Schalten: Relais? Thyristor?

Hallo zusammen!

Eigentlich hatte ich nur eine Frage. Und zwar will ich eine elektronischen Schalter basteln. Sprich ich will einen Stromkreis an einer bestimmten Stelle kontrolliert (per Mikrocontroller) unterbrechen oder schließen.

Mir stellt sich die Frage, was sich denn dafür jetzt eignet. Ich denke, dass es der Mikrocontroller so ohne weiteres nicht kann. Ich hab auch keine Ahnung in welchen Spannungsbereichen und Strombereichen sich's bei mir dreht (könnte variieren, aber voraussichtlich nicht sehr hohe Stromstärken oder Spannungen).

Mir kam dann gleich das Relais in den Sinn. Allerdings ist das ja eher ein mechanisches Bauteil. Nachteilig würde ich sagen könnte es relativ träge sein - eventuell will ich doch große Frequenzen machen. Außerdem: klackert sowas immer noch? Ich meine das Ganze gibt es jetzt auch in sehr, sehr kleiner Form.

Eben habe ich in der Wikipedia gelesen:

Zitat:

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Halbleiterrelais (solid-state-Relais)

In der Elektronik und Steuerungstechnik werden Relais auch als Halbleiterrelais mit Transistoren oder Thyristoren beziehungsweise Triacs realisiert. Halbleiterrelais werden auch als Solid State Relais (SSR) bezeichnet. Sie arbeiten ohne bewegte Teile und sind daher auch für hohe Schaltfrequenzen und ungünstige Umweltbedingungen (wie Umgebungen mit explosiven Gasgemischen) geeignet.
Eine galvanische Trennung wird bei Halbleiterrelais durch im Bauteil integrierte Optokoppler erreicht.
Halbleiterrelais haben gegenüber mechanischen Relais höhere Verluste im Laststrompfad und müssen daher oft auf eine Wärmesenke (Kühlkörper) montiert werden.

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Das klingt eigentlich vernünftig.. müsste mir jetzt die Wikipedia seiten auch nochmal genauer durchlesen, sah jetzt auf den ersten Blick erstmal verwirrend aus.

Ach ja.. ob Wechsel- oder Gleichstrom fließt, kann ich nicht sagen, das sollte allerdings vom Lösungsansatz her unabhängig sein (ansonsten tendiere ich zu Gleichstrom). Die Menge läge bei etwa 20 Stück. Eventuell gibt es das ja dann schon zusammengebastelt (also mehrere der gleichen) als IC? Eventuell aber auch eher wieder unwahrscheinlich, wenn man liest, dass die Dinger enorme Abwärme haben und Kühlkörper brauchen.

Dankeschön.
Gruß Matthias


Was ich damit will? Utopisch sage ich einfach mal ich würde gerne meine Kaffee-Maschine fernsteuern wollen, auch wenn ich damit lüge, aber in die Richtung geht's. :D

also das mit den ssr ist ne super sache. kühlkörper brauchst du nur bei hohen schaltleistungen. die sind allerdings deutlich teurer als relais. ca. faktor 50. auch können die meisten nur mit wechselstrom schalten (schließen geht immer aber unterbrechen geht nur mit wechselstrom nicht mit gleichstrom). ansonsten gibst noch welche für ac und dc, sind aber wiederum teurer, faktor 2-3.
relais klappern ein wenig, aber bei kleinen höhrt man das nicht. sie verschleißen, aber wenn du nicht viele schaltvorgänge machen musst, dann ist das kein problem.
thomas

Wie bad-joker schon schreibt:

Eine gute Lösung wären Solid State Relais für Gleich und Wechselstrom.

Auch eine Lösung aus einem Opto Triac (z.B. MOC 3040) mit nachgeschaltetem Triac wäre eine Lösung für Wechselstrom.

Für Gleichstrom ginge auch eine Variante mit einem Power MOS Fet Transistor und Optokoppler. Schaltet man dem Lastzweig noch einen Brückengleichrichter vor ist auch Wechselstrom möglich.
Das blöde ist nur, das man für die Ansteuerung des Gates eine Gleichspannung so um die 10V braucht, die man erstmal erzeugen muß.

Ich denke schon, das Du zwischen Microcontroller und Lastkreis eine galvanische Trennung einbauen willst ?! Sonst wäre das Ganze einfacher zu lösen.

Wie gut das es die Suchfunktion gibt! :)
Ich habe folgendes Problem:
Schalten muss ich relativ geringe Gleichspannungen und ~Ströme.
Da ich aber Schaltungsbedingt nicht sagen kann an welchem der beiden (ich nenn sie mal) "Lastanschlüsse" eines Relais welches Potential anliegen wird hakt's mit meinen Hobbykenntnissen aus. Normale Relais kommen wegen ihrer Stromfressenden Eigenschaften und dem mechanischen Aufbau nicht in Frage.
In wkrugs letztem Posting fand ich daher folgende Worte besonders interessant:

Zitat:

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Zitat von wkrug

...Für Gleichstrom ginge auch eine Variante mit einem Power MOS Fet Transistor und Optokoppler. Schaltet man dem Lastzweig noch einen Brückengleichrichter vor ist auch Wechselstrom möglich...

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Wie kann ich mir das bildlich vorstellen?
Wie gesagt liegt an "Last"Anschluß A der Schaltung unvorhersehbar mal die Masse oder Vcc an. Für Anschluß B der Schaltung dementsprechend das komplementäre Potential.
Achso - geschaltet werden sollen Spannungen zwischen 3 und 12V - die Ströme liegen zwischen 0,1 und 0,5A
Für ne kleine Hilfe wär ich superdankbar! :)

Brückengleichrichter:

Du Schaltest einen Brückengleichrichter mit seinen Wechselspannungsanschlüssen wie einen Schalter in deinen zu schaltenden Stromkreis.
Da wo normalerweise deine Gleichspannung rauskommt schaltest Du deinen Transistor rein.

Der Transistor wird dabei immer in der richtigen Richtung mit Strom durchflossen, egal ob der Strom "vorwärts" "rückwärts" oder "abwechselnd" fliesst.
Wenn der Transistor durchschaltet, kann der Strom durch den Brückengleichrichter hindurch fliessen.
Das Problem ist wirklich die Hilfsspannung für das Gate des Transistors.
Die an SOURCE und über den Optokoppler am Transistor anliegen muss.
Das bedeutet aber auch, dass diese Spannung von der Controllerstromversorgung, sowie auch von der Laststromquelle galvanisch getrennt sein muß. Wenn du dafür wieder einen eigenen DC/DC Konverter brauchst, ist die SOLID STATE RELAIS Variante vermutlich wieder günstiger.

Moin,für Gleichspannungen gibt es folgende Lösung:

http://www.ees-hartz.de/koppel.jpg , ca: 2,50 E Stck.
Output max 48 V DC 1,2 Ampere

oder:
TRIACSCHALTUNG:
http://www.ees-hartz.de/triac/

http://www.ees-hartz.de
mfg F.H.

Puh.. da will ich dieses alte Thema mal wieder ausgraben. Danke für die zahlreichen Antworten!

Das Projekt war jetzt erstmal in den Sand gesetzt. Mittlerweile habe ich aber weitere Informationen und hoffe, dass ihr mir zu einer (Kauf-)Entscheidung verhelft.

Und zwar will ich mit dem Controller (also Spannung afair ca. 5 V Gleichspannung) eine weitere Gleichspannung von ca. 4 V steuern. Galvanisch getrennt ist glaube ich das Sinnvollste, weil's dann in den beiden Schaltkreisen bestimmt verschiedenste Potentiale gibt (oder nicht?). Schaltzeiten sind relativ kurz (kleiner als eine Zehntelsekunde) und auch entsprechend häufig (aber nicht dauernd; soll auch einen "Ruhezustand" geben in dem nichts passiert).

Ich habe jetzt nochmal geschaut. Die SSRs steuern ja Wechselspannung, zumindest bei denen die ich jetzt gesehen habe - ist das immer so? Was wäre für mich denn jetzt die perfekte/einfache (auch im Hinblick auf die Ansteuerung über den Controller) Lösung? Danke nochmal! :)

Da es ja nun um kleine Gleichspannungen auf der Sekundärseite geht würde ich zu einem Optokoppler tendieren.
Welche Ströme müssen den auf der 4V Seite geschaltet werden ?

Als Optokoppler kannst Du im Prinzip jeden mit Fototransistor nehmen der auf der LED Seite nicht mehr als 10mA braucht und dessen Transistor auf der Transistor Seite den maximalen Strom und die maximale Spannung (4V?) aushält.

Schau Dir mal einen CNY 17 III nur mal als Beispiel an. Ohne zu wissen ob das Teil für dich geeignet ist.

Die Ströme halten sich bestimmt in Grenzen - vermutlich sehr klein. Muss ich morgen mal nachmessen.

Okay danke dir für die Antwort. Einen Optokoppler könnte ich sogar noch irgendwo herumliegen haben. Aber der ist glaube ich offen (falls das nicht alle sind) und wird von anderen Leuten beispielsweise zur Linienerkennung genutzt [Edit: okay.. also geschlossen wäre höchtwahrscheinlich eher zweckmäßig :D]. Ich muss leider noch(mal falls ich es schon tat), dass ich ein absoluter Elektronik-Newbie bin. Aber wird schon irgendwie machbar sein. =P~

Ja die maximale Spannung auf der Sekundärseite beträgt in etwa 4 Volt (etwas weniger). Werde mir dein genanntes Beispiel gleich mal anschauen.

Danke dir!

hmm... das Thema hier passt ja für meine Frage wie die Faust aufs Auge! :)
Ich hatte in einem anderen Thread nach der Möglichkeit gefragt wie ich mit einem Transistor Gleichspannungen schalten kann deren Polarität variiert.
Irgentwie bin ich aber mit der gesamten Idee noch nicht so ganz zufrieden weil sich bei einem normalen Brückgleichrichter und einem herkömmlichen Transistor bis zu 3 Volt Spannungsabfall ergeben können. Mit nem Mosfet und 4 Schottkydioden krieg ich das auf 0,6 bis 1V runter was für mich an der Grenze des akzeptablen liegt. Dat sind mir aber zu viele Bauteile!
Nun schwirrt mir seit geraumer Zeit der Gedanke durch den Kopf das Gate eines Triacs dauerhaft mit Spannung zu versorgen da ich nicht immer gewährleisten kann (und will) das der nötige Haltestrom fließt, den entsprechenden Stromkreis aber bei Bedarf auch abschalten muss.
Der Spannungsabfall der meisten Triacs liegt ja je nach Stromfluß zwischen 0,5 und 3V (letztere bei 10 und mehr Ampere die bei mir nicht zusammenkommen)
Schalten will ich damit Gleispannung und ~strom von etwa 6 bis 12V bei veränderlicher Polarität. Ein Strom von mehr als 1 Ampere ist unwahrscheinlich und wird per Schmelzsicherung auf Dauer unterbunden. Kann man das Gate von Triacs dauerhaft unter Spannung setzen um diesen dazu zu zwingen gezündet zu bleiben oder laufe ich in dem Fall Gefahr dem Bauteil lediglich ein Rauchbit zu entlocken?

Hallo E-Fan

foo schrieb in seiner letzten Antwort, das es ihm um Gleichspannung bzw. Gleichstrom in einem sehr niedrigen Niveau geht.

Das ist eine Aufgabe die ein Optokoppler sehr gut kann.

Das was Du willst geht bei Gleichspannung mit einem Tyristor oder Triac nicht mehr, weil der einmal zündet und sich dann nicht mehr löscht, bis Du den Strom abschaltest.
Bei Wechselspannung musst Du dir bei einer Transistorschaltung was einfallen lassen.

Das sind also hier zwei wirklich unterschiedliche Stiefel über die wir reden.

@foo
So ein CNY17 schaut so aus wie ein kleines IC und ist geschlossen.
- Was auch sinnvoll wäre oder soll dein Sekundärkreis auch beim anleuchten mit ner Taschenlampe einschalten ?

Sooo... danke nochmal.
Der Strom bewegt sich wohl innerhalb weniger Miliampere (genau kann ich es aber nicht sagen). Hab mir jetzt mal Datenblätter des CNY17 angeschaut. Sieht recht nett aus, nur anfangen kann ich damit nicht viel. 8-[

Bild hier  

Die Fotodiode verstehe ich ja noch.. aber dann lassen meine Erinnerungen / mein Wissen in Sachen Halbleiter aber auch schon nach.. da bräuchte ich noch mal ein bisschen Hilfe um wieder auf die Sprünge zu kommen. Mit einem Transistor kann ich soweit ich mich erinnere wohl mit einem kleinen Steuerstrom einen größeren Strom steuern, oder?

Auf der Seite der Fotodiode verstehe ich es (so glaube ich zumindest) ja noch: eine gewisse Spannung anlegen und über der Diode fällt eine bestimmte Spannung ab (wohl ganz grob so bei 1-2 V).. es fließt Strom. Das Licht wird wohl vom Fototransistor empfangen/aufgenommen.

Ich frage mich allerdings noch, wie ich da dann meinen Stromkreis anklemme und ob das dann so hinhaut. Wäre echt nett wenn da nochmal eine kleiner Erläuterung dazu kommen würde - dafür wäre ich sehr dankbar! O:)

Wenn Die Leuchtdiode auf der Linken Seite leuchtet, wird der Transistor auf der rechten Seite durchgesteuert. Das wars eigentlich schon.
Welche Ströme da wo anliegen müssen, bzw. geschaltet werden können ist von Optokoppler zu Optokoppler unterschiedlich und im entsprechenden Datenblatt nachzulesen.

Bei sehr vielen Optokopplern ist die Basis des Fototransistors gar nicht aus dem Gehäuse herausgeführt und kann somit auch nicht beschaltet werden.

Okay.

Ich hatte mir halt auch gedacht, dass 4 Anschlüsse genügen müssten.
2 auf der Seite des Steuerkreises.
Und 2 auf der anderen Seite... damit ich eigentlich nur eine steuerbare Unterbrechung bzw. Durchfluss (wie einen mechanischen) Schalter hab'. Aber wenn das dann 3 sind.. bin ich eben leider ratlos.

Basis des Fototransistors gar nicht aus dem Gehäuse herausgeführt.

Beim CNY17 ist halt die Basis herausgeführt, aber was spricht dagegen diesen Pin einfach offen zu lassen ?
Auf der Led Seite ist der Pin 3 nicht verbunden, bleibt also auch offen und schon bleiben nur noch deine 4 Pins übrig.

@wkrug:
Genau das will ich ja.
Die Schaltung soll Gleichspannung und ~strom schalten können - aber eben mit variierender Polarität.
Da die nachgeschalteten Verbraucher aber Systembedingt nicht immer ausreichend Strom ziehen um einen Thyristor/Triac im gezündeten Zustand zu halten muss ich diesen irgentwie erzwingen. Aus Stromspargründen scheidet eine Variante mit einem Ersatzwiderstand, durch den erst der Einrast- und danach der Halstestrom fließt, aus.
Bei den geplanten 50 bis 80 Schaltelementen die ich als Ersatz für ein herkömmliches Relais benötige (SSR sind mir zu teuer) kämen dann nämlich ganz fix weit mehr als 2 Ampere zusammen die sinnfrei verbraten würden.

Wenn ich das alles aufmerksam lese, dann bleibt doch nur eine Lösung übrig. Reedrelais - kein Innenwiderstand - kein Klackern - sehr schnell - lange Lebensdauer - relativ preiswert - einfach anzusteuern
Gruß

Ein Reedrelais arbeitet aber wieder mechanisch und unterliegt daher einem gewissen Verschleiß - mehr Leistung brauchts in vielen Fällen zum Schalten auch.

Lies mal die Datenblätter der Reedrelaishersteller, dann wird dir klar warum z.B. in Industriesteuerungen und Telefonanlagen hauptsächlich mit Reedrelais gearbeitet wird.
Der Ansteuerstrom liegt üblicherweise im Bereich von 10mA.
Der unbestreitbare Vorteil ist aber auf jeden Fall, das es dem Kontakt egal ist ob er Gleich- oder Wechselstrom schaltet.
Gruß