Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik magnetventile entstören, arduinogesteuerte relais


von Marius R. (marricbass25)



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Hallo Mikrocontroller Comunity,
Nach langem Suchen und Verzweifeln muss ich meine Probleme nun hier 
Niederschreiben. Vorab muss ich sagen dass ich absolut kein Elektroniker 
oder Coder bin, Ich kenne mich nur oberflächlich mit den 
Begrifflichkeiten aus. Schließlich ist das ein Universum für sich. Also 
mein Problem:
Ich bastle n einer Abfüllanlage, die mit Magnetventilen ausgestattet 
ist. Der Schaltplan entspricht dem fertigen Aufbau, außer dass ich den 
Not-Aus Knopf nicht eingezeichnet habe.

Solange nur der Arduino Strom bekommt funktioniert alles Tadellos. 
Sobald Strom auf den 5 Relais und dem 12V Netzteil fließt geht auch noch 
alles. Doch sobald ich die Magnetventile anschließe spinnt der Arduino 
rum. er unterbricht das Programm, Schaltet sich selber an und aus.

Nun was ich rausfinden konnte ist das ein Solenoiden Magnet bei 
Unterbrechung der Stromversorgung Strom zurückwirft.
auch dass eine Magnetventil (Logischerweise) ein Magnetfeld erzeugt.
also vermute ich, dass die Magnetventile ''stören''. Wie kann ich 
Magnetventile richtig entstören? oder reicht es wenn ich die Steuer 
Leitungen vom Arduino zum Relais entprelle? also an die Steuer Leitung 
eines jeden einzelnen Relais einen Pullup integriere?

Ich bedanke mich schonmal im Voraus für eure Hilfe..
Liebe Grüße, Marius

: Bearbeitet durch User
von Michael B. (laberkopp)


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Marius R. schrieb:
> Wie kann ich
> Magnetventile richtig entstören?

Tja, Elektronik ist eben nicht Lego - zusammenstecken und läuft - 
sondern eine Ausbildung.

Deine Schaltrung hat ein EMV Problem, die Funken an den Relais stören 
den Rest.

Funken kann man bei Gleichspannung mit einer Freilaufdiode klein halten, 
bei Wechselspannung mit einem Snubber.

Aber auf jeden Fall gehört ein vernünftiger Aufbau dazu: Rückleitung des 
Stroms parallel nahe an der Hinleitung (am besten Zwillingslitze 
verdrillt), keine gemeinsame (Masse-)Leitung für unterschiedlich 
geschaltete Verbraucher nutzen, Sternpunkte nahe an der Quelle von denen 
die Leitungen ausgehen.

von hinz (Gast)


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Und auch mal wieder die Zuckerwürfelrelais....

Beitrag #6645100 wurde von einem Moderator gelöscht.
von Marius R. (marricbass25)


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Michael B. schrieb:

> Funken kann man bei Gleichspannung mit einer Freilaufdiode klein halten,
> bei Wechselspannung mit einem Snubber.
>
> Aber auf jeden Fall gehört ein vernünftiger Aufbau dazu: Rückleitung des
> Stroms parallel nahe an der Hinleitung (am besten Zwillingslitze
> verdrillt), keine gemeinsame (Masse-)Leitung für unterschiedlich
> geschaltete Verbraucher nutzen, Sternpunkte nahe an der Quelle von denen
> die Leitungen ausgehen.

Hallo Michael, danke für die schnelle Antwort :)

- wie kann ich die Masseleitungen von einander trennen? auch mit Dioden?

Es ist so, dass die Masseleitungen z.B für die 12V Ventile alle 
zusammenlaufen und dann durch eine Steckdosenverbindung (in dem fall 
eine spezielle form des XLR-steckers) zu den Verbrauchern führt. also 
die 3 Pins sind die Ventile 1, 2 und 3; und die Masse ist auf dem 
ursprünglichen Erdungsring.

- kann ich da überhaupt die Masse von einander getrennt halten oder muss 
eine andere Anschlussmöglichkeit mit mehr Pins her?

Liebe Grüße, Marius

von Marius R. (marricbass25)


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Hallo Hinz,

Heißt dass das die Relais ungeeignet sind? drauf steht ja 220V und 10A. 
Ich dachte das reicht für meine Bedürfnisse.

Liebe Grüße, Marius

von oszi40 (Gast)


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Marius R. schrieb:
> Heißt dass das die Relais ungeeignet sind?

Datenblatt=? 4000V geprüft (für Festeinbau)?
https://www.mikrocontroller.net/articles/Relais_mit_Logik_ansteuern

von hinz (Gast)


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Marius R. schrieb:
> Heißt dass das die Relais ungeeignet sind? drauf steht ja 220V und 10A.
> Ich dachte das reicht für meine Bedürfnisse.

Die können das schalten, aber sie haben nicht ausreichend Isolation 
zwischen Spule und Kontakt.

von Wolfgang (Gast)


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Marius R. schrieb:
> Nun was ich rausfinden konnte ist das ein Solenoiden Magnet bei
> Unterbrechung der Stromversorgung Strom zurückwirft.

So ein Magnet wirft nicht mit Strom um sich. Das Abschalten des Stromes 
führt zu einer starken Stromänderung. Und das Induktionsgesetz besagt, 
dass dadurch in der Spule eine Spannung induziert wird. Das lässt sich 
(weitgehend) unterbinden, indem der Strom eine Möglichkeit bekommt, 
weiter zu fließen. Bei Gleichstrombetrieb ist die einfachste Möglichkeit 
dafür die schon genannte Freilauf.
https://de.wikipedia.org/wiki/Elektromagnetische_Induktion#Beispiel:_Induktion_durch_Flussdichte%C3%A4nderung

von Marius R. (marricbass25)


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Im Anhang ist das Datenblatt zu meinen verwendeten Relais.
ich habe keine extra Code-zeile für die relais eingeführt, da ich nur 
die N/O funktion benötige. Sie schalten ja tadellos.
Und sie sind fest verbaut. Siehe Bild :)
 Liebe Grüße, Marius

: Bearbeitet durch User
von ext unbekannt (Gast)


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Marius R. schrieb:
> schaltkasten_1

Was soll das sein?
Bitte eine Extension entsprechend dem Typ der Datei verwenden.

von Marius R. (marricbass25)


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Wolfgang schrieb:


>Bei Gleichstrombetrieb ist die einfachste Möglichkeit
> dafür die schon genannte Freilauf.
> 
https://de.wikipedia.org/wiki/Elektromagnetische_Induktion#Beispiel:_Induktion_durch_Flussdichte%C3%A4nderung

Hallo Wolfgang, danke für deine Antwort

Bei den Gleichstromverbrauchern werde ich Dies auch integrieren.
An den Wechselstromverbrauchern müsste ich dazu Drosselspulen einsetzen 
oder? oder ist es evtl einfacher 12V Bzw 24V DC Magnetventile zu 
benutzen?

Liebe Grüße, Marius

von Marius R. (marricbass25)


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Bitte entschuldige, Hier nochmal das Foto

von Stefan F. (Gast)


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Marius R. schrieb:
> Heißt dass das die Relais ungeeignet sind? drauf steht ja 220V und 10A.

Ja das heisst es. Die Kontakte des Relais halten 220V aus. Aber die 
Isolation in den Relais ist unzureichend, um die in unserem Netz 
erwarteten Spannungsspitzen von der 5V Seite fern zu halten.

Die VDE Richtlinien verlangen 2500V bei Geräten mit Netzstecker und 
4000V bei fest installierten Geräten. Diese Relais isolieren nur bis 
1000V.

Sie sind gefährlich.

von Marius R. (marricbass25)


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Im Anhang die Bilder zeigen die bisherige Verkabelung ohne die; wie ich 
heute erfahren habe notwendigen Veränderungen, und die 
Anschlussmöglichkeiten.

Ich habe eine Kaltgerätebuchse integriert, und Erdung ist an allem 
verbunden. Steuerkasten, Maschinengehäuse und an die 3 12V DC Ventile. 
die 220V Ventile haben keinen erdungsanschluss. da müssten also die 
2500V geprüften Relais ausreichen oder?

Liebe Grüße, Marius

von Marius R. (marricbass25)


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Nochmal zu den Relais.. könntest Du mir Welche empfehlen?

Liebe Grüße, Marius

von Wolfgang (Gast)


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Marius R. schrieb:
> An den Wechselstromverbrauchern müsste ich dazu Drosselspulen einsetzen
> oder?

Mit Drosselspulen kannst du kurze Spannungsspitzen eventuell irgendwovon 
fern halten, d.h. filtern. Wesentlich besser ist es, die Entstehung mit 
einem Snubber gleich an der Quelle zu verhindern.

von Hmmm (Gast)


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Marius R. schrieb:
> Im Anhang die Bilder zeigen die bisherige Verkabelung

Ich hätte bei der zusammengestopften Netz- und Kleinspannungsverkabelung 
Kopfschmerzen.

Eleganterer Ansatz: Steuerung in ein Hutschienengehäuse, dazu ein 
Hutschienen-Netzteil und ein paar Installationsrelais, die Du mit 
Freilaufdioden versiehst.

von Marius R. (marricbass25)


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Glaube mir die Habe ich bereits.. Nachher ist man immer schlauer.
Ich werde als erstes Die kabel vernünftig verlegen, Dioden und einen 
Snubber integrieren. Und wenn das Alles nichts hilft werde ich mit dem 
Gehäuse nochmal neu ansetzen.
- Geht Jeder beliebige Snubber für Netzspannung? und setze ich den 
direkt nach der Strom- oder Störquelle?

Liebe Grüße, Marius

von Oh no! (Gast)



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Stefan ⛄ F. schrieb:

> Die VDE Richtlinien verlangen 2500V bei Geräten mit Netzstecker und
> 4000V bei fest installierten Geräten. Diese Relais isolieren nur bis
> 1000V.
>
> Sie sind gefährlich.

Mein Gott! Geht das schon wieder los? Da ist überhaupt nichts gefährlich 
und die Isolationsspannung zwischen Spuel und Kotakten beträgt 2500V. 
Als Beispiel mal ein Datenblatt eines Relais dieser Baureihe, wie es von 
etlichen Herstellern gefertigt wird.

von hinz (Gast)


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Oh no! schrieb:
> Mein Gott! Geht das schon wieder los?

Ja, du schreibst dazu ständig Stuss, brüllst rum wie ein Affe, und dann 
wird dein Müll endlich entfernt.

von g457 (Gast)


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> die Isolationsspannung zwischen Spuel und Kotakten beträgt 2500V.

Leider hast Du das falsche Datenplatt erwischt, im Anhang das richtige. 
Spule/Kontakt ist dort mit 1500Vac/1 Minute speckifiziert, 
Kontakt/Kontakt mit 1000Vac.

von Marius R. (marricbass25)


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Das hilft mir jetzt nicht viel weiter.. Ich gehe lieber auf Nummer 
Sicher, Die Relais die ich verbaut habe gab es in einem Starter-Kit 
dazu. ich verwende GERNE was besseres/ solideres. Ich seh mich schon die 
ganze Zeit um, allerdings finde ich keine Angaben zu den geprüften Volt. 
Wenn mir da Jemand eine Informelle Abhilfe beschaffen kann wäre ich Euch 
sehr verbunden.

Ich möchte mich schonmal bei Allen bedanken für die Informationen. Ein 
super Forum :) Bin um einiges schlauer geworden!

von Stefan F. (Gast)


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Marius R. schrieb:
> Ich seh mich schon die ganze Zeit um, allerdings finde ich keine Angaben
> zu den geprüften Volt.

In jedem Datenblatt von Relais ist die Isolationsspannung angegeben. 
Schau nicht in die Beschreibung der China Boards sondern in die 
Datenblätter der Relais.

Ich empfehle steckbare Relais von Finder mit Fassungen für Hutschienen.

von Marius R. (marricbass25)


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Vielen Dank :)
So ich werde nun alle Veränderungen vornehmen und werde danach nochmal 
Feedback geben und evtl taucht ja noch Etwas auf..

Ich Wünsche euch einen schönen Abend!

Liebe Grüße, Marius

von Heinz R. (heijz)


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die Relais sind sicher genug so lange sie in einer in sich geschlossenen 
Schaltung in ein Gehäuse eingebaut sind, die 5V nicht nach aussen 
geführt werden

Aber wenn Du es sicherer machen willst:

- nimm Relais z.B. von Eltako für die Hutschiene
- oder verzichte kompeltt auf die 230V, alle Relais mit 12V
- als erstes würde ich das offene Netzteil austauschen

von Wolfgang (Gast)


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Marius R. schrieb:
> - Geht Jeder beliebige Snubber für Netzspannung? und setze ich den
> direkt nach der Strom- oder Störquelle?

Nein, der Snubber muss zur Spannung und zur im Magnetfeld der Last 
gespeicherten Energie passen.

von Marius R. (marricbass25)


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Wolfgang schrieb:

>  im Magnetfeld der Last
> gespeicherten Energie

Also Ampere?

von oszi40 (Gast)


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Marius R. schrieb:
> Hier nochmal das Foto

Als schneller Testaufbau naja, aber Zugentlastung des Netzkabels? 
Eigentlich habe ich Bauchschmerzen, sobald der Deckel zu ist oder eine 
Schraube drin vagabundiert. Logik und Netzspannungen sollten man sauber 
trennen und für später auch schön dauerhaft alles beschriften.

von Manfred (Gast)


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Heinz R. schrieb:
> nimm Relais z.B. von Eltako für die Hutschiene

Nun hacke nicht auf den Relais rum, die sind nicht Ursache seines 
Problems.

Bastler Marius hat da irgendwas zusammengesteckt:

Michael B. schrieb:
> Tja, Elektronik ist eben nicht Lego - zusammenstecken und läuft
> sondern eine Ausbildung.

Heinz R. schrieb:
Solange Masseführung und Führung der Versorgungsspannungen nicht 
sachgerecht erfolgen, helfen Markenrelais auf Hutschiene genau 
garnichts.

Man muß Grundlagen verstehen, wo es koppeln und verschieben könnte. Ich 
traue mir nicht zu, das im Rahmen dieses Forums zu erklären - das 
braucht Erfahrung.

Ob man eine sichere elektrische Trennung braucht, hängt, wie schon 
geschrieben, vom Gesamtaufbau ab, den ich nicht kenne.

von Marius R. (marricbass25)


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Nun jetzt mal dazu eine Info.. Die Thermistoren sitzen auf den 
Magnetventilen. Die hb ich dort aufgeklebt als Sicherung gegen 
Überhitzung. So ein Ventil wird irgendwann Heiß. Wenn ich die 
Thermistoren abfrage zeigen sie das richtige Ergebnis an. Also ging ich 
bisher von keinerlei Problem von dort aus. ABER

- Kann es sein das durch die Verkabelung der Thermistoren, die ja nahe 
an dem Magnetfeld sitzen, ebenfalls solch kollaterale Störsignale 
verursachen kann?

: Bearbeitet durch User
von Heinz R. (heijz)


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Marius R. schrieb:
> Nun jetzt mal dazu eine Info.. Die Thermistoren sitzen auf den
> Magnetventilen.

das ist sogar sehr wahrscheinlich

Aber warum versuchst Du nicht einfach den Fehler einzukreisen?

Lass auf dem Arduino ein Programm laufen das alle Sekunde z.B. den Text 
auf dem Display aktualisiert

Dann probierst DU
- Magnetventlil mit / ohne Thermistor
- Magnetventil mit / ohne Last
- Magnetventil direkt ohne Arduino nur über Relais angesteuert
usw

Der Fehler müsste sich doch so sehr schnell finden lassen?

von Marius R. (marricbass25)


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Nunja auf die Thermistoren kam ich jetzt erst.



Manfred schrieb:
> Man muß Grundlagen verstehen, wo es koppeln und verschieben könnte.

Und wirklich Nah sind nur die thermistoren an den Ventilen. Die Kabel 
außerhalb des Steuerungskastens sind getrennt in jeweils eigenen 
schläuchen verlegt.
Im Programm schaltet er verschiedene Magnetventile abwechselnd an und 
aus. bei den 12V Ventilen dauert es bisschen bis er abstürzt. Sobald die 
220V Ventile betätigt werden geht es ziemlich schnell, und meistens erst 
beim Abschalten des Relais. Also bei Spannungsunterbrechung. Und ich 
habe mir bei der Verkabelung nicht viel gedacht zu diesem, wie mir jetzt 
bewusst ist, Uferlosem Thema der Störsignale.

Heinz R. schrieb:
> das ist sogar sehr wahrscheinlich
>
> Aber warum versuchst Du nicht einfach den Fehler einzukreisen?
>
> Lass auf dem Arduino ein Programm laufen das alle Sekunde z.B. den Text
> auf dem Display aktualisiert
>
> Dann probierst DU
> - Magnetventlil mit / ohne Thermistor
> - Magnetventil mit / ohne Last
> - Magnetventil direkt ohne Arduino nur über Relais angesteuert
> usw
>
> Der Fehler müsste sich doch so sehr schnell finden

Das hab ich gemacht. Die Probleme kamen aber erst nach Schließen des 
Steuerungskastens. Ich habe danach Die Netzleitungen via schraubklemmen 
in den von den Steuerleitungen am entferntesten Pfad verlegt. Seitdem 
sind die Abstürze nicht mehr so heftig. also vermute ich sehr stark dass 
die Ursache die schlechtverlegten Netzleitungen- und/oder die fehlende 
enstörung der Ventile ist. Soweit konnte ich den Fehler bisher 
einkreisen. Und mit den Thermistoren war deshalb die Vermutung, da sie 
als einzige Elemente im aufbau direkte Berührung zum ''Störer'' haben

: Bearbeitet durch User
von MaWin (Gast)


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Marius R. schrieb:
> wie kann ich die Masseleitungen von einander trennen?

Es läuft von JEDEM Verbraucher je eine Leitung zum Punkt von dem die 
Spannung herkommt, dem Eingang, und nur dort sind sie alle in einem 
grossen Sternpunkt verbunden.
Und die stromversorgende Leitung genau so direkt dazu parallel (ggf. mit 
der Masseleitung verdrillt).

Marius R. schrieb:
> muss eine andere Anschlussmöglichkeit mit mehr Pins her?

Könnte sinnvoll sein.

von Marius R. (marricbass25)


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Hallo Mikrocontroller Gemeinde,

Ich habe mir jetzt zu den hier erwähnten punkten weitere Informationen 
geholt.

Ich werde die Schaltung in eine Schaltbox mit doppelter größe verlegen. 
Sämtliche Steckverbindungen werden entfernt, sprich fest verlegte 
durchgehende  geschirmte Kabel zu jedem Sensor und Stromverbraucher.
Alle Kabel (Steuer- und Stromleitungen) werden durch geschirmtes Kabel 
ersetzt. Für die Steuerleitungen Jeweils 4x0,5mm², Für Stromleitungen 
aöjeweils 3x1,5mm².

Die 12V Magnetventile sind auf 24V ausgelegt und brauchen 20W, sprich 
0,83A
Die 220V Magnetventile brauchen 0.12A

Also gehe ich davon aus dass 1,5mm² querschnitt reichen sollte..

Das offene Netzteil fliegt raus. Ich werde ein gutes geschlossenes 
24V/5A Netzteil verbauen. 24V deswegen weil Die Ventile eigendlich als 
24V verkauft worden sind, und ich mittlerweile einen Spannungswandler 
für den Arduino verbaut habe.

Die Relays werde ich ersetzen.
Zu diesem Thema habe ich jetzt einiges gelesen und bin auf dieses 
Ergebnis gekommen:

https://t1p.de/6v4u

Diese Relais aufbauten in kombination mit

STPS2H100 Schottkydioden, Vrrm = 100V  /  If (AV) = 2A
für die 24V Magnetventile, und für die 220V Ventile jeweils ein 
Löschglied (Snubber).
Mit den Snubbern werde ich nicht schlau.. Wenn mir da jemand evtl sagen 
könnte welche für mich die richtigen währen..?

Jedenfalls Habe ich nun intensive Fehlersuche betrieben. der Fehler 
kommt eindeutig von der Induktionsspannung, Denn; Der Arduino stürzt 
erst bei Unterbrechen der Stromversorgung der Magnetventile ab. Also 
Dioden und Snubber verbauen..

PS: Wenn ich falsch liege bitte korrigieren, ich eigne mir dieses Wissen 
gerade erst an. Meine Profession ist Konstruktionstechnik, nicht 
Elektrotechnik.

Viele Grüße, Marius

von Hmmm (Gast)


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Marius R. schrieb:
> STPS2H100 Schottkydioden, Vrrm = 100V  /  If (AV) = 2A
> für die 24V Magnetventile

Eine billige 1N4007 tut's auch.

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