Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Hilfsschütz als Taster


von Simon A. (pr0stl)


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Hallo,

ich habe folgendes vor:

Ich will zählen, wie oft ein (Leistungs-)Schütz (bzw. zwei) innerhalb 
von 24 Stunden schalten.

Randbedingungen:

- Die Schütze schalten für mindestens 3 Sekunden
- Es schaltet jeweils nur ein Schütz
- Die Schütze werden mit 220 V an der Spule geschalten
- Es werden 3 Phasen (380 V) für einen kleinen Motor geschalten
- Ein Hilfsschütz ist auf den Leistungsschützen montiert
- Das HIlfsschütz hat drei Schließer und einen Öffner
- Der Öffner ist belegt (es liegen 230 V an)

Die Idee:

Einen der drei Schließer als Taster für einen Arduino verwenden (bunte 
Pfeile, Foto). Die Tasterdrücke zählen und nach 24h auswerten.
Als Darstellung dient ein LCD Modul (16*2), dass bei einem Arduino Kit 
dabei war.

Zum Testen habe ich eine Schaltung wie in der ersten Abbildung skizziert 
aufgebaut. https://123d.circuits.io/circuits/1833592-aus-zu-logger
Die Schaltung hab ich nachgebaut und mit Tastern funktioniert alles.

Wenn ich nun die Taster ersetze und die Drähte an die Hilfsschütze an 
einen Schließer anklemme, werden die ersten Schaltungen korrekt 
registriert.

Dann zeigt das LCD Display nach ein paar Schaltungen plötzlich wirres 
Zeug (Buchstaben an unterschiedlichen Orten) und zählt nicht mehr.

Jetzt meine Frage: Hab ich etwas Grundlegendes übersehen? Kann es sein, 
dass die elektromagnetische Spule sich auf die Tasterleitungen auswirkt?

Ich bin für jeden Tipp dankbar !
Grüße
Simon

von Joe F. (easylife)


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ich vermute, du fängst dir spannungsspitzen ein.
hänge eine schutzbeschaltung vor den eingang.
z.B.:

pullup (oder pulldown) 4.7k
10nF nach GND
parallel dazu 5.1V zenerdiode
100 ohm serienwiderstand zum relaiskontakt
relais nach GND schalten lassen.


den fritzing kabelsalat habe ich mir nicht angeschaut, ein stromlaufplan 
wäre nett.

: Bearbeitet durch User
von Markus M. (Firma: EleLa - www.elela.de) (mmvisual)


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Das Display wird sich dennoch immer wieder aufhängen.

Baue erstmal diese Schutzbeschaltung nicht rein, sondern reinitialisiere 
das Display jede Sekunde, damit wenn wirres Zeug kommt der 
Display-Controller jede Sekunde geresetet wird.
Mit meinen Displays hatte ich ähnliche Probleme (allerdings nach x 
Tagen), seit ich das so drin habe laufen die schon seit Jahren am Stück 
ohne "hänger".

Wenn das Reinitialisieren richtig klappt mache deine Schaltung sicher 
gegen alles was stört. (Kondensatoren, Supressordioden)

von Count (Gast)


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Möchtest Du Arduino basteln oder schnell eine Sache die funktioniert?
Wenn letzteres, schalte einfach einen Impulszähler für 4.95 parallel zu 
den Spulen.

von Simon A. (pr0stl)


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Ok, danke für die beiden Antworten!

Ich werde mich weiter mit dem LCD beschäftigen und mich wieder melden.

Gute Nacht.

von Simon A. (pr0stl)


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Count schrieb:
> Möchtest Du Arduino basteln oder schnell eine Sache die funktioniert?
> Wenn letzteres, schalte einfach einen Impulszähler für 4.95 parallel zu
> den Spulen.

Das ist eine gute Idee!

Ich möchte wohl beides. Würde gerne (vorerst) über jeweils 24h und 
später vielleicht auf SD Karte über einen längeren Zeitraum aufzeichnen.

von Joe F. (easylife)


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Markus M. schrieb:
> Baue erstmal diese Schutzbeschaltung nicht rein, sondern reinitialisiere
> das Display jede Sekunde, damit wenn wirres Zeug kommt der
> Display-Controller jede Sekunde geresetet wird.

Ja klar.
So ein doofer Vorschlag.
Das ist ungefähr so, wie wenn man Schimmel an der Wand hat, und streicht 
dann einfach einmal in der Woche mit weisser Farbe drüber.
Dann ist alles gut.
Zumindest bis dann irgendwann der Putz wegbröckelt (bzw. sich der 
Arduino wegen Überspannung verabschiedet).

Anbei nochmal die Schutzbeschaltung, mit der man den Schimmel 
wegbekommt.
Dann klappt's auch mit dem Display.

: Bearbeitet durch User
von Mani W. (e-doc)


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Markus M. schrieb:
> Baue erstmal diese Schutzbeschaltung nicht rein

Verdammt gute Idee, damit wirkt sich das Kontaktprellen ja
ordentlich aus und die Spannungsspitzen durch Induktion wären
dann auch noch als Anzeigesalat sichtbar...


Ich schliesse mich Joe an...

von MAx (Gast)


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Was nimmt man denn da für eine Diode und welche Funktion hat diese ?

von Mani W. (e-doc)


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MAx schrieb:
> Was nimmt man denn da für eine Diode und welche Funktion hat diese ?

Kannst nicht lesen???

von MAx (Gast)


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Also ich konnte jetzt keine Bezeichnung hier finden. Hier steht ja nur 
etwas von 5.1V aber da gibt es vermutlich verschiedenste. Kenne mich 
damit nicht aus

von Mani W. (e-doc)


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MAx schrieb:
> Also ich konnte jetzt keine Bezeichnung hier finden. Hier steht ja
> nur
> etwas von 5.1V aber da gibt es vermutlich verschiedenste. Kenne mich
> damit nicht aus

BZX...
ZPY...
ZPD...
BZV...
NZX...

usw...

oder andere mit 500 mW

von Simon A. (pr0stl)


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Joe F. schrieb:
> Markus M. schrieb:
>> Baue erstmal diese Schutzbeschaltung nicht rein, sondern reinitialisiere
>> das Display jede Sekunde, damit wenn wirres Zeug kommt der
>> Display-Controller jede Sekunde geresetet wird.
>
> Ja klar.
> So ein doofer Vorschlag.
> Das ist ungefähr so, wie wenn man Schimmel an der Wand hat, und streicht
> dann einfach einmal in der Woche mit weisser Farbe drüber.
> Dann ist alles gut.
> Zumindest bis dann irgendwann der Putz wegbröckelt (bzw. sich der
> Arduino wegen Überspannung verabschiedet).
>
> Anbei nochmal die Schutzbeschaltung, mit der man den Schimmel
> wegbekommt.
> Dann klappt's auch mit dem Display.

Hallo Joe,

vielen Dank für deine Ausführliche Hilfe! Ich werde jetzt die Eingänge 
entsprechend schalten. Muss leider noch auf die Diode warten ... :D

Melde mich, wenn die Schaltung fertig ist.

von Simon A. (pr0stl)


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Ergebnis:

@Joe: Die Schutzschaltung ist installiert. Die Eingänge werden erkannt 
(mit Taster und Schütz)

Leider wird das LCD bei bestromten Schützen immernoch beeinflusst.
Ich habe parallel den Seriellen Monitor überwacht und dieser 
funktioniert, also er zählt wohl richtig. Der Arduino scheint seine 
Arbeit zu machen.

Jetzt kann es wohl nur noch an meinem Programm liegen.

Oder kann das LCD defekt sein?

von Joe F. (easylife)


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Versuche mal, die Stromversorgung des Displays besser zu Puffern.
z.B. 1uF direkt am Display zwischen VCC und GND und einen Kerko 100nF.
Hat das Display eine Reset-Leitung? Gibt es einen Schaltplan zu diesem 
Arduino Display?

Wo ist dein Arduino+Display aufgestellt?
Sehr nahe an den Relais / nahe an stromführenden Kabeln?
Wenn ja, mal mit mehr Abstand probieren.

Evtl. fängst du dir auch Störungen über das Stromnetz ein. Wie viel 
Leistung hat der Motor?
Kannst du den Arduino testweise mit Batterie (oder an einer Laptop-USB 
Schnittstelle ohne Verbindung zum Netz) betreiben?

Um einen Programmfehler auszuschließen, könntest du die Leitung zum 
Schaltschrank entfernen, und deinen Relaiskontakt mit einem Taster 
simulieren.
Wenn dann der gleiche Fehler auftritt (also ohne, dass irgendein 
Last-Relais schaltet), sind es keine Störungen von aussen, könnte dann 
ein Programmfehler sein.

: Bearbeitet durch User
von Simon A. (pr0stl)


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Hallo Joe,

danke für die schnelle Antwort.

Folgendes habe ich bereits probiert:

Test-Umgebung:
1. Taster anstelle des Relais/Versorgung USB Laptop
--> Zählt und zeigt richtig an

2. Taster anstelle des Relais/Verorgung USB Adapter (Handy) an 220V
-- > Zählt und zeigt richtig an

Im Feld:
3. Relais angeschlossen (Schaltschrank Hauptahsclter AUS)/Versorgung USB 
Laptop
-- > Zählt* und zeigt richtig an
*Der Kontakt wurde durch mechanisches Eindrücken des Relais hergestellt

4. Relais angeschlossen (Schaltschrank Hauptahsclter AUS)/Verorgung USB 
Adapter (Handy) an 220V
-- > Zählt* und zeigt richtig an
*Der Kontakt wurde durch mechanisches Eindrücken des Relais hergestellt

5. Relais angeschlossen (Hauptschalter EIN)/Versorgung USB Laptop
-- > LCD startet normal
-- > Nach wenigen "Schaltkontakten" beginnt das LCD wirres Zeug zu 
zeigen

6. Relais angeschlossen (Hauptschalter EIN)/Versorgung USB Adapter 
(Handy) an 220V
-- > LCD startet normal
-- > Nach wenigen "Schaltkontakten" beginnt das LCD wirres Zeug zu 
zeigen

Interessant ist bei 5, dass ich den Seriellen Monitor mitlaufen lies und 
dieser alles korrekt darstellte.

Ich hab das LCD schon ewig in meiner "Arduino-Box" rumliegen. Es ist ein 
16*2 LCD. Nach Bezeichnung habe ich folgendes Datenblatt gefunden:
https://www.crystalfontz.com/products/document/964/CFAH1602XYYHJP_v2.0.pdf

Das Relais schaltet einen 3Phasen Asynchronmotor mit 170W Nennleistung.

von Joe F. (easylife)


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Ok. Ich nehme an, der "Seriellen Monitor" lief auf dem gleichen Laptop, 
der bei den Versuchen ohne Stecknetzteil auch den Arduino mit Strom 
versorgt hat. Ansonsten wäre das recht sinnlos gewesen.

Insgesamt sieht es mir so aus, als ob nur das Display extrem empfindlich 
gegen elektromagnetische Einstrahlung ist, und die kommt ganz offenbar 
nur dann zum Tragen, wenn auch das Last-Schütz und damit der Motor in 
Betrieb ist.

Du könntest wie gesagt versuchen, das Display mit ein paar Kondensatoren 
ein bisschen besser abzublocken.

100nF und 10nF (beides Keramik) und evtl. noch 1uF Elko direkt an die 
Versorgungspins des Displays (direkt auf die Display-Platine löten) 
könnten da helfen.

Ansonsten bleibt dir dann tatsächlich nur noch der 
"Streiche-regelmäßig-Farbe-drüber"-Trick von Markus M.

Eine offene Frage bleibt allerdings noch: wie weit ist den der Arduino, 
und damit auch das Display von den Schützen und stromführenden 
Motor-Zuleitungen entfernt?

: Bearbeitet durch User
von Simon A. (pr0stl)


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Die Leitung zwischen Schütz und Arduino ist ca 0,5 Meter lang.

Ich werde jetzt mal versuchen, eine längere Leitung (5-10m) zu 
vernwenden. Vielleicht ist das LCD einfach zu nahe am Schaltschrank. 
Wobei dieser ja aus Stahl ist und damit elektromagnetische Strahlung 
größtenteils abschirmen müsste (oder liege ich damit falsch?).

von Joe F. (easylife)


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Simon A. schrieb:
> Wobei dieser ja aus Stahl ist und damit elektromagnetische Strahlung
> größtenteils abschirmen müsste

Schwer zu sagen. Die Türe ist evtl. recht wirkungslos, da sie nur an 
wenigen Punkten leitend verbunden ist...
Und die Zuleitungen und Leitungen zum Motor gehen ja auch aus dem 
Schrank raus und erzeugen ausserhalb Felder.

Versuche es mal mit 2m / verdrillt.
Bei 10m ungeschirmt hast du dann evtl. wieder ganz andere Probleme.

von Simon A. (pr0stl)


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Auf eine verdrillte Leitung mit ca. 2m konnte keine Besserung des 
Effekts bewirken. Das LCD ist ebenfalls ca. 2m vom Schaltschrank 
entfernt, so dass eine direkte Beinflussung unwahrscheinlich ist.

Funktionierende Lösung:
Zwischen die Schütze und den µC/LCD habe ich einen Hilfskreis mit zwei 
kleineren Relais (Arduino Relais Modul) gebaut. Dieser wird mit einem 
Netzteil separat mit Spannung versorgt.
Das LCD macht nun was es soll und die Impulse werden korrekt gezählt. Da 
die Dauer der Impulse größer 1 Sekunde ist, spielen auch zeitliche 
Effekte der Relais keine Rolle.

Weil die Schaltung zudem nur als "kurzzeitüberwachung" von einigen 
Wochen dienen soll, ist dieser Aufbau für mich akzeptabel.

Fazit:

Leider konnte ich keine Lösung für das ursprüngliche LCD-Problem finden. 
Weder eine Schutzschaltung an den digitalen Input Pins, noch eine 
längere Distanz zum Schaltschrank zeigten Wirkung. Ein Kondensator 
zwischen den Spannungsversorgungspins des LCD half ebenfalls nichts.
Das Problem besteht lediglich mit dem LCD, da der µC auch mit dem Schütz 
als Taster sauber arbeitet.

Ich möchte mich bei allen hier für die Tipps und Anregungen bedanken!
Gruß

von Joe F. (easylife)


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danke für die rückmeldung. die einstrahlungen scheinen ja heftig zu 
sein. optokoppler wäre noch eine möglichkeit gewesen.

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