12-V-Relaisschaltung, umgewandelt in 5-V-Relais, unter uC-Steuerung

Ein paar Fragen zu einem kleinen Home-Automation-Projekt, das ich versuche.

Unten ist das Schema, das ich in einem Artikel gefunden habe, leicht modifiziert, um den Teilen zu entsprechen, die ich in der Hand habe -

Original hatte,

Q1 = BC548
Relay = 12V coil voltage

Meine hat,

Q1 = BC547B
Relay = 5v coil voltage

Q1) Ist das eine akzeptable Konvertierung?

Hinweis: Der BC547B hat Vcbo: 50 V, Vceo: 45 V, Vebo: 6 V, während der BC548 in der Originalschaltung Vcbo: 30 V, Vceo: 30 V, Vebo: 5 V hat, der Rest der Parameter ist ziemlich gleich wie im Datenblatt (hFE :220-450).

Das Relais ist ein SPDT-Leiterplattenmontagetyp (ausgelegt für 10 A bei 230 VAC), auch "Zuckerwürfel" genannt.

mein Schaltplan

F2) Die Last, die ich ansteuern möchte, ist ohmsch (60 W 220 VAC Glühlampe). Welche Änderungen brauche ich, wenn ich Lasten fahren möchte wie --

  • Leuchtstofflampe
  • Lüfter (220 VAC, 60 W)
  • 1 PS Wasserpumpe (220 VAC, 800 W) - Ein Gedanke ist, ein Relais mit höherem Nennstrom (z. B. 30 A) zu verwenden. Aber ich denke, ich muss mir Sorgen um EM-Rückkopplungen machen, die Lichtbögen verursachen und das EM-Relais zerstören könnten.

Q3) Im Moment mache ich das auf einem Veroboard (El-Cheapo-Phenol-Arten). Obwohl ich verstehe, dass dies für die Lampen- / Lüftersteuerung ausreichen kann, frage ich mich, ob ich etwas Besseres für höhere Lasten brauche, sa die Wasserpumpensteuerung? Was ist die Mindestdrahtstärke, die für diesen Zweck verwendet werden muss? Welche Art von Steckverbindern (Klemmenblöcken) könnten verwendet werden?

Antworten (1)

  • VERWENDEN SIE KEINEN NETZWECHSELSTROM AUF STRIP BOARD / VEROBOARD,
    damit Ihre Tage auf dem Land lang sein können.

Dies ist in der Tat mit angemessener Sicherheit bei entsprechender Sorgfalt machbar.
ABER zu lernen, was „richtig“ in diesem Zusammenhang bedeutet, erreicht man am besten durch einige Jahre allgemeiner Erfahrung. Die Zerstörung von Ausrüstung und / oder Leben wird leicht erreicht, indem Gegenstände und Personen mit Wechselstrom versorgt werden, und es sollte niemals auf die leichte Schulter genommen werden.

Verdrahten Sie die Netzleitungen direkt mit den Relaiskontakten, indem Sie geeignete Steckverbinder verwenden oder je nach Bedarf hartlöten. l Wenn das Relais auf der Veroplatine montiert ist, lassen Sie große, volle Löcher in der Veroplatine um die Kontakte herum und stellen Sie IMMER Mittel bereit, um den Kontakt des Benutzers oder anderer Personen mit Spannung zu verhindern Netz.

  • Beachten Sie, dass ich oben sagte, WENN das Relais auf dem Veroboard montiert ist, ... ".

    Ich habe und habe es nicht empfohlen.

    Das war nur etwas für Leute, die gute Ratschläge gerne ignorieren und gefährlich leben. Es ist besser, es nicht zu tun, bis Sie länger gelebt haben und einigermaßen erfolgreich sind. Wie Sie wissen, neigt Wachs auf Flügeln dazu, zu schmelzen, wenn Sie zu nahe an der Sonne fliegen, und Stromschläge können ebenso tödlich sein.

    Wenn Sie dies tun MÜSSEN
    (1) verwenden Sie Hochtemperaturflügel, wenn Sie in der Nähe der Sonne fliegen - TEFLON kann helfen. (2) MINDESTENS
    8 mm / 0,33 Zoll Lücken rundum zwischen Kontakt und allem anderen an Bord. Ein GAP ist ein Loch mit Luft drin !!!! Veroboard und ähnliches = Phenolkarton = PAPIER plus ein Harz. Wenn Sie sich darauf verlassen, dass Karton keine Spuren hinterlässt, verkohlt, Feuchtigkeit absorbiert oder Geschäfte mit Murphy macht, riskieren Sie Ihr Leben. Oder jemand anderes.




    Das Belassen eines Luftspalts entspricht einer Kriechstrecke von 8 mm, was die meisten Regulierungsbehörden in ähnlichen Fällen vorschreiben

    Wenn Sie 8 mm Veroboard als AC-Netzbarriere belassen, ist das so, als würde man zehnmal eine Münze werfen und Kopf sagen. Sie werden wahrscheinlich mindestens einen Kopf bekommen und wären überrascht, wenn dies nicht der Fall wäre. Der Unterschied besteht darin, dass Sie bei einer Münze einen dummen Ausdruck auf Ihrem Gesicht haben, wenn Sie versagen, während Sie bei einem Wechselstromnetz möglicherweise einen dummen Ausdruck auf Ihrem toten Gesicht haben.


(Q1) Ihr Fahrer ist gut, AUSSER

  • Der Basistreiberwiderstand ist viel zu niedrig. ee unten.

  • Sie haben ein sehr nicht standardisiertes und verwirrendes Symbol für die Ausgangskontakte verwendet. Ich gehe davon aus, dass dies ein SPDT = sngle pole double throw (= single changeover) Kontakt mit Isolation zwischen Ausgangskreis und 5V ist.

Der Transistor kann je nach Spulenstrom in Ordnung sein oder nicht - siehe unten.
Sie geben den Spulenstrom nicht an, sagen aber, er sei 200 mA.
IKollektor = ISpule = 200 mA
IBasis >> bis > IKollektor/Beta = 200 mA / 200 = 1 mA

I base = (Vdrive – Vbe) / Rbase oder
Rbase = (Vdrive – Vbe ) / Ibase.

Für Vdrive = 5 V,
Rbase = (5-0,7) / 0,001 = 4300 Ohm.

Ein Widerstand, der wesentlich mehr als 1 mA abgibt, ist wünschenswert (ermöglicht ein niedriges Beta usw.). Also wäre R1 = 1k = 1000 Ohm in Ordnung.

Sogar mit sagen wir 3V Antrieb.
Ib = (Vdrive - Vbe)/R1 = (3-0,7)/1000 = 2,3 mA.
Bei einem Beta von 200 Icmax = Beta x Ib = 200 x 2,3 = 460 mA.
Wenn der Relaisstrom < 200 mA ist, ist 1K immer noch gut.
Wenn der Relaisstrom höher ist, muss der Wert von R1 möglicherweise angepasst werden - wahrscheinlich nicht.


(Q2) Ihre Grundschaltung ist gut für die Lastleistung auf jedem vernünftigen Niveau, vorbehaltlich einer geeigneten Spulenantriebsleistung UND möglicherweise einer Art Dämpfung der Kontakte.

Das Relais oder Schütz muss Kontakte haben, die für die getragene Last ausgelegt sind – was im entsprechenden Datenblatt angegeben ist.

Ein "Snubber" ist eine Schaltung, die dafür ausgelegt ist, transiente Wechselstromenergie zu absorbieren, die sonst beim Öffnen der Kontakte einen Kontaktlichtbogen verursachen kann. Es besteht normalerweise aus einer Reihe von C und R, so dass C den Strom im R unter normalen Bedingungen auf einen niedrigen Wert begrenzt, aber wenn Hochspannungs- und/oder Hochfrequenztransienten auftreten, steigen der R-Strom und die Dissipation und absorbieren die transiente Energie.

Es gab verschiedene andere Stack-Austausch-Fragen bezüglich Snubbers, zB
hier & hier & hier & hier
, und es gibt viele Online-Ressourcen, zB
Wikipedia.
Gute Einführung
. Gut. Etwas komplexer

Gut - mit Online-Rechner

Geben Sie hier die Bildbeschreibung ein

Nicht dissipative Version (vom obigen Link)

Geben Sie hier die Bildbeschreibung ein

und Hersteller von Relais usw. geben oft an, was für ihr Produkt mit einer bestimmten Last benötigt wird.


[Q3} Drahtgröße. Klemmenblockgröße.

Zu allgemein für eine einfache Antwort.
Viele Drahttabellen sind für Stromstärke/Messgerät verfügbar.
„So dick, wie man es ohne großen Aufwand vernünftig handhaben kann“ reicht meist aus.
Gelegentlich müssen Sie dick genug sein, um hart oder störend zu sein, aber das ist normalerweise bei niedriger Spannung, nicht bei Netzspannungen.


Transistorauswahl:

Der BC547b ist für nur 100 mA Ic ausgelegt. Datenblatt hier
Das mag in Ordnung sein, ABER es gibt einen viel besseren Transistor, der oft genauso billig und manchmal billiger ist.
Dies ist der BC337 (NPN). BC327 (PNP). Auch in SOT23 SMD als BC817/BC807 erhältlich. Ich verwende diese als meine Standard-"Jellybean" -Transistoren. Sie werden fast alle Anforderungen erfüllen, für die Sie sie sinnvollerweise verwenden würden, und in den meisten Fällen ist ein besserer Transistor nicht verfügbar, ohne viel mehr zu bezahlen.

Diese sind in mehreren Beta-Bereichen verfügbar. Ich kaufe immer den höchsten Beta-Bin-Bereich = BC337-40 mit einem Beta im Bereich von 250 - 600 mit einem Mittelwert von 400.
BC337-40 usw. 800 mA *, 50 V.
(* Nennstrom variiert je nach Anbieter, typisch 600 - 800 mA). 800 mA im zitierten Datenblatt).

Digikey hat sie hier für 0,14 $ / 100. Passen Sie auf, dass Sie sie manchmal für viel weniger sehen werden - vielleicht unter 5 Cent in 100.

BC337 Datenblatt


Kriech- / Netzfreiheit

Phenolisches PCB hat seine speziellen Anwendungen, sollte aber für die meisten Zwecke wirklich vermieden werden. Die Kosteneinsparungen sind im Vergleich zu z. B. FR4-Glasfaser nicht sehr groß. Die Hauptvorteile von Phenolen sind die Kosten (geringer Gewinn) und die "Stanzbarkeit". Es ist möglich, Löcher oder Schlitze usw. durch Stanzen anstatt durch Bohren oder Fräsen zu schneiden. Im Allgemeinen ist es ein unangenehmes PCB-Material. Es bricht und zerbricht. Es droht ein Zusammenbruch. Es ist nicht feuer- oder feuchtigkeitsbeständig. Vorsichtsmaßnahme!

Hervorragende Kriech- und Luftstrecke hier

Ausgezeichnetes TI-Sicherheitsdesignpapier für Netzteile hier - Bild davon unten gezeigt.

Geben Sie hier die Bildbeschreibung ein

Hervorragende Kriech- und Clearance-Seite hier .

Beachten Sie, dass sie sagen:

  • Beim Entwerfen eines Schaltnetzteils für den Einsatz in Geräten der Informationstechnologie (IT) lautet eine typische Faustregel, eine Kriechstrecke von 8 mm zwischen Primär- und Sekundärkreisen und einen Abstand von 4 mm zwischen Primärkreis und Erde zuzulassen. Wenn diese Abmessungen in der Konstruktionsphase berücksichtigt werden, besteht eine hohe Wahrscheinlichkeit (95 %), dass kein Versagen in Bezug auf Kriech- oder Luftstrecken auftritt, wenn das Endprodukt zur Prüfung eingereicht wird.

All dies kann dazu führen, dass Sie zu dem Schluss kommen, dass mein Rat zu konservativ war und dass Sie mit Vero Board niedrigere Limits verwenden können. Es war nicht. Das geht nicht mit Sicherheit.

Zunächst einmal ein großes Dankeschön an Sie @Russell für eine so umfassende Antwort. Ich habe ein paar Gegenfragen, um dies weiter zu verstehen. PS > Falls nicht schon klar, meine weiteren Fragen würden verdeutlichen, dass ich Elektronik-Neuling bin.
Betreff. Ihr Rat, Relais auf Veroboard zu montieren, und dann der Vorschlag "... große Löcher im Veroboard um die Kontakte herum zu lassen ...", sich fragend, welche Art von "großen Löchern" ich machen soll? Und welchen Zweck erfüllen sie? Vielleicht, wenn Sie eine Grafik zum Zeigen haben, würde es es klar machen.
@icarus74 - Beachten Sie, dass ich sagte, WENN das Relais auf dem Veroboard montiert ist, ... ". Ich habe es nicht empfohlen und nicht empfohlen. Das war nur für Leute, die gute Ratschläge gerne ignorieren und gefährlich leben. Besser nicht tun Es, bis Sie länger gelebt haben und etwas erfolgreicher sind. Wie Sie wissen, neigt Wachs auf Flügeln dazu, zu schmelzen, wenn Sie zu nahe an der Sonne fliegen, und Stromstöße können ebenso tödlich sein. Wenn Sie dies tun MÜSSEN (1), verwenden Sie Hochtemperaturflügel (2) 8 mm / 0,33 Zoll Lücken rundum MINDESTENS Dies entspricht einer Kriechstrecke von 8 mm, die die meisten Regulierungsbehörden in ähnlichen Fällen vorschreiben
@ icarus74 - Es ist wahrscheinlich erwähnenswert, dass Sie den Snubber überspringen können, wenn Ihr Relais zum Schalten induktiver Lasten (z. B. eines Motors usw.) ausgelegt ist. Sie können den Snubber auch überspringen, wenn Ihre Last nicht induktiv ist (z. B. eine Glühbirne). Es ist wahrscheinlich viel einfacher, nur Relais mit Nennleistung zu kaufen, als einen Snubber zu bauen.
(Zur Verdeutlichung, ich spreche vom Dämpfer an der Last . Sie benötigen immer mindestens die Gegen-EMK-Diode am Relais (dies ist die Diode, die über die Relaisspule geschaltet ist))
@RussellMcMahon, danke für die Betonung der Sicherheitsfaktoren. Das wollte ich in der Tat wissen. Gibt es solche Bedenken, wenn ich eine DIY-PCB-Route auf phenolischen Kupferplattierungen einschlage und dabei die min. Leiterbahnbreite und Abstand zwischen Leiterbahnen / Anschlüssen / Leitungen usw. ? Sollte es eine Art Ausschnitt (z. B. physische Lücken) in der Leiterplatte sein, der die AC / DC-Netze trennt? Ich habe eine solche Empfehlung gesehen, kann mir aber anscheinend nicht vorstellen, wie sie erreicht werden soll.
Danke @FakeName. Beim Lesen hatte ich den Eindruck, dass Snubber-Schaltungen wünschenswert sind, auch wenn das Relais ausreichend bemessen ist, aber ich kenne mich mit "Leistungsrelais" nicht aus, dh wenn sie besser sind, um das zu sagen, was ich in der Hand habe, in Form dieses Relais
@ icarus74 - Einige Relais geben in ihren Datenblättern ausdrücklich an, dass sie mit induktiven Lasten umgehen können. Es ist erwähnenswert, dass selbst wenn Sie ein Relais haben, das für induktive Lasten ausgelegt ist, ein Snubber seine Lebensdauer verlängert . Es ist jedoch auch zusätzliche Mühe zu konstruieren. Ein Snubber ist im Allgemeinen eine gute Idee für induktive Lasten. Es ist jedoch nicht unbedingt erforderlich .
@ icarus74 - Phenolisches PCB hat seine speziellen Verwendungszwecke, sollte aber für die meisten Zwecke wirklich vermieden werden. Die Kosteneinsparungen sind im Vergleich zu z. B. FR4-Glasfaser nicht sehr groß. Die Hauptvorteile von Phenolen sind die Kosten (geringer Gewinn) und die "Stanzbarkeit". Es ist möglich, Löcher oder Schlitze usw. durch Stanzen anstatt durch Bohren oder Fräsen zu schneiden.
Danke @FakeName. Wahrscheinlich, weil ich mir das untere Ende (preislich) der EM-Relais angesehen habe, bin ich möglicherweise nicht auf diejenigen gestoßen, deren Datenblatt besagt, dass sie auch für induktive Lasten geeignet sind. Tatsächlich sind die meisten Relais-Datenblätter, die ich bisher gesehen habe, 1 oder 2 Seiten lang und nicht sehr reich an Informationen. Wenn Sie ein bestimmtes Teil oder eine bestimmte Marke / Serie kennen, die in die Rechnung passen könnten, würden wir uns freuen, wenn Sie darauf hinweisen könnten.
@RussellMcMahon, aufrichtige Dankbarkeit. Das ist ein mächtiger Link und eine Grafik voller Informationen. Ich verstehe jetzt, was Sie meinen (und die anderen Artikel meinten). Der Phenol-/Protoboard-Ansatz war nur für das Prototyping gedacht, und als ich alles zum Laufen gebracht hatte, hatte ich sowieso vor, mich für professionell gefertigte PCBs auf FR4 zu entscheiden, wahrscheinlich mit Lötstoppmaske, Siebdruck und allem. Ich suchte nach einem relativ sicheren (dh vom Ingenieur gehandhabten) Weg zum Prototypen.
@icarus74 - hier ist ein schöner Teil von Omron, der demonstriert, wovon ich spreche. Interessant ist die Tatsache, dass die Nennleistungen für eine induktive Last kleiner sind als für eine nicht-induktive Last (7,5 A gegenüber 10 A).
@ icarus74 - Eine andere zu beachtende Sache ist, dass große Relais oft einen Mindeststrom benötigen , um zuverlässig zu funktionieren. Grundsätzlich werden die Relaiskontakte durch den Funken sauber gehalten, der beim Unterbrechen der Verbindung entsteht. Wenn Sie versuchen, ein großes Hochstromrelais zum Schalten von Lasten mit niedriger Spannung und niedrigem Strom (z. B. 10 mA) zu verwenden, kann es nach einer Weile (im Allgemeinen Tausende von Zyklen) intermittierend werden. Wenn Sie in einer Situation sind, in der Sie ein Relais verwenden, um eine kleine Last zu schalten, sollten Sie ein Gerät mit angemessener Größe verwenden.
In diesem Zusammenhang ist meine aktuelle Wasserpumpe eine einphasige, selbstansaugende Pumpe mit 0,75 kW/1 PS und einer Nennleistung von 5 A bei 220 V. Wäre ohne einen Snubber ein auf einer Leiterplatte montierter Zuckerwürfel mit einer Nennleistung von bis zu 12 A bei 220 V wie dieser akzeptabel - für das Prototyping, oder wäre er unsicher? Beachten Sie, dass ich dieses NO-Relais für jeweils bis zu 30 Minuten erregen möchte. Beim Lesen des Datenblattes habe ich den Eindruck, dass dieses Relais im Millisekundenbereich betrieben werden soll !! (Zeit-gegen-Spulenleistungsdiagramm) Ist das die richtige Interpretation?
@icarus74 - Wenn es nur für einen Prototypen ist, sehe ich nicht ein, warum nicht. Wenn Sie eine induktive Last schalten, sind Sie im Allgemeinen wahrscheinlich sicher, wenn Sie das Relais um ~ 33-50% herabsetzen. Solange die Situation damit umgehen kann, dass das Relais nicht richtig abschaltet, können Sie es näher an die Bewertungen heranbringen. Tun Sie dies wiederum nicht in der Produktion oder überall dort, wo das Relais wie gewünscht funktioniert . Testen ist eine andere Sache.
@icarus74 - Übrigens sind die Millisekundenzahlen im Datenblatt die Betätigungszeiten . Grundsätzlich bedeutet dies, dass das Relais innerhalb von 10 ms zu leiten beginnt, wenn Sie Strom an die Spule anlegen. Wenn Sie die Stromversorgung der Spule unterbrechen, sollte sie innerhalb von 5 ms offen sein.
Danke @FakeName, für den Omron-Teil und die Erläuterungen.
@icarus74 - Kritische Zeiten sind Kontaktunterbrechung und in geringerem Maße Kontaktaufnahme. Bei Betätigung gibt es normalerweise keine Probleme, wenn der Strom nicht weit über dem Nennwert liegt.