Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Monostabiles Relais: Dioden-Schutzbeschaltung


von Klaus (Gast)


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Hallo,

ich möchte monostabile Relais (100 mW, 5 V, einspulig) ansteuern. Dazu 
habe ich jeweils zwei digitale Ausgänge zur Verfügung, die auch genügend 
Strom liefern können (z.B. Darlington). Nun bin ich mir unsicher, wie 
ich die Ausgänge der I/O's bzw. der Transistoren schützen soll. Für den 
"einfachen" Fall, bei dem die Relaisspule auf einer Seite direkt mit 
Ground verbunden ist, steht ja sogar bei Wikipedia, wie man das macht. 
Aber in diesem "bipolaren" Fall bin ich mir nun unsicher. Ich habe mal 
eine kleine Skizze angehängt mit verschiedenen Möglichkeiten, die mir so 
in den Sinn gekommen sind:

1) Ausgänge der Transistoren jeweils mit einer Zener-Diode gegen Masse 
schützen
2) Zwei Zener-Dioden anti-parallel, parallel zur Spule
3) Zwei Zener-Dioden anti-seriell, parallel zur Spule

Wie macht es der Profi? :)
Danke für Eure Ideen!

von Jan H. (jan_m_h)


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Eine Z-Diode ist immer noch eine Diode, weshalb bei deiner 
Antiparallelschaltung das Relais nicht reagieren wird, aber möglichweise 
einer der Transistoren oder eine der Dioden den Deckel aufmachen wird 
und magischen Rauch entweichen lässt.

von eric (Gast)


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Klaus schrieb:
> 3) Zwei Zener-Dioden anti-seriell, parallel zur Spule

So mach ich es und bisher hat's immer gut funktioniert.

von Klaus (Gast)


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eric schrieb:
> So mach ich es und bisher hat's immer gut funktioniert.

Vielen Dank!
Da ich die Spule mit 5 V ansteuere, nehme ich dann als Zehnerspannung 
jeweils 5,1 V?

von Klaus (Gast)


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Klaus schrieb:
> Vielen Dank!
> Da ich die Spule mit 5 V ansteuere, nehme ich dann als Zehnerspannung
> jeweils 5,1 V?

... bzw. ich habe nochmal nachgedacht. Im Prinzip müsste doch die Summe 
aus Zenerspannung 1 + Durchlassspannung 2 (und umgekehrt) etwa 5 V 
ergeben. Sprich ich sollte eine Zehnerdiode mit z.b. UZ = 4,3 V und UD = 
0,7 V nehmen, oder nicht? Dann würden doch in beide Richtungen 
Spannungen > 5 V begrenzt werden?

von Fragezeichen (Gast)


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Das ist das Verrückteste seit Langem!
Wozu soll so etwas gut sein?..

von eric (Gast)


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Klaus schrieb:
> Dann würden doch in beide Richtungen
> Spannungen > 5 V begrenzt werden?

Die Transistore gehen doch nicht gleich hopps,
wenn sie etwas mehr Spannung bekommen.

Die Version mit je einer Diode am Kollektor
dürfte genau so funktionieren.

Bau es doch einfach mal auf
und schau es mit einem Oszi an.
Dann lernst Du es.

von Stefan F. (Gast)


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Deine Transistorschaltung ist quatsch. Du willst damit abwechselnd das 
eine oder andere Ende der Spule auf GND legen. Und wo kommt dann die 
Spannung her? Sicher nicht aus der Luft.

Das Relais benötigt 100mW also 20mA. Das schaffen viele IC's, zum 
Beispiel die ganze Logikgatter der 74HC Serie und auch die Ausgänge von 
AVR Mikrocontrollern.
1
VCC     o---|<|---+             +---|>|---o VCC
2
                  |   Spule     |
3
Port B0 o---------+---XXXXXX----+---------o Port B1
4
                  |             |
5
GND     o---|>|---+             +---|<|---o GND
Die Ausgänge des IC schützt du mit Dioden für Über und Unterspannung. 
Die induzierte Energie aus der Relaispule wird an die 
Abblock-kondensatoren der Stromversorgung abgeleitet.

Eine andere Variante, die mit nur einem I/O Pin und ohne Dioden, ist 
diese:
1
            100µF     Spule
2
Port B0 o-----||------XXXXXX-------| GND
3
             +  -
Wenn der Pin B0 auf High geht, fließt für kurze Zeit ein Strom, der das 
Relais anziehen lässt. Der Kondensator lädt sich auf, während der Strom 
bis null absinkt.
Wenn danach der Pin B0 auf Low geht, entlädt sich der Kondensator 
wieder. An der Spule liegt dann für einen kurzen Moment eine negative 
Spannung an.
Der Kondensator muss einfach nur groß genug gewählt werden, dass er 
dessen gespeicherte Energie zum Umschalten des Relais genügt.

von Stefan F. (Gast)


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Wenn schon Z-Dioden, dann würde ich nicht welche mit 5,1V nehmen, 
sondern welche, die knapp unterhalb der maximalen Kollektor-Emitter 
Spannung liegen.

von Klaus (Gast)


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eric schrieb:
> Die Transistore gehen doch nicht gleich hopps,
> wenn sie etwas mehr Spannung bekommen.

Die Ausgänge können maximal VDD + 0.6V ab ...

eric schrieb:
> Die Version mit je einer Diode am Kollektor
> dürfte genau so funktionieren.

Ja ich denke auch...

von Carsten P. (r2pi)


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Also, sorry, wenn ich mich hier jetzt total und unfassend und nervig 
aufplustere, aber ein kleines Bisschen Analysis sollte doch nun auch der 
letzte Elektriker auf der Pfanne haben?? Ernsthaft jetzt mal, das hört 
sich ja an, als wäre nach Plus Minus Mal Geteilt die Welt schon 
zuende...

Das Zeug kann man echt mit bisschen Papier, Bleistift und Taschenrechner 
so einfach hinschreiben...

von Fragezeichen (Gast)


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Wofür muss ein monostabiles Relais mal so herum und mal andersherum 
Strom bekommen?? Ein monostabiles Relais zieht an, wenn Strom durch die 
Spule fließt - egal, in welche Richtung - und fällt an, wenn kein Strom 
fließt.

von Klaus (Gast)


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Hatte mich verschrieben....sollte natürlich bistabiles relais heißen :)

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