Matuta.de
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Bau einer kompatiblen Schaltsteckdosenleiste mit Relais für den Aquastar
Im Forenbereich kam der Wunsch auf anstelle der Schaltsteckdosenleiste mit Triacs (elektronische Schalter) eine Version mit Relais vorzustellen. Es hat sich herausgestellt das bei kleinen Lasten, z.B. kleine Luftpumpen etc., es zu Problemen mit den Triac Schaltern kam. Diese schalteten den kleinen Verbraucher nicht richtig ab. Der Leckstrom dieser elektronischen Schalter reichte aus diese kleinen Verbraucher weiterhin laufen zu lassen, obwohl der Kanal dieser Steckdose eigentlich abgeschaltet war.
Hier also nun eine Lösung. Diese kann eigentlich für jeden Controllerausgang verwendet werden, der als Pegel 5V benutzt. Also auch für C-Control, Atmel Steuerungen etc.
Diese Schaltung beinhaltet alle Komponenten um den 230 V Kreis galvanisch vom Aquastar fern zu halten.
Im Eingang wird ein Optokoppler benutzt. Dieser beinhaltet eine LED und einen Fototransistor. Sobald die LED im Optokoppler leuchtet (das kann man von außen nicht erkennen), schaltet der Fototransistor durch. Hier wird also ein elektrisches Signal in ein Lichtsignal umgesetzt. Damit ist die galvanische Trennung realsiert. In Reihe der Optokoppler-LED liegt eine weitere LED. Diese signalisert für den Benutzer den Schaltzustand dieser Relaisstufe. Sobald der Schaltausgang des Aquastar durchschaltet, werden die LED und die Optokoppler LED leuchten. Damit schaltet der Fototransistor durch und die nachfolgende Schaltstufe mit dem BC557 schaltet dann das Relais ein. Die Diode am Relais dient zur Begrenzung der Induktionsspannung. Spulen - in diesem Fall die Relaisspule - haben die Eigenschaft bei abschalten der Spannung einen kurzen Spannungsimplus entegengesetzt der Versorgungsspannung zu erzeugen. Diese Spannung kann deutlich über der Versorgungsspannung liegen kann. Dieses könnte zur Zerstörung des Schalttransistors BC 557 führen. Die Diode 1N4004 schliest diese Induktionsspannung kurz.
Ansonsten ist nicht viel zu dieser Schaltung zu sagen. Es wird natürlich noch ein kleines Netzteil benötigt, das die 5V Versorgungsspannung für die Schaltstufe bereitstellt. Für eine 4 Kanal Schaltsteckdose wird diese abgebildete Schaltung 4 mal benötigt. Das Netzteil kann alle Schaltstufen gemeinsam versorgen.
An das Netzteil werden keine besonders hohen Anforderungen gestellt. Eine aufwändige Stabiliserung des Netzteils ist nicht erforderlich.
Ein einfacher Netztransformator mit nachgeschaltetem Gleichrichter und einem kleinen Elektrolytkondensator zur Siebung sollte ausreichend sein.
Kommen wir nun zum Anschluß an den aquastar. Es wird folgender Stecker benötigt:
Conrad Best.-Nr.: 731790
Verwechseln Sie die Abbildungen nicht mit den Anschlüssen des Aquastar. Es handelt sich um die Abbildungen der Stecker von der Anschlußseite und nicht von der Lötseite.Soweit bekannt finden Sie auch die Bestellnummern von Conrad.
Belegt ist dieser Stecker wie folgt:
Schalt-Steckdosen des Aquastar
Pin 1: Kanal 2 GND
Pin 2: Kanal 1 GND
Pin 3: Erkennung Schaltsteckdose
Pin 4: Erkennung Schaltsteckdose
Pin 5: Kanal 3 GND
Pin 6: nicht belegt
Pin 7: Kanal 4 GND
Pin 8: +5Volt
Man kann erkennen das nicht die + Leitungen, sondern die GND Leitungen geschaltet werden. Verbinden sie nun von allen Schaltstufen (maximal 4) die freien Enden des 150 Ohm Widerstandes und schliessen diese an PIN 8 des Steckers an. Nun liegen vom Aquastar die +5 V an jeder Schaltstufe an. Verwechseln Sie diese 5 Volt nicht mit denen vom Steckernetzteil. Die Spannungen des Aquastars dürfen nur an die Eingänge (LED) des Optokoppler gelangen.
Pin 2 des CNY17 müssen nun an die Schaltausgänge des Aquastars gelegt werden.
Das bedeutet:
vom Schaltmodul 1, PIN 2 des CNY17 an PIN2 des Steckers
vom Schaltmodul 2, PIN 2 des CNY17 an PIN1 des Steckers
vom Schaltmodul 3, PIN 2 des CNY17 an PIN5 des Steckers
vom Schaltmodul 4, PIN 2 des CNY17 an PIN7 des Steckers
Damit der Aquastar diese Schaltung auch als Schaltsteckdose erkennt, löten Sie einfach eine Brücke zwischen Pin 3 und 4 des Steckers.
Das war es schon fast. Wir sollten aber noch einen Blick auf die Relaiskontakte werfen. Diese schalten ja letzendlich die 230 V Netzspannung.
Es reicht natürlich aus pro Relais nur einen Schaltkontakt zu verwenden. Dieser Kontakt sollte in der Lage sein, mindestens 10 Ampere, besser 16 Ampere zu schalten. Dieses einpolige abschalten der Netzspannung kann aber bei einigen Verbrauchern, hier im besonderen bei Leuchtstofflampen, zu seltsamen Effekten führen. Obwohl die Lampen über das Relais abgeschaltet wurden, glimmen diese. Viele werden solche Effekte und auch die Lösung kennen - Den Stecker anders herum in die Steckdose zu stecken. Trotzdem sieht man daran, das eine einpolige Abschaltung nicht sicher ist, wenn nicht genau bestimmt werden kann ob wirklich die sogenannte Phase (L1) geschaltet wird. Und das ist bei Schukosteckern nun mal nicht gegeben. Deshalb sollte man eine allpolige Abschaltung vornehmen. Also pro Relais 2 Schliesser. Damit ist man auf der sicheren Seite und es liegt wirklich keine Spannung am Verbraucher, wenn dieser vom Relais abgeschaltet wird.
Wir wählen also ein Relais mit folgenden Kenndaten:
Spule 5-6V Gleichspannung
Schaltkontakte 2 Schliesser mit 10/16 Ampere Belastbarkeit.Die Schaltkontakte müssen für eine Spannung von 230V ~ geeignet sein.
Nun sollten wir uns noch ein wenig mit den später angeschlossenen Verbrauchern an dieser Relaisstufe beschäftigen. Das Spulen etwas heikle Verbraucher sind, haben wir ja schon bei der Relaisspule festgestellt. Wenn nun über die Relaiskontakte größere Spulen eingeschaltet werden, droht auch den Relaiskontakten der Kollaps beim Abschalten. Diese Spulen finden sich z.B. in magnetischen Vorschaltgeräten von HQI Lampen. Beim Abschalten der HQI Beleuchtung durch unsere schöne Relaisstufe versuchen die Spulen im Vorschaltgerät der HQI Lampe diese Spannung aufrecht zu erhalten und senden ein heftigen Spannungsstoß in Richtung Relaiskontakte. Dort kann es zu Lichtbögen an den Kontakten kommen, wobei Material von den Kontakten abgetragen wird. Um an unsere Relaisstufe nun lange Freude zu haben, müssen also die Kontakte geschützt werden.
Normalerweise wird dazu eine RC Schaltung benutzt. Die Werte der Bauelemente dieser Schaltung sind aber von dem Verbraucher abhängig. Die kann nun bei jedem Kanal anders sein. Deshalb gehen wir hier einen anderen Weg und verwenden einen Varistor.
Ein Varistor ist ein Bauelement das sehr hochohmig ist. Bei erreichen einer definierten Spannungshöhe wird er schlagartig leitend. Die Funktion ist also ähnlich einer Zenerdiode, allerdings funktioniert der Varistor auch bei Wechselspannung. Wenn wir also einen solchen Varistor parallel zum Verbraucher anschliessen und darauf achten das die Durchbruchspannung über der Netzspannung liegt, wird dieser Varistor keine Funktion haben. Wir erinnern uns das die Induktionsspannung beim abschalten der Versorgungsspannung deutlich höher ist, als die zuvor angelegte Versorgungsspannung. Sobald also die Relaiskontakte die HQI Lampe abschalten, erzeugen die Spulen im Vorschaltgerät der HQI Lampe eine weitaus höhere Spannung und sendet diese Richtung Relaiskontakte. Nun schaltet der Varistor durch und schließt diese Spannung kurz. Dabei wird der Varistor nicht zerstört (sofern er richtig dimensioniert ist) und wird nach unterschreiten der Durchbruchspannung wieder hochohmig. Der Varistor hat also die Relaiskontakte geschützt.