Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Relais Anzugsgeschwindigkeit


von Hans W. (hansw)


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Moin,

stimmt es wenn man z.B. ein 12V Relais an 12V betreibt und einen 
Vorwiderstand verwendet, dann zieht das Relais langsamer an, korrekt?

Gibt es da Erfahrungswerte oder Abschätzungsmöglichkeiten wie groß diese 
Verzögerung ist?
Oder bringt das nur bei einer normalen Anzugszeit zB von 10ms vielleicht 
nur 3ms zusätzlich?

Gruß

von Udo S. (urschmitt)


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Vieleicht zieht es langsamer an, vieleicht auch gar nicht, eventuell 
Montags schneller als Nachts oder gar nicht bei erhöhter Luftfeuchte.

Auf alle Fälle ist die Idee Murks!

WAS WILLST DU ERREICHEN?
Siehe Netiquette

von Hans W. (hansw)


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solange "70% of rated coil voltage" (steht im Datenblatt) noch erfüllt 
werden sollte es doch hinhauen oder?

Mit einem Relais werden zwei andere Relais eingeschaltet, ich möchte 
aber das eines der Relais etwas schneller oder langsamer anzieht als das 
andere.

Warum ist das denn komplett Murks?

von Peter II (Gast)


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Hans W. schrieb:
> ich möchte
> aber das eines der Relais etwas schneller oder langsamer anzieht als das
> andere.

dann verwende ein Zeitrelais

von Udo S. (urschmitt)


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Hans W. schrieb:
> solange "70% of rated coil voltage" (steht im Datenblatt) noch erfüllt
> werden sollte es doch hinhauen oder?
>
> Mit einem Relais werden zwei andere Relais eingeschaltet, ich möchte
> aber das eines der Relais etwas schneller oder langsamer anzieht als das
> andere.
>
> Warum ist das denn komplett Murks?

Weil das Anzugstiming von vielen mechanischen Dingen abhängt und nicht 
reproduzierbar oder langzeitkonstant ist.
Also ist eine Lösung die das zeitliche Verhalten des Relais nutzt Murks.
Wenn man Verzögerungen oder Reihenfolgen braucht, dann macht man das 
entsprechend richtig. Entweder mit Relais mit voreilenden / nacheilenden 
Kontakten oder mit entsprechenden zeitverzögernden Relais.

von Foxi (Gast)


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Hi,

viele Relais ziehen nur Pi*Daumen schnell bzw. langsam an. Einen 
konkreten Wert erreichst du mit einem Widerstand nicht.

Besteht nicht vielleicht die Möglichkeit die Relais über Transistoren zu 
schalten? Dann kannst du ein einfaches RC-Glied aufbauen, den Transistor 
schalten lassen und damit das Relais schalten.

Bis denn
Foxi

von Wolfgang M. (womai)


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Viel langsamer wird es durch den Vorwiderstand nicht: Am Anfang des 
Schaltvorgangs ist nämlich der induktive Widerstand der Spule viel 
größer als der Vorwiderstand, somit fällt mit oder ohne Vorwiderstand 
(fast) die gesamte Spannung an der Spule ab und das Einschalten erfolgt 
fast gleich schnell wie ohne Vorwiderstand. Der Vorwiderstand wird erst 
später wirksam, hauptsächlich für den Haltestrom.

Man kann das Prinzip aber umkehren - betreibe das 12V-Relais an z.B. 24V 
mit einem Vorwiderstand, der gleich dem (ohmschen!) Spulenwiderstand 
ist. Dann bekommt das Relais beim Einschalten einen kurzen 24-V-"Boost", 
Haltespannung ist dann aber nominell (12V). Damit kann man die 
Schaltzeiten deutlich reduzieren, ohne das Relais nennenswert zu 
überlasten, denn Überstrom fliesst nur sehr kurz.

Wichtig, Relais-Schaltzeiten haben relativ breite Streuungen.

von chick (Gast)


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>Man kann das Prinzip aber umkehren - betreibe das 12V-Relais an z.B. 24V
>mit einem Vorwiderstand, der gleich dem (ohmschen!) Spulenwiderstand
>ist. Dann bekommt das Relais beim Einschalten einen kurzen 24-V-"Boost",
>Haltespannung ist dann aber nominell (12V). Damit kann man die
>Schaltzeiten deutlich reduzieren, ohne das Relais nennenswert zu
>überlasten, denn Überstrom fliesst nur sehr kurz.


Wilde Theorie!

Du baust eine Serienschaltung von zwei gleichen ohmschen Widerständen 
und erwartest das der Spulenstrom steigt?

I = 24Volt/(R + R) ist doch das gleiche wie I = 12Volt/R.

Überstrom gibts da keinen. Du bringst da was durcheinander.

von Falk B. (falk)


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@  Wolfgang M. (womai)

>fast gleich schnell wie ohne Vorwiderstand. Der Vorwiderstand wird erst
>später wirksam, hauptsächlich für den Haltestrom.

Ist rein elektrisch gesehen ein ganz normaler Schaltvorgang eines 
LR-Glieds.

>ist. Dann bekommt das Relais beim Einschalten einen kurzen 24-V-"Boost",

Ja, aber . . .

>Haltespannung ist dann aber nominell (12V). Damit kann man die
>Schaltzeiten deutlich reduzieren, ohne das Relais nennenswert zu
>überlasten,

Real gemessen oder theoretische Vorhersage?

> denn Überstrom fliesst nur sehr kurz.

Überstrom fließt nicht eine Millisekunde. Das einzige was sich ändert 
ist die Zeitkonstante tau = L /R, weil R jetzt doppelt so groß ist. Die 
doppelte Spannung bewirkt "nur" ein schnelleres Ansteigen des Stroms in 
der Spuleninduktivität.

Ich behaupte mal, dass ein Relaisschaltvorgang um einiges von der rein 
elektrisch betrachteten LR-Ladekurve abweicht, u.a. weil der Eisenkern 
durch das Anziehen der Spule verstimmt wird.

MFG
Falk

von Hans W. (hansw)


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puh wenn ich mir anschaue was beim C ein Zeitrelais kostet dann kommt 
mir was hoch.

von chick (Gast)


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Aber es funktioniert.

von Dennis H. (t1w2i3s4t5e6r)


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Hans W. schrieb:
> Mit einem Relais werden zwei andere Relais eingeschaltet, ich möchte
> aber das eines der Relais etwas schneller oder langsamer anzieht als das
> andere.

Du schreibst nicht, wie du das erste Relais anteuerst. Falls du das ganz 
klassisch mit einem Einfachen Taster aus dem Schaltschrankbau machen 
willst, kannst du doch einfach in diesen Taster noch einen Öffner 
basteln, man kann da ja drei Schaltkontakte hinten einklinken, und somit 
zieht das eine Relais erst dann an, wenn du den Schalter losgelassen 
hast. Wenn du wirklich nur ein paar ms Unterschied brauchst, vergiss es 
mit Relais, dann musst du wohl doch mal erzählen, was du eigentlich 
machen willst, und dann kann dir auch eine bessere Idee gebracht werden.


MfG dennis

von Falk B. (falk)


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@  Hans W. (hansw)

>puh wenn ich mir anschaue was beim C ein Zeitrelais kostet dann kommt
>mir was hoch.

Logisch. Aber wenn es nur um eine Verzögerung von ~1 Relaisschaltzeit 
geht, nimm einfach ein zusätzliches Relais in deine Signalkette, das 
macht dann eine Einschaltverzögerung um die Relaisschaltzeit.

MFG
Falk

von Alexander B. (burner_357)


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Ich habe vor einiger Zeit eine Abfallverzögerung mit Relais realisiert. 
Diese funktioniert auch einwand frei.

Informationen hierzu finden sich auf folgender Seite:
http://www.atx-netzteil.de/relais_ein_ausschaltverzoegerungen.htm#Blatt%204

Die Zeit lässt mit einer Variation des C's und des R's einstellen. In 
wie weit dies bei der Anzugverzögerten Variante möglich ist, weiss ich 
nicht. Das müsste man testen.
Aber wenn die damit einhergehende Abfallverzögerung nicht stört, sollte 
dir dieser Aufbau bei deinem Problem helfen können

von Udo S. (urschmitt)


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Hans W. schrieb:
> puh wenn ich mir anschaue was beim C ein Zeitrelais kostet

Kaufst du dein Autokraftstoff immer in der Apotheke?

Nochmal: Netiquette Was willst du erreichen? Was hast du?

von Peter S. (psavr)


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Hat das erste Relais noch eine freien Kontakt? Dann kannst Du ja das 2. 
Relais über diesen Kontakt schalten und ist dann garantiert etwas 
verzögert!

Eine weitere Möglichkeit wäre, eine fette Induktivität in Serie zur 2. 
Relaisspule zu schalten.

von Hans W. (hansw)


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Also ich habe eine Schaltung noch im Bau ;-) die bei einem 
Sensorschwellenwert mit Transistor ein Relais schaltet. Das Relais 
bleibt beim Erreichen des Schwellenwertes  fr noch ca 2 Sekunden 
angezogen.

Dieses Relais schaltet nicht zwei Relais sondern zwei Magnetventile 
(dachte vom Prinzip her ja gleich). Damit das Ganze am Ende richtig 
funktioniert muss ich sicher sein, dass das eine N.O. MV schneller 
geschlossen ist als das N.C. MV öffnet.
Wenn das Relais nach den 2 Sekunden zurückfällt, dann sollte das N.C. MV 
wieder geschlossen sein bevor das no MV wieder öffnet.


Sieht das hier gut aus?
http://www.atx-netzteil.de/relais_ein_ausschaltverzoegerungen.htm
Blatt 4

von Wolfgang M. (womai)


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chick schrieb:
> Wilde Theorie!
>
> Du baust eine Serienschaltung von zwei gleichen ohmschen Widerständen
> und erwartest das der Spulenstrom steigt?
>
> I = 24Volt/(R + R) ist doch das gleiche wie I = 12Volt/R.
>
> Überstrom gibts da keinen. Du bringst da was durcheinander.


Bitte zuerst denken und dann schreiben, nicht umgekehrt. Das ist keine 
wilde Theorie sondern Standardpraxis zur Schaltzeitverkuerzung bei 
Relais und so um die 100 Jahre alt. Sogar auf Wikipedia findet sich ein 
Hinweis dazu bei Relais.

Es ist nicht der Spulenstroms, der hoeher ist, das habe ich vielleicht 
missverständlich formuliert, sorry. Es ist die Spannung an der Spule und 
damit auch der ANSTIEG des Spulenstroms (dI/dt), die größer werden; Ui = 
-L * dI/dt, wenn man also U erhoeht, steigt dI/dt. Damit spricht das 
Relais schneller an.

Deine Rechnung stimmt nur fuer den Haltestrom (und das habe ich erwähnt, 
dass da die Strombelastung des Relais gleich ist wie bei 12V ohne 
Vorwiderstand). Beim Einschalten liegt die gesamte Spannung an der 
Spule. Kurze Zeit nach Einschalten = hohe Frequenz.

Z_L = 2  PI  f * L,   f ist proportional 1/t

Damit hast Du einen (komplexwertigen) Spannungsteiler aus dem 
Vorwiderstand einerseits und Spule (Z_L und ohmscher Spulenwiderstand) 
andererseits. Für kurze Zeiten (t klein) bzw. hohe Frequenzen (f gross) 
ist Z_L komplett dominant.

von Udo S. (urschmitt)


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Hans W. schrieb:
> Also ich habe eine Schaltung noch im Bau ;-) die bei einem
> Sensorschwellenwert mit Transistor ein Relais schaltet.

Dann nehme 2 Transistoren und 2 Relais, jeweils eins pro Magnetventil 
und implementiere diese Logik im Steuerungsteil.

Zum Beispiel wie oben genannt über RC Glied und Schmitt Trigger oder 
wenn du einen µC hast über den.

von Wolfgang M. (womai)


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Falk Brunner schrieb:
> Real gemessen oder theoretische Vorhersage?

Real gemessen. Ich habe damit hier in der Arbeit gerade die 
(gemessenen!) Schaltzeiten einer grossen Relais-Matrix um 30% reduziert. 
Die schnelleren Schaltvorgänge kann man auch hören (Klicks sind deutlich 
lauter). Natürlich muss man aufpassen, dass man das Relais damit nicht 
mechanisch überlastet, wir haben daher vor der eigentlichen 
Designänderung einige Probeexamplare einem Lebensdauertest unterzogen. 
Hat aber beim verwendeten Relaistyp prima funktioniert.

von Hans W. (hansw)


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wenn ich die 12V Ventile bei 24V betreibe, wie verhält es sich dann beim 
Strom abschalten, dann wieder laut DB?

Wenn ich eins der Ventile mit 24V + Widerstand betreibe und das andere 
nur mit 12V dann schaltet das 24V schneller ein als das 12V?
In welchem Zeitrahmen? 1ms,10ms schneller?

von Wolfgang M. (womai)


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Falls noch immer wer zweifelt:

http://relays.te.com/kilovac/appnotes/operatetime.asp

There are a number of methods which can be used to substantially improve 
relay operate time over the standard specification. Operate times of one 
millisecond or less can sometimes be achieved.

Kilovac's definition of operate time is "the interval between the 
application of the nominal coil voltage and closing of all normally open 
contacts (or opening of all normally closed contacts)." This includes:

    Time for the coil to build up the magnetic field.
    Transfer time of the moveable contact.
    Bounce time after the initial make or break.

Operate time is basically a function of the coil power and inductance. 
More than half of the switching time is necessary simply to build up the 
coil field, thus; the basic scheme for reducing operate time is to apply 
more voltage to the coil. This can be accomplished by overdriving the 
coil with a higher than nominal voltage directly from your supply. To 
prevent overheating, the coil voltage should be reduced to the nominal 
value shortly after the relay operates or a resistor equal to or greater 
in value than the coil resistance should be placed in series with the 
coil to keep total power applied at the specified level (See Figure 44). 
Doubling the nominal voltage and adding an external resistor equal to 
the coil resistance can reduce the operate time up to roughly 40%.

von Hans W. (hansw)


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ah ok also kann ich mit 24V z.B. die 10ms Anzugszeit auf 4ms reduzieren 
mit Widerstand= Spulenwiderstand.
Was meintest du? Dann leidet aber die Lebensdauer? Das ist ja wieder 
nicht sehr schön :-/ Oder wie verhält sich sowas bei einem Magnetventil?

von Wolfgang M. (womai)


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Hans W. schrieb:
> wenn ich die 12V Ventile bei 24V betreibe, wie verhält es sich dann beim
> Strom abschalten, dann wieder laut DB?

Der Trick hilft natürlich nicht beim Abschalten. Das kann man 
stattdessen die Abfallzeit verbessern, indem man als Freilaufdiode eine 
Zenerdiode statt einer "normalen" Diode verwendet - die Zenerdiode 
verbratet dann die Energie von der Spule schneller. Typischerweise sind 
die Abfallzeiten aber ohnehin deutlich schneller als die Anschaltzeiten.

Wichtig - die meisten Abfallzeiten in den Datenblättern sind OHNE 
Freilaufdiode gemessen. Mit Freilaufdiode wird es langsamer. (Diode ist 
aber notwendig, um Schäden am Sclattransistor durch induktive 
Spannungsspitzen zu vermeiden). Siehe auch den Relais-Artikel in der 
deutschen Wikipedia.

Hans W. schrieb:
> Wenn ich eins der Ventile mit 24V + Widerstand betreibe und das andere
> nur mit 12V dann schaltet das 24V schneller ein als das 12V?
> In welchem Zeitrahmen? 1ms,10ms schneller?

Das hängt von verwendeten Relais ab; grobe Daumenregel, ca. 30-40% 
Verbesserung sind typischerweise erreichbar. Wenn das Datenblatt als 
z.B. 20ms sagt, kannst Du mit vielleicht 5-7ms Verbesserung rechnen. 
ABER: Wie gesagt streuen die Schaltzeiten doch deutlich, ob das Relais 
ohne "Boost" also wirklich langsamer schaltet als das Relais mit 
"Boost", solltest Du praktisch nachmessen.

von Hans W. (hansw)


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gibts denn auch Dioden die die Abfallzeit noch weiter erhöhen? Dann 
könnte ich ja für das eine MV Zener und für das andere die andere Diode 
nehmen um einen signifikanten Unterschied hinzubekommen

von Wolfgang M. (womai)


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Hans W. schrieb:
> ah ok also kann ich mit 24V z.B. die 10ms Anzugszeit auf 4ms reduzieren
> mit Widerstand= Spulenwiderstand.
> Was meintest du? Dann leidet aber die Lebensdauer? Das ist ja wieder
> nicht sehr schön :-/ Oder wie verhält sich sowas bei einem Magnetventil?

10ms auf 4ms wäre eine mutige Vorgabe. 10ms auf 7ms ist schon eher 
realistisch. Man kann natürlich noch etwas draufgeben, z.B. Betrieb an 
36V und Vorwiderstand = 2x Spulenwiderstand, aber man kommt da schnell 
in die Grenze, wo nur noch die Lebensdauer geringer wird, aber die 
Schaltzeiten nicht mehr besser - oder sogar wieder schlechter, weil die 
Prellzeit zunimmt.

Wegen Lebensdauer, ja, das kann potentiell Probleme machen, deshalb 
hatten wir das auch experimentell untersucht. Hängt auch davon ab, wie 
oft Du über die Einsatzdauer schalten musst - wenn Du 1x pro Stunde 
schaltest und die Lebensdauer durch den Trick von 10 Mill. auf 1 Mill. 
sinkt, wäre das unerheblich.

von Wolfgang M. (womai)


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http://de.wikipedia.org/wiki/Relais

insbesondere Absatz "Schalten von Relais mit Transistoren".

von Wolfgang M. (womai)


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Aber nach all dem doch eine Sinnfrage - warum die Verzögerung nicht im 
Ansteuerteil z.B. mittel R-C-Glied vor der Basis (oder dem Gate) des 
Steuertransistors erzeugen? Das wäre einfacher und man hat einen 
weiteren möglichen Bereich zur Verfügung.

von Harald W. (wilhelms)


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Hans W. schrieb:
> gibts denn auch Dioden die die Abfallzeit noch weiter erhöhen?

Nein, Du kannst die Abfallzeit verkürzen mit einer Z-Diode statt
der normalen Diode. Die Zeit wird um so kürzer, je höher die
Spannung der Diode ist. Natürlich muss dann auch der treibende
Transistor diese Spannung abkönnen.

> Dann könnte ich ja für das eine MV Zener und für das andere die andere Diode
> nehmen um einen signifikanten Unterschied hinzubekommen

Ja, aber ob der Zeitunterschied ausreicht, kann Dir keiner sagen.
Das musst Du ausprobieren.
Gruss
Harald

von Hans W. (hansw)


Angehängte Dateien:

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Meinst du das so wie ich es unten rechts eingezeichnet habe mit dem C 
und dem zweiten Relais das ich da reingequetscht habe? Und dann noch die 
eine Diode als Zener müsste noch rein.

Dann wären das statt den Relais direkt die MV.

von Horst H. (horst_h44)


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Bei einem integrierten Relaistreiber, wie dem iC-JE vom iC-Haus, wird 
die Stromerhöhung durch parallelschalten mit einen Kondensator in Serie 
zu einem Widerstand erreicht (deutsches Datenblatt auf Seite 9, Bild 5: 
http://ichaus.biz/upload/pdf/Je_f1d.pdf ). Hier gibt es auch einen 
Applikationsbericht: 
http://ichaus.biz/upload/pdf/EInfo_H8_2004_Relais_anpassen.pdf .

von Michael R. (mexman) Benutzerseite


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Hallo Hans,

> Dieses Relais schaltet nicht zwei Relais sondern zwei Magnetventile
> (dachte vom Prinzip her ja gleich). Damit das Ganze am Ende richtig
> funktioniert muss ich sicher sein, dass das eine N.O. MV schneller
> geschlossen ist als das N.C. MV öffnet.

Dann ist Dein Problem ja voellig anders!
Damit hast Du kein Problem mit Relaisschaltzeiten sondern mit 
Magnetventilen.

Diese verhalten sich voellig anders und je nachdem ob das pneumatische 
oder hydraulische sind und je nach Bauart.
Du wirst schon etwas mehr Gehirnschmalz investieren muessen, denn Du 
willst ja, das das MV das zuletzt EINschaltet dann zuerst AUSschaltet!
Daruebehinaus sind EIN- und AUSschaltzeiten von MV oft sehr 
unterschiedlich!

Selbst wenn ein MV durch hoehere Betriebsspannung schneller EINschaltet, 
heisst das nicht, dass es dafuer spaeter aus ist!

Nimm zwei separate Schalrglieder, deren Timing Du einstellst anstatt zu 
basteln denn alles andere ist Murks, haengt insbesondere bei 
Magnetventilen vom Fabrikat, der Temperaturr, der Abnutzung, des zu 
schaltenden Drucks und Mediums etc. ab.


Gruss

Michael

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