Forum: Mechanik, Gehäuse, Werkzeug Halbleiterrelais sicher einbauen


von Torsten C. (torsten_c) Benutzerseite


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Hallo!

Mit Google habe ich bisher keine Infos zu meiner Frage gefunden:

Hat jemand mal ein Gerät mit VDE-Zeichen gesehen, wo Halbleiterrelais 
eingebaut sind? Mich würde interessieren, wie andere das machen. 
Halbleiterrelais mit VDE-Zertifikat kann man ja kaufen, aber damit sind 
sie noch nicht sicher eingebaut.

Ich kenne kein Beispiel und habe meine Gedanken mal in der Zeichnung 
(s.o.) zusammengefaßt:

Die Niedervolt-Seite (rechts) ist geschützt unter einem geerdeten 
Stahlblech-Gehäuse, eins wie man es auch für die HF-Abschirmung auf 
Platinen nimmt. Damit ist die Oberseite der Platine geschützt.

Damit auch die Platine ein sicherer Isolator ist, gibt es auf der 
Niedervolt-Seite keine Durchkontaktierungen und das Kupfer ist auf der 
Bottom-Seite geerdet (mit PE verbunden). Anschlüsse, wie die Drähte zur 
Anschlussbuchse (grün), sind auch nur auf der geschützten Oberseite 
aufgelötet. Das äüßere Alu-Gehäuse ist natürlich auch mit PE verbunden.

Irgendwie müssen ja nun die Signale für die Optokoppler-Eingänge 
angeschlossen werden. Mein Gedanke: Ich schütze die mit Silikonmasse 
(sowas vom Baumarkt, wie an der Dusche) vor ggf. herumfliegenden 
Metallteilen. Ein Silikonschlauch, der leicht plattgedrückt unter den 
Halbleiterrelais verläuft, trennt an den Stellen unterm Gehäuse, wo man 
mit der Silikonmasse nicht so recht hin kommt.

Ich bracuhe vier Halbleiterrelais und wollte die stehend hintereinander 
mit einer 3mm-Gewindestange verbinden und damit gegen abbrechen 
(Dauerbruch durch Erschütterung) sichern.

Mein erster Gedanke war, ins innere Stahlblech-Gehäuse Schlitze zu 
machen, so dass sich die Halbleiterrelais halb im Niedervolt-Bereich und 
halb im 230V-Bereich befinden. Aber das ist mir bei einer Kleinauflage 
von 3 - 10 Stück schon zu viel Handarbeit.

BTW: Das S202S01 hat zwar kein VDE-Zertifikat, aber die Frage gilt 
natürlich grudsätzlich auch für zertifizierte Halbleiterrelais.

Mit Google habe ich das hier für 15€ im Bausatz gefunden:
http://www.elv.de/Kleine-Spannung-schaltet-gro%C3%9Fe-Leistung-%E2%80%93-230-V-Schaltinterface-SI-230-2/x.aspx/cid_726/detail_30943

Hier kommen die ohne Stahlblech-Gehäuse und ohne Silikonmasse aus. 
Reicht das? Denke ich zu kompliziert?

PS: Ich hoffe, im Forum "Forum: Mechanik, Gehäuse, Werkzeug" bin ich 
damit richtig.
PPS: Bitte jetzt keine Antworten wie "Finger weg von sowas". Das ist 
wäre keine Lösung.

VG Torsten

von Peter II (Gast)


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ich versteht das Problem überhaupt nicht. Jedes billige netzteil hat 
eine Niederspannung und ein 230V seite. Und das ganze ist nicht durch 
irgendwelches Blech oder Silikon getrennt.

Geht es dir um die Schutzabstände oder was?

von Torsten C. (torsten_c) Benutzerseite


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Peter II schrieb:
> Geht es dir um die Schutzabstände oder was?

Wie gesagt:
Torsten C. schrieb:
> Hier kommen die ohne Stahlblech-Gehäuse und ohne Silikonmasse aus.
> Reicht das? Denke ich zu kompliziert?

Wenn ein sich kleiner Lötzinn-Krümel oder 'ne kleine Schraube im Gehäuse 
verselbsstständigt, muß die Niedervolt-Seite ja geschützt sein.

Es gibt ja Schutzklasse I (Schutzerdung) und Schutzklasse II 
(Schutzisolierung). Vielleicht habe ich beides vermischt ...

von MaWin (Gast)


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Das Problem an Silikon:

Bei Oberflächen braucht man einen Abstand von 8mm, während durch die 
Luft 4mm reichen (oder sogar 2.5mm, je nach Isolationsklasse und Höhe 
etc.)

Mit dem Dazwischenpfuschen macht man sich also mehr Probleme als man 
löst.

Wenn die Pins des SSR keine 8mm Kriechstrecke erlauben, fräst man eben 
einen 1cm langen 1mm dicken Schlitz in die Leiterplatte zwischen primär 
und sekundär.

Gegen Kurzschluss durch Schrauben etc. reicht es, mechanisch zu 
verhindern, daß in die Gegend Schrauben hinklötern, das machen andere 
durch unterlegen einer isolierenden Kunststoffolie die die Platine NICHT 
berührt aber den Abstand klin genug hält, damit eben keine 4mm langen 
Teile dazwischenrutschen können.

von Torsten C. (torsten_c) Benutzerseite


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MaWin schrieb:
> Bei Oberflächen braucht man einen Abstand von 8mm, während durch die
> Luft 4mm reichen …
> Mit dem Dazwischenpfuschen macht man sich also mehr Probleme als man
> löst.

Mit Epoxidharz vergießen hilft also auch nicht?!

MaWin schrieb:
> Wenn die Pins des SSR keine 8mm Kriechstrecke erlauben, fräst man eben
> einen 1cm langen 1mm dicken Schlitz in die Leiterplatte zwischen primär
> und sekundär.

Danke für den Tipp. :-)

Der Pinabstand beträgt 7,62mm zwichen den Mittelpunkten. 4mm bekomme ich 
hin, 8mm natürlich nicht. Aber 1mm ist demnach ^^ zu wenig. Es würden ja 
sogar 4mm dazwischen passen. Also muß ich einen 4mm-Schlitz in die 
Leiterplatte machen, richtig?

MaWin schrieb:
> das machen andere
> durch unterlegen einer isolierenden Kunststoffolie

Du meinst sicher die Lötseite. Was ist mit der Bestückungsseite, da wo 
ich den Silikonschlauch eingezeichnet hatte? Dort können auch Schrauben 
hinklötern.

von MaWin (Gast)


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> Mit Epoxidharz vergießen hilft also auch nicht?!

Du musst dann einen HiPot Test machen.

> Der Pinabstand beträgt 7,62mm zwichen den Mittelpunkten.
> 4mm bekomme ich hin, 8mm natürlich nicht.
> Aber 1mm ist demnach ^^ zu wenig.

Wieso ? Du machst aus (nicht) 8mm Kriechstrecke,
eine (ausreichend) 4mm (7.62mm) Luftstrecke.

Daß (nd wie) man Isolatoren in dieser Luftsrecke mitzählt,
hab ich nie gehört bzw. kenne keine Faktoren dazu
(1mm bewertet mit xx Volt + 6.26mm bewertet mit yy Volt...)

von Torsten C. (torsten_c) Benutzerseite


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Hallo!

Wenn man selbt was mit 230V baut, steht man ja schon mit einem Bein im 
Gefängnis. Firmen lassen sich die Konstruktion vom TÜV, CE, ... abnehmen 
und sind dann auf der sicheren Seite, falls einen Unfall durch 
Stromschlag passiert. Und es soll ja auch schon passiert sein, dass 
einer vom TÜV auch mal ein Auge zugedrückt hat.

Privat habe ich aber nicht die Möglichkeit, mich derartig abzusichern 
(zu teuer), daher müsste das ganze im Zweifelsfall auch einem Gutachten 
vor Gericht standhalten. Darum frage ich so intensiv nach :

MaWin schrieb:
> … das machen andere
> durch unterlegen einer isolierenden Kunststoffolie die die Platine NICHT
> berührt aber den Abstand klein genug hält, damit eben keine 4mm langen
> Teile dazwischenrutschen können.

Darf Kunststoffolie auf der Lötseite die Lötpins berühren? Wenn am Rand 
ein Schlitz (Abstand ^^) ist, wo ein Stückchen einer Litze-Ader durch 
paßt, ist das ja auch kein guter Schutz.

Ich tendiere nun zu einer Kunststoffdose, z.B. so eine wie diese:
http://clickbox.de/Kunststoff-Verpackungen/Kunststoffdosen-Rechteckdosen-Klarsichtdosen/Kunststoffdose-93-x-63-x-43.html

Wenn ich den_Deckel der Kunststoffdose auf der Lötseite über die Pins 
mache, dann gibt es keine Berührung und keine Schlitze ^^. Das wäre doch 
optimal, oder?

Torsten C. schrieb:
> Was ist mit der Bestückungsseite, da wo
> ich den Silikonschlauch eingezeichnet hatte? Dort können auch Schrauben
> hinklötern.

Auf der Bestückungsseite würde ich dann das Kunststoffdose über die SSRs 
stülpen. Oder sehe ich ein Problem, wo keins ist?

MaWin schrieb:
> Wenn die Pins des SSR keine 8mm Kriechstrecke erlauben, fräst man eben
> einen 1cm langen 1mm dicken Schlitz in die Leiterplatte zwischen primär
> und sekundär.

Der Platinenservice, den ich gern nutzen würde schreibt: "Der kleinste 
mögliche Fräser für Innenausbrüche ist 1.0 mm. Sämtliche Leiterbahnen 
und Kupferflächen sollen einen Mindestabstand von 0,5 mm zur Innenkontur 
haben." Das sollte also klappen. :-)

MaWin schrieb:
>> Mit Epoxidharz vergießen hilft also auch nicht?!
> Du musst dann einen HiPot Test machen.

Danke, das behalte ich als Alternative mal im Hinterkopf, da das 
"vergießen" auch die Montage vereinfacht (keine Distanzbolzen, keine 
Schrauben, Zugentlastung, ...). Vielleicht redet Ihr mir die 
Kunststoffdose ^^ ja noch aus. ;-)

MaWin schrieb:
> Daß (und wie) man Isolatoren in dieser Luftsrecke mitzählt,
> hab ich nie gehört bzw. kenne keine Faktoren dazu.

Danke, dann hab' ich's verstanden. :-)

von Torsten C. (torsten_c) Benutzerseite


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Dass es für den PR36MF21NSZF als eins der wenigen SSRs eine 
VDA-Approbation gibt, liegt sicher daran, dass bei dem Gehäuse an der 
Oberfläche eine Strecke von mehr als 8mm ^^ eingehalten wurde (grün im 
Bild, siehe Anlage). Oder?

Ich habe jetzt nur noch ein Problem: Wie verhindere ich, dass z.B. ein 
8mm langes Stückchen von einer Litze-Ader (rot im Bild) unter dem Chip 
eine Verbindung herstellen kann?

Eingießen geht nicht ohne HiPot-Test ^^.

Wenn ich in die Fräsnut der Platine nun von unten Silikon spritze, dann 
bleiben die 8mm doch erhalten, oder? Die 8mm laufen ja (wie die grüne 
Linie) an der Oberfläche entlang, so wie ich das verstanden habe.

Die 600mA des PR26MF21NSZ sind nur bei 1,0mm Platinenabstand 
spezifiziert, aber selbst mit Silikon kann ich das SSR sicher mit 200mA 
belasten.

BTW: Ich brauche zwar eigentlich mehr als 600mA, aber bei einer 
alternativen Lösung mit 230V-Relais (mit Selbsthaltung, aber das ist ein 
anderes Thema), könnte ich das Sharp-SSR nehmen, um ein 230V-Relais zu 
erregen. Schließlich kostet dieses SSR nur 1,05€.

Wenn 200mA reichen, wäre die oben beschriebene Lösung auch zu 
gebrauchen, um dierkt kleine 230V-Verbraucher zu schalten. Oder was 
meint Ihr?

von MaWin (Gast)


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> Darf Kunststoffolie auf der Lötseite die Lötpins berühren?

Normalwerweise wird sie so montiert, daß sie das nicht tut.

> Wie verhindere ich, dass z.B. ein 8mm

Gar nicht. 8mm reicht als Abstand.

Wer 1cm lange Drahtstücke durch die Lüftungschlitze eines Geräts wirft, 
muß sich nicht wundern, wenn 230V auf die Buchsen kommt.

von oszi40 (Gast)


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1.Wenn keiner weiß wozu Du das Ding brauchst, wirst Du auch nur halbe 
Antworten bekommen. Selbst wenn die Schaltung schön ist, kann der Aufbau 
falsch sein. Falls irgendwas in mechanische Resonanz kommt, könnten auch 
Teile abfallen und ungünstig herumliegen.

2.Dein S202S01 Datenblatt ist z.B. da 
http://sharp-world.com/products/device/lineup/data/pdf/datasheet/s102s01_e.pdf

von Torsten C. (torsten_c) Benutzerseite


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oszi40 schrieb:
> 1.Wenn keiner weiß wozu Du das Ding brauchst, wirst Du auch nur halbe
> Antworten bekommen.

Danke für den Tipp. Das soll die 230V-Relaisbox für das 
USB Koppelfeld für Festplatten werden. Das USB_Koppelfeld hat einen 
eigenen Thread, wo es nicht um Mechanik und Gehäuse geht.

> Falls irgendwas in mechanische Resonanz kommt, könnten auch
> Teile abfallen und ungünstig herumliegen.

Darum frage ich hier ja nach.

Wir haben gerade gelernt ^^, dass man sich gegen 1cm lange ungünstig 
herumliegende Drahtstücke nicht absichern muss. BTW: Vielen Dank für 
derartig konstruktive Antworten.

Wegen der Resonanz hatte ich oben eine 3mm-Gewindestange vorgeschlagen. 
Siehst Du darüber hinaus noch weitere Risiken?

> 2.Dein S202S01 Datenblatt ist z.B. da …

Ich hatte es bereits ausführlich gelesen, aber so finden es die anderen 
Mitleser natürlich schneller. :-)

von Torsten C. (torsten_c) Benutzerseite


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PS: Ich habe gerade gesehen, dass meine Frage schon mal gestellt wurde, 
im Beitrag "S202S02 Frage zum Abstand.", aber auch ohne dass ich 
mir nach den Antworten sicher wäre.

Weder der S202S01 ^^ noch der S202S02 (mit Nullspannungsschalter) haben 
8mm Kriechstrecke auf der Chip-Oberfläche, grün in der Skizze:

http://www.mikrocontroller.net/attachment/148307/Sharp_I.png

Daher fällt diese IC-Familie in Deutschland mit VDE-Richtlinien 
vermutlich ganz aus, richtig?

http://www.as-workshop.de/actoprax/relais.htm schreibt:
"Bei höherer Spannung … dürfen … nur ausreichend isolierende Relais mit 
VDE-Prüfzeichen verwendet werden."

Aber das ist vielleicht eher ein Thema für das Forum: "Mikrocontroller 
und Digitale Elektronik".

Ist der mechanische Aufbau denn nun so OK, auch ohne inneres 
Stahlblech-Gehäuse ^^ und mit Fräsung unter'm Chip?

von Bödefeld (Gast)


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Die bei dem TO igendwie spürbare Paranoia ist jedenfalls die absolut 
schlechteste Basis, um etwas zuverlässiges und sicheres zu entwickeln.

Das führt meist nur zu wildem und an Albernheiten grenzenden 
Aktionismus, der am Ende dann mehr schadet als nützt.

Ist garnicht polemisch gemeint, aber je mehr Klimbim zum vorgeblichen 
Schutz eingebaut wird, umso mehr kann auch versagen und neue Probleme 
schaffen.

Ich kenne Konstruktionen (zwar aus dem Maschinenbau), die man aber 
direkt vergleichen kann, nämlich z.B. genietete Bleche, wo aus 
Sicherheitsparanoia soviele zusätzliche Niete angebracht wurden (soll ja 
halten!) bis das Ganze dann durch die enge Perforation mit Nietlöchern 
brüchig wurde.

von Torsten C. (torsten_c) Benutzerseite


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Ich würde gern die Solid-State-Relais von Sharp im SIP-Gehäuse nehmen 
(S202S02), weil sie so preiswert sind,
aber ich schrieb:
> Daher fällt diese IC-Familie in Deutschland mit VDE-Richtlinien
> vermutlich ganz aus, richtig?

Meint Ihr, ich könnte die S202S02 trotzdem verwenden, wenn ich zwischen 
dem Hochvolt- und dem Niedervolt-Pin statt einer Fräsung je eine 
Leiterbahn mit Schutzleiter auf beiden Platinenseiten ziehe? Oder wäre 
das auch eher die Kategorie "Klimbim zum vorgeblichen Schutz"?

Bödefeld schrieb:
> … je mehr Klimbim zum vorgeblichen
> Schutz eingebaut wird, umso mehr kann auch versagen und neue Probleme
> schaffen.

Um hier den "goldenen Mittelweg" zu finden, hoffe ich ja im Forum auf 
Feedback und habe ja auch schon welches bekommen, danke. :-)

von Bödefeld (Gast)


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Mit der Schutzleiteridee machst Du aber sofort wieder NEUE Baustellen 
auf. Das wäre dann z.B. genau so ein Zusatzklimbim den ich ja erwähnt 
hatte...
Wobei ich nichtmal sicher sagen, ob die Variante zulässig wäre.

Auf jeden Fall aber...
1.) Musst Du ggf. eine andere Schutzklasse für das Gerät deklarieren
2.) geht der Zirkus mit korrekter Anschraubung/Lötung/blablub des 
Schutzleiters dann los. Wenn DER sich nämlich löst, verringern sich die 
Kriechstrecken sofort auf ein Minimum.

Eine geeignete Fräslinie bei den vorgeschriebenen Abständen ist 
zulässig, üblich, simpel und rasch gemacht, nimm halt nötigenfalls eine 
Laubsäge.

von Torsten C. (torsten_c) Benutzerseite


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Bödefeld schrieb:
> Eine geeignete Fräslinie bei den vorgeschriebenen Abständen ist
> zulässig, üblich, simpel und rasch gemacht

Gegen die Fräslinie habe ich gar nichts, aber was hilft sie mir?

Mir geht es darum, ob es (egal ob mit oder ohne Fräslinie) überhaupt 
eine Chance gibt, die mit 3,30€ sehr preiswerten S202S02 "sicher" zu 
verbauen.

Oder sind die S202S02 wegen des zu kleinen Abstandes (an der Oberfläche 
weniger als 8mm, siehe rote Linie) gar nicht sicher verbaubar?

Dann wäre die Antwort auf die Eingangsfrage: "Vergiss es, geht gar 
nicht . Nimm ein SSR-Steckrelais von Finder für knapp 10€ oder nimm 
ein mechanisches Relais, wenn Dir 10€ zu teuer sind".

So wie ich die Beiträge verstanden habe, bleibe nur Giessharz mit 
anschließendem HiPot-Test:

MaWin schrieb:
> Bei Oberflächen braucht man einen Abstand von 8mm, während durch die
> Luft 4mm reichen …

MaWin schrieb:
>> Mit Epoxidharz vergießen hilft also auch nicht?!
> Du musst dann einen HiPot Test machen.

von Bödefeld (Gast)


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Sind denn eigentlich diese 8mm der letzte Stand der Weisheit?
Woher genau kommt diese Angabe überhaupt?
Ist das sowas wie das Eisen im Spinat, was nur noch stereotyp 
dahergeplappert wird, oder wo ist die genaue Grundlage für 8mm im 
konkreten Fall dieses Threads?

Im Artikel dazu in diesem Forum hier ist z.B. die Rede von nur 6mm!
Also entweder der Artikel ist nicht korrekt, oder hier im Thread wurde 
nicht ganz präzise gepostet!

Google bringt zutage, dass 8mm nur bei med. Geräten nötig sind, und 
zwischen 4,5 und 6mm ist alles mögliche zu finden. Natürlich kommen 
diese Divergenzen auch durch die versch. Klassen an Verschmutzung und 
Trägermaterial, aber die Infos gehen für trockenes FR4 eher in Richtung 
5mm als 8mm!

So pauschal, wie es hier im Thread vermeldet wurde, scheint es absolut 
nicht zu sein. Kann da jemand etwas mehr Klarheit bringen?

von Torsten C. (torsten_c) Benutzerseite


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Ich will natürlich meine Bastelei nicht beim VDE prüfen lassen, aber ich 
möchte schon so bauen, dass der VDE grundsätzlich eine Approbation 
erteilen könnte .

Bödefeld schrieb:
> Kann da jemand etwas mehr Klarheit bringen?

Im Artikel Leiterbahnabstände steht einiges. Aber ich bin nicht 
sicher, ob ich das alles richtig verstanden habe.

Es gibt Schutzklasse I und Schutzklasse II ^^, und meine ganzen 
Vorschläge für eine "doppelte oder verstärkte Isolierung zusätzlich zur 
Basisisolierung" wird als kontraproduktiver Klimbim zum vorgeblichen 
Schutz beurteilt. Was müsste ich denn für die "verstärkte Isolierung" 
machen?

Würden dem VDE denn die "Mindestabstände nach IEC60950 oder MIL Std 275 
B" reichen? Vielleicht reichen ja auch 1,575mm, dann bräuchte ich nicht 
mal 'ne Fräslinie. Kann das sein?

Vielleicht sollte ich mal versuchen, direkt mit einem der Autoren in 
Kontakt zu kommen oder dem VDE beitreten?
http://www.mikrocontroller.net/wikisoftware/index.php?title=Leiterbahnabst%C3%A4nde&action=history

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