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Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Phasenanschnittsteuerung mit Triac Problem


Autor: Stefan Tagger (mathephysik4you)
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Ich hatte vor, als Präsentation für Physik einen selbstgebauten 
Präsentationsdimmer für max. 24V zu bauen, den ich mit einem Trafo 
versorge.
Folgendes ist passiert:

Die positive Halbwelle funktioniert nahezu einwandfrei, während die 
negative Halbwelle nur ca. 1/10 angeschnitten werden kann. Danach bricht 
der Effekt zusammen.

Ich bin sogar schon zur HTL gegangen und habe mit dem Fachlehrer 
versucht Fehler zu beheben, nur leider fanden wir keine.

Zur Schaltung:

Mit einem Poti wird ein Kondensator mehr oder weniger schnell geladen, 
d.h. er erreicht die Zündspannung früher oder später und zündet den 
Diac, der dann den Triac zündet.

Ich weiß, dass eine "Ferndiagnose" schwierig fällt, vielleicht sind euch 
aber solche Effekte bekannt.

mfg, Stefan

Autor: ArnoR (Gast)
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Wie hoch ist denn die Spannung für den Zündkreis? Die Diacs haben 
Durchbruchspannungen um 33V.

Autor: Wen Strauss (Gast)
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Triacs kennen vier Quadranten.
Ist die Spannung am 'oberen' Triacanschluß positiv und der Gatestrom 
auch, ist der Triac im ersten Quadranten. Ist die Spannung 'oben' 
negativ und der Gatestrom auch, ist er im dritten Quadranten. Die 
notwendigen Zündströme im ersten und im dritten Quadranten können sich 
stark voneinander unterscheiden, das hängt vom jeweiligen Triactypen ab. 
Dadurch kommt es zu solchen Unsymmetrien.

Autor: Lothar Miller (lkmiller) (Moderator) Benutzerseite
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Stefan Tagger schrieb:
> Zur Schaltung:
Ja, die wäre jetzt tatsächlich interessant. So als Plan.
Das ist nämlich die Sprache der Elektroniker... :-/

Autor: Grübler (Gast)
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Schaltplan ist mir schon klar.
Aber mit 24V wird das nix,
wie ArnoR schön richtig vermutet hat.
Es gibt auch nur einen Typ Diacs.

Mit 42V hab ich mal eine Phasenanschnitt-
steuerung hin bekommen.

Autor: Mischu (Gast)
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Grübler schrieb:
> Schaltplan ist mir schon klar.
> Aber mit 24V wird das nix,
> wie ArnoR schön richtig vermutet hat.
> Es gibt auch nur einen Typ Diacs.

Kann man die nicht durch anti-seriell geschaltete Z-Dioden ersetzen?

Autor: Carsten Wille (eagle38106)
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Mischu schrieb:
> Grübler schrieb:
>> Es gibt auch nur einen Typ Diacs.
>
> Kann man die nicht durch anti-seriell geschaltete Z-Dioden ersetzen?

Diac != Antiparallele Z-Dioden

An einer Z-Diode fällt immer eine bestimmte Spannung ab.
Ein Diac ist im Prinzip ein Triac mit eingebauter Zündung ab einer 
bestimmten Spannung. D.h. nach dem zünden ist der Spannungsabfall sehr 
niedrig.

Für Phasenanschnitt-Schaltung im Niedervoltbereich (<40V), empfiehlt 
sich ein Monoflop, das mit dem Nulldurchgang getriggert wird, und dessen 
Pulsbreite einstellbar ist.

Autor: Michael O. (mischu)
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Carsten Wille schrieb:
> Mischu schrieb:
>> Grübler schrieb:
>>> Es gibt auch nur einen Typ Diacs.
>>
>> Kann man die nicht durch anti-seriell geschaltete Z-Dioden ersetzen?
>
> Diac != Antiparallele Z-Dioden
>
> An einer Z-Diode fällt immer eine bestimmte Spannung ab.
> Ein Diac ist im Prinzip ein Triac mit eingebauter Zündung ab einer
> bestimmten Spannung. D.h. nach dem zünden ist der Spannungsabfall sehr
> niedrig.
>
> Für Phasenanschnitt-Schaltung im Niedervoltbereich (<40V), empfiehlt
> sich ein Monoflop, das mit dem Nulldurchgang getriggert wird, und dessen
> Pulsbreite einstellbar ist.

Ähem, deine Aussage bzgl. der Z-Diode ist nicht korrekt.
Diese hat in Sperrichtung ihre Durchbruchspannung bei der 
Zener-Spannung. In Durchlassrichtung ist es aber eine ganz normale 
Diode.

Antiparallel würde bedeuten, dass sie sich wie zwei normale antiparallel 
geschaltete Dioden verhalten, da immer eine in Durchlassrichtung 
geschaltet ist!!

Antiseriell heißt, jeweils eine Z-Diode ist in Durchlassrichtung und die 
andere in Sperrichtung (also mit Zenerschwelle) geschaltet.

http://de.wikipedia.org/wiki/Zener-Diode
http://de.wikipedia.org/wiki/Diac

Der Diac selbst bricht bei einer bestimmten Spannung durch und bleibt 
bis zur Unterschreitung des Löschstroms leitend. Die Zener-Diode dagegen 
nur bis zur Unterschreitung der Spannungsschwelle.
Für die Ansteuerung eines Triac ist in weiten Lastbereichen häufig nur 
das initiale Zünden notwendig - somit müsste aus meine Verständnis die 
Z-Dioden auch funktionieren.

Autor: Carsten Wille (eagle38106)
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Michael O. schrieb:
> Carsten Wille schrieb:
>> Mischu schrieb:
>>> Grübler schrieb:
>>>> Es gibt auch nur einen Typ Diacs.
>>>
>>> Kann man die nicht durch anti-seriell geschaltete Z-Dioden ersetzen?
>>
>> Diac != Antiparallele Z-Dioden

Natürlich! Es sollte antiseriell heißen! Alles andere macht keinen Sinn.

...

> http://de.wikipedia.org/wiki/Zener-Diode
> http://de.wikipedia.org/wiki/Diac
>
> Der Diac selbst bricht bei einer bestimmten Spannung durch und bleibt
> bis zur Unterschreitung des Löschstroms leitend. Die Zener-Diode dagegen
> nur bis zur Unterschreitung der Spannungsschwelle.
> Für die Ansteuerung eines Triac ist in weiten Lastbereichen häufig nur
> das initiale Zünden notwendig - somit müsste aus meine Verständnis die
> Z-Dioden auch funktionieren.

Eben nicht. Der Diac hat eine Zündspannung und eine Löschspannung. 
Letztere liegt im Bereich von wenigen Volt, erstere bei über 30V. Daraus 
ergibt sich, daß nach dem Zünden der "Zündkondensator" fast vollständig 
entladen wird. Bei der Z-D wird nach dem Durchschalten der Diode nur ein 
bisschen entladen, bis die Durchbruchspannung unterschritten wird. 
Dadurch ergibt sich ein völlig anderes Verhalten.

Autor: Stefan Tagger (mathephysik4you)
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Danke vielmals für die reichlichen Antworten.

Zum Diac:

Ich verwende eine Antiparallelschaltung aus Z-Dioden, die mit 2 weiteren 
Dioden gegenüber dem normalen Durchschalten gesichert sind.

Das Problem liegt darin, dass die Phase im positiven und negativen 
Bereich unterschiedlich geschnitten wird, bzw. der Effekt vor allem auf 
der negativen Seite bei stärkerem Anschnitt zusammenbricht.

Deshalb kann man davon ausgehen, dass alle Bauteile funktionstüchtig 
sind.
D.h. auch die Schaltung ist in Ordnung, weil sonst würde überhaupt 
nichts funktionieren, aber vielleicht gibt es irgendwelche, mir 
unbekannte Effekte, die hier mitspielen.

mfg, Stefan

Autor: Michael U. (amiga)
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Hallo,

kannst ja hier die Diac-Ersatzschaltung ausleihen.

http://www.elo-web.de/elo/grundlagen-ausbildung/el...

Z-Dioden haben einen Spannungsabfall entsprechend ihrer Z-Spannung, der 
bleibt auch, wenn sie anfangen, leitend zu werden.
Ein DIAC (oder die Ersatzschaltung) "zündet" wie ein Thyristor, der 
Spannungsabfall ist dann ca. 1V.
Das bleibt auch leitend, bis der Haltestrom unterschritten wird.

Gruß aus Berlin
Michael

Autor: Stefan Tagger (mathephysik4you)
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Obwohl ich die Schaltung so gebaut habe, hätte ich eine Frage zum Diac, 
bzw. der Zener-Dioden-Schaltung:

Warum benötigt man überhaupt mehr als eine Zener-Diode in Sperrrichtung 
im Gate, weil der Strom sowieso nur beim Gate hineinfließen kann, aber 
immer aus der gleichen Richtung kommt; einmal aus der des Potis und im 
negativen Teil über den Kondensator, weil der Anschluss mittig verläuft.

Autor: Stefan Tagger (mathephysik4you)
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Danke Michael!

Das leuchtet ein, dass der Spannungsabfall den Effekt beinflusst! Aber 
warum unterschiedlich?

Autor: Stefan Tagger (mathephysik4you)
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Was kann ich also unternehmen, um meine Schaltung voll funktionsfähig zu 
machen?

Autor: Christian K. (at90s2313)
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Michael U. schrieb:
> Ein DIAC (oder die Ersatzschaltung) "zündet" wie ein Thyristor, der
> Spannungsabfall ist dann ca. 1V.

Bei dem üblicherweise eingesetzten Diac DB3 & Co. beträgt der 
Spannungsrücksprung nur ca. 10 Volt, was einem Spannungsabfall von etwa 
20 Volt im "leitenden" Zustand entspricht.

http://www-cgi.uni-regensburg.de/Fakultaeten/Physi...
http://www.elektroniktutor.de/bauteile/diac.html
http://www.littelfuse.com/data/en/Data_Sheets/Litt...

Christian.

Autor: Falk Brunner (falk)
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@  Stefan Tagger (mathephysik4you)

>Was kann ich also unternehmen, um meine Schaltung voll funktionsfähig zu
>machen?

Nimm einen Brückengleichrichter und dahinter einen Thyristor, keinen 
Triac. Dann kannst du die Schaltung von hier

http://www.elo-web.de/elo/grundlagen-ausbildung/el...

Als DIAC-Ersatz einsetzen. Damit kann man das Prinzp der 
Phasenanschnittsteuerung auch gut darstellen.

MfG
Falk

Autor: ArnoR (Gast)
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Oder du bleibst beim Triac und packts die Diac-Ersatzschaltung in einen 
Brückengleichrichter und verwendest das Gebilde wie ein normales Diac.

Autor: Stefan Tagger (mathephysik4you)
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Danke!
Wie soll diese Schaltung im 2.Fall aussehen?

Autor: Stefan Tagger (mathephysik4you)
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Warum hat ein Dimmer dann keinen Brückengleichrichter, oder hat er 
tatsächlich einen im Gate eingebaut?

Autor: Stefan Tagger (mathephysik4you)
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Kann ich durch Entstörung vielleicht etwas erreichen?

Autor: Falk Brunner (falk)
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@  Stefan Tagger (mathephysik4you)

>Warum hat ein Dimmer dann keinen Brückengleichrichter,

Das sollte dir als aufmerksamen Schüler aus den Postings eigentlich klar 
werden. Weil ein Dimmer an 230V hängt, und dort die 30V für den DIAC 
verfügbar sind. (Was auch erklärt, warum so ein einfacher Dimmer nie 180 
Grad Stromflußwinkel schafft).

MFG
Falk

Autor: ArnoR (Gast)
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Stefan Tagger schrieb:
> Wie soll diese Schaltung im 2.Fall aussehen?

Du legst die Diac-Ersatzschaltung richtig herum an die +/- -Anschlüsse 
des Brückengleichrichters und die ~ -Anschlüsse sind dann das 
Ersatzdiac.

Autor: monnemer (Gast)
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Literaturtipp,

Thyristor Theory & Design Considerations Handbook   HBD855/D
http://www.onsemi.com/PowerSolutions/supportDoc.do...

Seite 104, evtl. anstelle eines PUT z.b BRY56A (müsste es immer noch 
geben) zwei Transistoren nehmen.
Steht alles drin, muss man sich nicht an allen Netzecken zusammensuchen.

Evtl. hilft es dir weiter.

Autor: Torsten Schwalm (torstensc)
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Man müsste sich mal die Schaltung eines alten Kinderman Diaprojektors
besorgen. Die Dimmung darin funktioniert auch mit einem Triac und die
Lampenspannung ist auch 24V. In den alten Projektoren ist auch nur ein
klein wenig Hühnerfutter drumrumgebaut und die Helligkeitsregelung
erfolgt mit einem Poti. Das Triac habe ich bei zwei defekten Geräten
schon mal getauscht, deshalb bin ich mir ganz sicher das da eins drin 
ist.

Torsten

Autor: Stefan Tagger (mathephysik4you)
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Also der Gleichrichter hat nicht den gewünschten Erfolg gebracht, weil 
ich keine Veränderung feststellen konnte. Jedoch würde ein 
Oszilloskopbild wahrscheinlich Aufschluss geben. Nächsten Dienstag habe 
ich vielleicht Eines zur Verfügung.
Noch irgendwelche anderen Ideen?

Autor: Christian K. (at90s2313)
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Angehängte Dateien:

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Torsten Schwalm schrieb:
> Man müsste sich mal die Schaltung eines alten Kinderman Diaprojektors
> besorgen. Die Dimmung darin funktioniert auch mit einem Triac und die
> Lampenspannung ist auch 24V.

Anbei eine Überblendschaltung aus dem Buch "abc von Thyristor und Triac" 
von Günther Pilz. Der Vollständigkeit halber hier noch der zugehörige 
Text von Seite 218:
Mit R3 (R9) stellt man den entspre-
chenden Zündverzögerungswinkel und
damit die gewünschte Helligkeit ein. Da
Weiter auf Seite 219 im Anhang.

Christian.

Autor: Falk Brunner (falk)
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Na ist doch wie vorgeschlagen, Brückengleichrichter, damit sieht der 
DIAC-Ersatz nur positive Halbwellen. Die Last häng an einem extra Trafo, 
dort kommt der Triac aber mit klar. Einfach aber genial.

MfG
Falk

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