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THEMA: Schaltung für Hallsensoren bei analoger Zugdetektion

THEMA: Schaltung für Hallsensoren bei analoger Zugdetektion
Startbeitrag
Planehead - 11.10.23 22:07
Guten Abend zusammen,

ich probiere gerade Hallsensoren für den zukünftigen Schattenbahnhof aus und stehe auf dem Schlauch. Beim Austesten der Schaltung (siehe Anhang) mit einem Magneten schaltet das Relais nicht, aber der Sensor hat geraucht und ist wahrscheinlich kaputt.
Deshalb habe ich in aller Kürze eigentlich nur 2 Fragen:
1) Ist der Schaltplan anbei so ok oder mache ich mir damit reihenweise die Sensoren kaputt?
2) Welche Magneten verwendet ihr?

Grundsätzlich möchte ich so viel wie möglich analog schalten, da mich Mechanik und Elektrik mehr interessieren als das Programmieren. Außerdem sollte ein Block immer komplett stromlos schaltbar sein damit die Zugbeleuchtung nicht unnötig lange brennt.

Zur Theorie:

Die Züge sollen wie bei einem Schieberegister automatisch aufrücken wenn der Block vor ihnen frei ist. Um Zuganfang und -ende sicher zu detektieren möchte ich jeweils einen Magneten ankleben, der vom bipolaren Hallsensor entsprechend erkannt wird. Das Prinzip wird von Spur N Nerd hier sehr gut erklärt:
http://www.youtube.com/watch?v=Yf6lHdmF1D4

Zur Umsetzung:

Als Hallsensor habe ich den TLE 4935L, Datenblatt siehe hier: http://www.reichelt.de/hallsensor-digital-bipo...stct=pos_1&nbc=1
Der scheint 3,8 - 24V als Versorgungsspannung (V-s) zu vertragen und gibt wohl 100mA Ausgangsstrom (I-q) ab. Leider hab ich nicht die Werte für den Versorgungsstrom (I-s) bzw. die Ausgangsspannung (V-q) gefunden.

Der Hallsensor kann denke ich nicht den Fahrstrom dauerhaft schalten. Deshalb möchte ich das Debo Relais 2CH zwischenschalten, Datenblatt siehe hier: http://www.reichelt.de/entwicklerboards-relais...t=lsbght_sldr::25718
Das scheint 5V Versorungsspannung (V-s) zu brauchen und schaltet wohl bei (I-in) 15-20mA. Leider hab ich nicht die Spannung (V-in) gefunden ab der geschaltet wird und auch der Versorgungsstrom (I-s) ist mir nicht bekannt.

Zum Testen habe ich mir (vielleicht zu kleine?) Neodym-Magnete besorgt: http://www.supermagnete.de/scheibenmagnete-neo...et-2mm-1mm_S-02-01-N

Zum Problem:

Die Schaltung reagiert nicht auf den Magneten. Weder bei einer 5V-Batterie noch beim Einsatz des Trafos mit bis zu 17,55 V. Vielleicht sind Spannung oder Stromstärke zu niedrig? Oder der Magnet zu klein? Beim Einsatz des Trafos ist dann der Hall-Sensor in Rauch aufgestiegen, also war dann die Stromstärke zu hoch?

Long story short:
Wie sind eure Erfahrungen mit Hallsensoren?
Wie verschaltet ihr eure Sensoren und bei welchen Spannungen und Stromstärken funktionieren sie?
Welche Magnete funktionieren?

Oder bin ich komplett auf dem Holzweg und ein anderes System funktioniert viel besser? Wie steuert ihr eure Schattenbahnhöfe?

Vielen Dank und viele Grüße!
Henrik

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Hallo Henrik,

ich hatte vor ein paar Jahren mal mit Hallsensoren experimentiert, aber das Thema nicht weiter verfolgt.
Vielleicht kannst Du aus dem Video etwas für Dich herauslesen.
Auf jeden Fall ist keine Spannung damit durchzuschalten, sondern eine Relaisschaltung zur Reaktion zu bewegen.
Außerdem muss man bei den Hallsensoren unterscheiden, was sie machen sollen.
Wie beim Reed Kontakt nur einen Impuls weiterleiten oder bei Kontakt als Schalter den Zustand beibehalten.
Ich hatte bei meinem Test zuerst den falschen Hallsensortyp verkauft bekommen.
Bitte keine Fragen zur Technik, ich hatte nur  diese eine Berührung mit dem Thema und war schon froh, dass es geklappt hatte.

Gruß H-J

https://youtu.be/s41pxCDxZ-c?si=Nf14oymy2gMQmZps
Grüss Dich Henrik

Schau mal hier ab Beitrag 34 nach. https://www.1zu160.net/scripte/forum/forum_show.php?id=1060376
Oder auch in der Forensuche mal Hallsensor eingeben, da gibt es etliches zu finden.

Gruss Roman
Hallo Henrik , kannst Du vielleicht mal vom Relaismodul die Schaltung aufnehmen und uns zeigen ? Ich denke auch das Du einfach mal mit einem einfachen Relais 5V DC Spulenspannung eine Probeschaltung aufbauen solltest. Das Relaismodul hat für die Ansteuerung eine Eingangsschaltung ,Optokoppler und Polaritätsumschaltung , das brauchst Du eigentlich nicht .Zudem benötigt das Relaismodul auch eine eigene Spannungsversorgung ,glaube ich .

MFG
Thomas
Hallo Henrik

beide deiner Schaltungen sind falsch.
Der IC hat intern eine npn-Transistor dessen Emitter am GND geschaltet ist. Wenn du mit dem irgendwas antreiben willst dann kann das nicht gegen GND passieren sondern geben V+.
Warum du die IC zerstörst kann ich nicht sagen, an deinem Plan steht nicht welcher Anschluss 1, 2 oder 3 ist. Vielleicht hast du da was verwechselt? Vorn und hinten vielleicht? Gnau gucken.

Der untere Plan mit den R/C verwirrt mich im Bereich des Relais. Was das von dir verlinkte Relais (Reichelt) macht kann ich dir nicht sagen. Da fehlt irgendwie ein Schaltplan auf der Seite, weiß also nicht ob du das richtig angeschlossen hast.

Eine Relaisspule hat normalerweise nur zwei Anschlüsse und davon muss einer an + und einer an den Ausgang des IC. Zum Schutz des IC-internen Transistors vor der Gegeninduktionsspannung der Relaisspule muss parallel zu der Spule eine sogenannte Freilaufdiode, die diese Spannung killt. Die Gegeninduktion kann das zehnfache der Betriebsspannung (wenn auch nur kurz) betragen und wenn die über der Sperrspannung des Transistors liegt dann killt sie den Ausgangstransistor. Also eine Diode mit Anode an den Ausgang und Kathode (da wo der Ring aufgedruckt ist) an +
Das gilt auch für deine obere Schaltung

Hoffe das hilft dir

Grüße Torsten

Hallo,
also in deinem Schaltplan finde ich keinen Fehler. Höchstens du hast die Pins vertauscht.
Leider gibt es keine Schaltung der Relaisplatine. Aus deren Datenblatt lese ich: Kann mit High sowie Low Pegel geschaltet werden - Für jeden Kanal über einen Jumper definierbar. Kann direkt mit einem Mikrocontroller angesteuert werden.
Die Eingänge der Relaisplatine sind für 5V ausgelegt. Wenn du jetzt den TLE4935L mit 17,55V betreibst, dann sind am Ausgang Q max. 17,55V und der Eingang der Relaisplatine wird zerstört. Dies kann zu einem Kurzschluß führen. Dies könnte das "Abrauchen" erklären.

Ich habe ebenfalls HALL-Sensoren im Einsatz. Bis jetzt ohne Probleme.
Der TL4935L benötigt zum Schalten ein Magnetfeld von mindestens 10mT (milliTesla). Der von mir eingesetzte Typ HAL505 benötigt ein höheres Magnetfeld von 18mT.  Mein Magnet hat eine Haltekraft von 400g https://www.supermagnete.de/scheibenmagnete-ne...t-6mm-1mm_S-06-01-N. Dies ist wiederum vom Abstand Magnet zu HALL-Sensor abhängig. Bei mir ist der Sensor unter die KATO Gleise geklebt.

Den von dir eigesetzten Magneten halte ich für zu klein.

Viel Erfolg
Uli


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noch ein wichtiger Nachtrag:
während meiner Versuche mit verschiedenen HALL-Sensoren habe ich festgestellt, dass es Sensoren gibt, welche ein nichtdefiniertes Einschaltverhalten haben, wenn kein Magnetfeld anliegt. Dies wird auch hier beschrieben: https://www.allegromicro.com/en/insights-and-i...all-effect-ic-basics -> Power-On State. Fehlfunktion ist die Folge

ca. 30 HAL505 habe ich daraufhin untersucht. Alle waren beim Einschalten der Versorgungsspannung ohne Magnetfeld im Zustand AUS. Deswegen viel meine Wahl auf diesen Typ. Wie sich der TL4935L verhält, kann ich nicht sagen.

Uli
Hallo, Hendrik,

eigentlich sollte der Hall-Sensor die Spannungen abkönnen.
Dass sich bei Deiner Schaltung nichts getan hat, liegt wahrscheinlich nur daran, dass das Relais zwischen Q und +Vs geschaltet werden muss, und auch mit Diode, wie schon Torsten sagt.
Das Relais darf natürlich nicht zu viel Strom ziehen, höchstens 100mA, also keine alten Postrelais nehmen .
Und es muss natürlich auch die Betriebsspannung vertragen, schlimmstenfalls über einen Vorwiderstand.

Viel Erfolg,
Harald

PS: Datenblatt ist z.B. hier: https://www.infineon.com/dgdl/Infineon-TLE49X5...6ee80117549ac8b206b1
Hallo Uli

Zitat - Antwort-Nr.: | Name:

also in deinem Schaltplan finde ich keinen Fehler. Höchstens du hast die Pins vertauscht.



du nicht, ich schon, hab ich ja oben unter #4 geschrieben.

Grüße Torsten
Hallo Torsten,
Henrik nimmt aber kein "normales" Relais, sondern das Modul DEBO RELAIS 2CH von Reichelt (siehe Startbeitrag). Zum Ansteuern der zwei Relais sehe ich Optokoppler und Transistoren auf dem Modul.
https://www.reichelt.de/entwicklerboards-relais...is2-2ch-p282568.html
Evtl ist die Schaltung identisch mit dem DEBO RELAIS2 2CH, siehe hier https://cdn-reichelt.de/documents/datenblatt/B300/ME114.pdf

Ich würde mal folgendes testen:
DEBO RELAIS 2CH:
an DC+   5V
an DC-   GND
wenn jetzt IN1 oder IN2 mit 5V verbunden werden, sollte ein Relais schalten. Evtl. Jumper setzen (siehe Abbildung bei Reichelt)


Viel Erfolg
Uli


Hallo Uli,

probieren kann mal vieles wenn man keine Ahnung hat.
Ich hab es oben bereits gesagt. Der Hall schaltet nach Masse, also minus. Wenn er inaktiv ist dann schaltet er gegen nix. Das nennt man Open Collector. Ein Blick in das Datasheet hilft wenn man es lesen kann.
Was also soll dad Relais von Hendrik, das wohl von Logic angesteuert werden soll deiner Meinung mit einer logischen 0 anfangen? Nix und noch mal nix. Ein Pull-Up Widerstand könnte dad Relais zu etwas bewegen aber dann wäre die Logik negiert.

Das Ganze lässt sich leicht überprüfen wenn man zunächst mal das Relais ordnungsgemäß beschaltet und dann mal 5V auf den Eingang legt. Funktioniert das dann kann man sich dem Hall zuwenden. Da kommt dann an den Ausgang ein Widerstand und wenn man mit der dann negativen Logik, also Relais an wenn kein Magnet da, nicht leben kann dann muss noch ein invertierender Transistor dazwischen.
Und dad war jetzt alles was ich dazu schrieb. Ihr könnt ja gerne weiter in die Glaskugel gucken.

Grüße Torsten
Moin, wenn man Relais schaltet sollte man auf jeden Fall eine Freilaufdiode parallel zum Relays schalten. Alles andere wurde schon vorher gesagt. Viele Grüße Holger
Hallo,
ich bin raus und überlass das Feld den Spezialisten

Schönen Abend
Uli
Guten abend Planehead,
Dies ist ein Diagramm, das ich verwende. Schließen Sie das Relais nicht an den Hallsensor an, da es sonst raucht.
Grûße Planehead.
Bernard

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Hallo Bernard,

Endlich eine fast brauchbare Lösung für ein normales Relais.
Sehen wir besser noch einen Widerstand an der Basis des Transistor vor sonst rauchts auch. 10k sollten reichen.

Grüße Torsten
Guten Abend zusammen,

vielen lieben Dank für eure zahlreichen Antworten!

Heute hab ich nicht viel Zeit aber der Testaufbau für das Relais hat gut geklappt. Deshalb anbei zwei Bilder mit geschaltetem Relais (sichtbar an der ROT leuchtenden LED auf der Platine) und dem nicht geschaltetem, aber angeschlossenen Relais (sichtbar an der GRÜN leuchtenden LED auf der Platine).

Die roten Kabel leiten 9V von der Batterie zum Spannungsregler und Spannungsmesser.
Die gelben Kabel leiten 5V vom Spannungsregler zum Relais (DC+ und IN2) sowie zum Spannungsmesser.
Die schwarzen Kabel gehen zurück zu GND der Batterie.

Eurer Rat erstmal das Relais mit den 5V zu testen (und richtig anzuschließen) war genau richtig, danke!

Auch wenn die Schaltung auf den Bildern ohne Widerstand und Freilaufdiode funktioniert habe ich verstanden dass beides sinnvoll ist um das Relais vor zu hohem Stromfluss oder vor einer falschen Flussrichtung zu schützen.
Da muss ich bei etwas mehr Zeit nochmal die richtigen Widerstände testen. Und mir eine Freilaufdiode holen.


Nun zum Hallsensor:

Verstehe ich es richtig dass der Hallsensor je einen 10-kOhm Widerstand sowohl bei der Versorgungsspannung Vs als auch beim Signalausgang Q braucht? Und das beim Zusammenspiel mit dem Relais auf jeden Fall die Freilaufdiode dazu muss?

Ich werde wohl zuerst den Hallsensor alleine mit einer LED testen und erst im zweiten Schritt zusammen mit dem Relais.
Kann ich die beiden Bauteile (Sensor + Relais bzw. LED) an die gleiche Spannungsquelle (5V) und/oder die gleiche Masse anschließen?

Auf jeden Fall danke Uli für den Hinweis dass der Testmagnet zu klein ist! Damit ist mir klar weshalb der Hallsensor nicht schalten konnte.

Vielen Dank euch allen und viele Grüße,
Henrik

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Moin Henrik, Freilaufdiode und Vorwiderstand schützen die Endstufe des Hallsensors bzw. den Treibertransistor. Das Relais bekommst du nur kaputt, wenn die Betriebsspannung zu weit über die Nennspannung des Relais geht.
Viele Grüße Holger
Berichtigung zu meinem Beitrag #6:
Es waren nicht HAL505, sondern HAL 502 mit einer Empfindlichkeit von 2,6mT

Gruß Uli


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