Korrekte Beschaltung eines Relais an einem AVR [Archiv]

Björn

14.07.2008, 09:41

Hallo!

Ich möchte mit einem AVR Relais schalten (>diese hier< (http://www.reichelt.de/?;ACTION=3;LA=2;GROUP=C33;GROUPID=3293;ARTICLE=810 8;START=0;SORT=preis;OFFSET=1000)).
Nun weiß ich noch nicht genau, wie ich dieses zu beschalten habe. Vor das Relais muss ja eine Diode, damit die Selbstinduktionsspannung der Spule beim Ausschalten nicht den Eingang zerstört. Zudem habe ich auch schon von Transistoren / Vorwiderständen bei Relais gelesen.
Ich konnte leider in keinem Datenblatt einen Schaltplan finden.
Vielleicht habt ihr ja ein paar Tipps für mich.

Vielen Dank!

Grüße, Björn

BlackDevil

14.07.2008, 09:55

Schritt 1: Stell dir das Relais einfach mal als "BlackBox" vor. Du weist nicht was es ist, du weist nur das du mit 5 oder 12V eine Last schalten kannst und das diese BlackBox selbst eine Last >10mA darstellt. Also musst du mit "dem bisschen was du hast" eine Menge mehr Schalten. Wie stellt man das an?

Schritt 1: Überlegen wie man einen Elektromechanischen "Lastschalter" mit wenig Strom schalten kann. Ganz einfach: Mit noch einem Schalter. Dieser ist in dem Fall ein Transistor oder MOSFET - Transistor sollte aber genügen. Mit dem Schaltest du dann die Schaltspannung am Relais ein und Aus.

Antiparallel zur Stromrichtung, also in die andere Richtung und Parallel zum Relais, schaltest du eine sog. Freilaufdiode - die werden soweit ich weis auch so genannt - oder du kaufst dir einfach ein Relais mit integrierter Freilaufdiode. Sinn der Sache ist es Ströme daran zu hindern in den Schaltkreis zurück zu fliesen. Denn: Das Relais ist eine Induktivität, bei dramatischen änderungen der Spannung versucht diese den Strom aufrecht zu erhalten (Lenzsche Regel) und erzeugt durch Selbstinduktion einen Strom der in die entgegengesetzte Richtung fliest - und der is idr. nich von Pappe ...

python_rocks

14.07.2008, 10:17

Ich möchte mit einem AVR Relais schalten
Hallo Björn!

http://halvar.at/elektronik/kleiner_bascom_avr_kurs/last_anschliessen/

mfg
Gerold
:-)

BlackDevil

14.07.2008, 10:46

Den link kannte ich nicht :)

Björn

14.07.2008, 10:47

Super!

Vielen Dank euch beiden!
Das hier wäre der für mich zu verwendende - oder?
http://www.mischnick.net/grafiken/objekt8-1.GIF

Noch eine andere Frage an dieser Stelle: Ist es ein Problem, dass der Steuerkreis und der Lastkreis beide an der gleichen Spannungsquelle angeschlossen sind, wobei der Steuerkreis über einen Schaltregler von 12V auf 5V geregelt wird?

Grüße, Björn

BlackDevil

14.07.2008, 10:53

Ich würde sagen nein. Mich machen nur die 10k Basisvorwiderstand Stutzig. Nach meiner Rechnung fliesen da ~(5V-0,6V)/10k = 440µA und das scheint mir doch was wenig für die Basis oder?

Björn

14.07.2008, 11:01

Hallo!

Jo, das ist auch gerade mein Problem - Die Auswahl / Dimensionierung der Teile (Widerstand, Transistor, Diode).

Grüße, Björn

python_rocks

14.07.2008, 11:41

Ist es ein Problem, dass der Steuerkreis und der Lastkreis beide an der gleichen Spannungsquelle angeschlossen sind, wobei der Steuerkreis über einen Schaltregler von 12V auf 5V geregelt wird?
Hallo Björn!

Je weiter das Relais vom µC weg ist, desto besser. Ein Relais bietet ziemliches Störpotential. Und wenn das Relais NICHT die geregelten 5 V gemeinsam mit dem µC benutzt, dann ist das ideal.

Relais für höhere Spannungen sind meist sparsamer. Wenn du schon 12 V zur Verfügung hast, dann würde ich ein 12 V Relais kaufen. Das Relais wird mit den ungeregelten 12 V angesprochen. Der Transistor wird ganz normal vom µC mit 5 Volt gesteuert. Das Bild, ganz unten, dürfte für dich ideal sein.

Wenn du bei einem 5 Volt-Relais bleibst, dann musst du den Basis-Widerstand auf 1 k reduzieren. Wenn du ein hochohmiges 12 V Relais nimmst, dann kannst du den Basis-Widerstand auf 2,2 k erhöhen.

mfg
Gerold
:-)

Björn

14.07.2008, 11:50

Ist es ein Problem, dass der Steuerkreis und der Lastkreis beide an der gleichen Spannungsquelle angeschlossen sind, wobei der Steuerkreis über einen Schaltregler von 12V auf 5V geregelt wird?
Hallo Björn!

Je weiter das Relais vom µC weg ist, desto besser. Ein Relais bietet ziemliches Störpotential. Und wenn das Relais NICHT die geregelten 5 V gemeinsam mit dem µC benutzt, dann ist das ideal.

Relais für höhere Spannungen sind meist sparsamer. Wenn du schon 12 V zur Verfügung hast, dann würde ich ein 12 V Relais kaufen. Das Relais wird mit den ungeregelten 12 V angesprochen. Der Transistor wird ganz normal vom µC mit 5 Volt gesteuert. Das Bild, ganz unten, dürfte für dich ideal sein.

Wenn du bei einem 5 Volt-Relais bleibst, dann musst du den Basis-Widerstand auf 1 k reduzieren. Wenn du ein 12 V Relais nimmst, dann kannst du den Basis-Widerstand auf 2,2 k erhöhen.

mfg
Gerold
:-)

Hallo!

Besten Dank! Dann werde ich die 12V Variante wählen. Eine Frage habe ich noch: Ich schaue gerade bei Reichelt nach der Diode, aber ich weiß beim besten Willen nicht welche ich nehmen kann.

Grüße, Björn

BlackDevil

14.07.2008, 12:21

Mal im Datenblatt vom Relais nachschlagen, da steht das meist, oder im Datenblatt die Angabe für den Rückfliesenden Strom suchen, steht auch da

python_rocks

14.07.2008, 12:35

Björn

14.07.2008, 12:59

Ich schaue gerade bei Reichelt nach der Diode, aber ich weiß beim besten Willen nicht welche ich nehmen kann.
Hallo Björn!

1N4007 ist eine gute Wahl. Siehe: www.comat.ch/news/d/pdf/TA_ICEC_Stoerbeeinfl_de.pdf

mfg
Gerold
:-)

Hallo Gerold!

Vielen Dank! Als Transistor wäre der angegebene 2N 2222 okay?
Danke auch für die Lektüre ;)

Grüße, Björn

python_rocks

14.07.2008, 13:21

Als Transistor wäre der angegebene 2N 2222 okay?
Hallo Björn!

Der 2N2222 (http://www.alldatasheet.com/view.jsp?Searchword=2N2222) ist ideal.

mfg
Gerold
:-)

G4nd41f

27.11.2008, 20:34

Ich möchte ein ähnliches Relais mit 24 V mit einem BC337 steuern, geht das auch? Kann ich als Diode dann auch die 1N4007 nehmen?

Angesteuert wird das ganze über eine PIC.

Hier ein Link zum Relais: http://www.reichelt.de/?;ACTION=3;LA=4;GROUP=C33;GROUPID=3293;ARTICLE=265 73;START=0;SORT=preis;OFFSET=1000;SID=28kIENa6wQAR wAAAx4pscc51c4d68815591a419e990e93ccfe8b7

Besserwessi

27.11.2008, 20:51

Das sollte gehen, der BC337 kann wenigstens 300 mA (könnten auch 500 mA sein) vertragen, das sollte für die allermeisten 24 V Relais reichen. Die 1N4007 hat sogar noch mehr Reserven, man sollte nur nicht unbedingt das Relais per schnellem PWM ansteuern, das wäre nicht so ideal.

G4nd41f

01.12.2008, 18:45

Ok, und was für einen Basiswiderstand sollte ich für dan Transistor nehmen bei einem 24V Realis mit einem Ri von 1,44 kOhm.

Besserwessi

01.12.2008, 19:21

Bei 24 V und 1,4 KOhm braucht das Relasi rund 17 mA. Der BC337 sollte ein Verstärkung von sicher mehr als 50 haben. Also sind wenigstens etwa 0,3 mA Basisstrom nötig. Bei ca. 4 V Spannungsabfall am Widerstand sollten also rund 10 KOhm passen. Etwas weniger, z.B. 4,7 KOhm würen aber auch noch gehen.

Robotics

08.12.2008, 17:15

Hallo, ich bin neu hier.
Warum kann man die Last nicht direkt an den Transistor schalten warum braucht man ein Relais?

Hubert.G

08.12.2008, 20:15

Kannst du auch, wenn die Spannung und der Strom schaltbar sind und du keine Potentialtrennung brauchst.
Dann ist anstelle des Relais deine Last.

patti16

11.12.2008, 18:21

wie weit sollte das relai vom µC weg sein(ca.)?

Hubert.G

11.12.2008, 19:01

Grundsätzlich so weit wie möglich. Wichtiger ist, wenn du größere Lasten schaltest, einen Snubber zum Relaiskontakt schalten.

Besserwessi

11.12.2008, 19:17

Ein extra Abstand zwischen Relais und µC ist normalerweise nicht nötig. Die wesentlichen Störungen die das Relais verursachen kann kommen von Funken beim Ausschalten größerer Ströme. Da ist dann aber auch ein gutes Layout wichtiger als Abstand.

hardware.bas

11.12.2008, 23:14

Gatter mit offenen Kollektor, wie in den Schaltkreisfamilien 74LSxx oder
74HCxx sind auch gut als Ausgangsstufen verwendbar. Wenn 230V geschaltet werden soll, dann ist dahinter noch ein MOC 3041 (Optokoppler
mit Nullspannungsschalter) und ein TRIAC nicht schlecht.... kein Relais,
keine Mechanik, keine Störungen. VG Micha

Björn

03.02.2009, 11:45

Hallo!

Ich habe Probleme mit meiner Relais-Schaltung. Und zwar steuer ich über den PC (RS232) die Relais am ATmega8. Ein Relais hat eine Lampe (ca. 4A), die anderen haben Pumpen (ca. 5,5A) angeschlossen.
Die Lampe lässt sich im Prinzip problemlos "an- und ausknipsen". Sobald ich aber die Motoren schalte klappt das vielleicht noch ganz kurz, dann geht gar nichts mehr. Das ganze System fällt aus (auch die Messdatensendungen des AVRs an den PC kommen nicht mehr an). Manchmal laufen noch die Pumpen weiter die ich vorher angeschaltet hatte.
Nun ist das System natürlich relativ komplex, deshalb liegt das Problem natürlich nicht zwangsläufig bei den Relais.
Aus "Layout-Gründen" (Lochraster) sind bei den Relais (es sind Umschalter-Relais) die beiden Pole, die in nicht angezogenem Zustand verbunden sind, beide mit 12V verbunden.
Also so:

0 0
\
0

D.h. der Punkt links und unten wären auf 12V, rechts ist der Pluspol des Motors angeschlossen - verständlich? :D

Könnten die beschriebenen Probleme von den Relais kommen?

Grüße, Björn

Hubert.G

03.02.2009, 16:07

Björn

03.02.2009, 16:16

Die Störungen werden möglicherweise von den Funken an den Relaiskontakten oder von den nicht oder schlecht entstörten Motoren kommen.
Ein Snubber könnte abhilfe schaffen wenn es der Kontakt ist. 12Ohm und 0,47µ in Serie schalten und das dann parallel zum Arbeitskontakt.
Danke für den Tipp! Ich habe vorher die gleichen Motoren mit den gleichen Relais geschaltet, aber ohne µC-Ansteuerung. Da hat es funktioniert. Würde das deine These unterstützen?
Mir fällt gerade noch etwas ein. Die Motoren und die µC-Schaltung haben die selbe Stromversorgung (12V, die Platine erhält 5V über einen LM7805). Die Spannung knickt beim Anlaufen der Motoren ja sicherlich etwas ein. Allerdings müsste es dann ja trotzdem wieder gehen wenn der AVR einen Reset gemacht hat.

Grüße, Björn

Hubert.G

03.02.2009, 16:33

Björn

03.02.2009, 17:02

Die Motoren haben ohne Snubber sicher kein Problem.
Die Stomversorgung zu 7805 sollte aber schon auch entsprechend entkoppelt sein. So in der Reihenfolge, Diode 1N4004, 1000µ, 100n unmittelbar am 7805 Ein- und Ausgang. 100n auch direkt am µC.
BrownOut Detection im µC aktivieren (Fuses).
Als erstes würde ich den Snubber machen und die Fuses ändern.

Ja, also bisher hatte ich nur einen 220µF und einen 100n vor dem LM7805, einen 100nF direkt an seinem Ausgang, und noch einen 100nF direkt am µC.
Ich habe gerade mal ein bisschen probiert:
Die Lampen kann ich beliebig an-/ausschalten. Dann lass ich die Lampe an (Relais ist angezogen) und drücke den Knopf für einen Motor. Der Motor läuft an und während er das tut gehen sowohl Lampe und Motor aus.
Anschließend ist das ganze System lahm.
Was mich wirklich stutzig macht: Sogar die Steuersoftware hängt sich auf. Die ist auch selbst geschrieben, macht aber eigentlich nichts als Tastaturauswertung und anschließend dem AVR sagen welche Motoren an und welche aus sollen.

Grüße, Björn

Hubert.G

03.02.2009, 17:32

Aktiviere die Brown-out, der löst bei Spannungsunterschreiten ein Reset aus.

Björn

04.02.2009, 09:11

Hallo!

Okay, ich habe das Brown-Out Fuse gesetzt und es hat auch schon deutlich Verbesserung gebracht. Allerdings bei viel "Rumgedrücke" auf den Knöpfen passiert es trotzdem noch, dass das System sich aufhängt und teilweise mit Motoren an weiterläuft. Das ist deshalb etwas problematisch, weil es sich um einen Tauchroboter handelt. Deshalb wäre es gut das ganze noch besser abzusichern.
Snobber an den Relais sind vom Platzbedarf etwas schwierig - aber wahrscheinlich müssen die wohl sein.
Ansonsten wäre es vielleicht nicht schlecht die Stromversorgung für die Platine stärker zu puffern oder?

Grüße, Björn

Hubert.G

04.02.2009, 11:11

Der Snubber ist bei 12V doch nicht so groß, es sollten doch Kondensatoren mit 60V genügen.
Die Stromversorgung, wie ich schon geschrieben habe, mit einer Diode entkoppeln und einen großen Elko vor dem Spannungsregler versehen, würde sicher auch noch etwas bringen. Der Elko übernimmt dann bei einem Spannungseinbruch kurzzeitig die Stromversorgung des µC.

Tido

04.02.2009, 11:25

Björn

04.02.2009, 12:05

Hallo Björn,

dasselbe Problem konnte ich bei meinem im Bau befindlichen ROV auch feststellen: Bei Betrieb der Motoren stürzte häufig der ATmega32 ab, besonders im unteren Drehzahlbereich (PWM-Ansteuerung).
Allerdings werden bei mir Motoren und Prozessoren aus verschieden Akkus (gemeinsame Masse) versorgt.
Nachdem ich einen 2200uF Kondensator parallel zum Motorakku eingebaut habe läuft es fehlerfrei.

Aber mit Diode oder nicht? Ich habe zufällig auch noch einen 2.200µF rumliegen.
Ich habe gerade mal probiert ein zusätzliches 5V (parallel zum LM7805-Ausgang) zu verwenden. Das bringt auch keine Verbesserung. Das verstehe ich jetzt aber physikalisch nicht ganz - durch die 5V sollte der Steuerkreis doch immer genug Spannung zur Verfügung haben, egal wie tief der Akku sinkt.
Und wieso stürzt das PC-Programm ab - wenn der AVR abstürzt sollte es doch eigentlich einfach nichts (oder Müll) mehr empfangen? Wenn ich das Programm neustarte verweigert Windows sogar den Zugriff auf dem COM-Port (USB-Seriell Adapter) und ich muss den Computer neustarten oder den Adapter einmal raus und reinmachen.

Grüße, Björn

//EDIT: Ich habe jetzt noch etwas anderes probiert: Ich drücke wieder knöpfe sodass sich das System aufhängt. Wenn ich dann aber am PC die Software per Taskmanager beende, den USB-Seriell Adapter einmal raus und reinmache und anschließend die Software wieder starte - macht der AVR wieder das was er soll.

Tido

04.02.2009, 20:01

Aber mit Diode oder nicht?

Nein, ohne. Eben direkt parallel.

Björn

05.02.2009, 15:03

Hmm leider keine Verbesserung (wird die "Reserve" des 2.200µF nicht sofort von den Motoren verschlungen?).
Wenn ich das ganze am anderen PC (mit eingebautem COM-Port) teste, passiert das gleiche, nur dass die Software am PC sich nicht aufhängt.
der ROV führt im übrigen immer das aus was er als letztes für Steuerbefehle erhalten hatte.
Kann sich der Max232 irgendwie "aufhängen" oder kann es sein dass die Kommunikation durch die Relais/Motoren gestört wird?

Grüße, Björn

Hubert.G

05.02.2009, 15:20

Björn

05.02.2009, 15:25

Darum war ich auch für eine Diode, damit die Energie nicht in die Motoren zurück fließt sondern für den µC bleibt.
Durch die Funkenbildung an den Relaiskontakten und am Motor kann die Kommunikation schon sehr gestört werden.
Abhilfe dafür sind die Snubber und Kondensator an der Motoren.

Okay, dann schalte ich jetzt einmal an jedem Relais 12Ohm und 0,47µF parallel zu den Laststromkreis-Kontakten und einen 2.200µF mit 1N4004 Diode vor dem LM7805 und schaue ob es besser ist?

Grüße, Björn

Björn

07.02.2009, 13:25

Hallo nochmal!

Ich habe jetzt die passenden Widerstände/Elkos. In welcher Reihenfolge sollte man sie schalten, bzw. mit welcher Polung den Elko?
Ich würde es jetzt wie im Anhang machen.

Grüße, Björn

Hubert.G

07.02.2009, 14:59

Ist OK so, ob allerdings Elkos ideal sind weiss ich nicht.

Björn

07.02.2009, 16:24

Ist OK so, ob allerdings Elkos ideal sind weiss ich nicht.

Also eigentlich besser Keramik? Naja ich werde es mal mit den Elkos ausprobieren...

Grüße, Björn

Björn

08.02.2009, 14:28

Hallo Hubert!

Vielen, vielen Dank! Die Snubber haben das Problem gelöst (trotz Elkos).

Grüße, Björn

Hubert.G

08.02.2009, 17:02

Sehr schön wenn es funktioniert. Man unterschätzt die Funken an den Relaiskontakten sehr oft.

Björn

12.02.2009, 19:02

Hallo nochmal!

Die Frage ist jetzt eher Offtopic:
Beim ausprobieren einer Erweiterungsplatine habe ich leider einen Kurzschluss im Bereich der Stromversorgung versucht. Daraufhin war kurz ein Glühen im Bereich der Transistoren von den Relais zu sehen.
Jetzt habe ich ein Problem - Die Schaltung funktioniert noch soweit, dass der AVR Messwerte aufnimmt und sendet. Deshalb sehe ich auch, dass die Akkuspannung bei 5,5V statt 12V liegen soll. Die Relais lassen sich nicht mehr ansteuern und zwei sind "dauerangezogen" sobald man die Stromversorgung anschließt.
Ich denke mal, dass die Transistoren hinüber sind, oder? Kann man irgendwie sehen welche kaputt sind oder muss ich alle tauschen?

Danke schön!

Mit ernüchterten Grüßen,
Björn

Besserwessi

12.02.2009, 20:11

Da wo die 2 Relais sofort anziehen wird wohl der Transistor defekt sein. Bei den anderen müßte man prüfen ob sie gehen.

nF!n!ty

05.08.2009, 11:50

Hallo zusammen,

da meine Frage ebenfalls mit der Beschaltung eines Relais an einem AVR zu tun hat, poste ich meine Frage einfach hier rein um einen neuen Thread zu vermeiden. ;)

Zu meiner Frage:
Ich möchte mit einem ATMega8 meine Terassenbeleuchtung steuern.
Nun hab ich mir folgendes Relais dafür ausgesucht: http://www.conrad.de/goto.php?artikel=503927
Kann ich dieses ohne Transistor an den AVR anschließen oder ist er hier auch empfehlenswert?
Wenn ja, welchen sollte ich da nehmen und wie sollte der Vorwiderstand dimensioniert sein? Hab noch BC547B's hier. Die sollten gehen, oder?

Danke für Eure Hilfe
Grüße

robotcheck

05.08.2009, 12:42

Hallo,
na klar kannst Du den BC547B verwenden.
Da es sich um einen Schaltvorgang handelt, muss der Transistor möglichst weit "aufmachen". Ein Vorwiderstand an der Basis zwischen 1 k und 2,2 k sollte problemlos ausreichen.

Aber noch mal kurz zurück zu Björns Schaltung:

Ich verstehe noch nicht, warum überhaupt Relais verwendet wurden.
Da der Laststromkreis die gleiche Spannungsquelle hat, wie der Steuerstromkreis, hätte doch ein "starker" Transistor (z.b. der BUZ11) die Last schalten können. Die Last muss sich natürlich im Kollektor-Kreis befinden.

Das Relais hat nur Vorteile, wenn

* eine galvanische Trennung erfolgen soll
* der Laststromkreis ein komplett andere Quelle benötigt (z.B. 230 V)
* wenn sich der Kontakt zwischen verschiedenen Bauteilen befindet
* wenn der Kontaktübergangswiderstand möglichst gering sein muss

evtl. gibt es noch ein paar Punkte, aber um diesen Motor einzuschalten...

:-k

Die Lösung mit nur einem Transistor wurde auch von Robotics und Hubert.K aufgegriffen aber nicht weiter verfolgt...

Diron

07.08.2009, 10:48

Hey Björn,

sicher hilft dir das jetzt nicht direkt weiter, aber ich habe die Relaisplatinen (K1) von Pollin (www.pollin.de) in Nutzung. Die sind direkt für das Schalten am Microcontroller ausgelegt und bei dem Preis bekommt man fast das Relais nicht einzeln.

Ansonsten muss ich robotcheck zustimmen, macht das Relais eigentlich keinen Sinn für deine Anwendung. Zumal der Punkt fehlt, dass das Relais ja auch Strom frisst für den Kontakt. Da biste mit nem Transistor sicher besser bedient, bis auf den Nachteil der Wärmeabgabe.

Grüße

nF!n!ty

09.08.2009, 23:28

Hallo,
na klar kannst Du den BC547B verwenden.
Da es sich um einen Schaltvorgang handelt, muss der Transistor möglichst weit "aufmachen". Ein Vorwiderstand an der Basis zwischen 1 k und 2,2 k sollte problemlos ausreichen.

Hi,
danke für deine Antwort.

Nun noch eine Frage.
Welches von diesen drei Relais sollte ich für meine Absicht einsetzen?
Die Beleuchtung benötigt ca. 80Watt.
Hab noch nicht ganz so die Ahnung von Relais. :oops: :oops:
http://www.conrad.de/goto.php?artikel=503927
http://www.conrad.de/goto.php?artikel=503890
http://www.conrad.de/goto.php?artikel=503893

Danke und Grüße

021aet04

10.08.2009, 16:47

Welche Spannung? AC oder DC?

nF!n!ty

10.08.2009, 17:55

Schalten kann ich das Relais mit 5 oder 12V(hab beide zur Verfügung) DC und schalten möchte ich 230V AC.

021aet04

10.08.2009, 18:16

Dann kannst du alle 3 verwenden. Du musst bei Relais auf die Schaltleistung schauen. Z.B. beim 1. Link ist die Schaltleistung 10AAC und 5ADC und zusätzlich 2500VA und 150W. Wenn du eines nimmst würde ich entweder das 1. oder das 3. nehmen. Das 2. hat eine Schaltleistung von 90W. Die anderen 150W. Etwas Reserve ist immer gut.