Een relais vervangen: kies de juiste!!

In de tijd dat er nog geen computers in auto’s zaten werden er gewone relais toegepast om dingen aan te sturen zoals een brandstofpomp of ruitenwissermotor.

Toen de constructeurs computers gingen toepassen werd er niet altijd goed nagedacht om deze adequaat te beveiligen tegen piekspanningen. Gevolg was dat er vele ECU’s na verloop van tijd de geest gaven. Zelf weet ik dat Opel hier wel last van had.

Maar ook tegenwoordig sneuvelen er nog ECU’s door piekspanningen. Soms doordat er een verkeerd relais werd gemonteerd.

Werking relais

Een relais is eigenlijk een elektrische schakelaar. Er zit een spoeltje in die op het moment dat daar een stroom doorheen gaat een magneetveld creeërt. Dit magneetveld trekt een metalen lipje aan die een andere stroomkring bedient. Ik denk dat iedereen dit wel weet.

Maar wat minder bekent is, is dat dit magneetveld, Electro-Magnetisch Veld, voor problemen zorgt als we daar geen maatregelen tegen treffen.

Eerst een stukje theorie

Wat verstaan wij onder stroom? Met stroom bedoelen we eigenlijk elektronen stroom. Elektronen stromen door een circuit en het zijn de elektronen die het werk doen.

In de autobranche leert men altijd dat de stroomrichting van Positief naar Negatief is, echter in werkelijkheid stromen elektronen net andersom. Elektronen zijn namelijk negatief geladen.

Een opeenhoping van negatief geladen elektronen, zoals in een accu, maakt de minpool negatief. Als de accu wordt ontladen, gaan de elektronen dus vanaf de minpool dóór het circuit naar de pluspool. Dit gaat door tot er een evenwicht is ontstaan. (De accu is dan leeg= spanningloos).

Persoonlijk vind ik dat duidelijker en hou dat dan ook altijd aan, al maakt het voor de werking niet uit welke stromingsrichting we hanteren.

Door de elektronenstroom worden er dingen in beweging gebracht zoals een startmotor, ruitenwissermotor, maar ook injectoren. Zie fig 1.



Fig.1 Stroomrichting door het circuit: van Min naar Plus

Hoe ontstaan piekspanningen?

In een spoel wordt een Elektro-Magnetisch Veld (EMV) gecreeërd op het moment dat de schakelaar wordt gesloten, zoals zichtbaar gemaakt middels de pijlen die naar buiten zijn gericht. Zie Fig. 2

Volgens ons uitgangspunt stromen er elektronen vanaf de B-Min van de accu, door de schakelaar naar de min kant van de spoel, door de spoel naar de plus kant van de spoel en dan naar de B-Plus van de accu. De polariteit van de spoel is dus onderaan Min en bovenaan Plus. Heel belangrijk om te onthouden!


Fig 2. Opbouw EMV en polariteit spoel

Wat gebeurt er nu als de schakelaar wordt geopend? Dan stopt de elektronenstroom en zal het Elektro-Magnetische-Veld ook stoppen.

Echter, als het elektromagnetische veld stopt moet de energie nog wel even afgevoerd worden. Dat is te zien door een vonk over de schakelaar. De polariteit van de spoel draait namelijk om en de Pluskant van de spoel wordt Min en de Minkant wordt Plus.

Elektronen stromen van Min naar Plus en dan komt het cruciale punt: je zou zeggen ze stromen dan vanaf de bovenkant wat nu Min is geworden door de spoel naar de Pluskant van de spoel. Toch?

Neen!!!

Het zit anders want de elektronen stromen nog steeds van Min naar Plus en de energie van het Elektro-Magnetisch Veld die moet worden afgevoerd. zorgt ervoor dat de elektronen vanaf de Minkant van de spoel door het hele circuit, over de geopende schakelaar, naar de Pluskant van de spoel gaan. Met de bekende vonkvorming over de schakelaar.

Fig 3. EMV "klapt" in en veroorzaakt vonkvorming over de schakelaar

Deze vonk was in de tijd dat er geen computers in auto’s zaten geen probleem als er met de constructie van de schakelaar tenminste een beetje rekening werd gehouden. Maar in de huidige tijd zijn er computers die de mechanische schakelaars zijn gaan vervangen. Dat zijn transistor schakelaars geworden en die kunnen slecht tegen een grote elektronenstroom.

Daarom worden er tegenwoordig relais gemonteerd voorzien van een diode. Dit is te zien op de behuizing.



Fig.4 Relas met diode


Werking relais met diode

De richting van de elektronenstroom hebben we eerder uitgelegd. Als het relais wordt ingeschakeld is er geen probleem. Hoewel de weerstand van de spoel van het relais heel erg klein is en dus de initiële stroom zeer groot, zie de wet van Ohm (U=IxR), is er direct een tegenwerking vanwege het EMV die de stroom beperkt. Dit heet de Contra EMV , zie de Column over de startmotor waarin we dit uitleggen.

Het probleem ontstaat dus bij het uitschakelen. Door het "inklappen" van het EMV verandert de polariteit van de spoel en door middel van een diode voorkomt men de vonkvorming over de transistorschakeling. Een diode laat elektronen door vanaf 1 kant en blokkeert ze vanaf de andere kant. De diode laat elektronen door vanaf de pijlpunt.


Omdat elektronen altijd de weg van de minste weerstand kiezen zullen ze bij het openen van de schakelaar vanaf de nieuwe Minkant van de spoel niet door het hele circuit lopen, maar de kortste weg nemen door de diode en zo terug naar de Pluskant van de spoel. Daarmee wordt ervoor gezorgd dat de elektronen niet door het hele circuit en de transistorschakeling in de computer gaan.


Fig 5. Diode voorkomt vonkvorming


Conclusie
Als er door de fabrikant een relais wordt voorgeschreven met een overstroom beveiliging, het diode relais, dan kun je de boordcomputer onherstelbaar beschadigen als je deze vervangt door een gewoon relais.

Mocht je een auto binnen krijgen met een defecte computer, vraag je dan ook altijd af wat de oorzaak zou kunnen zijn. Een verkeerd relais kan zo'n oorzaak zijn.


reageren

daandc
04/05/2018 20:58
Klopt zeker dit noemen ze een fly back diode .



Er zijn overigens ook relais met een weerstand over de spoel voor het zelfde doel het voordeel hiervan is dat je niet op de polariteit hoeft te letten .



Deze zijn bijv in volvo's te vinden (trucks)





Grt daan
hans
09/05/2018 17:36
top tip !
Baseem
10/05/2018 06:18
22 jaar in het vak nooit bij stil gestaan. Trouwens 11 jaar bij Opel gewerkt.
frank
10/05/2018 07:52
Ook nooit zomaar een relais uit een relaisvoet trekken als er spanning op het systeem staat. Heb bij een BMW 5-serie 1992 eens het hoofdrelais losgetrokken en het motormanagement was defect door de spanningspiek.
Couvreur hugo
10/05/2018 08:29
Mooie uiteenzetting,weer bijgeleerd!
Vijverman Motors BVBA
10/05/2018 09:34
Zeer juiste en heldere uitleg.
Geri Gesquiere
10/05/2018 09:36
Wij noemen dit hier "vrijloopdiode". Fly Back diode is me totaal onbekend. Daarnaast heb je polariteitsbeveiliging door een diode in serie met de relaisspoel. In ieder geval is de tijd voorbij dat je blindelings de relaisspoel kan aansluiten. Klem 86 > positief. klem 85 > negatief.

Heel duidelijk artikel, waarvoor dank.
Moggy
10/05/2018 15:27
He Siem mooie uiteenzetting hoor. Prachtig. Maar vindt dat je iets verder moet gaan. Zelfs een relais met diode kan gevaarlijk zijn als het een andere spoelweerstand heeft. Trouwens alles wat inductief is, is belangrijk om met de juiste te vervangen. Bijvoorbeeld een injector of ern elektrische klep enz...

De inwendige transistor in een computer heeft een maximale stuurstroom van ongeveer 200 mA

Een verkeerde spoelstroom en de boel is om zeep.



In ieder geval vind ik het nobel dat je de moeite doet om een en ander uiteen te zetten. 5plus/5
JSV
10/05/2018 22:30
En op het ROC maar te horen krijgen dat een voertuigtechnicus alleen maar componenten hoeft te wisselen! Basis elektro kennis is niet meer nodig. Kijk maar in de boeken. Ikweet wel betr.
pepetug
10/05/2018 23:47
Contra EMV? In het Nederlands noemen wij dat wederkerige inductie. Ontstaat wanneer men een stroomkring verbreekt. De energie in de stroomkring wil zich namelijk in stand houden.
pepetug
10/05/2018 23:48
Vind dat je het wel duidelijk uitlegt, verder.
mulder
11/05/2018 07:45
en hoe doe je het dan met al die andere elektromagneten in de auto ? ik ga er maar een paar noemen : elek. brandstofpomp , ventilator , raam bediening , slot bediening , start motor met start relais , stoel verstel motor , ruitenwisser , allemaal elektromagneten net als de relais met de zelfde eigenschap dat ze bij in en uitschakelen zelf inductie hebben .

en allemaal een piek kunnen veroorzaken in het circuit . en tegenwoordig allemaal bediend worden vanuit de boord computer .maar geen diode te zien .
sled9e
11/05/2018 08:03
Top, goede column thanks
J de Boer
11/05/2018 08:16
Zo leer je dus iedere dag weer wat .

Goeie tip.( en uitleg )
Bas
11/05/2018 09:21
En zo heb ik het inderdaad 20 jaar geleden geleerd. Maar het lijkt tegenwoordig wel alsof deze elementaire kennis niet meer op scholen bijgebracht wordt.
@tim
11/05/2018 15:35
Dit is een zeer waardevolle aanvulling op de site. Is ook heel interessant .



Piet
Richard
11/05/2018 18:53
Mooi artikel !

Als electronicus klinkt mij dit allemaal wel bekend.

Maar ik zou zelf nooit een onderdeel gebruiken in een auto die niet voor die auto is bestemd.

Maar blijkbaar is deze waarschuwing van jou wel nodig ;-)
Jan
11/05/2018 21:12
Heer Pepetug. Bij het wegvallen van een magnetisch veld, door bijvoorbeeld onderbreking, in een spoel ontstaat een zelfinductie spanning.

Wederkerige inductie is aan de orde bij gekoppelde spoelen zoals bij een bobine.

Een stroom voerende spoel slaat een hoeveelheid magnetische energie op. De hoeveelheid energie is afhankelijk van de grootte van de stroom, het aantal windingen, het materiaal van de kern, de lengte van de kern, of ook wel de zelfinductie coëfficiënt en wordt uitgedrukt in Joule. Zodra de stroom ophoudt met vloeien zal deze opgeslagen magnetisch energie zich omzetten in een spanning. De hoogte van de spanning is afhankelijk van de op dat moment opgenomen totale weerstand in het circuit.

Met de toegenomen elektronica in de automobiel moeten inductieve circuits allemaal beveiligd worden met of een weerstand of een vrijloopdiode.
Jendella@hotmail.com
12/05/2018 08:03
Mijn vraag: heb een Opel G van 2001 er brand een sleutellampje die pas bij 70 graden brand en kan dit aan een foute relais liggen? Ben vaak naar de garage gegaan en kunnen geen fout vinden en zeggen dat dit geen kwaad kan. Wat is uw visie hierover? Met vriendelijke groet.
Hans
12/05/2018 10:06
In de elektronica noemen wij dat een idioot(omdat de diode antiparallel zit) of ook wel blusdiode.
Hans N.V.C
12/05/2018 11:56
Bedankt goed om teweten.
HENDRIK.VANHAMEL@TELENET.BE
12/05/2018 18:14
Helemaal juist...perfekte uitleg en simpel.
Hans Siegmund
12/05/2018 20:30
Goed stuk.

In de electronica heet zoiets een blusdiode, een naam die volgens mij goed aangeeft wat er gebeurt.
Roland
12/05/2018 23:02
Hallo, mooi, bedankt voor de overzichtelijke uitleg.

hoe zit het met te lassen met een mig lasapparaat op een auto met een computer? moet je dan ook voorzorgen nemen tegen stroomstoten? hoe doe je dat? moet ja altijd de computer loskoppelen?

vr gr R
Alex
13/05/2018 09:14
Heel mooi en duidelijk verwoordt
Bphilippus
13/05/2018 09:26
Prachtig zo door gaan daar hebben we wat aan

Mvg ben
Johan DP
13/05/2018 10:08
Is ook geldig voor motorfietsen.Onlangs twee relais vervangen bij een ducati monster 800.Op ebay kon je beide types bestellen met of zonder diode.Neem zeker die met diode.Ze lijken hetzelfde,ook typenummer is zo goed als indentiek maar toch dat kleine verschil is zeer belangrijk.

Perfecte uiteenzetting Siem.Het verschil in contactors word nogal eens vergeten.
bassie1978
13/05/2018 14:16
Geweldige en duidelijk uitleg van iets wat door de jaren heen is ''verwatert'' . Het is goed dat je door dit soort artikelen je kennis weer wat op kan vijzelen!
gerrit
13/05/2018 17:06
mooi verhaal.

korter gezegd: bij het onderbreken van een electrische stroom door een spoel, ontstaat een inductiespanning tegengesteld aan de onderbroken stroom door die spoel.

vandaar de "vrijloopdiode"

pak maar es een claxon relaisje met aangesloten 12 V spanning , tussen duim en wijsvinger, en onderbreek de stroom, dan voel je een ongevaarlijk schokje.

dat is die inductie piek, die veel hoger dan 12 volt kan zijn.
Wubbo
13/05/2018 17:12
ik ken dit dan weer als blusdiode.

Eigenlijk moet je als je met gelijkspanning werkt altijd blusdiodes toepassen.
Wubbo
13/05/2018 17:14
En die diode moet ook direct over de spoel zitten, dus niet ergens verderop in het circuit.
Mathijs
13/05/2018 21:18
Het principe van de hooge spanning die optreed bij het onderbreken van een stroom door een spoel wordt ook gebruikt om te vonk voor de bougies te maken. Alleen is dat dan een groter spoel om de nodige duizenden Volts te kunnen bereiken.
Sander
14/05/2018 07:24
Ik kende wel de bluscondensator, nog niet zo zeer de blusdiode :)
racertje
14/05/2018 08:24
Zeer interessant thema, waarvoor dank. Nog nooit aan gedacht bij het vervangen van een relais = geluk gehad !!



Mvg Aimé
Yntema
14/05/2018 08:57
Beste,

Jouw informatie over een simpel onderdeeltje en de gevolgen bij het gebruiken van een verkeerde relais is zeer informatief. Ook bij motoren wordt er vaak nog in oude doos gezocht voor een relais om deze te vervangen.

Mag ik jouw info ook plaatsen op forum van Honda st1100 en st 1300 pan european? Weleens waar zit in de oude ST 1100 geen computer EMU etc maar in de ST1300 wel. Juist door eigen geknutsel kan je juist van de regen in de sjit komen.

hoor graag
Siem Bijman
16/05/2018 10:13
Beste Yntema

je mag het gerust delen hoor.
Willem
16/05/2018 15:51
Leuke column, een oorzaak voor defecten die minder voor de hand ligt als je dit niet ergens hebt gelezen of gehoord dus erg nuttig. Het zou naar mijn mening een reden zijn bij auto's met trekhaak hier extra rekening mee te houden. Als er een caravan met relais aangekoppeld wordt heb je hier mogelijk ook mee te maken. Het lijkt me verstandig alle relais in een caravan hier op na te zien. Zeker als de caravan ouder is. Misschien is een diode in "doorlaatrichting" in serie met de +12 verbinding hiervoor ook een goede oplossing. Of wordt dit standaard al gedaan bij het aanbrengen van de trekhaak? Kan ook gebeuren bij "morrelen" aan de caravanstekker als een lamp niet brandt door slecht contact.
Everaard
16/05/2018 20:51
Die lessen ken ik nog van DTL Herentals autotechnieken. Toen waren dat nog geen modules. En ge moest toen ook examen doen.

Maar mooi en bondig uit gelegd. Er zijn natuurlijk telkens zwaardere leraars die dieselpompen moeten kennen of de werking van catalysatoren.
marco
16/05/2018 21:20
In mijn tijd werd er tijdens de opleiding alleen gesproken over ontstoringscondensators. Je zag ze soms achter op de dynamo zitten maar altijd over contactpuntjes van een simpele bobine ontsteking.

Hier staat ook nog een goede uitleg van Afrotechmods; https://www.youtube.com/watch?v=LXGtE3X2k7Y
Bertje59
16/05/2018 23:15
Hallo

Voor lassen bestaan speciale apparaatjes , die je over de accu zet.

Heb je die niet dan kun je beter alle electronica loskoppelen. DAF gebruikt ook relais met weerstanden. Steeds meer is nieuwe elektronische units zijn zelf beveiligd tegen overspanning en kortsluiting. Probleem is niet nieuw. 40 jaar geleden is er op school al aandacht aan besteed. Kennelijk wordt er tegenwoordig steeds minder aandacht aan deze basis vaardigheden besteed. Ik heb het idee, dat het onderwijs aardig verschraald is.
John
17/05/2018 07:25
De accu is leeg, laat hem dan maar eens op je tenen vallen zei mijn leraar altijd. U bedoelt spanningloos.

M.v.g. John
Kees Hoevenaars
17/05/2018 13:46
Top Siem! Goed om in achterhoofd te houden.
Siem Bijman
18/05/2018 19:25
John 163.158.118.143



Dankje John, ik voel hem. Tekst aangepast.
Paul
20/05/2018 13:47
Weeral iets bijgeleerd!!
FredBerlingo
22/05/2018 09:32
Helemaal waar. Ik ben erzelf ook tegen aan gelopen. Dank
raphidae
22/05/2018 13:15
Willem: een diode in serie zou ik niet zomaar doen. Ten eerste verlies je sowieso 0.7V aan spanning (~6% bij 12V, ~5% bij 13.8V), vooral als je al vieze lenzen hebt (oude caravan...) kan je daardoor aardig minder zichtbaar worden. En dat is dan voor een diode met een blokkeerspanning van maar 50V. Omdat je de diode in het geval van in serie zetten niet (zoals in het geval van het relais) voorwaarts gebruikt om de piek kort te sluiten, maar om de piek naar je auto te blokkeren is 50V waarschijnlijk niet genoeg. Een diode met hogere blokkeerspanning levert weer meer spanningsverlies op (Bijv. 1N4004, 400V = 1V -> ~8%@12V, ~7%@13.8V).



Ten tweede is een "standaard" 200mA of zelfs 1A diode niet genoeg voor de gloeilampen van een caravan. Bijv. remlicht is normaliter 21W/5W, dus bij remmen met dimlicht 26W ~2.2A (als remlicht links en rechts apart, anders ~4,3A. En vaak zit de kentekenverlichting van 15W en eventuele zijmarkering bij links erbij). Dus dan zit je aan een zwaardere diode met weer een hoger spanningsverlies. Misschien kan teveel spanningsverlies voorkomen worden door een Schottky of Germanium diode te gebruiken, maar daar is mogelijk de blokkeerspanning niet hoog genoeg voor.



In ieder geval is het niet een kwestie van even voor de zekerheid een diode ertussen prutsen :)



Maar goed, de aansluitingen voor de lampen van een caravan zitten over het algemeen op de één of andere manier parallel aan de lampen van de auto, en die worden al gestuurd door een relais (van de auto, als nodig dus al met diode), en de 12V continu komt over het algemeen direct van de accu of anders ook via een relais. Dus het is erg onwaarschijnlijk dat dit door een transistor gestuurd wordt en bescherming nodig heeft.
willentwee Vught
01/06/2018 23:39
met dank voor de goede uitleg.

Ben de monteur van een vroegere tijd.

Ik neem dit diode-verhaal mee.

Groet.

WS
Jan
15/06/2018 18:40
Voor mijn werk heb ik vaak te maken met relais in voertuigen. Het gaat om relais die er extra bij komen. Ik kies altijd voor de hella variant met diode. Een aantal collegas gebruiken ze liever niet. Maar ik vond het toch wel verstandig om ze alsnog te gebruiken. Je weet nooit zeker welk apparaat wel of niet beveiligd is.



Goed stuk iig. Ik zal deze ook naar een collega doorsturen.
  • Carpartsdirect.nl
  • Lindemannperformance.nl
  • obdpartners
  • Hippored
  • Olietoevoegingen.nl