Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik ATMEGA hängt beim Schalten Induktiver Lasten


von Andy B. (andy033)


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Hallo,

ich hoffe es kann mir jemand weiterhelfen.

Ich habe mir mal eine Solarsteuerung gebaut mit der ich folgendes
Problem habe.

Beim Schalten der Relais hängt sich der Mikrocontroller zeitweise auf
(im Handbetrieb durch ein/aus der Pumpen nachvollziehbar).
Hab dann versuchsweise Entstörglieder (RC) von Schützen parallel zu den 
Kontakten geschaltet
(im Handbetrieb durch ein/aus der Pumpen kein Ausfall mehr).
Im Automatik aber passiert immer noch wenn auch selten (alle 3-6 
Wochen).

Die Steuerung wird über ein 12V 1A DC Schaltnetzteil versorgt, aus dem 
über je einen LM7805 die Spannungen für die LCD-Beleuchtung und den 
ATMEGA32 gemacht werden.
 und die 12V für den ULN2803 der für die Ansteuerung der Relais 
übernimmt.

Die Pumpen sind 230V~ 3Stufen ca. 25/35/45W
                230V~ 3Stufen ca. 30/45/60W
                230V~ 3Stufen ca. 46/67/93W
Ventil          230V~ 5W


Die Platinen sind Übereinander in einem Kunststoffgehäuse angeordnet.

    SteuerPl.   --------------------
                                     ca.   5mm
                  Relais   ------
                          |      |   ca.  15mm
    Ausgangspl. --------------------


Fragen:1. Sollte ich die Ausgangsplatine in ein eigenes Gehäuse 
plazieren
          und wie sollte der Abstand sein und muß ich die Verbndungs-
          leitung dann Entstören(Ferro)?
       2. Sollte ich Ausgangskarte bzw. Steuerung Schirmen?
       3. Sollte ich die RC-Glieder anders bemessen wenn ja wie
          (würde aber gern auf sie verzichten)
       4 . Sonstige Vorschläge?

Bitte keine elektronischen Relais.(sollte auch so gehn)

Hab mal den Schaltplan und Platinenlayouts angehängt.
Hoffe die Infos reichen.

Danke euch schonmal im vorraus.

von Wilhelm F. (Gast)


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Der µC muß ohne Vorwiderstand die C direkt laden, die direkt parallel am 
Port liegen. Quasi nur über die Pin-Impedanz. Das finde ich etwas 
ungewöhnlich, und könnte bei gleichzeitiger Mehrfacheinschaltung, und 
wenn das nur eine seltene Ausnahme ist, zu Spannungseinbrüchen am µC 
führen.

Das ist jetzt nur mal eine Anmerkung, was ich auf den ersten Blick sah.

von Stefan F. (sfrings)


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Möglicherweise ist die Spannungsversorgung des AVR nicht stabil genug. 
Die beiden Dioden haben ja auch einen gewissen Innenwiderstand. Versuche 
mal, parallel zu C10 einen 10yF Elko zu schalten.

Außerdem gehört an Pin 9 und 10 vom ULN2803 (möglichst nahe am IC) ein 
Kondensator, der die Ströme aufnehmen kann, die bei Abschalten der 
Relaises durch die Freilaufdioden abgeleitet werden. Ansonsten macht 
nämlich die 12V Spannungsversorgung jedesmal einen ordentlichen Satz 
nach oben und die Ströme in den verhältnismäßig langen Leitungen 
induzieren ein kräftiges Magnetfeld, dass andere Teile der Schaltung 
stören kann. Ich würde es dort mit 470nF (kein Elko!) versuchen.

Vermeide es softwaretechnisch, mehrere Relaise gleichzeitig aus zu 
schalten. Das Einschalten ist hingegen eher unkritisch.

Die Dioden vor den Relaises sollten eigentlich nicht notwendig sein, 
weil die ja schon in dem ULN2803 drin sind. Sie schaden aber auch nicht.

von Tim (Gast)


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> 1. Sollte ich die Ausgangsplatine in ein eigenes Gehäuse
>    plazieren und wie sollte der Abstand sein und muß ich
>    die Verbndungsleitung dann Entstören(Ferro)?

Wenn du dir die störungen über die 12V/GND einkoppelst bringt das nix.

> 2. Sollte ich Ausgangskarte bzw. Steuerung Schirmen?

Da hast zwischen den Relais und dem µC nur 5mm?
Mach da mal ein Blech / Cu-Platine auf GND rein.
Wo ist dein Display und wo die Taster?

> 3. Sollte ich die RC-Glieder anders bemessen wenn ja wie
>          (würde aber gern auf sie verzichten)

Geht nicht ohne.
http://www.mikrocontroller.net/attachment/45846/RC_Glied.pdf

> 4 . Sonstige Vorschläge?

Abstände 230V/GND? Du hast doch nicht etwa eine Fläche mit Netzpotenzial 
eingebaut? -> Neu machen.
Was sagt MCUCSR?
Watchdog?

von Anja (Gast)


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Andy B. schrieb:
> Hoffe die Infos reichen.

Natürlich nicht. (die ganze Verkabelungstopologie fehlt).

Was mir aufgefallen ist: die Leitung von DGND nach AGND ist nicht direkt 
unter dem Prozessor sondern "um die ganze Leiterplatte gewickelt".

Vermutung: die Störung vom Schütz läuft am DigitalGnd in den Prozessor 
verläßt diesen am AGND und wird über die Sensorleitungen abgestrahlt.

Frage: was passiert wenn die Fühler (testweise) nicht über Leitungen 
sondern direkt an die Klemmen angeschlossen werden?

Ich würde auch nie einen Prozessorport direkt auf eine Leitung (ohne 
Serienwiderstand von mindestens 1K) legen.

Abstand Leistungselektronik (Relais) zu Prozessor so als Erfahrungswert 
mindestens 6 besser 10 cm.

Ein Layout bei dem alle Leitungen die das Gehäuse verlassen auf einer 
Seite der Leiterkarte liegen und der Prozessor möglichst weit von den 
Steckern auf der anderen Seite liegt vermeidet EMV-Probleme.

Gruß Anja

von Wilhelm F. (Gast)


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Wie groß sind denn nun die von Portpins geschalteten C? Man schaltet mit 
Outputs keine C direkt ohne Vorwiderstand, und ich tippe darauf. Alleine 
das ergibt fast immer Ärger.

von Andy B. (andy033)


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@Wilhelm Ferkes
> Der µC muß ohne Vorwiderstand die C direkt laden, die direkt parallel am > Port 
liegen..
Sry aber welche Ports meinst du PA1-7 sind Analoge Eingänge.

@Stefan Frings
> Die beiden Dioden haben ja auch einen gewissen Innenwiderstand....
Werd die mal rausnehmen, hab eh keine Batterie drin.

> Außerdem gehört an Pin 9 und 10 vom ULN2803..
Du meinst einen Keramik C 470nF zwischen Pin 9 und 10?

> ..mehrere Relaise gleichzeitig auszuschalten..
Kann ich nicht ganz ausschließen, ändere ich noch.

@Tim
> Da hast zwischen den Relais und dem µC nur 5mm?
Ja Oberkante Rel. Unterk Steuerplatine
> Mach da mal ein Blech / Cu-Platine auf GND rein.
Gnd oder PE?
> Wo ist dein Display und wo die Taster?
Taster und LCD sind auch in dem Gehäuse überhalb (20mm) der 
Steuerplatine
> Abstände 230V/GND? Du hast nicht etwa eine Fläche mit Netzpotenzial
ca. 3mm zu PE und > 6mm zu +/GND, nein Fläche = PE
> Was sagt MCUCSR? Watchdog?
mach Reset durch ein Ausschalten (kein Watchdog)will solche sachen 
mitbekommen.

@Anja
> die Leitung von DGND nach AGND ist nicht direkt unter dem Prozessor
Doch ist sie ist nur die Brücke unter MCU nicht eingezeichnet, die
Analog - gehn auf AGND->DGND, die brücke oben nach GND fehlt.

> ...direkt an die Klemmen angeschlossen werden?
Kann sie mal Abklemmen und manuell ein ausschalten ohne RC-Glieder
sonst werd ich das nicht hinbekommen das sie sich aufhängt


Dank euch für die Antworten, werd nun mal die sachen die mir klar sind 
ausprobieren.

von Tim (Gast)


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>> Mach da mal ein Blech / Cu-Platine auf GND rein.
>Gnd oder PE?

Da deine Schaltung ja an einem Schaltnetzteil hängt
und somit Potenzialfrei sein sollte an GND.
Vielleicht bringt auch ein 10 nF zwischen W6 Pin9+10 etwas.

>> Was sagt MCUCSR? Watchdog?
>mach Reset durch ein Ausschalten (kein Watchdog)will solche sachen
>mitbekommen.

Auch wenn du im Urlaub bist? ;-)
Hast du eine Ahnung wo der AVR hängen bleibt?
Irgendwelche "endlos" warte schleifen in der Display ansteuerung?

Was mir noch aufgefallen ist: Die Flächen auf deiner MCU Platine
sind nicht mit GND verbunden?
Sollte das so sein ist es kein Wunder das der AVR aussteigt.
Mach wie vorgeschlagen da mal eine Abschirmung zwischen rein.
Und Bitte Kurz und Breit mit GND verbinden.

von ./. (Gast)


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Andy B. schrieb:
> mach Reset durch ein Ausschalten (kein Watchdog)will solche sachen
> mitbekommen.

Dann implementiere einen Fehlerspeicher. Warum es nicht gut ist, den 
Prozessor hängen zu lassen, deutete ja schon mein Vorposter an.

von Falk B. (falk)


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Stefan Frings schrieb:
> Möglicherweise ist die Spannungsversorgung des AVR nicht stabil genug.
> Die beiden Dioden haben ja auch einen gewissen Innenwiderstand. Versuche
> mal, parallel zu C10 einen 10yF Elko zu schalten.
>
> Außerdem gehört an Pin 9 und 10 vom ULN2803 (möglichst nahe am IC) ein
> Kondensator, der die Ströme aufnehmen kann, die bei Abschalten der
> Relaises durch die Freilaufdioden abgeleitet werden.

Diese Ströme gibt es nicht, der Freilaufstrom geht nur durch die Spule 
und Freilaufdiode.

Ansonsten macht
> nämlich die 12V Spannungsversorgung jedesmal einen ordentlichen Satz
> nach oben und die Ströme in den verhältnismäßig langen Leitungen
> induzieren ein kräftiges Magnetfeld, dass andere Teile der Schaltung
> stören kann

Nein. Die Stromversorgung hat beim Abschalten der Releis kaum Stress.

von Andy B. (andy033)


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@Stefan Frings
> Die beiden Dioden haben ja auch einen gewissen Innenwiderstand....
Die Dioden sind jetzt raus sind Brücken drin.
> Außerdem gehört an Pin 9 und 10 vom ULN2803..
Hab mal drei 100nF Keramik parallel zwischen Pin 9 und 10 des ULN 
gemacht.
> ..mehrere Relaise gleichzeitig auszuschalten.


@Tim
> Mach da mal ein Blech / Cu-Platine auf GND rein.
Muß ich erst besorgen hoffe das bringt viel.
> Watchdog?
Ja ihr habt ja recht, mein auch nur jetzt am Anfang sieht man gleich ob 
was war später kann man ja aktivieren, bin unter der Woche nicht oft da
und nach aus ein läufts ja wieder und das kann jeder sehn, und dan 
laufen die Pumpen halt mal nicht.
>RC-Glieder
>> Geht nicht ohne.
>> http://www.mikrocontroller.net/attachment/45846/RC_Glied.pdf
Das heist bei 230V 200mA  währe das laut dem Diagramm 200mA 4nF 230V 
180Ohm

@Anja
> ...direkt an die Klemmen angeschlossen werden?
Hab sie mal abgeklemmt

Fazit:
Ist im Manuelbetrieb Relais ein aus ohne RC-Glieder keine verbesserung 
merkbar (immer beim Ausschalten passiert es).

Läuft jetzt wieder im Automatik schau ma mal wanns nächste mal soweit 
ist.


Ich hoffe jetzt das die CU Platine an der Lötpunktseite der 
Steuerplatine
an allen vier Ecken mit mit GND und wie ich gelesen habe werde ich noch 
eine Flächige Verbindung über 10nF Keramikkondensator nach PE machen und
mal längere Flachbandleitung besorgen um die Ausgangsplat. mal 
versuchsweise Räumlich zu trennen mal sehn.

@Falk Brunner
Hast wohl recht, aber ein versuch wahrs wert.

Danke Euch allen für die Hinweise weiter so :)

von kongo (Gast)


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