12V 5A Relais über Arduino schalten - welcher Transistor?
Hallo zusammen,
ich bin noch Anfänger im Bereich Elektronik und versuche noch Transistoren zu verstehen. Für eine Schaltung möchte ich ein Relais (Angaben darauf 12V / 5A) per Arduino schalten. Ist dafür ein BUZ11 geeignet und wie hoch müsste ich den Vorwiderstand für den Transistor bemessen?
3 Antworten
Die 12V 5A beziehen sich auf den Kontakt des Relais nicht auf die Ansteuerung.
Also erst mal klären wie das Relais angesteuert wird. (Optokoppler, dann direkt aus arduino, oder sonst Spulenspannung und Strom des Relais klären, dann Beschaltung dimensionieren).
Hinweise gibt es z.B. hier:
https://forum.arduino.cc/index.php?topic=441187.0
hier Beispiele für Ansteuerung:
https://draeger-it.blog/arduino-lektion-13-2-fach-relaisplatine-ansteuern/
hier ein Tutorial
Ja das kannst Du messen, z.B. Amperemeter / Multimeter in Reihe mit 12V Versorgung auf die Spulenanschlüsse. Im schlimmsten Fall hast Du einen Einschaltstrom von ca. 1A, der im Haltezustand deutlich nach unten gehen sollte. Vom Schaltstrom ist der BUZ11 auf jeden Fall in der Lage das Relais zu schalten. Von der Gatespannung passt er nicht ideal zum Arduino siehe:
http://www.sprut.de/electronic/switch/nkanal/nkanal.html
da sind auch Alternativen vorgeschlagen.
Dein Problem ist, du schaust dir falsche Werte an! Hersteller geben an, welche maximale Leistung das Relais schalten kann.
Dich müsste interessieren mit welcher Ansteuerleistung das Relais zu bedienen wäre. Also Spulenspannung und Spulenstrom, und es sollte für Gleichstromansteuerung ausgelegt sein.
Dann wüsstest du, welche Spannung der Transistor schalten können, und welchen Strom er an Relais-Spule bedienen muss.
Da ein Mikrocontroller nur kleine Ströme treiben kann, muss der Treiber entsprechend angepasst werden.
Mosfet Transistoren brauchen keinen nennenswerten Steuerstrom, die benötigen eine Mindest-Spannung am Gate, damit sie schalten können.
Normale Transistoren haben eine gewisse Steuerspannung von rund 0,7 V und brauchen einen Basisstrom. Da der Mikrocontroller nur max 40 mA bedienen kann, sollte man mit 20 oder 10 mA auskommen wollen.
Folglich wird ein Transistor benötigt, der mit 10 oder 20 mA Basisstrom den Kollektorstrom bedienen kann, der nötig ist zur Ansteuerung der Relaisspule.
Angenommen die Relaisspule benötigt 100 mA Gleichstrom und du willst den Mikrocontroller nur mit 10 mA belasten. Dann brauchst du einen Transistor mit einem "Stromverstärkungsfaktor" von mindestens 10.
Besser wäre 5 fache Sicherheit, also Stromverstärkungsfaktor von mindestens 50 sollte der Transistor haben.
Kannst es dir ganz einfach machen, du benutzt einen fertigen Treiber wie z.B. den ULN2003. Der kann schon so einiges und das genügt für die meisten Bedürfnisse. Da musst du kaum was rechnen, kannst das Ding verbauen und testen. Düfte für deine Anwendung funktionieren. Vergiss die Diode parallel zur Relaisspule nicht.
Lerne zu unterscheiden zwischen Laststromkreis und Steuerstromkreis.
hier noch weitere einfache Möglichkeiten:
hier ist alles erklärt, was Dein Herz begehrt. Die sagen sogar bei niedrigen Strömen ist Dein BUZ direkt verwendbar (siehe auch Plan dazu)
https://arduinodiy.wordpress.com/2012/05/02/using-mosfets-with-ttl-levels/
hier noch andere Möglichkeiten:
Hier sind nun die Werte die ich gemessen habe, damit das Relais schaltet (also klackt) oder die (nun dazugekommenen) Magnetventile reagieren.
Relais bei 12 V - 0,47 A
MV1 bei 12 V - 1,7 A
MV2 bei 12 V - 1,4 A
Ich glaube mich verwirren nur die ganzen Bezeichnungen, welche irgendwie auch mal anders heißen. Ich habe als Veranschaulichung dieses Bild mit den 2 Wasserleitungen gehabt. Die Hauptleitung (Kollektor -> Ermitter (VCEO)) wird standardgemäß gesperrt. Diese Sperre wird durch die Basis gesteuert. Mehr Druck auf die Basis (Ermitter-Basisspannung), umso weiter öffnet die Sperre und umso mehr geht durch die Hauptleitung.
Der ULN2003 ist ein Darlington-Transistor, oder? Also mehrere Transistoren nacheinander geschaltet um die Verstärkung zu erhöhen.
Ich glaube ich hab auch ein Verständnisproblem mit dem Begriff Verstärkung. Wenn der Stromverstärkungfaktor rechnerisch über dem ist, was benötigt wird, ist das nicht schlimm, weil das (in meinem Fall) Relais sich eh nur das zieht, was benötigt wird, richtig?
Bei Reichelt stehen zu dem ULN2003 folgende Werte:
Eingangsspannung 30 VDC
Ausgangsspannung 50 V DC
Eingangsstrom 1.35 A
das würde bedeuten, dass Voltzahl ok wäre, da Sie ja unter den 30V ist aber der Eingangsstrom zu gering ist, da am Ende ja mindestens 1.7 A gezogen würden.
Danke für die Links. Bei dem ersten wird der IRF530 erwähnt. Dieser müsste, wenn ich es richtig verstanden habe, weniger Verlust haben und genauso geeignet sein, richtig?
Ich hab mir den angeschaut: https://cdn-reichelt.de/documents/datenblatt/A100/IRF530N_IR.pdf
So ähnlich ist es jetzt, ich habe leider keinen Plan zu Hand, aber ich versuche es mal zu erklären:
Derzeit werden durch mehrere Taster Relais geschaltet (Relais1), welche dann weitere Relais schalten (Relais2), oder Magnetventile (MV1 & MV2).
Das Konstrukt soll ersetzt werden. Dafür soll zukünftig ein Arduino Nano / Mini / etc. genutzt werden und dieser soll direkt die Relais2 und Magnetventile ansteuern. Also Relais1 soll komplett wegfallen. Da die Relais und die Magnetventile aber erst ab 12V und je nach Gerät zwischen 0,47A und 1,7A schalten, dachte ich an Transistoren. Die neue Schaltung soll also so aussehen:
Arduino -> Transistor -> Relais2 oder MV1 oder MV2
Das geht natürlich mit Transistoren, Mosfet, oder diesen Relais-Platinen von oben, die halt :
- strukturiert aufgebaut sind
- direkt für die arduino Ausgänge ausgelegt sind
- vollständig entkoppeln
- jeden Steuerstrom übernehmen können (bis 10A)
- preislich voll im Rahmen liegen
- Wechler zur Verfügung haben
- ordentliche Anschlussterminierungen haben
ja, nach der Aussage in: https://arduinodiy.wordpress.com/2012/05/02/using-mosfets-with-ttl-levels/
sind IRF530 und noch besser IRF540 geeignet
Danke für den Stern, ich hoffe Du konntest Deine Wünsche entsprechend umsetzen.
Für die Ansteuerung ist nur wesentlich, welche Spulenspannung das Relais hat.
5A bezieht sich auf die Kontaktbelastbarkeit, bei den 12V weiss ich es nicht, könnte die Spulenspannung sein.
Dann musst du wissen, was du schalten willst.
Vielleicht reicht ein kleines Relais mit 5V Spulenspannung und 1A Kontaktbelastung.
Dann wäre die Schaltung sehr einfach, und mit fast jedem beliebigen Transistor machbar:
(es fügt wiedermal keine Bilder ein. nerv!)
Dann halt ein Fremdlink:
https://www.mikrocontroller.net/articles/Relais_mit_Logik_ansteuern
Danke für die ganzen Antworten, die Transistoren sind heute gekommen. Ich warte noch auf die Zener Dioden. Wäre die Schaltung so richtig? Der Motor ist nur der Verbraucher, hab das nur schnell gebastelt. Da würde dann das Relais oder der Magnetschließer sitzen.
Irgendwie kann ich keine Bilder einfügen -.- daher hier der Link
https://www.bilder-upload.eu/bild-c71502-1542653987.png.html
Nicht ganz richtig.
Welchen Transistortyp hast du? FET oder normal/bipolar?
Wenn du mit
https://www.mikrocontroller.net/articles/Relais_mit_Logik_ansteuern
vergleichst, ist der MOSFET-Transistor beio dir verkehrt herum drin! So läuft der Motor ständig (über die Schutzdiode im FET).
Und auch ein Widerstand zwischen Gate und minus (Source) fehlt.
Zenerdiode? Eigentlich reicht jede normale Diode neben dem Relais (bie dir noch neben dem Motor)
Üblicherweise nimmt man hierfür einen Treiber (ULN...), der Dir Masse schaltet. Vergiss bei Deinem Relais aber tunlichst keine Freilaufdiode... sonst kannst Du an Deinem Arduino im schlimmsten Fall einen Griff dranmachen!
Mfg
Hallo und danke für deine Antwort. Leider bekomme ich keine Infos über die Relais raus. Das KFZ Relais (12 V 5A) schaltet ein weiteres Relais, daher kann ich sogar auf das verzichten. Aber auch bei dem zweiten Relais bekomme ich keine Informationen vom Hersteller. Es handelt sich um ein Wehrle 13 250 200 (12V / 200A) Relais.
https://www.induwerk.de/WEHRLE+Heavy+Duty+Relais+12+Volt-+200+Ampere-+Schlie-er.htm
Kann ich das ausmessen, wie viel das Relais benötigt? Wäre der Transistor generell geeignet?