Kondensatormotor stört RS485 verbindung

Hallo zusammen,

ich habe eine kleine Platine entwickelt, mit der ich einen Rollladenmotor ansteuern möchte. Auf der Platine befindet sich eine Atmega8, welcher die Steuerung des Motors übernehmen soll. Weiter ist der Atmega in einen RS485 bus integriert. Soweit funktioniert auch alles. Die Kommunikation zum Bus läuft einwandfrei und das Schalten des Motors auch. Bis zu dem Punkt, wo ich wirklich einen Motor anschließe und diesen ansteuere. Also wirklich 230V über die Platine laufen.
Sobald ich dann den Befehl sende das der Motor anlaufen soll, steigt meine Busverbindung aus. Allerdings nicht jedes mal. Nur sporadisch.
Steuere ich die Relais ohne die 230V an, dann läuft der Bus ganz normal weiter.

Ich habe daraufhin mal das Protokoll mitgeloggt, welches auf dem Bus läuft um nachvollziehen zu können was passiert. Und es ist so, dass der Atmega dann einfach nicht mehr antwortet oder irgend einen blödsinn sendet. Das kann doch eigentlich nur mit dem einschalten des Motors zu tun haben oder? Das er da irgendwie gestört wird oder?

Ich wäre dankbar für euere Hilfe.

dann zeig doch mal Dein Layout und deinen Schaltplan, dann kann man da auch was dazu sagen ... offenbar scheint Deine Vermutung aber zu stimmen.

Anhang 23394
Anhang 23395

So hier ist mal beides. Im Schaltplan ist der Snubber schon drin. Im Layout noch nicht richtig eingezeichnet, aber auf meiner Testplatine sind sie richtig drauf.
Ich hoffe ihr könnt mir helfen.

das Bild vom Schaltplan ist etwas klein ausgefallen ... sorry, da kann ich nix drauf erkennen.
Beim Layout ... wie hast Du die Terminierung gemacht?
nur Abschlusswiderstand oder pullup-pulldown mit kapazitiver Terminierung? Baudrate?

Ok ich versuchs nochmal mit dem Schaltplan.
Anhang 23397
Also es is so, das die Terminierung ja nicht auf dieser Platine stattfindet. Der Bus läuft über den D-Sub stecker auf ein "Rack" auf dem noch weitere Karten sitzen. Die Terminierung ist momentan nur ein Abschlusswiederstand an beiden Enden mit 120R. Ich will es aber um einen Pull-Up-Down erweitern. Baudrate liegt bei 38400. Aber ich denke daran dürfte es nicht liegen. Denn wie gesagt solange keine Netzspannung für den Motor an der Platin anliegt, läuft der Bus ohne Probleme und die Relais lassen sich ansteuern usw.

Hast du was auf dem Layout erkennen können? Bzw. einen Fehler im Design des Layouts entdeckt?
Ist evtl. mein Snubber falsch dimensioniert mit 39R und 10nF ?

Also ich glaube wirklich mein Snubber ist falsch dimensioniert. Nach der Faustformel 1Ohm / V und 100nF / A müsste mein Snubber bei 230R und 100nF liegen wenn ich vom Effektivwert und der Nenngröße des Motos ausgehe?
Oder wäre ein Varistor evtl. besser zum entstören?

Hat niemand mehr eine Idee?

Also was ich jetzt noch versuche ist folgendes: Snubber mit 220Ohm und 100nF sowie ein Varistor S20K320 Parallel zum Schaltkontakt und ein Klappferrit um die Motorleitung.

Was haltet ihr davon?

Das Layout ist ungeeignet für den Betrieb am 230 V Netz. Die Abstände sind viel zu gering: das reicht nicht einmal für einen zuverlässigen Betrieb, von den Anforderungen an die Sicherheit ganz zu schweigen. Sofern die µC Seite irgendwie zugänglich ist, sollten da je nach Verschmutzung mindestens 8 mm Abstand auf der Platine sein - selbst die Pinabstände bei den Optokopplern sind da schon zu klein, wenn der Teil mit dem µC nicht noch an PE hängt.
Bei dem Wissensstand sollte man besser die Finger von so einer Schaltung lassen, solange noch nichts passiert ist.


Der Teil mit der Erkennung ob Strom fließt sollte eher nicht funktionieren - die LED bekommt nicht genug Spannung. Das müsste man also auch noch anders lösen.

Die Kondensatoren (100 nF) für die Versorgungsspannung gehören dich an das jeweilige IC - 3 Stück auf einen Haufen bringen nicht viel. Das Layout für den µC-Teil ist halt auch nur so gerade so das es geht, aber halt nicht störrfest.

Das ist ja auch nicht das endgültige Layout!!!

Also die Stromerkennung funktioniert bisher einwandfrei so wie es gelöst ist!? Was wäre wenn ich noch eine eine Diode dazunehme? Dann sind es nochmal 0,7V mehr!
Nur weill ich nicht so erfahren bin im erstellen von Layouts soll ich gleich den Hut an den Nagel hängen? Ich bin gerne für Hilfe und Anregungen offen.

Wo sollen denn jetzt genau die 8mm Abstand hin? zwischen Lastteil und Steuerungsteil??
Und was is denn nun mit meiner Schutzbeschaltung des Relais? Bzw. dem Snubber?

Ich hätte halt ganz gerne zuerst die Funktion eindeutig geklärt und dann das Layout überarbeitet.

Der 8 mm Abstand sollte zwischen die Teile mit Netzspannung und den Niederspannungsteil. D.h. die Leiterbahnen auf der Platine sollten sich nicht näher kommen. Für die 230 V Leitungen untereinander sollte auch ein gewisser Mindestabstand bleiben - die Leitung zwischen den Pins am Relais sollte man also lieber vermeiden. Bei den Abständen geht es um die Sicherheit, da darf man gerade als Anfänger keine Kompromisse machen. Wenn man den Teil nicht kann muss halt das ganze wenigstens einer kontrollieren, der sich damit auskennt, bevor da Netzspannung ran kommt.

Das mit dem Snubber am Relais sollte an sich nicht nötig sein für die Funktion. Wenn der µC Teil gut aufgebaut ist, sollte es auch ohne gehen. Bei einem Kondensatormotor (1-Phasen Asynchronmotor mit Kondensator) verursacht der Motor selber keine HF Störungen, den Klappferrite kann man sich da also sparen. Beim Snubber muss man auf die Art des Kondensators achten, nicht das der im Fehlerfall Feuer fängt.

Wenn man die Stromerkennung mit den Dioden machen will, dann eher ohne den Gleichrichter - der Optokoppler gibt so aber ein gepulstes Signal 50 Hz Signal - das sollte dem µC reichen. Die Alternative wäre sonst ein Stromsensor mit einem Ferritering.
Um nicht so viele Störungen einzufangen wären etwas niederohmigere Widerstände als die Internen Pullups und dazu ggf. noch Kondensatoren sinnvoll. Die meisten Störungen kann man aber auch in Software unterdrücken also nicht nur auf einen Interrupt warten, sondern auch noch mal nachsehen, ob das Signal wirklich etwas länger (z.B. 1 ms) da ist.

Beim Layout ist eine vernünftige, kurze und logische Führung der Masseleitungen um den µC schon wichtig. Danach kommen dann die Abblockkondensatoren und erst dann kommen in der Prioritätenliste die Leistungen für die Versorgung und die Daten. Der µC straht dann weniger HF Störungen ab, und lässt sich auch nicht so leicht stören.

Vorsicht mit der Snubber-Schaltung !

Bei einem Kondensatormotor liegt am offenen Anschluß (hier also über dem offenen Relais) ca. die doppelte Versorgungsspannung. Mal ein AC-Voltmeter im 500V Bereich oder größer anschließen und messen. Dazu kommen noch die Spitzen beim Abschalten des Motors durch die Endlagenschalter. Diese schlagen auf dem offenen Kontakt, also über dem Snubber mit mehr als 1000V auf, je nach Phasenlage. Dies läßt sich leider nicht beeinflussen, da der Endlagenschalter im Motor und damit nicht zugänglich ist.

MfG Klebwax

So also ich habe jetzt aufgrund eurer Anregungen das Layout ein wenig überarbeitet.

Ich habe die Stromerkennung ohne den Brückengleichrichter realisiert und auf der Transistorseite des Optokopplers noch einen Kondensator platzieirt. So könnte ich doch evtl. das pulsierende Signal wegbekommen? Nach meiner Berechnung (Laut Datenblatt Interner Pullup des Atmega ca. 20KR
), brauch der Kondensator 120ms um auf 3V geladen zu werden. 3V wäre für den Atmega ein Highsignal. Da dürfte er aber nie hinkommen, da er ja theoretisch alle ca. 10ms für ca. 10ms entladen wird.

Auf den Snubber würde ich zum entstören irgendwie ungerne verzichten, da soweit ich weiss der Abreisfunke beim Abschalten auch auf die Spulenseite überschlagen kann.
Der Kondensator den ich verwenden möchte, ist ausgelegt für 440V AC und ein Typ X1. Das sollte reichen oder?

Da der Kondensator allerdings ein rießen Teil ist, wäre es da möglich dass ich ihn von des Spannungsfestigkeit etwas kleiner Dimensioniere und noch einen Varistor parallel zu dem Snubber lege?

Ich habe auch alle Kondensatoren neu platziert.

Würdet ihr bitte vorläufig nochmal über alles drüber schauen?
Wie darf ich denn den Teil mit den Masseleitungen verstehen? Da bin ich noch nicht so ganz schlüssig geworden was damit gemeint ist!?

Ich habe jetzt auch die Möglichkeit der Bestückung eines externen Quarzes mit eingeplant, der aber momentan nicht bestückt werden soll, da mir der Interne Oszillator des µC von der Genauigkeit ausreichend ist. Ich möchte mir diese Option aber dennoch offen halten.

Anhang 23400
Anhang 23401

Das Layout sieht schon besser aus, aber 8 mm sind das immer noch nicht. Die Leitung unter dem Optokoppler geht nicht - da ist auch so schon nicht ganz genug Abstand (d.h. etwas andere Pinanordung mit etwas mehr Abstand wählen, und nach innen kein Kupfer. Der Platz bei den Steckern reicht auch nicht - die Anschlüsse dürfen entsprechend nicht so dicht zusammen. Auch bei der Sicherung und den Relais fehlt da noch etwas Abstand. Ein 230 V Teil läßt sich nun mal nicht so klein hinbekommen.
Der Kondensatortyp X1 ist schon mal gut - weniger Spanungsfestigkeit lieber nicht, wegen der möglichen Induktionsspannung.
Wenn der Platz knapp wird kann eher die 100 nF Kondensatoren oder einige Widerstände am µC als SMD Ausführung (z.B. Bauform 0805) nehmen. Auch die Kondensatoren für den Quarz gibt es kleiner.

Das Layout für den µC sieht schon ganz gut aus. Da wo es geht sollten die Leitungen, vor allem für GND noch deutlich dicker sein. Für den µC wäre ggf. noch ISP Stecker sinnvoll - wenn die Standard Bauform nicht passt ggf. auch eine andere Form (z.B. 6 Pins in einer Reihe). Es geht aber zur Not auch mit Programmierung über Bootloader (RS485). Die GND Leitung zwischen µC und dem Max485 ist reichlich lang, aber das ist ja nur ein digitales Signal. Das sollte noch gehen, auch wenn es keine ideale Verbindung ist - als Gewisser Ersatz ggf. die VCC Leitung etwas dicker machen und noch einen Abblockkondensator dicht am MAX. Das mit dem Elko am Optokoppler könnte hinkommen, die Pulse ließen sich aber auch in Software berücksichtigen. Nur der Widerstand an der LED Seite des Optokopplers sollte kleiner werden, die Spannung ist mit 2 Dioden (ca. 1,2-1,5 V) sowieso schon sehr knapp. Die extra Diode muss nicht unbedingt, denn 1,5 V als Sperrspannung kann der Optokoppler ab.

Also ok, das heißt ich brauche für die 230V größere Schraubklemmen um weiter auseinander zu kommen?

Was meinst du genau mit noch einem Abblockkondensator dicht am MAX485?

Sind an dem Optokoppler aber nicht nur 1,4V, bezüglich der Leitung die unter Ihm verläuft? Oder geht es dabei um die galvanische trennung?

ISP usw. hatte ich eigentlich nicht vorgesehen, da ich die Software auf einem Testboard geschrieben habe, und diese soweit auch funktioniert.

Ich werde das jetzt noch mal weiter überarbeiten und melde mich dann wieder! Ich habe noch eine Idee wie ich etwas mehr Platz für die 230V raushandeln kann!

Vielen Dank schonmal soweit.

Ich hoffe ich habe jetzt alles berücksichtigt bei dem Layout!

Als Abstand zwischen den 230V Leitungen habe ich als Referenz den Pinabstand der Relais genommen, denn die geben mir ja den kleinsten Abstand vor.
Abstand zu den Datenleitungen habe ich jetzt mal grob nachgemessen, müssten überall ca. 8mm sein!

Am Max habe ich noch einen Abblockkondensator angebracht und die zusätzliche Diode am Optokoppler entfernt. Ich habe extra nochmal im Datenblatt nachgeschaut "Max Reverse Peak Voltage" sind 6V! Das müsste wirklich genügen! ;)

Was haltet ihr jetzt davon?

Anhang 23421

Es wird langsam besser, aber nach Augenmaß ist das immer noch etwas knapp mit dem Abstand: einmal oben über der Sicherung und über dem Optokoppler. Auch unten beim oberen Relais ist da noch ein Leiterbahn in der Lücke für die Isolierung. Unten wird es vermultlich besser, wenn die beiden Snubber über den Relais sind, und der Spannungsregler noch etwas nach rechts rutscht. Oben würde es wohl helfen, wenn der Optokoppler weiter nach links kommt und ggf. anders herum gepolt wird - dann muss da keine Leitung unter der Sicherung durch. Noch besser, aber mit mehr Änderungen wäre es wohl passender die ganze linke Seite für die 230 V zu reservieren und dann die 24 V Klemmen wo anders hin zu legen. Damit hat man einfach die Länge auf denen man die 8 mm Abstand braucht kleiner gemacht und braucht so weniger Platz.

Der Niederspannungsteil sind schon gut aus, bis auf besser etwas dickere Leitungen. Besonders die 5 V Leitung vom µC zum Max485 übernimmt HF mäßig die Massefunktion und sollte daher breiter sein - ruhig so breit wie die Bahnen für den Laststrom.

Mhh ja das mit der Verlegung der 24V klemmen hatte ich mir auch schon überlegt, allerdings bin ich da leider etwas gebunden was die Position der Anschlüsse angeht.

und ich finde irgendwie keinen Weg wie ich den Optokoppler umpolen könnte ohne das ich unter der Sicherung durch muss!

Ich hoffe mit den dickeren Leitungen meinst du lediglich die Spannungsversorgungsleitungen (Masse und 5V)?

Anhang 23422

Wirklich dicker "müssen" nur GND und VCC. Bei den normalen Signalleitungen geht es nur darum was sich ggf. besser herstellen lässt bzw. wo man weniger leicht Haarrisse drin hat. Wo es eng ist kann es so schmal bleiben, wo Platz ist wäre dicker aber etwas besser.

Das mit den Abständen wird langsam besser. Jetzt noch den Spannungsregler etwas nach rechts - dann ist mehr Platz für die Freilaufdioden. Der Wiederstand R6 nach unten, unter oder zwischen die Dioden, liegend, und den Optokoppler andersherum Treiben, dann könnte es hinkommen. Zwischen dem Widerstand und den Diode ist nur eine kleine Spannung, da darf es also ruhig enger sein.

Ich hoffe ich hab das mit Widerstand R6 richtig verstanden und umgesetzt?

Den Spannungsregler hab ich ein Stück nach rechts geschoben, nur an den Dioden kann ich nicht mehr viel verändern, da bin ich leider durch die Position des D-Sub-Steckers gebunden. Ich habe aber alles noch ein bischen gerückt und gedrückt und jetzt mal nachgemessen. Ich bin auf jeden Fall über den 8mm.

Anhang 23426

Das sieht schon gut aus soweit. Am unteren Ende des µC ist es noch recht gedrengt mit den Leiterbahnen. Das könnte man bedarf noch etwas entzerren, ob man das machen sollte hängt davon ab wie die Platine gefertigt wird, und wie gut das wird. Möglich wäre es da noch 2 Bahnen weniger unten raus kommen zu lassen: Eine lässt sich nach rechts verlegen und dann unter R1 durch. Für etwas mehr Platz kann der Elko C9 auf die andere Seite der Masse und mit einer längeren Drahtbrücke geht dann auch die Leitung vom Optokoppler direkter.

So, ich hoffe das is jetzt die finale Version? :)

Es is auch noch eine Leitung zum D-Sub-Stecker hinzu gekommen, aber ich denke ich konnte alles noch ein wenig entwirren.

Anhang 23438

Eine Frage hätte ich aber noch,
wenn ich anstelle des L78S05 einen TSR-1-2450 verwenden möchte, brauche ich dann noch die Kondensatoren C11 und C5, bzw. machen diese dann noch Sinn oder könnte ich die auch getrost weg lassen?

Das Schaltreglermodul braucht ggf. auch einen Kondensator vor dem Regler - da ggf. sogar mehr als 100 nF. Auch wenn der Kondensator nicht unbedingt muss, verkehrt wäre da ein Kondensator nicht, ggf. auch noch ein Induktivität als Filter dazu.

Ob es wirklich so ein Modul sein muss, hängt von der Anwendung ab: Die größten Verbraucher wären wohl die Relais und der MAX485, so lange die aktiv sind. Der Rest sind eher kleine Verbraucher, und da könnte man ggf. auch noch etwas an Strom sparen. Da würde auch eine kleinerer und ggf. etwas sparsamerer Linearregler reichen - zumindest der normale 7805 sollte reichen, ggf. sogar der 78L05 - der hat aber eine andere Pinbelegung.

was den optionalen Quarz angeht, den würd ich bei > 9600 Baud in jedem Fall als Baudratenquarz bestücken.

Ok, dann übernehme ich einfach die Kondensatoren vom L7805, davor 0,33µF und danach 0,1µF, falls ich den Schaltregler verwenden möchte.

Vielen Dank nochmal an alle!

Guten Morgen zusammen,

ich muss das Thema hier nochmal aufgreifen. Ich habe die Platine nun soweit aufgebaut und es läuft auch alles wunderbar. Ich habe nur noch ein wenig Bedenken im Hinblick auf die Entstörung des Motors.
Ich würde nun gerne zwischen Steuerplatine und Motor einen "Entstörfilter" einbauen um zu verhindern das Überspannungen überhaupt bis zur Steuerplatine durchlaufen. Ich habe jetzt schon mal zwei Varistoren an die Motorklemmen angebracht, jeweils zwischen den Beiden L und N. Es sind Varistoren des Typs S10V320. Ich habe aber nicht den Eindruck gehabt als würden diese viel wegfiltern. Ist es evtl. notwendig noch einen Varistor zwischen den beiden L zu schalten?
Oder würde evtl nochmal eine RC-kombination zwischen den Phasen und dem N etwas helfen?

Wie würdet ihr so einen "Filter" aufbauen?

Gruß

Ein Motor mit Anlaufkondensator oder Betriebskondensator erzeugt selbe eigentlich keine Störungen. Die Möglichkeit von Störungen gibt es durch Funken an den Kontakten des Relais beim Ausschalten. Mit dem neuen Aufbau sehe ich da aber keine Probleme, auch wenn die Art, wie die Abblockkondensatoren angeschossen sind nicht ideal ist. Richtiger wäre vom IC zum Kondensator, und dann die Versorgung an den Kondensator. Beim Spannungsregler ließe sich das noch relativ einfach verbessern, auch wenn es da am wenigsten kritisch ist. Je nachdem wo die 24 V herkommen, wäre ggf. noch ein kleiner Elko an den 24 V sinnvoll.

ok, was meinst du mit

Zitat:

---

Mit dem neuen Aufbau sehe ich da aber keine Probleme, auch wenn die Art, wie die Abblockkondensatoren angeschlossen sind nicht ideal ist. Richtiger wäre vom IC zum Kondensator, und dann die Versorgung an den Kondensator. Beim Spannungsregler ließe sich das noch relativ einfach verbessern, auch wenn es da am wenigsten kritisch ist.

---

ich kann dir leider gerade nicht ganz folgen.

Am Spannungsregler für die 24V ist aber ein Kondensator dran 0,1 oder 0,33µF. Oder meinst du was anderes? Die 24V kommen über den D-Sub.

Gruß