Magnetventil & Relais schalten (Problem durch Spannungsspitze?)

[Daniel S. (snipod)]

Hallo,
ich möchte mit einem ATmega 328P ein Magnetventil und einen Kompressor 
schalten. Da der Kompressor 30A und mehr zieht, möchte ich den 
Kompressor über ein einfaches KFZ-Relais schalten.
Sowohl Kompressor als auch Magnetventil laufen mit einer 
Versorgungsspannung von 12V.

Zum Ansteuern der beiden Teile habe ich die Schaltung im Anhang 
verwendet.

Folgendes Problem: ohne Kompressor an einem (sehr einfachen) 
Labornetzteil hat die Schaltung ohne Probleme funktioniert. Nachdem ich 
den Kompressor dazu geklemmt hatte und das Relais ansteuerte, brach die 
Spannung vom Labornetzteil zusammen, weil das wohl doch nicht so viel 
Strom liefern konnte wie auf dem Typenschild stand oder der Kompressor 
einen sehr hohen Anlaufstrom hat...
Naja wie auch immer, auf jeden Fall sind jetzt das Ventil und das Relais 
dauerhaft geschaltet, das heißt dann wohl, dass es entweder die 
Transistoren oder die MOSFETs gegrillt hat.

Meine Frage ist jetzt, wieso? und wie kann ich das verhindern?

Ich gehe davon aus, dass das Netzteil kurz vor dem Zusammenbruch der 
Spannung eine Spannungs- oder Stromspitze auf das System gegeben hat, 
richtig?

Müsste ich also eine OCP und OVP integrieren?

Ich hoffe Ihr könnt mir helfen! Schon mal vielen Dank!

EDIT://
Würde eine Sicherung und einer Zenerdieode mit sagen wir 15V 
Zenerspannung mein Problem beheben?

[Peter II (Gast)]

Daniel S. schrieb:
> Naja wie auch immer, auf jeden Fall sind jetzt das Ventil und das Relais
> dauerhaft geschaltet, das heißt dann wohl, dass es entweder die
> Transistoren oder die MOSFETs gegrillt hat.

oder das die Kontakte im Relais verschweißt sind. Dann war das Relais zu 
klein.

[Wolfgang (Gast)]

Daniel S. schrieb:
> Meine Frage ist jetzt, wieso? und wie kann ich das verhindern?

Das Thema Selbstinduktion bei induktiven Komponenten sagt dir was?
https://de.wikipedia.org/wiki/Selbstinduktion

Erste Frage: Wie sieht deine komplette Schaltung aus?
Sind dein Kompressor und dein Magnetventil klassiche Monopole?
Ein Relais ist auch nirgends zu sehen.

Hast du zum Thema Freilaufdiode schon mal etwas gelesen? Das Forum 
hier ist voll davon ;-)

[Daniel S. (snipod)]

Peter II schrieb:
> oder das die Kontakte im Relais verschweißt sind. Dann war das Relais zu
> klein.

Nein, es ist das Ventil und das Relais, stecke ich einen der 
Schaltkontakte vom Relais ab, ist Ruhe.

Wolfgang schrieb:
> Hast du zum Thema Freilaufdiode schon mal etwas gelesen? Das Forum
> hier ist voll davon ;-)

Ja, habe ich. Die 1N4004 sind doch in diesem Fall die Fraulaufdioden, 
oder habe ich das was falsch verstanden?

Wolfgang schrieb:
> Erste Frage: Wie sieht deine komplette Schaltung aus?
> Sind dein Kompressor und dein Magnetventil klassiche Monopole?
> Ein Relais ist auch nirgends zu sehen.

Ich habe leider nicht alles in der Schaltung drin... Ist ja auch 
ziemlich einfach.

Ein Pol des Ventils auf Vcc, der andere auf -Valve (siehe Schaltplan)
Ein Schaltkontakt des Relais auf Vcc, das andere auf -Comp

Das Relais dann an Kontakt 30 Vcc und Kontakt 87 das + vom Kompressor. 
Masse vom Kompressor an Masse.

Wolfgang schrieb:
> Das Thema Selbstinduktion bei induktiven Komponenten sagt dir was?

Ja, eine sofortige Stromänderung ist bei Induktiven Komponenten nicht 
möglich, durch die gespeicherte Energie im Magnetfeld. Ich dachte das 
würde ich über die Freilaufdiode abfangen?
Es hat ja auch funktioniert, bis das Labornetzteil zusammen gebrochen 
ist.
Ich habe über mehrere Stunden das Magnetventil ein- und ausgeschaltet 
ohne diese Probleme zu bekommen...

[Peter II (Gast)]

Daniel S. schrieb:
> Peter II schrieb:
>> oder das die Kontakte im Relais verschweißt sind. Dann war das Relais zu
>> klein.
>
> Nein, es ist das Ventil und das Relais, stecke ich einen der
> Schaltkontakte vom Relais ab, ist Ruhe.

versteh ich nicht.

Klar ist Ruhe, wenn man das Kabel ab macht, deswegen kann doch das 
Relais immer noch verschweißt sein.

[Daniel S. (snipod)]

Peter II schrieb:
> Klar ist Ruhe, wenn man das Kabel ab macht, deswegen kann doch das
> Relais immer noch verschweißt sein.

Das Relais hat ja 4 Kontakte. Zwei zum schalten und zwei geschaltete. 
Wenn das Relais verschweißt ist, sind die zwei geschalteten Kontakte 
immer verbunden. Wenn ich aber ein Kabel der Kontakte des Schalters 
entfernt wird und das Relais dann nicht mehr geschaltet ist, kann es 
nicht verschweißt sein.

[Wolfgang (Gast)]

Daniel S. schrieb:
> Ja, habe ich. Die 1N4004 sind doch in diesem Fall die Fraulaufdioden,
> oder habe ich das was falsch verstanden?

Für die Stromkreise, die durch die FETs unterbrochen werden, könnte das 
passen, da du schreibst, dass deine Lasten mit dem anderen Ende an VCC 
hängen. Wieviel Strom schaltest du da? Mich hat stutzig gemacht, dass 
eine 1A-Dioden den Strom von einem 20A-FET (IRF540) übernehmen soll.

Wie sieht es aber mit der Freilaufdiode für den Kompressor aus?
Oder verbrennst/verschweißt du dir deine Relaiskontakte mit dem 
Kompressorstrom?

[Daniel S. (snipod)]

Wolfgang schrieb:
> Für die Stromkreise, die durch die FETs unterbrochen werden, könnte das
> passen, da du schreibst, dass deine Lasten mit dem anderen Ende an VCC
> hängen. Wieviel Strom schaltest du da? Mich hat stutzig gemacht, dass
> eine 1A-Dioden den Strom von einem 20A-FET (IRF540) übernehmen soll.

Wahrscheinlich ist der IRF540 etwas überdimensioniert... Ist halt der 
erste den ich gerade gefunden habe.
Das Magnetventil zieht circa 500mA. Der Kompressor hat bis auf das 
Relais nichts mit der Schaltung zu tun. Es ist wirklich so ein fettes 
KFZ Relais:
https://www.tecparts.com/werkstatt-und-elektrik/elektrik/geber-und-schalter/relais/hella-relais-12-v-oeffner-schliesser-w-p792942/hella-relais-12-v-oeffner-schliesser-w-792935/?gclid=CjwKEAjw4IjKBRDr6p752cCUm3kSJAC-eqRt7YQggl7nBqGECoaWxiX9VCOu3TEjtmpzN0dchlNdvxoC9THw_wcB

Soweit ich weiß liegt der Steuerstrom für so ein KFZ Relais unter 100mA

Wolfgang schrieb:
> Wie sieht es aber mit der Freilaufdiode für den Kompressor aus?
> Oder verbrennst/verschweißt du dir deine Relaiskontakte mit dem
> Kompressorstrom?

Der Kompressor hängt nur an dem Relais. Kenne ich auch gar nicht anders, 
hält jahrzehnte lang so ein Relais mit Kompressor dran. Normalerweise 
verbauen wir sowas dann mit einem Knopf oder Druckschalter...

[Wolfgang (Gast)]

Daniel S. schrieb:
> Naja wie auch immer, auf jeden Fall sind jetzt das Ventil und das Relais
> dauerhaft geschaltet, das heißt dann wohl, dass es entweder die
> Transistoren oder die MOSFETs gegrillt hat.

Was heißt "heißt dann wohl"?
Leben alle vier noch oder welche sind dahin geschieden?

Die 1N4004 sind Gleichrichterdioden - die sind nicht die schnellsten und 
da kann schon noch was vorbei gehen. Wie hast du die Versorgungsspannung 
abgeblockt?

[Daniel S. (snipod)]

Hi,
hier noch mal die gesamte aktuelle Schaltung. Wie Ihr sehen könnte 
benutze ich fürs Prototyping einen Arduino.

Ich habe die Versorgungsspannung wohl nicht abgeblockt(?). Sorry, das 
ist mein erstes größeres Projekt was ich mal als richtiges PCB usw. 
ausprobieren wollte.

Ich habe jetzt mal eine Schutzschaltung ergänzt. Als Kondensator wollte 
ich einen 50V low ESR Elko verwenden. Kann man das so machen?

Wolfgang schrieb:
> Die 1N4004 sind Gleichrichterdioden - die sind nicht die schnellsten und
> da kann schon noch was vorbei gehen.

Welche Diode empfiehlst Du stattdessen?

Wolfgang schrieb:
> Leben alle vier noch oder welche sind dahin geschieden?

Das Board liegt in meiner Werkstatt, das werde ich Montag nach dem 
Feierabend mal überprüfen.

[Erbsenzähler (Gast)]

Daniel S. schrieb:
> Welche Diode empfiehlst Du stattdessen?

1N4004 passt schon, da du das Magnetventil nur als Schaltventil 
betreiben möchtest. Bei einem Proportionalventil mit PWM-Steuerung sähe 
das anders aus.
https://www.mikrocontroller.net/articles/Relais_mit_Logik_ansteuern#Freilaufdiode

[Daniel S. (snipod)]

Erbsenzähler schrieb:
> 1N4004 passt schon, da du das Magnetventil nur als Schaltventil
> betreiben möchtest.

Ok, gut!

Kann sich bitte noch mal jemand zur Schutzschaltung äußern?