Hardware und Anmerkungen dazu, die man so im Web nicht findet!
http://thomasg.bplaced.net/
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Ich habe mir einen recht umfangreichen Relais-Kontraktschutz mit immerhin 29 elektronischen Bauteilen ausgedacht und für meine privaten Zwecke aufgebaut. Wie ich dazu komme, werden sich nun einige Leute fragen. Nun, das ist eine über Jahre "gewachsene" Sache. Wer die Geschichte lesen will, kann hier klicken oder ganz nach untern scrollen. Alle Anderen schauen sich einfach die Bildchen an, klicken irgendwo oben im Menü herum oder machen sonstwas und ignorieren den riesigen Text unten auf dieser Seite. ;-) |
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Wenn das Relais Rel1 einschaltet, fließt der Strom vom 230V~ Eingang durch die beiden NTCs 1 & 2 zum 230V~ Ausgang. Durch die NTCs 1 & 2 wird dieser Strom im Einschaltmoment auf ca. 1,4A (I=U:R, also 230V:2·82Ω=1,402439A) begrenzt. Ausgegangen davon, daß sich im EINSCHALTMOMENT am Ausgang ein Kurzschluß befindet. Nach weniger als 1 Sekunde werden die NTCs 1 & 2 duch den durch sie hindurchfließenden Strom aufgeheizt und somit niederohmig (jeweils unter 1Ω). Am Ende dieser Zeitspanne prellen die Kontakte von Rel1 nicht mehr und der am 230V~ Ausgang, durch Elkos in Schaltnetzteilen, verursachte Kurzschluß ist nicht mehr existent. Die Elkos wurden ja "langsam" mit begrenztem Strom geladen. Der VDR1 dient nur der Überspannungsableitung, falls eine solche Überspannung auftritt. Der Snubber (R1 & C1) dient der Vermeidung eines Schaltlichtbogens an den Relaiskontakten im Ausschalmoment. Nun könnte man meinen, daß die Schaltung bis dahin schon ausreicht um die Relaiskontakte zu schützen. Prinzipiell reicht das auch schon aus. Aber nun fließt, solange das Relais eíngeschaltet bleibt, der gesamte, von den am 230V~ Ausgang angeschlossenen Geräten benötigte, Strom durch die NTCs 1 & 2. Da die NTCs durch diesen Stromfluß heiß bleiben, besteht natürlich einerseits Brandgefahr und andererseits verschleißen die NTCs dadurch auch, bis sie irgendwann durchbrennen. Um Dies zu vermeiden kommt Rel2 ins Spiel. Dieses Relais überbrückt jeweils, verzögert durch den NTC3, die NTCs 1 & 2. Dadurch kühlen die NTCs 1 & 2 wieder ab. Sie werden ja nun auch nicht mehr zum Kontaktschutz von Rel1 und zur Einschaltstrombegrenzung benötigt. Da vor dem Einschalten des zweiten Relais die NTCs 1 & 2 schon niederohmig geworden sind und aufgrund dessen keine hohe Spannung mehr an den NTCs 1 & 2 abfällt, gibt es auch an den Kontakten des Rel2 hier keinen oder eventuell nur einen kleinen, vertretbaren Einschaltfunken. Man könnte nun auch hier noch einen Snubber anlöten um auch an diesem Relais die Kontakte im Ausschaltmoment zu schützen, jedoch ist in meinem Fall das 2. Relais wesentlich Robuster. Der NTC3 wird nicht überbrückt und daher fließt ständig ein geringer Strom, hauptsächlich abhängig vom Spulenwiderstand (in meinem Fall 12,5kΩ) des Rel2, hindurch. Wer dieses, in meinem Fall zu vernachlässigende "Risiko" vermeiden möchte, hat zwei Möglichkeiten: 1. Man besorgt sich als Austausch für Rel2 ein Relais mit mindestens einem weiteren Schaltkontakt und überbrückt damit den NTC3. 2. Man verwendet Anstelle des NTC1 einen ca. 160Ω großen NTC (220Ω geht auch) und anstelle des NTC2 baut man einfach eine Drahtbrücke ein. Nun kann man den nicht mehr benötigten zweiten Kontakt des Rel2 zum Überbrücken des NTC3 verwenden. In diesem Fall muß jedoch der 160Ω (oder 220Ω) NTC mehr Leistung aushalten. Ich habe die Schaltung, bis auf einen kleine Schaltungsänderung im Bereich des NTC3 und der Spule des Rel2, genau so aufgebaut, da ich alle Bauteile hier hatte und nichts neues extra dazu besorgen wollte. Aus Designründen habe ich auch die NTCs in jeweils eine Leitung eingesetzt. Beide nebeneinander (also in Reihe geschaltet) hätte eine Layout-Umplanung in Anspruch genommen, auf die ich keine Lust hatte. Zuletzt wollte ich die NTCs 1 & 2 für den Fall einer Fehlfunktion noch überwachen. Für diesen Zweck habe ich noch die LEDs mit entsprechender Beschaltung dazugebaut. An den jeweils 4 in Reihe geschalteten Dioden (D2-D5 & D6-D9) fällt eine, durch die Dioden stabilisierte, Spannung von ca. 2,4 - 2,8 Volt ab. Parallel dazu ist je eine LED mit Vorwiderstand angeschlossen. Da wir hier mit Wechselspannung arbeiten habe ich parallel dazu noch eine weitere Diode in entgegengesetzter Richtung parallel dazu angeschlossen, da LEDs keine großen Sperrspannungen aushalten. Die Kombinationen aus R2 + C2 und R3 + C3 sind quasi die Vorwiderstände für die "vier Dioden - LED - eine Diode"-Geschichte. Wer hier rote LEDs verwenden will, kann sich jeweils eine der vier in Reihe geschalteten Dioden sparen und muß dann statt des je 100Ω Widerstands einen je 15 oder 22Ω Widerstand benutzen. |
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Bevor es Rechner im ATX-Format gab, hatten alle PCs, die dem AT-Format entsprachen, Netzteile, die über den im Rechner verbauten Netzschalter ein- und ausgeschaltet wurden. Für gewöhnlich fand man an diesen Netzteilen auch eine Kaltgerätebuchse, die ebenfalls über den PC-Netzschalter geschaltet wurde. An dieser Buchse klemmte man mit einer einfachen Kaltgeräteverlängerung den Monitor an. Somit wurde der Monitor automatisch ausgeschaltet, wenn der PC ausgeschaltet wurde. Eventuell hatte man noch einen Drucker der manuell ausgeschaltet werden musste, aber Das wars dann auch schon. Die Ausschalter haben damals auch wirklich von der Netzspannung getrennt! Somit hatte man keinen Stromverbrauch mehr. Irgendwann wurden aber die externen Peripheriegeräte immer zahlreicher und man musste noch zusätzlich die Boxen, die externen SCSI-Drives den externen SCSI-Scanner und sonstiges "Gedöhnse" ausschalten. Außerdem kamen Geräte hinzu, die mit einem Steckernetzteil oder eigenständigem Festspannungsnetzteil betrieben wurden, welches natürlich selbst nach Ausschalten des Gerätes in der Steckdose verblieb und minimal "Strom fraß". Zu diesem Zeitpunkt wurde mir die "herumschalterei" zu lästig. Da ich keine Mehrfachsteckdosenleiste MIT Schalter mehr übrig hatte, aber verschiedendste Stecker, Kupplungen und eine Mehrfachsteckdosenleiste OHNE Schalter, habe ich mir, mit Hilfe eines Kaltgerätesteckers, einer Schuko-Kupplung, einem Stück für 230V geeigneter Schlauchleitung und eben dieser schalterlosen Mehrfachsteckdosenleiste, eine Lösung für das Schalterproblem "zusammengebastelt". Nach dem "Basteln" war der Zustand folgender: "PC an ⇒ alles an", "PC aus ⇒ alles aus"! Einfach, problemlos und praktisch. Dann kamen plötzlich die ersten ATX-Rechner auf den Markt. Das war so gegen Ende der Pentium-, Anfang der Pentium II-Ära (anno 1997 ~ 1998). Nun, diese ATX-Kisten hatten entweder garkeine Kaltgerätebuchse mehr am Netzteil, oder diese Buchse war nicht geschaltet, da ja kein Netzschalter mehr am PC vorhanden war, sondern nur noch dieser ATX-Powertaster. Und nun? Zurück in die Steinzeit in der jedes einzelne Gerät wieder manuell ausgeschaltet werden musste, und diesmal sogar noch der Monitor? Eine Mehrfachsteckdose mit Schalter hernehmen, die einem die neu hinzugekommene Möglichkeit des "Power on PS/2 Keyboard" oder "Wake On LAN" direkt wieder nimmt? Eine Master-Slave Steckdose besorgen, die damals fast 100 Mark kostete ? Nix da! Das muß eleganter und preiswerter gehen! Ich hatte das Glück, daß in meinem Rechner ein Netzteil mit (natürlich ungeschalteter) Kaltgerätebuchse vorhanden war. Also: Netzteil aufschrauben, 12 Volt von der Platine abgreifen, Relais dran und "zack", war die Buchse geschaltet. Wie früher, nur mit "Wake On LAN"- und "Wake on PS/2 Keyboard"-Funktion. Der Rechner blieb ja dauerhaft an der Netzsteckdose. OK, das benötigt ein wenig Strom, aber was solls, ist ja nur der PC und nicht auch noch das ganze Zeug drumherum... Irgendwann verabschiedete sich dann mein Netzteil mit einem Knall und einer herausgeflogenen Sicherung. Toll! "Mach mal auf und kuck mal nach.", dachte ich mir. Dann sah ich einen "Japan"-Transistor der verbrannt und leicht aufgeplatzt war und noch einen verkolten Widerstand. Der Widerstand war ja kein Problem, aber der olle Transistor war zu diesem Zeitpunkt im normalen Elektronik-Handel nicht zu kriegen. Die im Netzteil verbaute Sicherung hatte das sogar überlebt (meine 16A Sicherung im Sicherungskasten war schneller). "Was nun?", dachte ich, "Ein neues Netzteil kostete keine 40 Mark. Der Transistor ist nicht zu kriegen. Schwere Entscheidung, hmm, besorg ich mir halt ein neues Netzteil." Was fehlte dem neuen Netzteil? Richtig! - Eine Kaltgerätebuchse! Na gut, baue ich halt das Relais um. Ich hole mir also direkt, von einem internen Festplatten-Molexsteckverbinder und unter Zuhilfenahme eines Kabels und einem passenden Molex-Stecker, 12V aus dem PC. Mit diesen 12 Volt steuere ich mein Relais an. Dieses Relais baue ich in ein kleines Gehäuse, schneide mein PC-Anschlußkabel ca. 20 cm. vor dem Kaltgeräteanschluß durch und löte es am Relais wieder zusammen. Des Weiteren nehme ich mir meine schon vorhandene Schuko-Kupplung und das Stück Gummischlauchleitung. Diese Schlauchleitung löte ich einfach an die geschalteten Relaiskontakte und habe somit meine einfache Lösung, dieses mal außerhalb der Rechners, weiterverwendet. Ich habe diese bewährte Relaisschaltung immer wieder von PC zu PC mitgenommen. Von 1998 bis 2011 waren es immerhin drei an der Zahl. Irgendwann habe ich mal einen zweiten PC mit dem selben Monitor, der selben Tastatur und derselben Maus über einen KVM-Switch betrieben. Auch kein Problem: zwei Dioden an die 12 Volt Spule des Relais und ein zweites 12 Volt-Kabel aus dem zweiten PC auch in die "Relaisbox" gelegt. Das alles hat bis zum Sommer 2011 wunderbar funktioniert. Dann habe ich aufgerüstet: Drei Monitore, und 'ne neue externe Platte. Das Zeug kam dann zusätzlich zu Drucker, Scanner und was weiß ich was alles an die, mit Hilfe der Relaisbox geschalteten, Mehrfachsteckdosenleiste. Irgendwann, Wochen später, passierte plötzlich nach dem Herunterfahren des einzigen eingeschalteten PCs folgendes: Obwohl nun beide PC's aus waren, blieben die ganzen Peripheriegeräte an. "Was ist denn nun los?", dachte ich mir, "Hmm, erstmal einen Rechner einschalten und wieder ausschalten." Ergebnis: Es klappt wieder alles normal. Die Peripherie ist erstmal wieder aus. Scheinbar war das ein einmaliger Aussetzer. Jedoch kam es in den folgenden Wochen immer häufiger zu solchen Fehlfunktionen. Also beschloß ich mir mal das Relais anzuschauen. Es war ein Finder 40.52/12. Dieses Relais hat ein durchsichtiges Gehäuse. Dadurch sah ich, daß einer der beiden Kontakte festklebte. Nun hatte ich noch ein anderes von der Bauform her gleiches Relais hier rumfliegen. "Baue ich das doch mal ein.", dachte ich. Schade nur, daß dieses Relais nur 5-6 mal funktionierte, danach jedoch auch "kleben" blieb. "Nun gut, besorge ich mir halt wieder ein Finder", war mein nächster Gedanke, "Das ist wohl qualitativ besser. Es hat ja immerhin weit über 10 Jahre gehalten." Als das neue Finder (übrigens wieder ein 40.52/12) da war (ich hatte es mit anderem Kram zusammen bei Reichelt bestellt), habe ich es ins Gehäuse eingebaut. Immerhin klappte es rund zwei Wochen, jedoch fingen die Probleme dann wieder an. Also gut, am Relais liegt es nicht. Der Strom ist trotz der vielen Peripheriegeräte auch nicht zu hoch. Ca. 1 Ampere, und das auch nur wenn alle angeschlossenen Geräte mit Vollast laufen. Was kann der Grund für die verschweißten Kontakte sein? Meine erste Idee war (warum auch immer), daß die Kontakte beim Ausschalten aufgrund des dicken Netztrafos (so'n schwerer Klotz) für mein 5.1 Boxensystem durch einen Schaltlichtbogen verbrennen und beim nächsten Einschalten dann, wegen der beschädigten Kontaktoberfläche, kleben bleiben. Dieses Phänomen wollte ich durch einen sogenannten Snubber beseitigen. Also Snubber ans wieder neue Relais und mal schauen was passiert. Leider war's das nicht. Dann kam mir der Gedanke, daß ja eventuell der Einschaltstrom zu hoch ist. Und damit war ich auf dem richtigen Weg: Es kamen nach und nach immer mehr Geräte mit Schaltnetzteilen an das Relais. Schaltnetzteile haben, im Gegensatz zum klassischen Trafo, die Eigenschaft, daß ein Elko im Einschaltmoment geladen wird. Elkos stellen, solange sie entladen sind, im Einschaltmoment kurzzeitig fast einen Kurzschluß dar. Bei einem einzigen Gerät ist das kein Problem, aber wenn dann mehrere Geräte gleichzeitig eingeschaltet werden, wird es zum Problem. Jedes Gerät bzw. Schaltnetzteil hat ja mindestens einen solchen Elko. In der Summe ist das schon ein etwas länger anhaltender Kurzschluß. Also musste eine Lösung her. Und genau diese Lösung habe ich mir nun aufgebaut und sie funktioniert hervorragend. Es ist vielleicht noch zu erwähnen, daß eine Master-Slave Steckdosenleiste inzwischen relativ preiswert ist, aber auch mit einem Relais funktioniert. Dieses, in der Steckdosenleiste eingebaute Relais, würde unter meinen Gegebenheiten auch zerstört werden, und damit, zumindest für "Nicht-Elektroniker", die ganze Master-Slave Steckdosenleiste unbrauchbar machen. |
