Hallo zusammen,
ich benötige mal etwas Unterstützung bei der Umsetzung eines kleinen
Projekts für mich privat:
Ich habe einen RaspberryPi Einplatinencomputer auf dem Opensprinkler
läuft, eine Software die nach Zeitplan/Wetter/etc die Gartenbewässerung
über Magnetventile steuern soll. Hat bisher gut funktioniert, allerding
hatte ich bisher immer eine günstige Relaisplatine an dem Pi, bei der
inzwischen die Relais aufgeben.
Nun habe ich mir angeschaut was eigentlich von Erfinder der Software als
Hardware vorgesehen ist und habe mir die in großen Teilen nachgebaut,
natürlich mit ein paar persönlichen Anpassungen. Ist ja toller Weise
Opensource, an die Schaltpläne zu kommen kein Problem.
Der Pi legt in ein oder mehrere Shiftregister die gewollten Zustände von
Magnetventilen, diese Shiftregister haben nachgeschaltet Triacs, um die
Ventile mit 24VAC zu schalten. Nun habe ich bisher mit Triacs nichts am
Hut gehabt und mich auch mit deren Funktion nicht beschäftigt, sah aber
alles sehr simpel aus: Ausgang des Shiftregisters über einen Widerstand
ans Gate des Triacs - fertig. Super, genau wie ein Transistor dachte
ich.
Ein Ausschnitt aus dem Orignalschaltplan habe ich angehangen, kurz
zusammengefasst: 74HC595N mit Betriebsspannung 3,3V vom Raspi, 220 Ohm
Widerstand - Triac Gate - Ventil. Über den Triac ist noch eine TVS Diode
mit 48V geschaltet, leuchtet mir schon ein was die bei einem
Magnetventil machen soll.
Was habe ich also nachgebaut: genau das Gleiche, also fast ;-). Da ich
kein SMD auf meinem Lochraster auflöten kann, benutze ich einen anderen
Triac: BT136-600 anstatt BT1308W-600. Ausserdem eine andere TVS Diode,
47V. 3,3V und 24VAC haben einen gemeinsamen GND.
Nun habe ich beim lesen des Datenblatts des Triac schon gemerkt dass das
wohl nicht die Standardverwendung ist einen Triac mit positivem Strom
permanent zu triggern. Im Forum von Opensprinkler bin ich auf einen
Beitrag gestoßen wo das mal kurz diskutiert wurde und als einfachste
Möglichkeit für gut befunden wurde. Die verkaufen die Platinen in USA
kommerziell, scheint also ein paar Jahre so zu funktionieren, also warum
anders bauen.
Hab mal grob abgeschätzt dass die maximal möglichen 15mA bei 3,3V durch
den Widerstand keiner Komponente weh tun dürften und mich entschieden es
einfach zu probieren ohne zu verstehen wie es geht, wohl wissentlich
dass mein Triac einen höheren Gatestrom braucht.
Also den Pi auf meine Platine aufgesteckt, beide Versorgungsspannungen
angelegt - alles gut. Programm gestartet, Magnetventile klicken, super.
Bis darauf dass mir der Vorwiderstand abfackelt ^^ Bloß warum? Dürften
doch maximal 50mW Verlustleistung anfallen? Hab ichs so grundlegend
nicht verstanden? In der Originalschaltung sind die 220 Ohm Widerstände
SMD, die können noch viel weniger ab, sind aber identisch verschaltet.
Könnt ihr mir helfen zu verstehen warum das passiert? Möchte es gerne
verstehen um mir die Schaltung lauffähig auszubauen und vermutlich lässt
sich mal wieder nicht verhindern dabei noch was zu lernen.
Viele Grüße
Sebastian
Du hast einem HC 24VAC am Ausgang zugemutet, der ist verstorben und hat
als Folge den Widerstand mit in den Himmel genommen.
Es gibt noch weitere grobe Fehler in deiner Schaltung.
Seb H. schrieb:> Könnt ihr mir helfen zu verstehen warum das passiert
Deine Schaltung ist Quatsch.
Keine Ahnung ob deine Zeichnung oder dein Aufbau so durcheinander ist.
Eine P6KS47CA ist bidirektuonal, deine Schaltung zeigt eine
unidirektionale.
Du hast scheinbar eine 24V~ Wechselspannungsquelle, verbunden mit Masse
der 3.3V.
Damit wird der TRIAC im Quadrant 4 gezündet, da liegt aber der
Gate-Triggerstrom bei 25mA und nicht bei 10mA. 3.3V/220Ohm sind aber nur
15mA.
Bei der anderen Schaltung ist nicht klar welche Spannunv wo liegt.
MaWin schrieb:> Eine P6KS47CA ist bidirektuonal, deine Schaltung zeigt eine> unidirektionale.
Überflüssig ist sie eh.
Dafür dann aber ein Snubber, oder ein snubberless Triac.
Und natürlich richtig verschalten das ganze, ohne Ansteuerung in Q4.
@Seb
Quick and Dirty wurde so eine Ansteuerung zwar gemacht, aber da standen
5V zur Verfuegung und konnten noch Dioden zum Schutze des μC eingebaut
werden. Kein vernuenftiger Techniker (bist ja schon ueber 13J hier im
Forum) riskiert durch defekten Triack das Leben seines μC und sieht eine
galvanische Trennung vor zum zuenden des Triack vor. Bei 24V koennte man
sich noch eine Treiberschaltung, die sich opfert im Fehlerfalle,
erlauben.
Bei der langen Zeit im Forum haettest auch mal selber gscheid
recherchieren koennen.
Dieter schrieb:> Kein vernuenftiger Techniker (bist ja schon ueber 13J hier im Forum)> riskiert durch defekten Triack das Leben seines μC und sieht eine> galvanische Trennung vor zum zuenden des Triack vor.
Richtig.
Kein vernünftiger sieht eine galvanische Trennung vor, wenn Last- und
Steuerstromkreis sowieso schon galvanisch verbunden sind.
TRIAC übrigens ohne K.
MaWin schrieb:> TRIAC übrigens ohne K.
Das Smartphone und Tablet mögen das nur mit "k" und R nur mit "ie".
> Kein vernünftiger sieht eine galvanische Trennung vor, wenn Last- und> Steuerstromkreis sowieso schon galvanisch verbunden sind.
Wenn die Verbindung nur eine gemeinsame Masse ist, dann wird das für den
Gate-Impuls oft doch mit Optokoppler oder Trafo gemacht. Es soll halt
nur die externe höhere Spannung gegenüber der Masse nicht durchschlagen.
3,3V durch 220 Ohm sind nur 15mA, 24*1,4142 V durch 220 Ohm sind rund
150mA. Die kann der Ausgang nicht mehr ab.
Dieter schrieb:> 3,3V durch 220 Ohm sind nur 15mA, 24*1,4142 V durch 220 Ohm sind rund> 150mA. Die kann der Ausgang nicht mehr ab.
Früher mit Open-Kollektor-Ausgängen 5V hatte man es so wie auf der
Skizze gemacht. Invertieren mußte man sowieso. Wenn der Triac und
Transistor durschlug, dann konnte die Schaltung den Strom ab, bis der
Widerstand wegbrannte.
batman schrieb:> Dann guck dir mal allseits beliebte Kaffeemaschinen wie Philips Senseo> an.
Bei dem Teil soll es billig sein, die Garantiezeit überstehen und wenn
der Triac durchlegiert ist ein nichreparabler Totalschaden auf der
Steuerplatine dem Hersteller nicht unwillkommen.
Der TO schrieb "Umsetzung eines kleinen Projekts für mich privat". Daher
gehe ich davon aus, dass er es sicherlich nicht auf einen nichreparabler
Totalschaden auf der Steuerplatine ankommen lassen will und solider
bauen möchte. Seb kann ja schreiben, wenn er es anders will.
Naja so machen es halt die Profis und die Senseo geht an allen möglichen
Ecken kaputt aber nicht an der direkten Triac-Ansteuerung durch den
Controller-Port. Aber wenn du es besser weißt, daß es nicht geht.
Hallo zusammen,
erstmal bedanke ich mich für die zahlreichen Antworten.
Das in meinem Schaltplan die Diode das falsche Symbol hat ist dem
geschuldet, dass ich in der Bibliothek keines für bidirektionale TVS
gefunden habe, das aber für die Funktion aus meiner Sicht erstmal
unerheblich war, aber das ist natürlich falsch.
Meine Schaltung ist sicherlich Quatsch, sonst würde sie wohl nicht
abfackeln ;-)
Ich habe mal wieder gemerkt dass es nicht klug ist etwas in Teilen
nachzubauen ohne zu wissen wie die Funktion ist.
Der Vorschlag die Triacs optisch isoliert anzusteuern... Ja, für mein
Verständnis die saubere Lösung, keine Frage. Galvanische Trennung der
3,3V und 24V währe auch möglich, die 24VAC sind nur für die Ventile.
Nun wollte ich aber keine komplett neue Schaltung entwerfen sondern mich
eigentlich an der erprobten Variante dicht halten, außer für mich besser
verfügbare Teile zu verwenden - unabhängig davon ob das die beste Option
ist oder nicht.
Was ich auf jeden Fall erkannt habe: ich habe den falschen Triac
ausgesucht. Um sicher in Q4 zu zünden sollte ich wenn überhaupt den
BT136-600E verwenden, der benötigt in Q4 typisch 11mA. Der Triac der
original Schaltung ist auch low trigger power typ. Danke MaWin
Nach einmal schlafen habe ich jetzt auf meinem eigenen Schaltplan auch
den entscheidenden Unterschied gesehen:
Bei mir liegt am Triac 24VAC, im Original liegt dort GND und 24VAC
liegen auf der anderen Seite des Ventils an.
Damit frage ich mich jetzt aber bezogen auf auf die Originalschaltung
folgendes:
Sobald der 74HC high wird, fließen 15mA durch das Gate nach GND, der
Triac zündet.
Wie verhält sich aber der Gatestrom bei positiver und negativer
Halbwelle der Wechselspannung? Das ist mir leider nicht klar, was bei
fehlender Isolation zwischen Steuer- und Laststromkreis fließt.
Darauf spielt denke ich Dieter an, wenn es so einfach erklärt ist, warum
fackelt dann die original Schaltung nicht ab?
Beste Grüße
Sebastian
batman schrieb:> Aber wenn du es besser weißt, daß es nicht geht.
Wenn Du aufmerksam liest, dann würdest Du verstehen das ich weiß, dass
es zwar geht, aber besser gelöst werden kann und soll.
Seb H. schrieb:> warum fackelt dann die original Schaltung nicht ab?
Weil bei 24V der Triac nur sehr selten so ungünstig durchlegiert. Der
Widerstand sich opfert und meistens hochohmig wird.
Der Triac benötigt für die Zündung mit positiven Impuls bei umgekehrter
Phase den doppelten Zündstrom. Zu erkennen ist das am Aufbau der
Schichten mit der Erklärung über die Hilfsmittel Doppelthyristor und
Hilfsthyristor.
Seb H. schrieb:> Wie verhält sich aber der Gatestrom bei positiver und negativer> Halbwelle der Wechselspannung? Das ist mir leider nicht klar, was bei> fehlender Isolation zwischen Steuer- und Laststromkreis fließt.
Hi,
ist auch nicht so einfach.
Der Triac braucht prinzipiell einen Impuls. Zum Zünden.
(Will jetzt nicht noch zu viel Physikbegriffe verwenden).
Also:
1.) Der Impuls am Gate darf nicht zu kurz sein.
2.) Der Impuls"strom" darf sich nur innerhalb der vorgegebenen Grenzen
bewegen. Zu wenig ist genauso falsch. Oder sogar am falschesten.
3.) Bei Gleich"strom"ansteuerung triggert gewissermaßen umgekehrt die
wechselnde Polarität an A und K das Gate. (Ist nicht ganz richtig, aber
vielleicht ist das irgendwie anschaulicher.)
Das nennt man dann Triggerung im vierten Quadranten
Ob das Bildchen weiterhilft, weiß ich nicht.
Beitrag "Kondensatormotor mit Triac steuern"
Bist also in guter Gesellschaft, was Fragen bezüglich der Funktionsweise
eines Triacs anbelangt.
Steuerspannung an G bezieht sich auf A1.
ciao
gustav
P.S.: Im Bild eine Murks Schaltung hoch 5.
Nicht zum Nachbau empfohlen.
Vielleicht ist ein MOC doch nicht so schlecht.
Habe mir das Video der Lötstation angesehen, die schalten mit einem
MOC3023 und BTA08 Triac.
https://www.youtube.com/watch?v=P-njz42EB-I bei 12:15
Im Datenblatt des MOC steht extra:
* For triggering high power thyristor and triac
Damit dürfte für eine optimale Ansteuerung des Triac gesorgt sein, oder?
Dieter schrieb:> MaWin schrieb:>> TRIAC übrigens ohne K.> Das Smartphone und Tablet mögen das nur mit "k" und R nur mit "ie".
Dann schalte die Sch..ß Automatik ab oder konfiguriere sie richtig ;-)
Seb H. schrieb:> Was ich auf jeden Fall erkannt habe: ich habe den falschen Triac> ausgesucht. Um sicher in Q4 zu zünden sollte ich wenn überhaupt den> BT136-600E verwenden
Nein, man baut die Schaltung so, dass nie in Q4 gezündet wird, in dem
nicht Masse mit MT1 verbunden ist, sondern plus.
pegel schrieb:> Damit dürfte für eine optimale Ansteuerung des Triac gesorgt sein, oder
Ein ZeroCross MOC schaltet erst zwischen 6V und 16V, bei 24V~ also
reichlich spät. Schlechte Schaltung.
pegel schrieb:> Vielleicht ist ein MOC doch nicht so schlecht.
[...]
> Damit dürfte für eine optimale Ansteuerung des Triac gesorgt sein, oder?
Natürlich geht das damit, auch bei 24VAC.
Wieviel Strom ziehen die Ventile überhaupt?
pegel schrieb:> Habe mir das Video der Lötstation angesehen, die schalten mit einem> MOC3023 und BTA08 Triac.
Mache ich in meiner selbstkonstruierten 24V Lötstation auch.
MaWin schrieb:> pegel schrieb:>> Damit dürfte für eine optimale Ansteuerung des Triac gesorgt sein, oder>> Ein ZeroCross MOC schaltet erst zwischen 6V und 16V, bei 24V~ also> reichlich spät. Schlechte Schaltung.
Man muss ja nicht ZC nehmen.
wendelsberg schrieb:> Warum liegt bei Deiner Schaltung der Triac nach +24VAC und nicht> wie im> Original links daneben gegen GND?
Weil man so im II. und III. Quadranten zündet, nicht im I. und IV.
Sofern du meinen Schaltplan meintest.
Seb H. schrieb:> Der Pi legt in ein oder mehrere Shiftregister die gewollten Zustände> von Magnetventilen, diese Shiftregister haben nachgeschaltet Triacs,> um die Ventile mit 24VAC zu schalten.
Ich hab sowas mal mit SSRs gemacht (von Omron oder Sharp). Die haben
auch mit 24V~ gut funktioniert. Am Ende sind mir nach und nach alle
Magnetventile im Winter ausgefroren. Die sind in Gegenden konstruiert
worden, wo Frost nur im Kühlschrank vorkommt und haben Ecken und
Taschen, aus denen man das Wasser nicht raus bekommt.
MfG Klaus
hinz schrieb:> Da hat der TE grob fehlerhaft abgekupfert. Den Fehler hat er ja> mittlerweile erkannt.
Ja, richtig, das war mir in der langen Schaltungsprosa durch die Lappen
gerutscht.
wendelsberg
Wieder möchte ich mich für die vielen Antworten bedanken.
Anscheinend hat das Thema mehr Diskussionsstoff als ich angenommen habe.
Mein Schaltplan ist totaler Unsinn und entspricht in Wirklichkeit
nichtmal dem was ich gebaut habe. Das habe ich am Tag nach dem
Eingangspost selbst bemerkt.
Ein Schaltplan von dem was ich gebaut habe hänge ich an - Achtung, ist
auch grober Unfug, deshalb sind mir auch die Gatewiderstände abgebrannt.
Um nochmal kurz zusammen zu fassen was ich falsch gemacht habe, so dass
die Schaltung nicht wie im Original funktioniert hat:
1. ich habe die 24VAC zwar mit GND verbunden, an die Triacs an T2 aber
die andere Seite der 24V angelegt. An T1 hing das Magnetventil und durch
dieses im ausgeschalten Zustand nahezu GND. Richtig wäre GND an K1 und
Magnetspule zwischen K2 und 24V.
Jetzt reime ich mir folgendes zusammen: Am Ausgang des Logikchips liegt
low, also GND. Da T1 durch die niederohmige Magnetspule auch nahezu GND
hat fließt kein Strom der reicht um den Triac zu zünden. In dem Moment
wo high anliegt zündet der Triac, da zwischen Pin des IC und T1 jetzt
nahezu 3,3V liegen die einen Gatestrom über R fließen lassen. Der liegt
initial etwa bei den gewollten 15mA. Jetzt wird die Magnetspule
hochohmig und zwischen Logikpin und T1 ist die Spannung damit etwa 24V,
der Gatestrom wird so groß dass R abfackelt.
Hat jemand eine andere Erklärung? Das habe ich mir jetzt nur so zusammen
gereimt.
2. ich habe den falschen Triac ausgesucht, der BT136-600 benötigt einen
höheren Gatestrom als in der Schaltung für die Ansteuerung vorgesehen
ist, der BT136-600D wäre passender.
3. Überhaupt werden die 24V auf der Platine nicht benötigt, es reicht
die eine Seite mit GND Potential.
Mir geht es um zwei Dinge:
Zum einen wollte ich die original Schaltung verstehen, auch wenn sie
Pfusch ist. Und natürlich wollte ich ganz besonders verstehen warum mir
die Gatewiderstände abgefackelt sind.
Netter Nebeneffekt ist schonmal, dass ich mich ganz nebenbei mit dem
Bauteil Triac auseinander gesetzt habe und so langsam verstehe wie das
Ding funktioniert.
Auf der anderen Seite bin ich an der besten und/oder vernünftigsten
Lösung interessiert. Nun sieht die beste Lösung für mich nach einer
optokoppler getrennten Triac Ansteuerung mit Snubber aus - korrigiert
mich wenn ihr eine bessere Lösung seht.
Ob das für den Zweck am Ende die vernünftigste Variante ist sei mal
dahin gestellt. Kommerziell verfügbare Systeme, und damit meine ich
nicht Ospi-Hardware, treiben wohl häufig keinen so großen Aufwand und
riskieren einfach das im ungünstigsten Fall die Steuerung hin ist wenn
ein Triac durchgeht. Macht wirtschaftlich aus Herstellersicht vermutlich
auch am meisten Sinn. ^^
Nun stellt sich mir aber noch eine Frage, auf die ich keine zufrieden
stellende Antwort gefunden habe:
Warum soll man den Triac nicht in Q4 ansteuern? "Nur" weil da der
Gatestrom am höchsten ist? Weil das nicht jeder Triac kann?
Karl B. schrieb:> Wink mit Zaunpfahl hatten wir schon:
Beide Links zusammen ergeben ein schönes Suchbild, wie in Zeitschriften
das ab und zu vorkommt. Finde die Unterschiede ...
Seb H. schrieb:> Kommerziell verfügbare Systeme, und damit meine ich> nicht Ospi-Hardware, treiben wohl häufig keinen so großen Aufwand und> riskieren einfach das im ungünstigsten Fall die Steuerung hin ist wenn> ein Triac durchgeht. Macht wirtschaftlich aus Herstellersicht vermutlich> auch am meisten Sinn. ^^
Man kann sich vieles einreden aber ein durchgeknallter Triac in meiner
Senseo hat dem Controller daran nix getan. Opto-Koppler wäre also
faktisch überflüssig.
batman schrieb:> Man kann sich vieles einreden aber ein durchgeknallter Triac in meiner> Senseo hat dem Controller daran nix getan. Opto-Koppler wäre also> faktisch überflüssig.
So ein Optokoppler ist aber im Bastelerbereich ein prima Sedativum,
siehe die Relaisplatinen für Arduino/Raspberry. Schade, dass es keine
Placebokoppler gibt...
batman schrieb:> Man kann sich vieles einreden aber ein durchgeknallter Triac in meiner> Senseo hat dem Controller daran nix getan. Opto-Koppler wäre also> faktisch überflüssig.
Es gibt schliesslich keine Garantie dafuer, dass am Gate ein
Spannungspeak voller Spannungshoehe entstehen muss, bis eine Sicherung
alles abgeschaltet hat. Der Widerstand und Schutzdioden am Ausgang
fangen die milderen Faelle oft ab. Heaufger mild verleauft es bei
Ohmschen Lasten. Der Heizstab zB waere eine Ohmsche Last. Ohm extra in
gross.
hinz schrieb:> batman schrieb:>> Man kann sich vieles einreden aber ein durchgeknallter Triac in meiner>> Senseo hat dem Controller daran nix getan. Opto-Koppler wäre also>> faktisch überflüssig.>> So ein Optokoppler ist aber im Bastelerbereich ein prima Sedativum,> siehe die Relaisplatinen für Arduino/Raspberry. Schade, dass es keine> Placebokoppler gibt...
Daß Optokoppler diese Platinen viel flexibler einsetzbar machen, so weit
reichts wieder mal nicht, wie?
Kunz schrieb:> hinz schrieb:>> batman schrieb:>>> Man kann sich vieles einreden aber ein durchgeknallter Triac in meiner>>> Senseo hat dem Controller daran nix getan. Opto-Koppler wäre also>>> faktisch überflüssig.>>>> So ein Optokoppler ist aber im Bastelerbereich ein prima Sedativum,>> siehe die Relaisplatinen für Arduino/Raspberry. Schade, dass es keine>> Placebokoppler gibt...>> Daß Optokoppler diese Platinen viel flexibler einsetzbar machen,
Dem ist aber nicht so.
> so weit> reichts wieder mal nicht, wie?
Bei dir reichts eh nur zum stänkern.
Kunz schrieb:> Daß Optokoppler diese Platinen viel flexibler einsetzbar machen,
In vielen Fällen stimmt das schon. Da in dem Falle der galvanischen
Trennung auch relativ problemlos Lasten mit höherer Spannung gesteuert
werden können. Nachdem die Raspi-Ausgänge nicht weiter geschützt sind,
auch Informatiker da so ihre Problem haben, "flexibler" in Richtung des
Überlebens des µC eindeutig unstrittig.
Übrigens nicht ausrutschen und eine Niveaustufe niedriger zurückschießen
sei noch geraten. Z.B. Denk doch mal nach außerhalb Deiner Profi-Welt,
für Nichtprofis ist das viel flexibler. Versuchens sonst immer erst ohne
mit den entsprechenden Folgen.
Dieter schrieb:> Kunz schrieb:>> Daß Optokoppler diese Platinen viel flexibler einsetzbar machen,>> In vielen Fällen stimmt das schon. Da in dem Falle der galvanischen> Trennung auch relativ problemlos Lasten mit höherer Spannung gesteuert> werden können.
Und bei noch höheren Spannungen kann man den Optokoppler, der das Relais
ansteuert, ja über einen weiteren Optokoppler ansteuern. Oder ein
Relais.
Die optische Isolation ist das Eine.
Interessanter bei den MOC finde ich, dass die extra als Triac Treiber
gebaut sind und somit genau das zu deren Ansteuerung liefern, was sie
benötigen.
nur zur Ergänzung:
in der Grafik die Methode wie es viele Kaffeemaschinen machen. Es wird
im Quadranten 2+3 angesteuert, was i.A. jeder Wald und Wiesen Triac
beherrscht.
Die MOCs gibt es als Opto-DIAC und Opto-Triac, letztere sind für
Magnetventile oft ausreichend, bei geringen Spannungen ev. ohne ZC.
batman schrieb:> Kann man mit diesen MOC Triac-Treibern tatsächlich eine kleine> Last> direkt schalten? In den Datenblättern wird das ja scheinbar immer> verneint.
Man kann, und es gibt auch welche, die als SSR verkauft werden.
Der Variantenreichtum könnte noch mit Erwähnung vom GTO (Gate Turn Off
Thyristor) angereichert werden ((BJT,FET,IGBT) hier fehlt MOSFET, falls
FET hier nicht nur für den JFET steht). ;o) ;o)
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