Relaiskarte für Arduino

Hallo zusammen,

Ich bin neu hier im Forum und bräuchte Mal euren Rat / Unterstützung. Bisher konnte ich alle meine "Problemchen" selber oder durch lesen anderer posts lösen. Diesmal bin ich aber leider unsicher.

Hier mal mein Vorhaben:
Ich möchte meine Garage mit Hilfe eines Arduino Mega automatisieren. Hierfür möchte ich voraussichtlich Koppelrelais für die Eingänge (oder auch direkt 5V, denke aber eher nicht wegen der Leitungslängen) verwenden.

Meine Frage betrifft die Ausgänge.
Da das ganze auch zukünftig einfach zu warten sein soll, möchte ich keine Standard Relaiskarten verwenden (sind hässlich im Schaltschrank und nicht wirklich schön was einzelne Defekte Relais angeht, auch 230V technisch sind sie nicht so ideal). Ich hätte deshalb an eine galvanisch getrennte Ausgangskarte gedacht ( siehe Anhang), diese hätte den Vorteil das ich den Verschleißen den Part (die Relais) einzeln ansteuern und wechseln kann. Zudem hab ich eine sauber definierte Lastseite. Die Platinen kann ich dann sauber in einem Gehäuse einbauen, von dort aus würde ich Relais Sockel verdrahten. Ich würde 5V Printrelais verwenden, diese sollen im Schnitt 50mA ziehen.

Was sagt ihr zu dem Aufbau im Anhang? Passen die Werte so oder würdet ihr Andere / weniger / mehr Bauteile verwenden?

Hier die ermittelten Werte:
R1 ca 380 Ohm
R2 als pulldown ca 100 K Ohm
R3 ca 380 Ohm
R4 muss ich erst sehen welche LED ich noch habe, ca 470 Ohm
F1 würde ich ca 200mA mittelträge nehmen
Als sperrdiode ne 1N4007

Was sagt ihr dazu? Schonmal danke für eure Mühe und Unterstützung, ich freue mich schon auf eure Antworten.

Mfg Matze

Releaiskarte.pdf (15.4 KB)

Kann man so machen. Ich persönlich würde da aber eher zu fertigen MOSFET-Modulen greifen (z. B. http://www.ebay.de/itm/152387104854) und die Relais auf Hutschienen packen. Dafür gibt es von finder schöne Sockel. Diese Mosfet-Module haben auch einen Optokoppler mit drauf und sind ziemlich vergleichbar mit dem, was Du gezeichnet hast ... nur dass sie deutlich höhere Ströme schalten können.

Wenn Du in Deiner Garage etwas kräftigere Verbraucher schalten willst, solltest Du zudem über 12 Volt Relais nachdenken ... durch die stärkere Spule können die meist auch höhere Lasten schalten. Ansteuerung auch hier wieder über Mosfets.

Hallo und vielen Dank für deine Antwort. Das klingt ja schonmal sehr gut soweit.
Ziemlich lustig, ich hab bei Ama*** etc geschaut und nichts dergleichen gefunden. Normal sie ja an solchen Karten kein vergangenen sein. Da könnte ich bei dem Preis eigentlich echt auf deinen Link zurückgreifen, echt super.

Sollte ich die einzelnen Kanäle denn noch zusätzlich absichern? Die 12 Volt brauche ich ja nur für die LEDs.

Wenn ich die 12 Volt dann auch direkt für meine Schalter etc nehmen würde, sollte doch eigentlich ein Optokoppler zum Ansteuern der Eingänge genügen, oder? Ich hab noch nicht nach dem Strom eines Eingangs geschaut, normal sollte es aber ein Optokoppler schaffen denke ich. Wäre dann nur doof mit dem Vorwiderstand wegen den unterschiedlichen Leitungslängen. Bräuchte ich da auf der 5V Seite auch noch einen Widerstand? Besser wäre es denke ich.

Mfg

Würde auch wie bereits geschrieben vorgehen.

  • Platine mit Logic-N-Mosfets aufsetzen (Die 10A Variante wäre hier aber übertrieben!!)
    Das ganze kannst du auf Platinen aufbauen, die man auch auf die Hutschine Montieren kann. Diese Halter gibts zB von Phoenix Contact.

Die Koppelrelais schaltest du dann mit Masse/GND. Ob nun 12 oder 24VDC (bleibt dir überlassen). Ich selber würde eher zu 24V raten. Für die Eingänge, spare dir doch den Kram mit den Kleinspannungen. Brauchst du diese wirklich extern?
Weil dann würde ich extern 230V auf die Koppelrelais an der Spule anlegen und intern 5V schalten. Eine weitere galvanische Trennung ist dann nicht mehr nötig.

Der Optokoppler in der Schaltung die Du in ersten Post angehängt hast ist sinnlos solnge Du nicht 2 verschiedene voneinander isolierte Versorgungsspannungen hast.

Anstatt der MOSFET-Platine genügt auch ein ULN2803 um 8 Relais anzusteuern.
Die galvanische Trennung zu den 230V übernimmt bereits das Relais.

Grüße Uwe

Hallo,

Ja das mit den Koppelrelais am Eingang habe ich mir auch schon überlegt, mein zweiter Gedanke war halt das Geld für weitere Relais zu sparen. Technisch sind die Koppelrelais sauberer, das stimmt. Werde es wohl auch so machen.

Der Optokoppler in meiner ursprünglichen Zeichnung war mehr ein Sicherheitsbauteil als wirklich ein notwendiges Bauteil. Meine Überlegung war, eine sauber getrennte Relaiskarte zu bekommen, durch die Optokoppler hätte ich eine schöne Trennung, auch wenn die Spannungen davor und dahinter die selben sind. Leider habe ich in diesem Bereich nicht wirklich die praktische Erfahrung, ich weiß nicht genau ob im Fehlerfall der Mikrocontroller auch Schaden nehmen könnte.

Ich hab nun Mal eine weitere Zeichnung erstellt, die das ganze mit dem ULN2803 realisieren würde. Genügt eine sperrdiode und das IC selber als Schutz für den Mikrocontroller oder wäre auch hier ein Angst-optokoppler ratsam

Releaiskarte_ULN2803.pdf (15.5 KB)

Matze_bau:
....Ich hab nun Mal eine weitere Zeichnung erstellt, die das ganze mit dem ULN2803 realisieren würde. Genügt eine sperrdiode und das IC selber als Schutz für den Mikrocontroller oder wäre auch hier ein Angst-optokoppler ratsam

Deine sogenannte Sperrdiode kannst du dir sparen, ebenso den R1.

Du musst aber eine sog. Freilaufdiode antiparallel zum Relais schalten. Die verhindert eine Zerstörung des Transistors, wenn das Relais abfällt.

Edit:
Die Freilaufdiode ist hier schon eingebaut, sollte aber für größere Ströme zusätzlich noch außerhalb hinzugefügt werden.

Ja ok, dann werde ich noch ne 1n4007 zusätzlich als Freilaufdiode einbauen. Ich ging davon aus, dass die interne dafür ausgelegt sein sollte.

Wenn ich mir die sperrdiode und den Widerstand sparen kann, liegt mein Ausgang direkt am IC an. Besteht denn dann ein Risiko meinen Mikrocontroller im Fehlerfall mit zu beschädigen oder brennt im Normalfall nur der Transistor im IC durch? Sollte ich den Strom noch begrenzen?

Das hängt immer vom vorliegenden Fehler ab.

Der ULN2308 hat schon Basiswiderstände eingebaut, aber du kannst zur Sicherheit noch einen Widerstand zwischenschalten.

Nur was willst du alles absichern ?

Ja das stimmt, der Basiswiderstand begrenzt ja auch schon. Hatte ich wohl vergessen.

Ich würde gerne die "Standard Fehler" absichern:

  • Relais spule defekt (zwar sehr selten aber kommt doch mal vor
  • Kurzschluss am 12V / 5V Kreis.
  • Bauteil defekt am 12V / 5V Kreis.

Deshalb die Frage der Strombegrenzung und Sicherungen. Ich denke eine Feinsicherung von 200mA im 12V Teil sichern schonmal den Transistor vor Überstrom. In wieweit Probleme mit dem IC selber auftreten können fehlt mir die Erfahrung. Der Basiswiderstand sollte aber eigentlich schon genug schützen.
Wenn du sagst das passt so, dann werden ich so Mal einen Versuchsaufbau starten. Das ganze muss halt durch den Anwenderkreis wie Kinder und Frau einfach und langlebig sein.

Wenn dann Mal ein Fehler Auftritt, sollte er im dümmsten Fall nur einzelne Ausgänge betreffen und nicht gleich alles.

MFG

Das passt so, allerdings solltest du die Sicherung an den Strom der Relaisspule anpassen.
Möchtest du mehrere Relais darüber absichern, musst du den Gesamtstrom berücksichtigen.

Ja ok, danke für das Feedback. Das hilft mir sehr. Das mit den strömen etc ist klar. Genaue Werte kann ich sowieso erst ermitteln, wenn ich ein Relais und LED festgelegt habe.

Dann hört man sich :slight_smile:

Hallo zusammen,

Ich hab jetzt den ersten Test gemacht:

  • 12V auf Vin des Arduino Mega
  • GND auf GND des arduino
  • Output direkt auf den Input des ULN2803
  • direkt am Ausgang des ULN2803 eine 12v LED (zieht ca 10mA)
  • GND des Arduino auf GND des ULN2803
  • 12V auf com des ULN2803

Das Programm ( auch der Arduino ohne Ausgänge angeschlossen) schalten abwechselnd +5V .... 0V. Das LED bleibt dauerhaft mit wechselnd ca 7.2 bis 7.9 Volt an. Wenn ich alles verdrahte, kann ich am Ausgang abwechselnd 0V und 0,8V messen. Auch wenn ich einen pullDown Widerstand mit dabei mache, schaltet mein LED nicht sauber.

Habt ihr ne Idee woran es liegen könnte? Auf meinem IC steht ULN2803G (drüber noch UTC SJT9, darunter noch 59).

Ich bin schon auf eure Antworten gespannt, Danke schonmal im voraus

Der ULN schaltet gegen Masse (NPN Darlington), Sprich die Kathode der LED muss an den Ausgang des ULN und die Anode an die Versorgungsspannung.

Hier ist ein recht gutes Beispiel für die Beschaltung: http://www.brunwinkel.de/elektronik/ics/uln2803/

Die UTC Angabe ist der Date Code und die 59 die Charge.

Hallo, mein LED ist mit der Kathode zum Ausgang. Mein Problem ist, das es dauernd leuchtet.
Der Spannungspegel an der Kathode zu plus gemessen befindet sich bei um die 7.5 Volt (wechselt zwischen 7.2 und 7.9V).

Ich hab das Gefühl, das das IC weder ganz zu noch auf macht. Aber warum?

Kann es sein, das ich zu wenig Last am Ausgang habe? Ist eventuell das LED schuld?

Matze_bau:
Ich hab das Gefühl, das das IC weder ganz zu noch auf macht. Aber warum?

Kann es sein, das ich zu wenig Last am Ausgang habe? Ist eventuell das LED schuld?

Zu wenig Last kann nicht sein.

Wie steuerst du denn das IC an.

Hast du im Arduino auch den Ausgang richtig definiert ?

"pinMode (Led, OUTPUT);"

Ich habe das Arduino example Sketch blinkt genommen und einfach nur den Pin angepasst. Dieser schaltet auch abwechselnd 5 und 0V ohne Last. Sobald das IC dran ist, wechselt der Ausgang zwischen 0 und 0,8V. Klingt schon ziemlich nach der Schaltplan ing des IC. Aber mein Ausgang wechselt nicht sauber zwischen 0 und 12V. Der bleibt undefiniert zwischen 7,2 und 7,9V.

Da muss irgend etwas falsch geschaltet sein.
Der Ausgang muss bei High höher als 0,8 Volt liegen.

Was passiert, wenn du den Eingang des ULN auf 5Volt legst ?

Hab ich noch nicht direkt probiert. Werde ich morgen gleich machen. Was ich auch komisch finde, das LED leuchtet auch schon ohne das der Ausgang vom arduino angeschlossen ist. Also GND scheint so schon ohne Ansteuerung der Transistoren unsauber durch zu kommen.
Sollte das IC in diesem Zustand (12V + Masse angeschlossen, Ansteuerung Mikrocontroller offen) normal sperren?