Problem: Triac BT136-600 mit MOC3041 zündet nicht immer

[Sascha S. (dec)]

Hallo zusammen,

ich war der Elektronik jetzt ein paar Jahre eher abstinent und habe 
vielmehr interessante Beiträge verfolgt als selber etwas auf die Beine 
zu stellen. Nun packte es mich bei den Temperaturen aber wieder, denn in 
der Werkstatt vor der Fräsmaschine ist es unmöglich kalt.

Ein Thema das mich schon lange interessiert und ich angreifen wollte 
betrifft Triacs. Damit die Schaltung auch einen sinnvollen Zweck 
erfüllt, soll sie einen Cherry Mikroschalter ersetzen, welcher den 
Füllstand eines Rohres kontrolliert. Ist der Füllstand niedrig, wird der 
Motor zur Nachförderung neuer Teile aktiviert, bis das Rohr wieder 
gefüllt ist und (original der Schalter) nun die Lichtschranke 
unterbrochen wird. Warum ich gerade das ersetzen möchte? Weil der 
Schalter ab und an Probleme macht...

Die Lichtschranke ist aus einem Fototransistor SFH309 und einer 
Lichtquelle aufgebaut. Damit der Motor nicht bei jedem vorbeisausenden 
und damit die Lichtschranke unterbrechenden Teil kurz stoppt und gleich 
wieder anläuft habe ich ein RC-Glied mit Schmitt-Trigger nachgeschaltet 
um das Signal sauber zu bekommen. Die Ansteuerung des MOC3041 
funktioniert einwandfrei und wie erwartet. Die Spannung vor dem 330 Ohm 
Widerstand liegt je nach Schaltungszustand entweder bei 4,3 Volt oder 
auf 0 Volt.

Ursprünglich konnte der Fördermotor (Versorgung 115 VAC, generiert durch 
Trafo 230 VAC --> 115 VAC, Stromaufnahme etwa 0,6 A) in zwei 
Geschwindigkeitsstufen betrieben werden, diese wurden über einen 
Kippschalter ausgewählt, wobei die langsame Stufe durch den Einsatz 
einer Diode generiert wurde. Es wurden also je eine Halbwelle 
abgetrennt.

Nun zum Problem: Der Triac BT136-600 wird vom MOC3041 nicht sauber 
gezündet. So zumindest meine Vermutung. Ist die Lichtschranke nicht 
unterbrochen und man schaltet mit dem Wippschalter von OFF entweder die 
langsame oder schnelle Stufe an, so wird der Motor in 50% aller Fälle 
bestromt und läuft bis die Lichtschranke unterbrochen wird. Dann stoppt 
dieser wie erwartet. Wird die Lichtschranke jedoch wieder freigegeben 
läuft der Motor auf keiner der beiden Stufen wieder an.
Erst wenn der Kippschalter bei nicht unterbrochener Lichtschranke auf 
AN-Stellung betätigt wird, läuft der Motor an (aber halt auch nur in 50% 
der Fälle).

Ursprünglich waren R1 = 360 Ohm und R2 = 330 Ohm (nach dem Datenblatt 
des MOC3041 für 240 VAC). Nachdem der Triac jedoch nur sporadisch 
zündete, verringerte ich R1 auf 180 Ohm und erhöhte R2 auf 1 kOhm (nach 
dem Datenblatt des MOC3031 für 115 VAC). Brücke ich die Leistungsseite 
des MOC3041 (Pin 4 und 6) mit einem Stück Draht, so läuft der Motor wie 
erwartet sofort, egal mit welchem der beiden Widerstandspaare. 
Versuchsweise entfernte ich den Snubber (Rs = 240 Ohm und Cs = 0,068 µF) 
was auch keine Verbesserung brachte.

In Anhang habe ich einen Schaltplan (leider nur handschriftlich) 
angefügt.
Kann mir jemand einen Tipp geben an welchem Ende ich anfangen muss zu 
suchen? Ist der BT136-600 zu überdimensioniert und erlischt nach dem 
Zündimpuls des MOC3041 direkt wieder auf Grund der geringen Motorlast? 
Warum zündet er aber jedes mal wieder, wenn er über den Kippschalter 
eingeschalten wird? Selbst wenn hier mitten in der Phase die Spannung 
beaufschlagt wird und er deshalb zündet, warum zündet er beim den 
darauffolgenden Nulldurchgängen wieder? Ist das ein bekannter Effekt, 
dass hier ein geringerer Zündstrom oder ausreicht? Kennt jemand diesen 
Effekt? Hat jemand eine Idee wo das Problem begraben sein könnte?
Ein Vertauschen der Zuleitungen vom Traf bringt auch keine Verbesserung.

Datenblätter:
BT136-600 
http://www.tme.eu/de/Document/beb77b5252ee1bea6b3d706df76d1dd6/BT136-600.pdf
MOC3031/MOC3041
https://www.fairchildsemi.com/datasheets/MO/MOC3041M.pdf

Ich frage mich gerade, ob ich überhaupt das richtige Unterforum gewählt 
habe? Falls nicht bitte verschieben. Danke

Viele Grüße und herzlichen Dank
Sascha

PS: Bildformate habe ich zur Kenntnis genommen, jedoch ist der 
Schaltplan als Handskizze in jpg natürlich kleiner als ein png.

[Michael B. (laberkopp)]

Sascha S. schrieb:
> wobei die langsame Stufe durch den Einsatz einer Diode generiert wurde

Die Diode ist offenbar immer noch drin, sie steht zumindest in deinem 
Schaltplan. Mit Diode kann es nicht funktionieren.

Der MOC3041 ist ein SSR mit ZeroCross Erkennung, schaltet also nur am 
Anfang der 115V~ Halbwelle ein, so lange die unter 16V ist.

Andererseits schaltet er nur bei Absinken des Stroms auf ca. 0mA aus, 
und durch den Motor gibt es bei dir zwischen Strom und Spannung eine 
Phasenverschiebung.

Es kann also sein, wenn der TRIAC trennt weil der Strom auf 0mA absinkt, 
daß die Spannung schlagartig schon wieder über 16V geht und er damit die 
nächste Halbwelle nicht einschaltet. Das mag zu einem merkwürdigen 
Motorlauf führen, der aber wohl nicht deiner Beschreibung entspricht.

> läuft der Motor auf keiner der beiden Stufen wieder an

Würde mich bei der halben Stufe mit Diode nicht wundern, weil der 
Snubberkondensator nach der Diode wie ein Siebkondensator wirkend immer 
eine positive zu hohe Spannung produziert.

Aber bei der vollen Stufe ohne Diode ist das Verhalten nicht plausibel.

[Sascha S. (dec)]

Hallo,

Danke für die schnelle Antwort. :)

Genau, die Diode ist auf der Schalterstellung "slow" immer noch 
vorhanden. Das Problem ist aber auch bei der Schalterstellung "fast" 
vorhanden. Wodurch beim Schalten auf "fast" der Motor prozentual öfters 
anläuft wie auf "slow". War für mich auch zu erklären, dass wenn ich in 
der, von der Diode gesperrten, Halbwelle anschalte läuft der Motor nicht 
an. Das Gefühl ist: Nur wenn ich im Bereich einer Welle einschalte und 
im Einschaltmoment die Momentanspannung hoch genug ist läuft der Motor 
an (der Triac wird auch in den nachfolgenden Wellen gezündet - warum 
auch immer).

Der Motorlauf zeigt keine Veränderung zwischen Cherry-Schalter oder dem 
Triac, sofern dieser zündet. Also mit gebrücktem MOC3041 habe ich 
zumindest nichts bemerkt. Das kann ich aber nochmals kontrollieren.

Habe ich richtig verstanden, dass der MOC3041 einen "richtigen" 
Nulldurchgang benötigt zum erkennen des Nulldurchgangs? Also 
Spannungswechsel von negativer zu positiver Halbwelle oder umgekehrt? 
Man könnte auch sagen, dass eine Extremalstelle (Hoch-/Tiefpunkt) in der 
zweiten Ableitung der Spannung benötigt wird? Habe ich das richtig 
verstanden?
Warum kann dann der Motor dann mit zwischengeschalteter Diode auf der 
Schalterstellung "slow" überhaupt anlaufen?

Den Gedankengang mit dem Siebkondensator bei Verwendung der Diode kann 
ich nachvollziehen. Wobei ich hier die Polarität der Diode noch einmal 
überprüfen werde, hatte der bis jetzt fast keine Beachtung geschenkt, da 
der Vollwellenbetrieb auch nicht funktioniert.
Die testweise Entfernung des Snubbers brachte auch keinerlei 
Veränderung!


Viele Grüße
Sascha