Solid State Relays per Atmega ansteuern

[Uwe H.]

Grüßt euch
Nach Sylvester muss ich eine Steuerung für eine Beleuchtungsautomatik entwerfen. Grob gesagt sind da in nem Neubau 110 Piezotaster eingebaut und 51 Lampen. Ziel ist es, mit den Tastern, die man ja jederzeit via Software anders belegen kann, die ganze Beleuchtung (inkl. Dimmer) zu regeln.
Die Anlage wird in sechs Sektionen eingeteilt, jede Sektion soll über einen Atmega162 geregelt werden. Eine Kommunikation zwischen den uCs ist nicht vorgesehen, lediglich eine Signalader zur Auslösung eines Interrupts bei allen (Funktion "Alle Lampen aus").

Als Aktoren zum Schalten der Lampen wünscht mein Kunde Solid State Relays. Dazu hab ich diese hier ausgesucht:

http://www.tme.eu/de/details/asr-15da/ssr-einphasen-relais/anly-electronics/#

Da jede gesteuerte Phase später mit max. 3 Ampere belastet ist, sollte mit 15A genug Reserve sein. Meine Frage jetzt: Wie kann man die Ansteuerung der SSRs so umsetzen, dass der uC nicht überlastet wird. Es hängen später an jedem uC 32 SSRs. An dem Datenblatt kann ich die Stromaufnahme vom Steuereingang nicht wirklich herauslesen, aber die wird bei 32 eingeschalteten SSRs wahrscheinlich höher sein, als der uC max. verträgt. Im Schaltschrank stehen mir auch 24V DC zur Verfügung, mit der ich die SSRs ansteuern kann (evtl. über Transi oder FET). Vielleicht hat ja irgendjemand noch ne bessere Idee (bestimmt Dino )

Aha, noch eins: Für die SSRs benutzt man ja normalerweise Kühlkörper, die ich aber in der Menge nicht in den Schaltschrank krieg. Sind die überhaupt nötig bei der Belastung? Das sind ja grad mal 20% bei 3A. Da sollten die SSRs eigentlich noch nicht anfangen, die Schrankheizung zu ersetzen, oder?

Grüße an alle
Uwe

 

[dino03]

Hi,

Aha, noch eins: Für die SSRs benutzt man ja normalerweise Kühlkörper, die ich aber in der Menge nicht in den Schaltschrank krieg. Sind die überhaupt nötig bei der Belastung? Das sind ja grad mal 20% bei 3A. Da sollten die SSRs eigentlich noch nicht anfangen, die Schrankheizung zu ersetzen, oder?

Also bei den Datenblättern steht was mit "Max On-State Voltage Drop : 2.0VACrms" . Das macht dann bei 3A Laststrom eine Verlustleistung von etwa 6W.
Die mußt du irgendwie abführen können. Stell dir einfach mal vor du packst nen Widerstand an der 6W an Leistung verbrät (das sind bereits welche mit viereckigem Keramikkörper) Also ich würde die Teile wenigstens alle auch ne dickere (2-3mm) Aluplatte schrauben die auf ihrer Rückseite etwa 2cm Luft hat und wenigstens Konvektionskühlung ermöglicht.

Alle Solid-States mit Nullspannungsschalter kann man nicht zum dimmen verwenden. Du brauchst welche ohne Nullspannungsschalter und mußt dann eine Phasenanschnittsteuerung machen. Das geht aber nur für ohmsche Lasten oder normale Trafos. Nicht für elektronische Trafos. Dafür benötigt man einen Phasenabschnittsdimmer mit IGBTs (siehe Markus seine Lichtsteuerung). Bei meiner Kleiderschrankbeleuchtung (Projektbereich) hab ich auch SolidStates reingebaut.

Gruß
Dino

 

[Uwe H.]

Grüß Dich Dino

Die Dimmer werden nicht über die SSRs realisiert. Vielmehr wird über das SSR nur der Transformator ein- und ausgeschaltet. Hinterm Trafo, wo Gleichspannung herrscht (12V-Halogene) wollte ich nen Transi anbringen und mit PWM ansteuern. Das sollte klappen. Achja, mangels Lagerbestand beim Lieferanten muss ich auf folgende SSRs ausweichen:

http://www.tme.eu/de/details/wga5-6d25z/ssr-einphasen-relais/comus/wga56d25z/#

Da gibts wenigstens ne übersichtliche Doku zu. On-State-Drop seh ich da allerdings nicht, nur On-State-Voltage. Zur Montage: Die SSRs sollen im Schrank auf ner Stahl-Montageplatte (1,5-2mm dick) befestigt werden. Der Schrank selbst hat temperaturabhängig geregelte Ventilatoren. Ich muss mir das erst ankucken, wenn der ganze Mist hier ankommt. Vielleicht krieg ich irgendwie flache Rippenkühler hintergequetscht. Hängt im Moment noch von der Steuerplatinengröße und vor allem den Impulsnetzteilen ab.

Sag mir doch mal was zur Ansteuerung von den Dingern. Bei den neuen SSRs steht was von 32mA max. Stromaufnahme, beim Hersteller auf der Seite steht 10mA normal. Gehen wir mal von 32mA aus, dann müsste ich doch eigentlich sogar mit nem Kleintransistor a la BC547 in der Lage sein, den Ansteuerstrom vom Atmega bei 1-1,5mA zu halten, oder?

 

[dino03]

Hinterm Trafo, wo Gleichspannung herrscht (12V-Halogene) wollte ich nen Transi anbringen und mit PWM ansteuern. Das sollte klappen.

ich weiß nicht ob das mit der Gleichspannung so eine gute Idee ist.
Der Glühfaden ist heiß und es werden Atome abgespalten die dur den Halogenprozeß wieder angelagert werden. Wenn du nun den Faden mit Gleichspannung betreibst werden sich die Atome wohl unsymetrisch anlagern und du bekommst an einem Ende des Fadens eine Ausdünnung und am anderen Ende eine verstärkte Anlagerung. Damit wird nach meiner Meinung die Lebensdauer reduziert. Außerdem neigt heißes Metall bei hohen Strömen zu Materialwanderungen. Das Problem gibt es zB auch bei Prozessoren. Wenn dort entsprechende Stromdichten in den Leitungen auf dem Chip erreicht werden kann bereits bei kleinen Temperaturen eine Materialwanderung eintreten die dann die Leitung auf dem Chip reißen läßt.

Elektromigration

Gruß
Dino

 

[Uwe H.]

Ok, ich hab die Lösung. Nachdem ich mir bei Markus den Modulaufbau und den damit verbundenen Aufwand angeschaut hab, werd ich mich für die drei Dimmer an eine (halb)fertige Lösung halten:

http://www.produktinfo.conrad.com/d...ml-PHASENABSCHNITTDIMMER_PAD500_230V_500W.pdf

Die Platine lässt sich mit wenig Aufwand vom Atmega ansteuern, indem man das Potentiometer durch PWM mit Tiefpass ersetzt und fertig ist der Dimmer. Für 25,- Eier...

Sag mir doch mal was zur Ansteuerung der SSRs Dino Empfehl mir mal nen guten Transistor, der 1mA vom Atmega zieht und mit 24V Steuerstrom durchschaltet

 

[dino03]

Hi Uwe,

schau mal hier ...
Bauteilsammlung für Anfänger - Ich suche einen, eine, ein, ...
Ich hab für solchen Kleinkram immer genügend BC547C rumfliegen (C wegen Stromverstärkung). Die halten 50V/100mA im Schaltbetrieb aus.

Gruß
Dino

 

[Uwe H.]

Wie ich bereits oben geschrieben hatte, an einen 547 hatte ich auch gedacht. Bei 13mA max. sollte der eigentlich auf Dauer gut arbeiten... Empfiehlt es sich den Ansteuerstrom zum SSR von 5V auf 24V zu setzen oder ist das Wurst? Hast Du Dir mal die das zweite SSR angeschaut?

 

[dino03]

Hi Uwe,

Wie ich bereits oben geschrieben hatte, an einen 547 hatte ich auch gedacht. Bei 13mA max. sollte der eigentlich auf Dauer gut arbeiten... Empfiehlt es sich den Ansteuerstrom zum SSR von 5V auf 24V zu setzen oder ist das Wurst? Hast Du Dir mal die das zweite SSR angeschaut?

Die Ansteuerspannung ist eigentlich relativ wurscht. Im Endeffekt ist immer ne LED drin. Entweder direkt an den Eingangspins, über nen Vorwiderstand oder über ne Konstantstromquelle. Wenn die LED genug Strom bekommt um hell genug zu leuchten dann klappt das. Also braucht man eigentlich nur die Minimalparameter der Kenndaten aus dem Datenblatt einhalten (evtl mit ein wenig Reserve) und dann sollte das auch klappen. Leider steht zu der Eingangsschaltung nicht wirklich viel drin bis auf den Spannungsbereich. Es sollte also nach dem was ich so rausgelesen hab auch bei 5V laufen. Probier es einfach mal vorher an einem Exemplar aus.

Gruß
Dino

 

[Uwe H.]

So, seit gestern hab ich die Dinger hier. Hab mal eins an den Thermo-Ventilenti gebastelt und auf 700 Watt fahren lassen. Nach 10min war das Ding gut heiss und fast nicht mehr anzufassen. Bei ner 500 Watt Baulampe war er auch heiss, aber noch gut anfassbar. Laut dem Datenblatt (Derating diagram) sollte das Teil eigentlich bei der Leistung und ohne Kühler problemlos laufen dürfen, es sollte eigentlich sogar noch mehr möglich sein. Aber ehrlich gesagt trau ich dem Braten nicht wirklich. Morgen früh düse ich ab zum Bastler-Eldorado und besorg Rippen- oder Profilkühler. Das wird nicht billig bei 56 Stück! Wenn in dem sch...ß Schaltschrank nur mehr Platz wäre... Mehr wie 35mm Tiefe krieg ich aufgrund der Anzahl nicht rein. Aber das sollte wohl reichen. Ansonsten gibts noch zwei drei Ventis dazu

Für die Ansteuerung werd ich wohl BS170er einsetzen.

 

[dino03]

Hi Uwe,

So, seit gestern hab ich die Dinger hier. Hab mal eins an den Thermo-Ventilenti gebastelt und auf 700 Watt fahren lassen. Nach 10min war das Ding gut heiss und fast nicht mehr anzufassen. Bei ner 500 Watt Baulampe war er auch heiss, aber noch gut anfassbar.

das wird wohl der Unterschied von induktiver zu ohmscher Last sein. Außerdem die 200W mehr (+40%). Aus dem Grund habe ich die Halbleiterrelais in meiner Kleiderschrankbeleuchtung weit unter den maximalen Daten benutzt.

Für die Ansteuerung werd ich wohl BS170er einsetzen.

Bei mir hab ich gemerkt das die BS170 sehr empfindlich auf elektrostatische Ladung (dran rumgrabbeln) sind. Wenn sie in der Schaltung eingebaut sind dann werden sie durch die restlichen Bauteile (Widerstände, Elkos, ICs, ...) mit ihren immer vorhandenen Ausgleichsströmen geschützt. Aber so blank aus der Packung hab ich mir schonmal 2 Stk geschossen. Eingelötet und defekt und dann ausgetauscht. Aus Frust hab ich die dann einfach gesockelt

Wenn du die BS170 also in ner normalen Plastiktüte bekommst, dann geh davon aus das auch defekte drunter sind. In CMOS-Tüte oder ähnlicher ESD-Verpackung ist es besser. Aber auch auf eine entsprechende Verarbeitung bei dir achten. Lötkolben erden, dich selber erden, ... usw.

Gruß
Dino

 

[Uwe H.]

Grüß Dich
Ich habe heute zwei mördermäßige Kühler besorgt. 510x190x35. Auf jeden passen 28 SSRs. Nachdem ich alles schön vermessen und gebohrt habe, musste ich feststellen, dass die SSRs nicht 100% sauber aufliegen. Also Wärmeabfuhr eingeschrängt. Wie sieht die Lösung aus, bei der Plattengröße? Wärmeleitpaste? Oder besser Silikonfolie?

Grüße, Uwe

 

[Uwe H.]

Fast hätt ichs vergessen: Die BS170er hab ich als "Bandware" bekommen, Du weißt schon, auf dem Klebeband. Wie erdet man sich eigentlich selber? Erdungskabel ans Intimpiercing oder Anschlussbuchse am Ehering anlöten?

 

[Ditron]

Ich kenne die Relaies nicht, aber wenn die auf einem Kühlkörper montiert werden, muss du ggf. auf Isolation achten! Entweder durch Glimmerscheiben (dann ist auf jeden Fall Wärmeleitpaste notwendig) oder durch so eine gummiähnliche dünne Isoliermatte (keine Wärmeleitpaste erforderlich).

Wie groß ist denn der Abstand Relay - Kühlkörper?

 

[Cassio]

Wie erdet man sich eigentlich selber?

Hallo Uwe!

Mit einem ESD-Armband..... nix Piercing.

Schau mal hier--->


Gruß,
Cassio

 

[Uwe H.]

Hallo Cassio Das war n Scherz mit der Erdung Die Armbänder kenn ich doch

@ Ditron: Der Abstand liegt vereinzelt bei einem halben Millimeter, größtenteils aber bei 0,1mm. Ich nehm die Kühler morgen erstmal mit auf Arbeit und lass sie durch den Planschleifer laufen. Das sollte schonmal 75% der Unebenheiten ausbügeln. Nur allzuviel kann ich nicht runterschleifen, der Rest muss per Auflage ausgeglichen werden.

Zu der Isolierung kann ich nicht viel sagen. Ich gehe davon aus, dass diese nicht notwendig ist. Warum? Dort, wo ich die SSRs bestellt hab, gibts auch passende Kühlkörper, aber keine einzige Isolierplatte zur physischen Trennung. In der Doku steht auch nichts davon. Weiterhin gehen die Bohrungen der Verschraubung durch die Bodenplatte und sind, so wie ich es bisher gesehen hab, immer direkt mit dem Kühler verschraubt, ohne Isolierhülse. Falls hier jemand mehr weiß zu dem Thema, bitte melden. Dino weiß sicher was, er hat die Dinger ja auch schon benutzt. Aber Dino schläft wohl noch heute

 

[dino03]

Hi,

Wie erdet man sich eigentlich selber?

also Cassio seine Lösung ist schon ein Anfang. Aber es gehört noch etwas mehr dazu.

Grundsätzlich : KEINE !!! normale Leitung zur Erde !!! In jeder Leitung eines ESD-Arbeitsplatzes ist ein Schutzwiderstand drin. Der liegt glaube ich bei 1M-Ohm oder so. Wenn man eine direkte Leitung ohne Schutzwiderstand legt dann ist man bei Berührung von spannungsführenden Teilen schön am zappeln. DAS IST LEBENSGEFÄHRLICH !!!

Man hat eine Verbindung zur Erde. Entweder über nen Adapter auf die Erdanschlüsse einer Steckdose (im Adapter ist nur Erde belegt) oder zu nem Heizungsrohr, Wasserrohr (natürlich ohne diesen neumodischen Kunststoff-Quetsch-Kram).

Dann verbindet man von einem Verteiler aus dieses Erdpotential mit der Potentialausgleichsbuchse des Lötkolbens, mit der Arbeitsmatte und mit dem Armband. Die Aufbewahrungsbehältnisse sollten auch potentialmäßig dann auf der Matte liegen oder irgendwie anders elektrisch mit dem Verteiler verbunden sein. Man könnte die Bauteile zB auf ner größeren Platte CMOS-Schaum lagern wo man nen Draht an einer Ecke durchgestochen hat und den dann wieder über nen Widerstand (1M-Ohm) mit dem Verteiler verbindet.

1M-Ohm sind 1 Million Ohm ... Farbringe sind => Braun-Schwarz-Grün (bei 5%ern)
Bei Metallfilm Braun-Schwarz-Schwarz-Gelb (also 1% oder 2% Widerstände)

Wer es ganz toll haben möchte hat noch einen elektrisch ableitenden oder antistatischen Fußbodenbelag, einen entsprechenden Bürostuhl, Kleidung, Werkzeug mit leitenden Kunststoffgriffen, ... usw.

Gruß
Dino

 

[dino03]

Hi Uwe,

Zu der Isolierung kann ich nicht viel sagen. Ich gehe davon aus, dass diese nicht notwendig ist. Warum? Dort, wo ich die SSRs bestellt hab, gibts auch passende Kühlkörper, aber keine einzige Isolierplatte zur physischen Trennung. In der Doku steht auch nichts davon. Weiterhin gehen die Bohrungen der Verschraubung durch die Bodenplatte und sind, so wie ich es bisher gesehen hab, immer direkt mit dem Kühler verschraubt, ohne Isolierhülse.

also nach meiner Info sind bei den SSRs die Kühlflächen immer isoliert. Aber notfalls ins Datenblatt sehen. Bei den großen Blöcken hab ich noch kein SSR ohne isolierte Kühlfläche gesehen.

Falls hier jemand mehr weiß zu dem Thema, bitte melden. Dino weiß sicher was, er hat die Dinger ja auch schon benutzt. Aber Dino schläft wohl noch heute

Wenn man mal keine 75 Beiträge am Tag schreibt dann schläft man also gleich
So sieht das also aus.

Gruß
Dino

 

[Uwe H.]

Genau, Schutzbrille mit Erdungskabel, Schutzanzug mit Sauerstofffilter auf dem Rücken, geerdetes Laminat und ganz wichtig: Den Aschenbecher erden! Wie siehts eigentlich mit den Zigaretten aus? Bei 1 MOhm im Filter muss man ja ganz schön ziehen...

 

[Uwe H.]

also nach meiner Info sind bei den SSRs die Kühlflächen immer isoliert. Aber notfalls ins Datenblatt sehen. Bei den großen Blöcken hab ich noch kein SSR ohne isolierte Kühlfläche gesehen.

Dino

Eben, das seh ich auch so. Eigentlich kann ich das sogar bezeugen, hatte das Ding ja in der Hand, als ich damit meine Baulampe befeuert habe Und ich lebe noch

Wenn man mal keine 75 Beiträge am Tag schreibt dann schläft man also gleich
So sieht das also aus.

Dino

*lol* Dafür ist der Sonntag doch da