Lorenz FSG oder TW39 Port macht Probleme

[Fernschreiber]

Hallo Basti,
schön das Du den (vermutlichen) Übeltäter gefunden hast. Da dieser Fehler aber nur sehr selten hier auftritt, ist es ein statistischer Ausreißer. Diese kleinen Kontakte können schon ziemlich viel ab und müssen auch nicht aussehen wie neu. Interessant wäre mal die erlaubte DC-Belastung des Kontaktes. Hoffentlich wird das Relais auch richtig angesteuert, kann auch ein Langzeitpronlem sein.
Die Funkenlösch-Kombination ist in der Tat wichtig, ebenso die Dimensionierung. Hoffentlich sind die Widerstände nicht zu niederohmig, das kann der beste Kontakt nicht ab. Diese Teilnehmerschaltung hat natürlich mit der TW39 Schaltung kaum mehr als die Funktion gemein. Da das TW-Protokoll hier durch Software nachgebildet wird, hängt es davon ab wie Fred das programmiert hat.
Ich skizziere mal eben wie das Original in Echtzeit gearbeitet hat,, unsere Ahnen hatte da noch ganz andere Probleme zu lösen:
Die Umschaltekontakte konnten nicht mit Funkenlöschkreisen beschaltet werden, diese hätten im Betrieb zu Zeichenverzerrungen geführt.
Umpolung bei Aufbau:
die angerufene Station wird in der 4 mA Situation (Ruhestatus) umgepolt, vollig unkritisch auch bei i-Telex.
Die Rückmeldung mit Trennstrom (40 mA auf Anschlußleitung, +20 mA auf Doppelstrom) signalisiert der anrufenden Teilnehmerschaltung, das Diese nun Umpolen soll (unter schon fliessenden 40 mA/max 120 V). Diese Schaltleistung von ca. 5W gegen eine (etwa gleichgrosse) gespeicherte Energie in der Leitung bzw. dem EM im FS einem einzelnen Doppelkontakt zuzumuten, haben die damaligen Entwickler nicht gewagt. Die Umschaltung erfolgt mit 2 Wechselkontakten auf zwei getrennten anzug/abfallverzögerten Relais nacheinander im Abstand einiger 10 ms (L/U Relais). Damit wird die Leitung kurz unterbrochen, die Selbstinduktion kann den größten Teil abbauen und dann wird andersherum wieder eingeschaltet.
Umpolung bei Abbau:
Die beendende Station drückt die ST-Taste min. 1 Sek und macht sie damit energielos. Diese Information wird zeitgleich an die Gegenstation übertragen (Zeichenstrom 0 mA bzw. -20mA) Nach ca. 500 ms fallen dann an beiden Teilnehmerschaltungen die verzögerten Relais nacheinander ab und schalten stromlos in die Ruhepolarität zurück. das angerufene FSG schaltet dann den FS ab und nach loslassen der ST-Taste auch das ehemals anrufende FSG. Kurt danach lösen auch die Wähler alle aus und der Ruhezustand ist erreicht.
Es gab eigentlich keinen kritischen Moment bei der Umpolung im TW-System, sonst hätten die Unterhaltungsbeamten nur noch Kontakte gereinigt.
Da im i-Telex prinzipbedingt keine Echtzeitbedingung herrscht und alles logisch auf der TW-Karte oder auch anderen Lösungen nachgebildet werden muß ist es schon interessant ob eine Umpolung einfach so (0 oder 40 mA) oder zu einem optimalen Zeitpunkt durchgeführt wird.
Ixh denke das dieser Effekt der leistungsminimierten Umpolung oft nicht berücksichtigt wird, wäre aber softwaretechnisch leicht zu lösen (den Mosfet kurz sperren). Der Lebenserwartung der kleinen Relais käme es zugute. Würde mich mal interessieren, wie die Entwickler das sehen.
Gruß
Willi

[DF3OE]

Das defekte Relais bei dir war bestimmt nur ein Produktionsausreisser. Es sind hunderte TW39 Ports im Einsatz und
ich erinnere mich an maximal 5 (oder sogar weniger...) defekte Relais in den ganzen Jahren.
Meistens sogar durch Fehlbeschaltung kaputt gegangen.

[xachsewag]

Hallo Willi,
Danke für die Ausführliche Erläuterung.

Henning, da die Kontakte ungleichmäßig "verbraucht" sind vermute ich auch einen Produktionsfehler bei dem Relais. Nun ist ein Finder Relais verbaut. Schaltspannung 2A.

Der Port hat in der Tat auch die längste Leitung aller meiner Schreiber. Vom iTelex in Keller über das CAT 6 Kabel bis ins 2 OG und dann nochmal 5 Meter bis zum FSG. Und ist wohl auch der meist aktive Schreiber.

[Fernschreiber]

Hallo,
Hennings Betrachtungsweise der Ausfallrate ist schon sehr Lieferantenlastig. Sieht gut aus, nur <5 bekannte Fälle bei hunderten von Ports.
Leider werden meiner Meinung nach (verfolge das Forum jetzt ca. 6 Jahre) eine Unmenge der Relais niemals auch nur einen kleinen Promilleanteil der garantierten Schaltzyklen erreichen. Dazu müssten jeden Tag alle Ports mal aktiviert werden. Wer macht das schon. Bleiben also die übrig, die hier im Forum öfter präsent sind und mittel bis starke Nutzer sind. Die Ausfallrate bleibt aber selbst dann äußerst gering und das ist beruhigend.
Aus meiner Erfahrung (benutze diese Relais nur zur galvanischen Trennung zur Vermittlungstechnik hin) haben diese Kleinrelais einen Schwachpunkt:
es ist die Grösse. Bei diesem Volumen zwei Wechsler so unterzubringen, das sie zuverlässig gleichzeitig schalten und Funkenbildung erdulden bei dieser geringen Kontaktgrösse ist eine Herausforderung. Entsteht in diesem kleinen Gehäuse trotz aller Schutzmaßnahmen ein Abrissfunke durch induktive Last (Empfangsmagnet), bleibt dieser durch die ionisierte Luft und geringe Kontaktabstände länger stabil. Dabei verbindet er die drei Kontakte des Wechslers unnötig lange (80V sind da auch förderlich). In der Regel kann ein Kontakt das ab, aber es darf nichts dazukommen. Wird beim Einbau an einen der Lötpunkte unnötig lange zu heiß rumgebraten ( leider ist bei bleifreiem Lot die Temperatur sowieso schon höher) kann sich die Kontaktposition durchaus verändern. Das ist beim Auslöten fast die Regel wenn nicht ordentlich das Zinn weggesaugt wird und das Relais ohne mechanische Spannung von der Platine fällt.
Ein weiterer Punkt wäre die elektrische Plazierung des Strombegrenzungswiderstands (1K Ohm) im Stromkreis. Dieser liegt hinter den Umschaltekontakten zur Leitung hin (wenn dieser Ausgang benutzt wird). Gibt es irgendwann mal aufkommende Probleme mit den Wechselkontakten ( d.h.es entstehen Kurzzschlüsse, aber noch keine bemerkbaren Probleme), werden sich diese schnell verstärken da dann nur noch der 100 Ohm Widerstand am Optokoppler den Strom begrenzt. Es fliessen dann aber bei 80V bereits 0,8 A sofern die Spannungsversorgung mitmacht. Das können die Kontakte auch vertragen, sofern der Übergangswiderstand gering genug bleibt. Sollte einer der Kontakte aber mal eine Punktschweissung erleiden, reichen die 1W des 100 Ohm Widerstands nicht aus. Da es keine Rückmeldung über einen Mangel gibt, bleibt der Mosfet durchgeschaltet und es wird warm. Diesen Punkt habe ich vor Jahren schon mal angerissen.
So ganz nebenbei: es gibt bauartbedingt Relais mit Kontakten, die als Folgewechsler arbeiten, also erst öffnen wenn der Schliesser schon geschlossen hat. Leider wird sowas in den normalen Listen nicht erwähnt, schon garnicht bei Pollin und Co. Da hilft nur das Datenblatt weiter.
Die Versorgung des 12V Relais mit 15V Spannung kommt den Kontakten zu Gute. Die Leistungsangaben basieren auf gewissen Annahmen, dazu zählt auch die Spannung an der Spule. Nichts ist schlimmer als das Relais aus falschem Spargeiz mit z.B. 8V zu versorgen. Es wird anziehen, aber der Umschaltvorgang läuft deutlich langsamer ab und die Verlustleistung am Kontakt durch längere Übergangswiderstände nimmt zu (Erwärmung).
Aber zur Relaistechnik könnte ich noch stundenlang referieren. Ich hätte ein grösseres vorgesehen, aber die geringe Ausfallrate spricht ja für sich.
Die grosse Entwarnung dieser zugegeben akademischen Betrachtungen liegt darin, das dieses Relais ja nur betätigt wird wenn eine Verbindung mit einer Gegenstelle zustandekommt bzw. bei TW und Tastaturwahl, und das dürfte im i-Telex Netz überschaubar sein.
@Basti:
mach Dir über die Kabelänge keine Gedanken, so viel Kabel, das es kapazitiv problematisch für die Umladung wird kannst Du garnicht verlegen, das beginnt bei einigen Kilometern.
Jetzt ist aber gut.
Gruß
Willi

[FredSonnenrein]

Hallo Willi,

danke für deine Erläuterungen.

Ein paar Erklärungen:

Die Funkenlösch-Kombination ist in der Tat wichtig, ebenso die Dimensionierung. Hoffentlich sind die Widerstände nicht zu niederohmig, das kann der beste Kontakt nicht ab. Diese Teilnehmerschaltung hat natürlich mit der TW39 Schaltung kaum mehr als die Funktion gemein. Da das TW-Protokoll hier durch Software nachgebildet wird, hängt es davon ab wie Fred das programmiert hat.

Ich habe 100 Ohm und 220 nF. Die Zeitkonstante ist hinreichend kurz, damit Zeichenverzerrungen nicht auftreten sollten.
Diese Kombination ist mit "try end error" entstanden. DIe ersten Versionen ganz ohne Funkenlöschung haben den Atmel regelmäßig abstürzen lassen. Daher ist die Funkenlöschung nicht als "Schutz" für das Relais, sondern für die Elektronik da.

Ich skizziere mal eben wie das Original in Echtzeit gearbeitet hat,,
[...]
Es gab eigentlich keinen kritischen Moment bei der Umpolung im TW-System, sonst hätten die Unterhaltungsbeamten nur noch Kontakte gereinigt.
Da im i-Telex prinzipbedingt keine Echtzeitbedingung herrscht und alles logisch auf der TW-Karte oder auch anderen Lösungen nachgebildet werden muß ist es schon interessant ob eine Umpolung einfach so (0 oder 40 mA) oder zu einem optimalen Zeitpunkt durchgeführt wird.
Ixh denke das dieser Effekt der leistungsminimierten Umpolung oft nicht berücksichtigt wird, wäre aber softwaretechnisch leicht zu lösen (den Mosfet kurz sperren). Der Lebenserwartung der kleinen Relais käme es zugute. Würde mich mal interessieren, wie die Entwickler das sehen.

Das ist tatsächlich eine Lücke im System. Ich werde die Anregung aber dankend aufnehmen.
...allerdings: Wie lang darf diese Abschaltung des Schleifenstroms in der Umschaltphase sein? Nicht dass die Fernschaltgeräte die Pause als "Trennung" durch die Vermittlungsstelle "missverstehen"?

Viele Grüße,

Fred

[Fernschreiber]

Hallo Fred,
danke für die Erklärung. bei dem Funkenlöschkreis hatte ich mehr an eine versehentliche falsche Bestückung (zu kleiner R) gedacht. Dann sind die Umladeströme auf Dauer doch nicht zu unterschätzen. Auch bei der derzeitigen Kombination 100 Ohm/220nF fließt bei Umpolung (es liegt fast die gesamte Spannung am Kondensator, Strombegrenzungswiderstand liegt ja dahinter) etwa 2x 80 V /200 Ohm = 0,8 A für einen kurzen Moment (Mikrosekunden) bei Umlegen der Wechsler über die Kontakzungen, das geht an denen auf lange Sicht nicht spurlos vorbei, außer es sind Wolframkontakte, die brauchen diesen Effekt sogar um nicht zu korrodieren.
Zu der Unterbrechung: die Zeit lag früher konstruktionsbedingt (Abfallverzögerung durch Kurzschlusswicklungen/Kupferrohr) im Bereich bis zu 200 ms.
Ich denke wenn die Schutzzeit im Bereich bis zu 20 ms liegt reicht das völlig, Der Wechsler selbst ist ja in wenigen ms umgelegt. Also erst Strom abschalten, 5 ms warten bis sich auch die evt. Selbstinduktion des EM gelegt hat bzw. den Kondensator teilentladen hat, das Relais de/- aktivieren, die Umschaltezeit (3-4 ms) abwarten und den Strom wieder einschalten. Damit dürften die Wechselkontakte leistungslos umgeschaltet haben. Bei diesem Timing liegt man innerhalb eines Bits so das maximal ein Startschritt entsteht der nur ein BU auslöst.
Mal was anderes; habe im Stromlauf der TW39 Karte gesehen, das die Steuerleitungen für den zweiten Port parallel auch an Prozessor 1 liegen, hat das einen historischen Grund (Parallelbetrieb) ?

Gruß
Willi

[FredSonnenrein]

Hallo Willi,

danke für die Erklärungen!

Ich werde das mal einbauen in den Code und testen, was die Auswirkungen sind. Aber ich bin guter Hoffnung.

Auch bei der derzeitigen Kombination 100 Ohm/220nF fließt bei Umpolung (es liegt fast die gesamte Spannung am Kondensator, Strombegrenzungswiderstand liegt ja dahinter) etwa 2x 80 V /200 Ohm = 0,8 A für einen kurzen Moment (Mikrosekunden) bei Umlegen der Wechsler über die Kontakzungen, das geht an denen auf lange Sicht nicht spurlos vorbei, außer es sind Wolframkontakte, die brauchen diesen Effekt sogar um nicht zu korrodieren.

Ist es nicht so, dass der Strom beim Trennen eines Kontaktes kritisch ist, und weniger kritisch beim Schließen des Kontakts?

Mal was anderes; habe im Stromlauf der TW39 Karte gesehen, das die Steuerleitungen für den zweiten Port parallel auch an Prozessor 1 liegen, hat das einen historischen Grund (Parallelbetrieb) ?

Ja, ich habe eine Variante der Firmware, wo auf der TW39-Karte nur ein Prozessor bestückt wird, und dann beide Ports gleichartig angesteuert werden. Hatte Henning mal angeregt, ich weiß aber nicht ob das wirklich im Einsatz ist.

Viele Grüße,

Fred