Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Kleinrelaisansteuerung direkt von Optokoppler


von Thorsten B. (bear8234)



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Hallo!

Für unsere Dachfensterjalousien habe ich jetzt endlich ein 
Interface-Modul zur Anbindung an unsere Haussteuerung erstellt. Das 
ganze ist eine Kombination aus Schaltungen verschiedener Quellen, welche 
ich (hoffentlich) zu einem sinnvollen Ganzen kombiniert habe. Nun habe 
ich dazu aber noch 2 Fragen an die Experten hier im Forum:

Ist die Ansteuerung der 2 Relais so in Ordnung?
Lt. Datenblatt verkraftet der Optokoppler auf der CE-Strecke max. 100mA. 
Mein Kleinschaltrelais hat einen Spulenwiderstand von 1152 Ohm. Damit 
brauchts bei vollen 24V dann 20,8mA. Liege ich also zum einen deutlich 
unter dem Grenzwert, zum anderen bleiben dem Relais im Betrieb ja durch 
den Transistor keine 24V mehr übrig, so das es damit noch weniger Strom 
zieht. Die Schaltsicherheit sollte auch da sein, lt. Datenblatt vom 
Relais ist die min. Spulenspannung 16V.

Zweite Frage betrifft die 230V-Erkennung. Ich habe die Schaltung 1-zu-1 
hier aus einem Forumsbeitrag übernommen - nur habe ich den 
Ursprünglichen Optokoppler CNY17 zusammen mit seiner Freilaufdiode durch 
den AC-Typ TLP620 ersetzt. Soweit ich mit den Datenblättern zurech 
gekommen bin sind die Ansteuerbedingungen beider OC's gleich, weshlab 
ich die Dimensionierung der Schaltung übernommen habe. Liege ich da mit 
richtig oder hab ich da was übersehen?

Vielen Dank schon mal im Vorraus an alle, die sich kurz Zeit nehmen und 
mal auf die Schaltung gucken.


Mit freundlichen Grüßen

Thorsten Bruns

von jsw (Gast)


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Die Kombination Optokoppler+Relais ist in meinen Augen doppelt 
gemoppelt.
Also entweder Relais mit 230V-Ansteuerung oder Optokoppler mit 
Transistoren als Leistungsschalter.

Wofür ist der 860 kHz Filter im Motorstromkreis gut? Zumindest erscheint 
mir die Induktivität mit 12A im Vergleich zum Relais, welches max. 2A 
schalten kann, überdimensioniert zu sein. Oder ist es umgekehrt?

Alle Datenblattangaben des Relais beschränken sich auf "resistive load", 
d.h. das Verhalten bzw. die Lebensdauer bei induktiver Last wird nicht 
garantiert. Welche Schutzbeschaltung der Relaiskontakte ist vorgesehen?

Für das allgemeine Verständnis wäre es hilfreich, den Jalousientyp zu 
kennen und mehr über die Ansteuerung zu erfahren (z.B. 230V AUF/ZU von 
Taster/Relais/... welcher Steuerung).

von hinz (Gast)


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jsw schrieb:
> Die Kombination Optokoppler+Relais ist in meinen Augen doppelt
> gemoppelt.

Und der dolle Polwender erst.

von Ansgar K. (malefiz)


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der Polwender ist eine Fehlkonstruktion egal welches Relais anzieht 
Antrieb A bekommt 24V und Antrieb B 0V

von Thorsten B. (bear8234)



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Hallo!

Polwender:
Huch, da hab ich mit dem Polwender aber ordendlich Mist verzapft - ich
sach nur "Betriebsblind".  Darum ja auch meine Bitte das hier mal drauf
geguckt wird, denn 4 Augen sehen mehr als 2... ;-)  Ach ja, die
Anschlüsse "Antrieb A" und "Antrieb B" kommen an einen Antrieb, dachte
das wäre logisch...


Zum allgemeinen Verständnis hier noch die (zu recht) angemahnten Fakten
zum "Drumherum":

Ansteuerung:
Die beiden 220V-Signale stammen von einem Jalousienmodul aus meiner
Hausautomatisierung. Leider gibt es da keine Ansteuermodule für 24V DC
Antriebe die mit Polwender arbeiten. Das Jalousienmodul hat halt nur 3
Anschlüsse für den Antrieb: "L" für Auf, "L" für Zu und "N".


860kHz-Filter:
Es handelt es sich bei den Antrieben um "intelligente" Velux-Antriebe.
Die reden miteinander über ein 860kHz-Signal, welches sie auf die 24V DC
aufmodulieren - damit blockieren sich die Antriebe z.B. gegenseitig
(weil das originale Netzteil nur rund 1 Ampere liefert und keine 2
Antriebe gleichzeitig versorgen kann). Um diese Kommunikation (und damit
die gegenseitigte Blockierung) zu unterbinden braucht es den Filter, da
ich alle 9 Antriebe mit einem gemeinsamen Netzteil (10A) versorge.


Relais an Optokoppler:
Die Optokoppler sollen ja den 220V AC-Anteil galvanisch vom 24V DC
Anteil trennen. Die Jalousien ziehen ca. 800mA im Betrieb, das ist zu
viel für die OC's - daher die nachgeschalteten Relais, die ich in
ausreichender Menge in meinem Fundus habe. Eine Transistorlösung währe
sicherlich auch möglich, aber da bräuchte es dann wohl noch mehr BE's
die ich nicht hier habe (=Kostenfrage).


Dimensonierung der Spule des Filters:
Auch die Wahl der Induktivität ist in erster Linie dem Inhalt meines
Fundus zuzuschreiben - ich hab noch 'ne Schachtel mit diesen
Induktivitäten hier rumliegen, warum sollte ich die also nicht mit
verarbeiten.



Mit freundlichen Grüßen

Thorsten Bruns

von Dietrich L. (dietrichl)


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Thorsten Bruns schrieb:
> Lt. Datenblatt verkraftet der Optokoppler auf der CE-Strecke max. 100mA.
> Mein Kleinschaltrelais hat einen Spulenwiderstand von 1152 Ohm. Damit
> brauchts bei vollen 24V dann 20,8mA. Liege ich also zum einen deutlich
> unter dem Grenzwert,

Der Grenzwert ist eine Sache (Absolute Maximum Ratings = Zerstörgrenze), 
ob der benötigte Strom von 20,8mA aber tatsächlich fließt und der 
Transistor des OK genügend durchschaltet eine andere. Relevant ist dazu 
die "CURRENT TRANSFER RATIO". Daraus ergibt sich der benötigte Strom 
durch die LED am Eingang (Toleranzen, Sättigungsspannung Vce, 
Temperaturbereich berücksichtigen!).
Ich vermute, das wird kaum dimensionierbar sein. Du brauchst vermutlich 
einen anderen OK, einen zusätzlichen Transistor vor dem Relais oder Du 
lässt den OK gleich weg (siehe unten).

Thorsten Bruns schrieb:
> Die Optokoppler sollen ja den 220V AC-Anteil galvanisch vom 24V DC
> Anteil trennen.

Das beantwortet aber nicht die Frage, warum Du dazu zusätzlich einen 
Optokoppler nehmen willst. Ein Relais mit 230VAC-Spule tut es doch 
direkt.

Gruß Dietrich

von Harald W. (wilhelms)


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Dietrich L. schrieb:

> Ein Relais mit 230VAC-Spule tut es doch direkt.

Bzw. ein 24...48V Gleichspannungsrelais in einer ähnlichen
Schaltung wie sie jetzt für den Optokoppler genommen wird.
Gruss
Harald

von Thorsten B. (bear8234)


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Hallo,

Dietrich L. schrieb:
> Das beantwortet aber nicht die Frage, warum Du dazu zusätzlich einen
> Optokoppler nehmen willst. Ein Relais mit 230VAC-Spule tut es doch
> direkt.

Das mit dem Relais stimmt zwar, aber das ganze ist eine Preisfrage.

Bei 9 Jalousien würde ich 18 Relais benötigen (+2 Stück für eine 
Reserveplatine). Wenn ich jetzt bei den bekannten Versendern mal so 
gucke dann finde ich die günstigsten Relais mit 230V Spule so um 5€ pro 
Stück. Macht insgesamt glatte 100€ nur für die Relais. Im Gegenzug habe 
ich jetzt nur Kosten für die X2-Kondensatoren von 17,50€ - den ganzen 
anderen Kram hab ich im Fundus - also eine reine Kostenfrage (reine 
Relais-Lösung für ca. 100€ gegen das oben für rund 18€). Da fällt die 
Wahl für die Relais-Lösung seeehr sehr schwer...


Aber zurück zur Schaltung. Mein Hauptproblem ist wohl das ich das mit 
dem berechnen im AC-Teil weder kapiere noch hinbekomme. Wie ich schrieb 
hab ich diesen Teil "kopiert". Im Datenblatt des OC steht, das 
typischerweise 16mA für die LED benötigt wird - bei 50% Ic/If würde der 
Collectorstrom dann bei max. 32mA liegen?

Wie ist das eigentlich bei den AC-OC's bzgl. dem 50Hz Sinus in der 
Ansteuerung. Steuert der Ausgangstransistor dann auch so eine 
"Sinus"-Kurve durch, d.h. kann es sein das mein Relais dann anfängt zu 
"klappern"?


Danke vorab für weitere Infos.


Mit freundlichen Grüßen

Thorsten Bruns

von Hubert G. (hubertg)


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Die Relais werden mit 100Hz schnurren.

von Wilhelm F. (Gast)


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Thorsten Bruns schrieb:

> Liege ich da mit
> richtig oder hab ich da was übersehen?

Nur als Randbemerkung:

Für die Kontaktlebensdauer bei induktiven Lasten könnte man den 
Kontakten noch Funkenlöschglieder spendieren, falls die Last selbst 
keine Freilaufdiode hat. Das sind einfache seriengeschaltete RC-Glieder 
parallel zu den Kontakten. Die Werte berechnen sich nach der Belastung.

Varistoren könnten es auch tun, aber die hatte man früher im 
elektromechanischen Zeitalter noch nicht so, leistungsfähige Dioden auch 
nicht.

von Alex (Gast)


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Im Datenblatt des Optokopplers steht unter Recommended Operating 
Conditions:
Ic max = 10mA!
Wie schon gesagt, die Maximum Ratings sagen nur wann das Teil kaputt 
ist...

Für deine Relais müsste eine Schaltung mit C und R in Reihe 
funktionieren (ohne O.K.). Durch die Wechselspannung würden sie 
natürlich etwas brummen.

Zur Berechnung bräuchte man aber genaue Angaben über die Relais:
Mindeststrom, Widerstand und ungefähre Induktivität - sonst müsste man 
mit verschiedenen Werten rumprobieren.

von Dietrich L. (dietrichl)


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Thorsten Bruns schrieb:
> Im Datenblatt des OC steht, das
> typischerweise 16mA für die LED benötigt wird - bei 50% Ic/If würde der
> Collectorstrom dann bei max. 32mA liegen?

Noch mal nachrechnen: Ic/If = 50% = 0,5
                      Ic = 20,8mA = If * 0,5
                      If = 41,6mA   => schlecht!
Und beim TLP620 stehen die 50% immerhin als Minnimum,
aber bei 25°C und Uce = 5V. Und wenn man dann in den Diagrammen schaut 
sieht es für Deine Bedürfnisse noch schlechter aus.

Also doch ein andere OK oder einen zusätzlichen Transistor als 
Verstärker.
Oder ein günstigeres DC-Relais + Beschaltung (Gleichrichter, 
Vorwiderstand, ev. C).

Gruß Dietrich

von Thorsten B. (bear8234)



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Hallo,

nachdem Dietrich mir vorgerechnet hat (Vielen Dank übrigens) das ich 
total daneben gelegen habe und meinen Strom bestimmt nicht aus dem OC 
holen kann, hab ich mal versucht da noch 'ne Transistor-Stufe 
einzubauen. Die Auswahl des Transistors ist übrigens (wie sollte es auch 
anders sein :-) ) dem Inhalt meines Laborfundus geschuldet - hab grad 
keine anderen SMD-Transistoren rumfliegen als die BC807-40.

Bitte um einen kurzen Kommentar - ist das jetzt totaler Murks (also noch 
mehr als vorher schon ;-) ) oder kann man das irgendwie noch als 
sinnvolle Schaltung bezeichnen.

Vielen Dank im Vorraus für kommenden Kommentare, Hinweise und nützliche 
Bemerkungen.

Mit freundlichem Gruß

    Thorsten Bruns

PS: Ach ja, die Tantal-Elkos hab ich auch noch im Fundus - in der 
LTspice - Simulation bekomme ich so eine glatte Ausgangsspannung am 
Relais. Die Abfallverzögerung kann ich problemlos verschmerzen.

von MaWin (Gast)


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Mit einem Optokoppler einen Elko quasi kurzzuschliessen ist keine gute 
Idee, da fliessen über 100mA. Natürlich ist es nötig, die 100Hz zu 
filtern. Natürlich könnte ein 50%CTR Optokoppler ein 20mA Relais direkt 
schalten, wenn er mit 40mA versorgt wird.

von Thorsten B. (bear8234)


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Hallo MaWin,

danke für den Hinweis, das hab ich irgendwie übersehen... (is ja auch 
schon spät...)

Was wäre denn eine Alternative?

Sollte ich den Widerstand R15/R25 evtl. aufteilen (700 u. 300) und den 
Elko dazwischen anschließen?

Der OC, der Transistor und die Relais sind feststehende Größen! Da kann 
ich jetzt nix mehr daran ändern.

Mit freundlichem Gruß

    Thorsten Bruns

von Hubert G. (hubertg)


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Abgesehen davon das mir die Verwendung der Optokoppler rätselhaft ist, 
die Relais würden genau so Potential trennen, schließt du mit den 
Kontakten die 24V kurz.
Es wäre doch sicher besser wenn du den Motor kurzschließen würdest.

von Thorsten B. (bear8234)


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@Hubert G:

Hm, das mit der Potentialtrennung per Relais ist ja richtig, die Gründe 
dagegen habe ich aber oben schon verdeutlicht:
Relais mit 230V-Spule sind im Verhältnis viel zu teuer und ein Relais 
als galvanische Trenninstanz "mag ich nicht"! So brauche ich nur einen 
Berührungsschutz für den Netzspannungsteil, der von den Eingangsklemmen 
bis zum Optokoppler reicht. Der Anteil des Moduls wo auch 
elektromechanische Bauelemente im Einsatz sind ist 100% Niederspannung. 
So könnte ich z.B. das Relais auf einen DIL-Sockel packen, damit auch 
nicht-Fachleute es leicht nach Anweisung tauschen können. Aber das ist 
ein anderes Thema das ich hier nicht weiter diskutieren möchte.


Was bleibt ist die Aussage bzgl. der Kontaktbeschaltung der Relais und 
dem Kurzschließen der 24V. Das ist mir schleierhaft! Wo entsteht denn da 
bitte ein Kurzschluss?
Sind beide Relais in Ruhestellung liegt +24V (über L1) an der Wurzel von 
K1 (K1.13) und über den NC-Kontakt (K1.11) am NO-Kontakt von K2 (K2.9). 
GND ist direkt mit der Wurzel von K1 (K1.4) und über den NC-Kontakt 
(K1.6) am NO-Kontakt von K2 (K2.8). Die Ausgansgänge Antrieb A und 
Antrieb B liegen frei (Der Motor braucht bzw. kann hier nicht 
kurzgeschlossen werden, da zwischen diesem Polwender und dem Motor noch 
eine Steuerelektronik liegt, welche für Sanftlauf, Halt an Endlagen usw. 
sorgt).

Wenn K1 anzieht wird +24V über den NO-Kontakt K1.9  mit Ausgang Antrieb 
A und GND über den NO-Kontakt K1.8 mit dem Ausgang Antrieb B verbunden. 
Gleichzeitig wird damit Relais K2 komplett von der Spannungsversorgung 
getrennt, so das es bei gleichzeitiger Betätigung nicht zu einem 
Kurzschluss kommen kann (Plus an Antrieb A und Masse an Antrieb B ist 
die Vorzugsrichtung des Polwenders, im Fehlerfall würden die Jalousien 
geöffnet). Wird K2 angesteuert so wird die Spannung über die NO-Kontakte 
K2.9 und K2.8 umgepolt mit den Ausgängen verbunden (also +24V an Ausgang 
Antrieb B und GND an Ausgang Antrieb A). Ich kann da in keinem Fall 
einen Kurzschluss entdecken.

Trotzdem Danke für den Kommentar, bin immer offen für Kritik u. 
Anregungen.

Einen schönen Tag noch.


MfG

Thorsten Bruns

von Hubert G. (hubertg)


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Mit dem Kurzschluss hatte ich unrecht, ich habe die Kreuzung als Connect 
gesehen.
Es gingen auch 24V Relais, es ändert sich nur die Größe von C11 und C21 
und ein Gleichrichter ist notwendig. Du würdest dir die nachfolgende 
Schaltung ersparen.
Die Wahrscheinlichkeit das ein Relais stirbt ist sicher nicht wesentlich 
größer als das ein Optokoppler sirbt.
Aber es ist natürlich deine Entscheidung.

von Thorsten B. (bear8234)


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Hallo!

@Hubert G.:
In der Tat ist es meine Entscheidung in dieser Schaltung OC's und Relais 
einzusetzen. Hoffe dieser Punkt ist mittlerweile soweit klar. Mir geht 
es jetzt eigentlich jetzt noch um eine Antwort auf meinen Beitrag 27.12. 
02:32 wo ich gefragt hatte:

Sollte ich den Widerstand R15/R25 evtl. aufteilen (700 u. 300) und den
Elko dazwischen anschließen? Damit wäre ja der direkte Kurzschluss durch 
den OC nicht mehr vorhanden bzw. der max. Strom wäre durch den 700 Ohm 
Widerstand auf theoretisch max. rund 35mA begrenzt. Damit liege ich zwar 
über dem empfohlenen Wert von 10mA, aber deutlich unter dem max. Wert 
von 50mA für Ic - das sollte der OC wohl aushalten.

MfG

Thorsten Bruns

von Sebi2020 (Gast)


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MaWin schrieb:
> Mit einem Optokoppler einen Elko quasi kurzzuschliessen ist keine gute
> Idee, da fliessen über 100mA. Natürlich ist es nötig, die 100Hz zu
> filtern. Natürlich könnte ein 50%CTR Optokoppler ein 20mA Relais direkt
> schalten, wenn er mit 40mA versorgt wird.

Ein Optokoppler dessen Eingang 40 mA aushält? Das muss aber ne super LED 
sein :D

von Jobst M. (jobstens-de)


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Ich finde den Polwender recht umständlich.

Ein Umschalter pro Relais genügt!


Gruß

Jobst

von Harald W. (wilhelms)


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Thorsten Bruns schrieb:

> In der Tat ist es meine Entscheidung in dieser Schaltung OC's und Relais
> einzusetzen.

Das Du dadurch aber die Zuverlässigkeit Deiner Schaltung verringerst
ist Dir auch klar?
Gruss
Harald

von Thorsten B. (bear8234)


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Hallo!


@Jobst M.:

Jobst M. schrieb:
> Ein Umschalter pro Relais genügt!

Würde mich interessieren wie man dann einen Kurzschluss vermeidet, wenn 
durch einen externen Fehler (also außerhalb der Schaltung) beide Relais 
gleichzeitig eingeschaltet werden? Bin immer dafür zu haben eine 
Schaltung einfacher zu machen.


@Harald Wilhelms:

Harald Wilhelms schrieb:
>...Zuverlässigkeit Deiner Schaltung verringerst...

Jep, ist mir klar. Ist aber so wie Einstein schon in seiner Genialität 
erkannt hat: von nix kommt nix - sprich Sicherheit bekommt man halt 
nicht geschenkt. In diesem Fall ist Sicherheit (für mich) die Trennung 
von 230V AC und 24V DC durch ein BE welches keine elektromechanischen 
Anteile enthält.


Bleibt immer noch meine Frage bzgl. der Schaltungsauslegung:

Thorsten Bruns schrieb:
>...Sollte ich den Widerstand R15/R25 evtl. aufteilen (700 u. 300)
> und den Elko dazwischen anschließen?...



MfG
  Thorsten Bruns
_____________________________________________________
Vielen Dank für das Lesen dieses Beitrags. Sie haben
ein paar Bytes sehr glücklich gemacht.

von Hubert G. (hubertg)


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Die Elkos kannst du auch direkt an die Basis geben. 10µ sollten reichen, 
außer es stört dich die Verzögerung nicht.
Zu den Relaiskontakten, die Wurzel von K1 und K2 je auf eine Seite des 
Motor, auf die Ruheseite jeweils -24V und auf die Arbeitsseite +24V. So 
kann nie ein Kurzschluss entstehen.

von Harald W. (wilhelms)


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Thorsten Bruns schrieb:

> Würde mich interessieren wie man dann einen Kurzschluss vermeidet, wenn
> durch einen externen Fehler (also außerhalb der Schaltung) beide Relais
> gleichzeitig eingeschaltet werden? Bin immer dafür zu haben eine
> Schaltung einfacher zu machen.

Man schaltet die beiden Relais zu einer H-Brücke zusammen, genauso
wie man aus zwei Transiostorhalbbrücken ein H-Brücke zusammenschaltet.

> Jep, ist mir klar. Ist aber so wie Einstein schon in seiner Genialität
> erkannt hat: von nix kommt nix - sprich Sicherheit bekommt man halt
> nicht geschenkt.

Du meinst Du musst mehr bezahlen für eine unsicherere Schaltung.
Genauso, wie Du jetzt eine Art Netzteil für Deine OKs baust, kannst
Du auch ein Kondensatornetzteil für beliebige Gleichspannungsrelais
bauen. Im Gegensatz zu den OKs wird diese Schaltung auch normalerweise
nicht altern.
Gruss
Harald
PS: Schon meine Gr0ßmutter sagte: "Der Hund ist tot, besser ist,
wir binden ihn an!" :-)

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