Sicherheitsabschaltung

Hallo,

um mal das Verhalten solch einfacher Schaltungen vergleichend zu zeigen, habe ich sie simuliert und die Ergebnisse anzeigen lassen.

Der linke Teil der Schaltung benutzt die Kollektorschaltung mit Last (R3) im Emitterzweig, der rechte Teil der Schaltung benutzt die Emitterschaltung mit Last (R6) im Kollektorzweig. Die grüne Linie zeigt die ansteigende Speisespannung, die blaue Linie die Lastspannung der linken Schaltung, die rote Linie die Lastspannung der rechten Schaltung.

Es ist an der blauen Line unschwer zu erkennen, dass die Reaktion der linken Schaltung sehr ungünstig ist. Die rote Kurve zeigt dagegen das gewünschte Verhalten, nämlich einen recht steilen Anstieg der Lastspannung ab der Durchbruchsspannung der Z-Diode. Vom Schaltverhalten her ist an dieser Stelle die rechte Schaltung deutlich besser geeignet.

MfG. Andreas

Das sind zwei Schaltungen (an der gleichen Versorgunsspannung). Die linke "schlechtere" zeigt die Schaltung, wie du sie bereits kennst mit der Schaltseite des Relais am Emitter. Das Schaltverhalten ist dort flacher, weil der Basis-Emitter-Strom durch den Wiederstand der Relaisspule begrenzt wird. Die rechte zeigt den Vorschlag von Windfried, die ein steileres "besseres" Schaltverhalten zeigt.

Der Kollektirstrom wird bei beiden Schaltungen durch den Widerstand der Relaisspule begrenzt. Die Leistung wird auch nicht in erster Linie über den Transistor verbraten, sondern in der Ersatzlast. Die wird über den Schließkontakt des Relais, der in andreas6 Experiment nicht eingezeichnet ist, zugeschaltet. Der Tansistor ist, wenn du willst, die erste Stufe der Verstärkerschaltung und das Relais die zweite.

Ich bin mir auch gar nicht sicher, ob man die starke Verstärkung überhaupt will, oder ob man dadurch nicht eher Releaisgeklapper Vorschub leistet.

Die Schaltung ist auch nicht hochsensibel, wie z.B. ein Audioverstärker. Da muss du, meiner Meinung nach, nicht viel dimensionieren. Das ist ja das schöne. Solange das Relais den Strom verträgt, kann man die Schaltung eigentlich für jeden Spannungsbereich gleich gut verwenden (solange die Bauteile die entsprechende Spannungsfestigkeit aufweisen).

Windfried, soweit ich weiß gilt deine Berechnung der RC-Konstante nur für Entladung bei getrennter Versorgunsspannung. Hier ist die Versorgungsspannung ja aber weiter vorhanden. Ich vermute, das ist die Erklärung, warum die Schaltung durch die Verwednung eines Kondensators eben sehr wohl weniger klappert.

Hallo an alle!

Bücher zu lesen wäre in der Tat gar nicht schlecht, nur die Auswahl ist so riesig. Könntet ihr mir eins empfehlen?

@Andreas: Was ist das denn für ein Programm, mit dem die Schaltung erstellt wurde?

Varistoren werden zum Schutz vor Überspannung benutzt, um Schaltungen zu sichern. Was bedeuten die ganzen Angaben eines Varistors?

Bei einer Spannung von 300V, sagen wir, soll der Überspannungsschutz bremsen. D.h. wenn U>300V, dann soll die Schltung bremsen. Welches Relais, Transistor, Zener-Diode, Varistor und Widerstände brauche ich dann dafür? Am liebsten wäre es mit einer kurzen Erklärung, warum dieses Bauteil gewählt wurde, damit ich auch fähig bin, eine solche Schaltung zu dimensionieren.
Links wären nicht schlecht

Grüße
Dani

Hallo,

das benutze Programm ist LTspice von Linaer Technology. Das kostenlose Windows-Programm ist vorzugsweise zum Schaltungsdesign mit LT-Bausteinen gedacht, kann aber auch als allgemeiner Simulator eingesetzt werden. Die Bedienung ist anfangs ungewohnt, man sollte sich erst langsam einarbeiten.

Zur Relais-Ansteuerung ist noch zu sagen, dass sie hier keineswegs optimal gemacht ist. Dies ist das absolute Minimum, was leider keinen klaren Schaltpunkt hat. Normalerweise verwendet man daher Trigger, welche einen eindeutigen Einschaltpunkt und einen eindeutigen Ausschaltpunkt haben. Der Abstand dazwischen nennt sich Hysterese. Eine große Hysterese bringt eine hohe Störsicherheit und verringert das Flattern des Relais in den meisten Fällen.

Wird die Spannungsabfühlung am Eingang einer Ansteuerschaltung mit einem Kondensator gepuffert, so verringert sich die Schalthäufigkeit deutlich, auch wenn eine große Last zugeschaltet wird. Direkt die Speisung zu puffern, hat auf die Ansteuerung kaum einen Einfluss.

MfG. Andreas

Ps: Warum hat der Editor ein so unförmiges Icon zwischen den normalen Schaltflächen? Auch, wenn dieser Knopf besonders wichtig sein mag, muss man nicht wirklich derartig übertreiben.

Hallo,

vielleicht fängst Du mal hier an, Dir einige Grundlagen anzueignen.

MfG. Andreas

Da habt ihr absolut Recht. Das sollte unbedingt geändert werden. Aber meinst du nicht, dass die Schaltung mit Relaisspule am Emitter ein ruhigeres Schaltverhalten hat?

Wie verpeilt bin ich denn? Eigentlich ist es ja total logisch. Daraus, dass die "blaue" Lastspannung nie annähernd die Kurve der Versorgunsspannung erreicht, kann man folgern, dass der Rest über den Transistor abfällt, dieser also nie voll durchsteuert.
Die Idee, den Transistor komplett wegzulassen finde ich gar nicht so uninteressant.

Hallo,

für eine korrekte Auslösung bei einstellbaren Schwellen benötigt es einen Trigger. Ich leihe mir den mal von C. Kuhtz aus, der kann auch kräftigere Relais ansteuern. Das Schaltverhalten ist schon recht gut, der Aufwand gering.

MfG. Andreas

Hallo an alle,

Ihr wart ja sehr fleißig während meiner Abwesenheit!
In der Tat! Das Schaltverhalten eines Triggers ist sehr passend zu meinen Vorstellungen.
Könntet ihr die Funktionsweise kurz und verständlich erklären?

@Windfried: Die Größen sind : V_RMS; V_v; Strom- Überspannung

Was ich kapiert habe:

Pulsierende Gleichspannungen können mit Zener-Dioden stabilisiert werden. Ab einem bestimmten Spannungswert U_Z0, der Zener-Spannung, wird die Z-Diode niederohmig. Ab der Zener-Spannung nimmt der Strom Iz schlagartig zu. Dadurch entsteht aber viel Wärme. Die Zener-Spannung sollte der Nennspannung des Relais entsprechen.
Die Sperrspannung eines Transistors muss zum Schutz größer als Betriebsspannung und Zenerspannung sein.
Beim Abschalten eines Relais entsteht eine hohe Spannung, die die Nennspannung des Relais deutlich überschreitet und den Transistor beim Überschreiten der maximalen Sperrspannung zerstören könnte.
Die Diode beim Relais fungiert als Freiläuferdiode, d.h. Spannungsspitzen, die beim Schalten des Relais auftreten können, werden als Schutz kurzgeschaltet bzw. begrenzt → längere Schaltzeiten. Sie muss von der Spannung her einiges vertragen können, mindestens den Strom des Relais verkraften können.
Kondensatoren machen die Schaltübergänge weicher und schützen dadurch vor Relaisgeklapper.
VDR (Varistor) ist ein spannungsabhängiger Widerstand, der ab einer bestimmten Spannung niederohmig wird, da er Ladung ableitet, und so einen weiteren Anstieg der Spannung verhindert. Einsatz zum Schutz elektrischer Schaltungen. Die Grenzspannung darf nicht höher sein als die maximale Spannung der Schaltung. Der Strom muss grob eingeschätzt werden.

Meine Fragen:
Warum sind die Widerstände in der Triggerschaltung so hochohmig?
Wie sieht eine Schaltung mit einem Varistor aus? Er müsste doch parallel zum Relais geschaltet werden?
Wie würde die Schaltung bei 300V aussehen? Ich meine damit hauptsächlich, welche Zener-Diode und welches Relais?

Grüße
Dani