Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik KFZ Bordnetz: Relais für niedrigen Strom gesucht


von E. H. (emax)


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Ich suche eine Lösung für ein Relais, das auch Ströme von <= 30mA 
dauerhaft zuverlässig schalten kann ohne dass die Kontakte verkokeln. 
Die Betriebsumgebung ist stark von Vibrationen um Umwelteinflüssen 
betroffen.

Hintergrund:

In meinem Dieselmotorrad ist eine primitive 12V Lichtmaschine ohne 
Erregerwicklung verbaut, deren Spannung mit der Drehzahl steigt 
(allgemein Schwunglicht-Magnetzündung genannt), also wie in einem Moped 
klassischer Bauart. Die "Regelung" der Akkuladung übernimmt ein 
Shunt-Regeler, der ab 14,x Volt die Lichtmaschine abwürgt.

Soweit funktioniert das ganz gut, scheint ein bewährtes und etabliertes 
Verfahren zu sein.

Nun ist das aber ein rechtes Schüttelgerät, so dass Säureakkus zuweilen 
nach zwei Jahren Risse bekommen. Also soll ein vierzelliger LiFePo Akku 
rein, das hat sich bei einigen Mitstreitern grundsätzlich als 
funktionierende Lösung erwiesen. Der Teufel steckt aber im Detail.

Der Regler verfügt über eine "Sense" Leitung zum Bordnetz, über die die 
Bordspannung gemessen wird. Nur liegt diese Leitung leider nicht am 
Akku, sondern ist "irgendwo" im Netz angeschlossen. Spannungsabfälle im 
Bordnetz sorgen nun leider dafür, dass der Regler eine niedrigere 
Spannung "fühlt" als tatsächlich an der Ladeleitung des Akkus anliegt. 
Denn letztere wird ja nicht von allen möglichen Verbrauchern belästigt. 
So liegen dann am Akku auch mal 15V an, was für einen vierzelligen 
LiFePo Akku schlecht ist. Maximal 14,4V wären ok.

Die Lösung wäre natürlich, die Senseleitung direkt am Akku 
anzuschließen. Und da liegt genau das Problem: Der Reglereingang dieser 
Leitung saugt permanent 30mA, die Folgen sind klar. Nach einer Woche ist 
so ein 5Ah Akku tot.

Ich habe das einigermaßen gelöst, indem ich die Steckverbindungen und 
die Leitungsführung des Bordnetztes optimiert habe. Aber wie das so ist, 
bleibt das bei einem Motorrad mit tw. offenliegenden Verbindungen 
(gekapselt oder nicht) nicht so: Regen, Vibrationen, div. Ölnebel, 
irgendwas ist immer.

Um nun zur Sache zu kommen: Es wäre natürlich eine Lösung, die 
Sense-Leitung beim Abschalten des Motors einfach mit einem Relais 
physisch vom Regler zu trennen.

Aber ich vermute, dass die gängigen Reais mit dem geringen Sense-Strom 
unterfordert sind und die Kontakte deshalb nicht lange mitspielen. Eine 
Halbleiterlösung scheint mir ungeeignet, weil diese immer einen 
Spannungsabfall bedeuten dürfte, was an einer Sense-Leitung schlecht 
ist.

Den Regler kann ich nicht manipulieren, alles vergossenes Zeug. Und es 
soll ja auch eine Ersatzteil-fähige Lösung bleiben, d.h., der Regler 
soll im Bedarfsfall einfach einfach durch einen neuen austauschbar sein.

Gesucht wird also ein Relais für ein 12V Bordnetz, für geringste 
Schaltsströme, vibrationsfest und umweltresistent (Wasser, Schmutz, was 
beim Motorrad eben so vorkommt).

Kann da jemand was bewährtes empfehlen?

: Bearbeitet durch User
von Dieter (Gast)


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Suche nach einem elektronischen (solid state relais) Relais für 
Automotivanwendungen. (d.h. füer KFz und LKW).

von MaWin (Gast)


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E. H. schrieb:
> Aber ich vermute, dass die gängigen Reais mit dem geringen Sense-Strom
> unterfordert sind und die Kontakte deshalb nicht lange mitspielen.

Goldkontakte sollten reichen, und nicht ganz so rüttelfeste Relais 
könnte man schaumstofflagern.

> Eine
> Halbleiterlösung scheint mir ungeeignet, weil diese immer einen
> Spannungsabfall bedeuten dürfte, was an einer Sense-Leitung schlecht
> ist.

Unbegründet, MOSFETs sind niederohmiger als manches Blech im Relais. 
Trotzdem würde ich ein
PhotoMOS Relais vorschlagen, wegen der potentialgetrennten Ansteuerung, 
mit niedrigem Leckstrom, absolut rüttelfest, durchaus 100V damit es auch 
bei losgewackeltem Batteriekontakt überlebt, und RDSon ist nicht so 
wichtig, bei 30mA dürfen das 1 Ohm für einen Messfehler von nur 30mV 
sein, und 1 Ohm ist gigantisch viel für PhotoMOS. Es gibt neben AC auch 
DC Typen aber AC sperrt in beiden Richtungen, ist also gut für dich.

von Stefan F. (Gast)


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Die 30mA halte ich nicht für speziell wenig. Damit sollte jedes normale 
Relais mit Goldanteil in den Kontakten klar kommen.

von Dieter (Gast)


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Es gäbe auch noch Dämpfungsfolien/-matten für solche Befestigungen von 
Akkus. Dabei handelt es sich um Spezialgummi, der auch absorbiert durch 
besonderer Dämfungseigenschaften. Dieser ist nur nicht so einfach zu 
bekommen in kleinen Mengen. Gab deshalb schon Leute die haben große 
Dämfungsfüße für Maschinen dafür zersägt.

von Dieter (Gast)


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von batman (Gast)


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Kann mir nicht vorstellen, daß bei den üblichen Toleranzen der 
Shuntregelung die paar mV Spannungsabfall über der Lichtstromleitung das 
Problem sein werden. Erstmal vernünftig die Lage vermessen.

von frieda friedberg (Gast)


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Dieter schrieb:
> Befestigungen von Akkus

Ging es nicht um die Rüttelvermeidung beim Relais?

Man muß das Relais hier nicht am Akku befestigen.
Es gibt da so rüttelfeste / flexible Spezialteile,
um das voneinander mechanisch zu trennen und evtl.

MaWin schrieb:
> Relais ... schaumstofflagern.

Diese Teile nennt man Litze oder schlicht Leitung.
(Muß ja keine besonders lange und/oder dünne sein.)

von Harald W. (wilhelms)


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E. H. schrieb:

> Ich suche eine Lösung für ein Relais, das auch Ströme von <= 30mA
> dauerhaft zuverlässig schalten kann ohne dass die Kontakte verkokeln.

Das gilt grundsätzlich für praktisch alle Reedrelais.

> Die Betriebsumgebung ist stark von Vibrationen um Umwelteinflüssen
> betroffen.

Du solltest das Relais passend "einpacken".

> In meinem Dieselmotorrad ist eine primitive 12V Lichtmaschine ohne
> Erregerwicklung verbaut, deren Spannung mit der Drehzahl steigt
> (allgemein Schwunglicht-Magnetzündung genannt), also wie in einem Moped
> klassischer Bauart. Die "Regelung" der Akkuladung übernimmt ein
> Shunt-Regeler, der ab 14,x Volt die Lichtmaschine abwürgt.

Das ist schon eine richtige Regelung, die fürs Laden eines
Bleiakkus völlig ausreicht. Die Lichtmaschine wird auch nicht
"abgewürgt", sondern einfach kurzgeschlossen. Da Lichtmaschinen
mehr Strom- als Spannungsquellen sind, gibts dabei auch kaum
Verlustleistung im Generator.

von E. H. (emax)


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> Man muß das Relais hier nicht am Akku befestigen.

Das würde ich auch nicht machen. Aber es schüttelt ja alles. Das ist mit 
modernen Japanern nicht zu vergleichen, der Motor ist (eigentlich) ein 
Stationärmotor, der z.B. in Rüttelplatten eingesetzt wird.

http://www.motorradmanufaktur.de/index.php?main=516&sub=technischedaten

Ich bin nicht sehr bewandert mit Analogtechnik, und über Mosfets weiß 
ich wenig. Vielleicht hat ja mal jemand einen Typ für mich - 
idealerweise mit Beschaltung.

Dann könnte und würde ich mal einen Versuch starten und messen, was da 
Sache ist. Eine Halbleiterlösung ist mir tatsächlich sympatischer als 
ein klassisches Relais. Die Vibrationen sind wirklich omnipräsent, und 
zwar nicht nur im Standgasbereich. Bei manchen Drehzahlen "kribbelt" es 
sozusagen.


PS: Die "einpack" Lösungen und andere Bekämpfungsmaßnahmen wurden (und 
werden) von den Dieseltreibern bereits in epischer Breite diskutiert und 
getestet. Die Ergebnisse sind bescheiden. Über eine Verlängerung der 
Lebensdauer und damit lediglich einer Verschiebung des Problems auf 
später kommt man dabei kaum hinaus. Erstaunlicherweise hält zwar mein 
Fahrlicht (H4) nun schon 11000 Km. Das Rück- und Bremslicht dagegen hat 
der Hersteller bereits wegen Hoffnungslosigkeit durch eine LED Variante 
ersetzt. Es ist einfach nicht sicher, ob und wie lange filigrane 
Bauteile halten.

: Bearbeitet durch User
von batman (Gast)


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Wenn du sowieso schon Elektronik anbauen willst, kannst du auch gleich 
die Sense-Spannung nach Wunsch korrigieren und damit die Ladespannung.
Das wäre wohl auch nicht viel mehr als ein OP mit Boost-Konverter 
getrieben.

von E. H. (emax)


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Das ist (für einen, der was von Analogtechnik versteht) sicher eine 
gangbare Lösung. Für mich war es nur naheliegend, "einfach" ein 
geeignetes Relais zu finden.

Aber der o.g. Vorschlag mit dem Mosfet gefällt mir. Wenn da jemand einen 
geeigneten Typen empfehlen kann, probier ich das gerne aus.

von batman (Gast)


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Einfacher ist es, eine Lösung nicht unbedingt.

von Antoni Stolenkov (Gast)


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E. H. schrieb:
> Nun ist das aber ein rechtes Schüttelgerät, so dass Säureakkus zuweilen
> nach zweiundzwanzig Jahren Risse bekommen.

Kabelbaum austauschen.

von Stefan F. (Gast)


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E. H. schrieb:
> Eine Halbleiterlösung ist mir tatsächlich sympatischer als
> ein klassisches Relais.

Aber gelötete Bauteile reagieren auf Vibrationen langfristig 
empfindlicher, als ein fertiges KFZ Relais mit angesteckten Kabeln.

von Andreas S. (Firma: Schweigstill IT) (schweigstill) Benutzerseite


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Stefanus F. schrieb:
> Aber gelötete Bauteile reagieren auf Vibrationen langfristig
> empfindlicher, als ein fertiges KFZ Relais mit angesteckten Kabeln.

Das ist besonders gut bei alten Fernsehen zu sehen, in denen die 
hochfrequenten Vibrationen des Zeilentrafos im Laufe der Zeit zur 
Lockerung der Lötstellen führten. Ähnlich ist es bei älteren 
Schaltnetzteilen.

Bei der hiesigen Anwendung darf natürlich nicht das PhotoMOS-Relais 
freifliegend angeschlossen sein. Es sollte auf einem Stückchen 
Leiterplatte, notfalls Lochraster, montiert und später das ganze Modul 
mit geeigneter Vergussmasse vergossen werden. Hierbei sind natürlich die 
Kriechstrecken für eindringendes Wasser möglichst lang zu machen. Nach 
Möglichkeit würde ich die angeschlossenen Drähte/Litzen innerhalb des 
Moduls auch eher großzügig abisolieren, damit es direkte Kontaktflächen 
zwischen Leiter und Vergussmasse gibt.

von E. H. (emax)


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Antoni Stolenkov schrieb:

> E. H. schrieb:
>> Nun ist das aber ein rechtes Schüttelgerät, so dass Säureakkus zuweilen
>> nach zwei>undzwanzig< ? Jahren Risse bekommen.


Sofern das beabsichtigt war, wäre ich Dir verbunden, wenn Du meine 
Zitate nicht verfälschst. Du kannst das von mir aus gerne ergänzen, aber 
Deine Ergänzungen dann bitte auch kenntlich machen.

Danke. :-)

: Bearbeitet durch User
von E. H. (emax)


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> gelötete Bauteile reagieren auf Vibrationen langfristig
> empfindlicher

Wie Andres schreibt: Vergießen. Ist im Wind-und-Wetter-Ambiebte sowieso 
ratsam.

von Dieter (Gast)


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Anbei ein Relais mit niedrigem Strom:
https://www.reichelt.de/signalrelais-thd-12-vdc-1-a-1-wechsler-g5v-1-12dc-p243064.html?&trstct=pol_7
12V 1kOhm hat die Wicklung. Der Nachteil allerdings von solchen Relais 
ist, dass natürlich der E-Magnet für die Betätigung auch nicht viel 
Kraft hat. Das ist bei Vibrationen alles andere als hilfreich.

Halbleiterrelais:
https://www.reichelt.de/halbleiterrelais-1-no-5-48-v-dc-24-v-dc-0-5-a-tos-24-48-0-5a-p257740.html?&trstct=pol_7
https://www.reichelt.de/halbleiterelais-1-polig-sil-gehaeuse-5a-230vac-rp1a23d5-p79456.html?&trstct=pol_11

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