IC und 2 zusätzlichen Dioden zu erschlagen.
Der Gedanke mit den Kontakten, die auch gegen klebende Relais schützen, hat mir durchaus gefallen:
Jörg R. schrieb im Beitrag #7691540:
Wenn das Relais wegen eines klebenden Kontakts
Andernfalls können sich die beiden NPN-Transistoren mit je einer Diode vom Kollektor zur Basis des Gegners verriegeln. Zur Sicherheit vielleicht noch eine Diode vor die Basis, um die Schaltschwelle zu erhöhen.
Hi
Ganz so einfach ist eine Hardware-Verriegelung nicht zu betrachten. Der einzige, aber mögliche Fall, beide Schütze werden von einer übergeordneten Steuerung (SPS, MC) gleichzeitig angesteuert. Da beide Schütze noch nicht verriegelt sind, ziehen sie auch gleichzeitig an. Fallen ab und ziehen an. Die Leistungskontakte brutzeln derweil vor sich hin. Im schlimmsten Fall brennt die Bude ab. Bei einer reinen manuellen Tasterschaltung mit Selbsthaltung kann das so gut wie nicht vorkommen, bei den Genannten schon. Daher habe ich in meiner Skizze dem Speicher eine Zeit mit ein paar ms nachgeschaltet. Die Speicher sind Softwaremäßig gegeneinander Verriegelt und auch die Schütze haben eine Hardware-Verriegelung. Durch die Programmierung ergibt sich grundsätzlich eine Vorrangschaltung und so ist es unmöglich, das beide Ausgänge gleichzeitig gesetzt werden. Der Einschaltmoment der Steuerung ist auch zu beachten. Daher muss bei der Initialisierung dar Ausgänge darauf geachtet werden, das sie inaktiv sind. Aber da reden wir von µSek und da fühlt sich ein Schütz selbst bei aktivem Ausgang für diesen Zeitraum nicht angesprochen.
Ps. Was mein Beitrag nicht lesenswert macht versteh ich nicht. Vielleicht, weil wir hier von Digital- und nicht Analogtechnik reden? Oder einfach, weil mal wieder jemand ohne Ahnung sein Ego mittels Pfeilchen aufbessern möchte.
Gruß oldmax
Jörg R. schrieb:
Die Zwangsführung bringt nur was, wenn man einen der parallelen
Schaltkontakte zur Verifizierung des tatsächlichen Schaltzustandes
einliest und auswertet. Ob in Hardware oder Software ist nachrangig.
Nein, siehe oben.
Du hast da mit der gegenseitigen Verriegelung (uralt und bekannt aus der Schütztechnik seit über 100 Jahren) genau das gemacht, was ich mit "Verifizierung des tatsächlichen Schaltzustands ... in Hardware" gemeint habe.
Ps. Was mein Beitrag nicht lesenswert macht versteh ich nicht.
Ganz einfach: der Thomas hat nach einer Lösung in Hardware für sein Logikproblem gesucht, die in einem IC untergrbracht ist und du antwortest ihm mit einer Softwarelösung in einer SPS. Arg viel weiter daneben liegen geht kaum.
Und nach wie vor gilt: Ratestunde, weil der Thomas keine weiteren Informationen zu diesem "speziellen Fall" liefert und sich nicht mehr für seinen Thread und somit auch nicht für eine brauchbare Lösung seines Problems interessiert.
Solange sich das nicht ändert, können wir hier nur um allgemeine Grundlagen
der Elektrotechnik und Elektromechanik in Relais diskutieren.
Ganz einfach: der Thomas hat nach einer Lösung in Hardware für sein
Logikproblem gesucht, die in einem IC untergrbracht ist und du
antwortest ihm mit einer Softwarelösung in einer SPS. Arg viel weiter
daneben liegen geht kaum.
Na ja, ein Logik-IC ist auch ein µC. Hardwareverriegelung ist Kontakt. Beides habe ich angesprochen und so arbeitet in der Regel auch eine Steuerung für zuverlässig gegenseitig verriegelte Schütze. Sie dir einfach mal die Skizze an, so wie du es da siehst, kannst du es auch mit UND-Gatter, Oder-Gatter Flipflop sowie Zeitglied diskret aufbauen. Man muss die skizzierte Schaltung nicht zwingend programmieren, nur weil im Text "SPS" steht. Natürlich gibt es auch Sonderfälle für sicherheitsrelevante Steuerung. ob es da ein speziell entwickeltes IC gibt, möglich. Ich kenne es nicht. Aber in einem Punkt hast du Recht, der Tomas äußert sich nicht zum exakten Problem. Aber trotzdem kann man einen Beitrag leisten. Er spricht davon, die Schütze mit einem µC anzusteuern. Ob ich einem µC noch ein spezielles IC nachschalte oder noch tausend Transistoren nachfummel, ausschlaggebend ist, wie sicher sind die Schütze vor unbeabsichtigtem schalten geschützt. Reicht 50%, 70% 90% oder 99,9%. 100% wird es nicht geben, aber es ist auch klar, je mehr wir uns der 100% nähern, um so teurer wird es.
Also mal ein Tipp, lesen, verstehen und dann beurteilen.
Gruß oldmax
Ganz einfach: der Thomas hat nach einer Lösung in Hardware für sein
Logikproblem gesucht, die in einem IC untergrbracht ist und du
antwortest ihm mit einer Softwarelösung in einer SPS. Arg viel weiter
daneben liegen geht kaum.
