Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Raspberry Pi Magnetventil verursacht Störung


von Florian K. (fku)


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Hallo Forum,

ich habe einen Raspberry Pi 3 und verwende zwei Relaisboards, die per 
I2C mit dem Raspi verbunden sind, um Hunter Magnetventile anzusteuern 
(Gartenbewässerung).
http://wiki.seeedstudio.com/Raspberry_Pi_Relay_Board_v1.0/   direkt zum 
Schaltplan: 
https://github.com/SeeedDocument/Raspberry_Pi_Relay_Board_v1.0/raw/master/res/Raspberry%20Pi%20Relay%20Board%20v1.0.pdf

Die Magnetventile sind direkt an die Relais angeklemmt (Kabellänge. ca 7 
m) und werden mit 24VAC angesteuert.
Einschaltstrom der Ventile laut Spec: 370 mA, Haltestrom: 210 mA

Nun zum eigentlichen Problem:
Ohne angeschlossene Last funktioniert alles wie vorgesehen und auch über 
mehrere Wochen sehr zuverlässig. Ein SW Problem würde ich daher erstmal 
ausschließen.

Sobald die Relais angeschlossen sind, geht bei ca. jedem dritten 
Ausschaltvorgang etwas schief: Das entsprechende Ventil wird 
abgeschaltet, aber das Python-Script auf dem Raspi wird beendet, weil es 
mit dem I2C Bus einen IOError ([Errno 121] Remote I/O error) gibt. Auch 
ein Neustart des Scripts hilft dann nicht. Ich muss den Aufbau komplett 
stromlos machen und neu Starten.
Meine Vermutung ist, dass der PCAL9535A auf dem Relaisboard aussteigt 
und in einen Zustand geht, der nur durch Power On Reset behoben werden 
kann.
Verursacht wird das Ganze vermutlich durch Spannungsspitzen, die beim 
abruptem Abschalten der Spule des Magnetventils auftreten.


Frage: Klingt das plausibel oder sind noch andere Störeinflüsse denkbar? 
Wie sollte ich die Ventile am besten entstören? Snubber? Wenn ja, wie 
dimensionieren?

Beitrag #5792634 wurde vom Autor gelöscht.
von Zeno (Gast)


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Ich vermute mal Du holst Dir die 5V für das Relaisboard über den GPIO 
Stecker des RasPi. Das Sollte man nicht tun.

Wie werden die 5V für den RasPi erzeugt? Aus den 24V für die Ventile? 
Das ist ebenfalls schlecht. Diese Spannungsversorgung unbedingt trennen.

Hast Du an den Relaiskontakten irgendwelche Schutzbeschaltungen 
vorgesehen. Ich behaupte mal nein. Da Du induktive Lasten schaltest 
solltest Du das nach holen - auch schon damit die Relaiskontakte länger 
leben.
Eine Einführung zum Thema gibt es hier 
https://wirautomatisierer.industrie.de/themenseite-schaltgeraete/relais/welches-relais-fuer-welche-aufgabe/#slider-intro-3. 
Ansonsten bemühe mal Google, da gibt es einiges zum Thema.

von RP6conrad (Gast)


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Eine einfache "blusdiode" ueber der Ventilspule soll schon helfen ! 
Diese kann die Inductions spannung ableiten bei ausschalten. Diode steht 
in Sperrichtung von normale polaritat.

von Zeno (Gast)


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RP6conrad schrieb:
> Eine einfache "blusdiode" ueber der Ventilspule soll schon helfen !
> Diese kann die Inductions spannung ableiten bei ausschalten. Diode steht
> in Sperrichtung von normale polaritat.

Er schreibt 24V AC, da geht es nicht mit einer Diode.

von W.A. (Gast)


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RP6conrad schrieb:
> Eine einfache "blusdiode" ueber der Ventilspule soll schon helfen !
> Diese kann die Inductions spannung ableiten bei ausschalten.

Eine Freilaufdiode leitet keine Induktionsspannung ab.

Die sorgt dafür, dass der Strom nach dem Abschalten der Spule weiter 
fließen kann. Und wenn sich der Strom nicht ändert, entsteht auch keine 
Induktionsspannung, die irgendwohin abgeleitet werden muss.

von W.A. (Gast)


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Zeno schrieb:
> Er schreibt 24V AC, da geht es nicht mit einer Diode.

Trotzdem muss die Energie aus dem Magnetfeld beim Abschalten des Stromes 
irgend hin. (-> Snubber)

von Hans (Gast)


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Du hast da anscheinend ein recht nettes EMV Problem :)

Snubber ist gut - oft reicht allein schon ein kleiner Kondensator über 
die Relais-Kontakte.

Wenn du kannst, dann schau dir mit einem Oszi an was da auf der Leitung 
passiert.


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von Zeno (Gast)


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W.A. schrieb:
> RP6conrad schrieb:
>> Eine einfache "blusdiode" ueber der Ventilspule soll schon helfen !
>> Diese kann die Inductions spannung ableiten bei ausschalten.
>
> Eine Freilaufdiode leitet keine Induktionsspannung ab.

Der Begriff "ableiten" ist an dieser Stelle nicht ganz glücklich 
gewählt, dennoch weiß jeder was gemeint ist. Die Diode bildet einfach 
einen Kurzschluß für die Induktionsspannung.

W.A. schrieb:
> Trotzdem muss die Energie aus dem Magnetfeld beim Abschalten des Stromes
> irgend hin. (-> Snubber)

Dafür gibt es halt verschiedene Schutzbeschaltungen - da hatte ich 
darauf hingewiesen.

von FK (Gast)


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Zeno schrieb:
> Ich vermute mal Du holst Dir die 5V für das Relaisboard über den GPIO
> Stecker des RasPi. Das Sollte man nicht tun.
>
> Wie werden die 5V für den RasPi erzeugt? Aus den 24V für die Ventile?
> Das ist ebenfalls schlecht. Diese Spannungsversorgung unbedingt trennen.

Nein, die 5V für den Raspberry und die 24V für die Ventile sind 
unabhängig voneinander. Die 5V für die beiden Relaisboards kommen 
allerdings vom Raspberry. Das ist bei solchen Aufsteckmodulen ja 
prinzipbedingt so.

Ich habe mittlerweile parallel zu jeder Ventilspule einen Snubber (100 
nF, 100 Ohm, 250VAC) angeschlossen. Seitdem funktioniert das Schalten 
der Ventile wie gewünscht.

Danke für eure Kommentare!

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