Induktion legt Hausautomatik lahm - EILIG

Uwe H.

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27. Juli 2011
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Hinter die Grenze :-)
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Gruesst euch :)
Nach langer Zeit melde ich mich mal wieder mit einem daemlichen Problem, an dem ich nun bereits einige Zeit knacke. Wie die Spezis hier aus meinen frueheren Beitraegen wissen, habe ich eine Hausautomatik fuer einen Kunden gebaut, die das Licht und andere Stromversorger schaltet und verwaltet. Die Anlage lief bis vor einiger Zeit stoerungsfrei, dann kam der Tag der Abrechnung in Form von elektrischen Rolladen....

Die Rolladen haben normalerweise eigene Steuerpanele, die man fuer teures Geld kaufen kann. Unser Plan war der, die Dinger mittels Relays anzusteuern. Die Ansteuerung ist simpel. Es gibt zwei Phasen und den Neutralleiter + Erdung. Die eine Phase ist fuer die Auf-, die andere fuer die Abwaertsbewegung gedacht. Und hier trat das erste Problem auf:

Sobald der Motor dreht knallen Induktionen durchs Netz, die die Impulsnetzteile in der Hausautomatik durcheinanderbringen. Die Folge ist ein Power-On-Reset der Ausgangslogik (PCA9555N), die dann die Ausgangsporte auf DEFAULT umstellt und sie zu Eingangsports mit Pullup werden. In Folge dessen springt im ganzen Haus das Licht an und laesst sich nicht mehr abschalten, da die I2C-Befehle fuer Output-Commands von den PCAs nicht mehr als korrekt erkannt werden (weils als Input konfiguriert im Default).

Das Steuersystem der Rolladen ist in keiner Weise mit der Automatik verbunden. Die Relays werden ueber einen eigenen Transformator und getrennte Steuerleitungen/Taster gefahren. Das einzig gemeinsame ist der Netzanschluss.
Also habe ich im Netz gesucht und herausgefunden, dass solche Rolladenmotoren keine Entstoerung eingebaut haben, da die Produzenten gern ihre eigenen Steuerungen verkaufen, die dann eine Entstoerung im Schaltpanel haben. Also das Baugeruest nochmal raus und an jede Phase dicht neben dem Motor einen Entstoerkondensator zwischen Phase und Nullleiter (X2 - 1uF). Effekt war sofort zu sehen, waehrend einer Motorbewegung ist die Phase jetzt ruhig. Dafuer taucht das naechste Problem auf:

Stoesst die Rollade jetzt an den Endschalter, springt wieder im Haus das Licht an. Theorie dazu ist, dass der Kondensator bis zum Anschlag laedt und beim Abschalten des Relays den Strom zu schnell ins Netz blaest. Bin mir aber dessen nicht sicher. Das Problem taucht jetzt nur auf bei Erreichen der Endposition.


Ich krieg langsam die Krise mit dem Sch...ss. Auf dem Oszilloskop hab ich die Versorgungsleitung der PCAs gemessen und keinen einzigen Impuls gefunden, der einen Reset ausloesen koennte. Die 5V-Versorgung ist schnurgrade oder mein Oszi zu schwach. Hat irgendjemand einen Plan was man da machen koennte? Das Problem ist bestimmt super einfach, ich denke nur zu kompliziert :)

Gruesse an alle
Uwe
 
Grüeße zurück^^

Liegen evtl.die Leitungen des Rolladens und die Ansteuerleitung für das Licht irgendwo Parallel?Sodass du eine Kapazitive einkoplung irgendwo auf der eingangsleitung hast?
 
Hi Uwe,

schön mal wieder ein Lebenszeichen von dir zu sehen :D

Das mit der Entstörung ist leider auch immer ein wenig "schwarze Magie". Es gibt also nicht wirklich Patentrezepte nach denen dann alles fehlerfrei läuft.

Wenn du mit dem Oszilloskop keine Störungen auf der Versorgung siehst, dann heißt das noch lange nicht das da auch keine sind, Es können sehr kurze Spikes sein die zB bei einem DSO zwischen die Samples fallen. Manche teureren Logikanalysatoren haben für sehr kurze Impulse zB eine Glitch/Spikeerkennung drin. Das sind zB RS-Flipflops die von den Impulsen gesetzt werden und dann auch solche Impulse zwischen den Samplezeitpunkten erfassen.

Ich weiß jetzt nicht genau wie dein Aufbau aussieht. Am einfachsten und günstigsten ist wohl erstmal wenn man die Leitungen zur Steuerung mit Ferritkernen versieht (Klappkerne damit man nichts losschrauben muß). Einfach auf die Kabel klipsen. Wenn Kabel keine Steuerimpulse (Daten, PWM, ...) führen würde ich das Kabel sogar 2 oder 3mal durch den Kern führen. Sicher ist sicher. Eventuell überstehen sogar die I2C-Signale einen Kern auf dem Kabel. Wär nen Versuch wert. Er läßt sich ja wieder entfernen.

www.reichelt.de - Amidon-Ferrit-Ringkerne

Wenn das Gehäuse mit der Steuerschaltung nicht abgeschirmt ist, dann könnte man es auch noch mit Kupferfolie (es gibt selbstklebende) auskleiden. Danach die Isolierung auf der Folie nicht vergessen damit man entsprechend spannungsfest ist. Die Folie dann mit Erde verbinden um Störungen abzufangen (Farradayscher Käfig).

Das ist das was mir auf die Schnelle einfällt und was recht schnell und günstig umzusetzen ist.

Gruß
Dino
 
Hallo Uwe!

Erst einmal.... Respekt, was du schon alles herausgefunden hast! :adore:

Ich überlege nun aber gerade, ob du an der richtigen "Stelle" arbeitest. :hmmmm:
Natürlich versucht man immer die Störquelle zu entstören, damit der Fehler beseitigt ist.

Letztlich ist aber doch sinnvoller die Steuereinheit zu "entkoppeln".
Ich meine.... jetzt sind es die Rolläden und in sechs Monaten der neue 60Zoll LED-Fernseher.

Kannst du die Versorgung der Haupteinheit (und damit die nachfolgenden Einheiten) nicht über einen Akku gepuffert versorgen?
230V-AC ---> Laderegelung ---> AKKU ----> Enstörfilter ----> Steuereinheiten


Grüße,
Cassio
 
Hallo Jungs, schoen euch mal wieder zu lesen :) Ich gehe auch davon aus, dass da irgendwo irgendwelche Spikes durch die Niedervoltleitung brettern. Obwohl die Impulsnetzteile die eigentlich filtern sollten...?
Ich muss den Aufbau nochmal erlaeutern:
Die Rolladen werden ueber ein 5x1,5mm2 versorgt, welches zu meinem Schaltschrank in der Garage fuehrt. Dort sind die beiden Phasen an die Relays angeschlossen, es fuehren also keine Steuerleitungen zu den Rolladen, nur Versorgungsleitungen. Die Relays werden ueber ein seperates Netzteil versorgt, sind also unabhaengig von der Versorgungsspannung im Automatiknetz. Die Relays sind an der Spule mit Zehnerdioden entstoert. Die Bedienpanele im Haus sind mit UTP-Kabeln realisiert. Dort fliesst dann +24V an einen Taster, der das Relay in der Garage schaltet. Das in dieser Niedervoltschleife der Fehler legt, kann man ausschliessen. Ich hab die Rolladen extra mal testweise vom Netz genommen und dann nur die Relays mit schnellen Takten geschaltet. Normalerweise tritt dann der Fehler sofort auf. Aber nichts passierte. Phase an die Rolladen, dasselbe nochmal und sofort war der Fehler da.

Zusammenfassend:
- Die Steuerleitungen und Versorgungsleitungen verlaufen getrennt
- Die Steuersignale sind sauber
- Die Niedervoltspannung der Steuerung hat ein eigenes Netzteil

Sicherlich waere der beste Ansatz, die Niedervoltversorgung der Automatik zu stabilisieren und gegen Spikes abzusichern. Laut dem Datenblatt zu dem PCA9555N muss eine gewisse Zeit die Spannung stark abfallen, damit der POWER-ON-RESET ausgeloest wird. Diese Zeitspanne erfasst mein Oszilloskop mit Sicherheit. Aber die Bedingung tritt nicht auf. Also waere die einzige Erklaerung fuer mich eine Ueberspannung oder Polaritaetswechsel, damit der Chip durchdreht. Witzigerweise passiert bei den sieben Atmels, die die Bedienpanele einlesen und die Steuerbefehle ausgeben garnichts!. Kein Reset, kein Aufhaengen, die I2C-Kommunikation laeuft sauber weiter, alles in Butter. Nur die PCAs machen so einen Heckmeck.

Ist es denn ueberhaupt denkbar, dass solche Spikes ueber die Impulsnetzteile kommen? Sollten die nicht eigentlich Filter drinhaben? Liegt es nicht evtl. doch daran, dass ich die Entstoerkondensatoren ohne Widerstand betreibe? Laesst sich die Induktion nicht evtl. bereits an der Versorgungsleitung der Netzteile abfangen? Das waere die beste Loesung...
 
Hallo Uwe,

kein direkter Lösungsvorschlag, nur mal eigene Erlebnisse:

Habe ich an meinem Notebook eine externe USB-Tastatur angeschlossen UND hängt das Notebook an seinem Ladegerät UND schalte ich den Spaltpolmotor eines Heizlüfters aus (Heizstäbe nicht in Betrieb), der aus einer Steckdose an der Wand gegenüber versorgt wird und gute zwei Meter weg vom Notebook steht, DANN fängt die Tastatur an zu spinnen wie verrückt.

Trotz externem 19V-Schaltnetzteil mit Ferritgnubbel am Stecker zum Notebook und nochmaliger interner Spannungsgenerierung.
Das Problem tritt aber nur auf, wenn die externe USB-Tastatur ans Notebook angeschlossen ist.
Der Motor ist wie erwähnt ein Spaltpol-Typ, also ohne Kratzbürsten und ohne Bedarf nach Entstörkondensmännern.

Beim Ausschalten tritt wohl eine Induktion auf, die einfach durch alles hindurch knallt. Die möglicherweise nichtmal wirklich kabelgebunden ist???


Weiteres Beispiel, um das mit dem "nicht kabelgebunden" zu untermauern:
Habe hier eine selbstgebaute Steuerung, die zu Anfang mal sehr empfindlich auf EMV reagierte. Jetzt nicht mehr, weiß aber nicht warum ...
Jedenfalls probierte ich damals Folgendes: Die Spule eines 12V-Relais (2 x UM) mit einem seiner eigenen Öffner in Reihe, als "Schnarre" geschaltet.
An den zweiten Öffner-Kontakt einmal 230V Phase geführt und an den anderen Pol einen Meter Draht, als Antenne. Die Stelle, wo der Draht mit dem Relaiskontakt verbunden ist, noch über 'nen Widerstand nach Null.
So liegen also "schnarrend" mal Null (über den Widerstand) oder L1 an dem Antennendraht an.

Diese kleine, feine Störschaltung konnte mir über zwei Meter Entfernung meine Steuerung resetten. Ganz ohne Induktion (von dem 12V-Relais abgesehen, aber das war es nicht). Einfach nur ein Stück Draht, das per Widerstand an Null hing und ständig am L1 "kratzte".
Die Störungen wurden weniger, wenn ich die Schaltung mit den 5V aus dem USB-Port des Notebooks versorgte UND das Notebook auf Akku lief.
In dem Fall war also alles galvanisch vom Rest der Welt getrennt und lief rein auf Akku.
Dennoch konnte meine Schnarre auch da störend einwirken, aber nur noch auf kurze Entfernung (halber Meter oder so). Bei Versorgung des Notebooks per Netzteil nahm die Störempfindlichkeit wieder stark zu.
Sie nahm sogar sehr zu, wenn ich eine USB-Maus am Notebook hängen hatte!

Das alles beweist: Man kann auf den Leitungen entstören soviel man will - schon rein über die Luft und parasitäre Antennen sind jede Menge Störungen möglich.


Bei Deinem PCA9555N wäre die Beschaltung mal ganz interessant. Ich meine nicht nur Schaltplan, sondern auch Layout.
Erste Idee bei extremer Empfindlichkeit sind ja offene (schlecht verlötete) CMOS-Eingänge.
Oder das Ansteuern von CMOS mit 'nem OC-Ausgang, ohne Pullup ...
Oder fehlende Entkoppelkondensatoren.
Oder keine sternförmige Masseführung, von einem Elko mit KerKo ausgehend.
Oder eben: Lange Strippen, die im schlimmsten Fall einseitig wie 'ne Antenne in der Luft baumeln und am anderen Ende auf 'nen hochohmigen Eingang gehen.

Wenn Du Schaltplan und Layout mal postest, könnte man vielleicht mehr sagen.

Teste das mit der Relaisschnarre vielleicht mal. Ist ja in Sekunden per Krokostrippen zusammengesteckt, dann bist Du "unabhängig" von Deinem Rolladenmotor. ;-)
Falls die Schnarre nicht stört: Bedenke, dass die Öffnerkontakte eventuell nicht exakt zeitgleich öffnen. Es kann sein, dass der Öffner in Reihe zur Spule zwar "schnarrt", aber der netzspannungsseitige Öffner davon unberührt bleibt.
Dann einfach mal beide Öffner vertauschen.
 
Hi Uwe,

also das von Irrlicht mit den Kabeln als Antenne ist schon plausibel. Darum eventuell mal mit den Ferritkernen direkt an der Steuerung mögliche Störungen abblocken.

Ein anderes Problem sind die Schaltwandler-Netzteile. Die wirken mit den Schaltwandlertrafos teilweise wie Koppelkondensatoren die Störungen aus dem Netz in die Niederspannungsseite rüberziehen. Diese kapazitive Kopplung bemerkt man teilweise bei Heim-Routern oder anderen Geräten. Wenn man da zB an ein Metallteil konnt fühlt man ein leichtes ungefährliches kribbeln. Das ist die Netzspannung die kapazitiv auf die Niederspannungsseite gekoppelt wird.

Ich tippe auch mal drauf das sich die Störungen auf kapazitivem Weg über die Komponenten und Kabel irgendwie zur Steuerung durcharbeiten.

Man könnte zB die Ausgänge des PCA9555 mit kleinen 100pF-Keramiks gegen GND gegen HF-Einstreuungen abblocken. Wenn du dort keine PWM oder Phasenanschnitt machst hast du dadurch lediglich eine leicht verschliffene Schaltflanke. Die Keramiks schließen allerdings die HF-Störungen nach GND kurz und halten sie vom PCA9555 weg.

Gruß
Dino
 
Hallo Uwe,
sag mal, wie hast Du das Problem damals gelöst? Würde mich sehr interessieren wie es weitergegangen ist.
Gruß
Alex
 
Hallo Alex,

das Thema ist schon recht alt und der Autor Uwe H. ist anscheinend nicht mehr im Forum aktiv, was sehr schade ist. Eventuell erhältst du auf deine Frage keine Antwort mehr.

Wenn du selber mit einem Projekt von dir Probleme hast, schreib doch einfach ins Forum. Vielleicht kann dir ja ein Forenmitglied weiter helfen.

Dirk :ciao:
 

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