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Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik 230V Erkennung störungssicher


Autor: Thomas Wk. (Gast)
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Hallo,

ich nutze bei meiner Rolladensteuerung eine Standardschaltung (bestehend 
aus 150nF, 330Ohm Serienwiderstand und Optokoppler mit zwei 
antiparallelen LEDs)zur Erkennung von Tastendrücken (230V).

Diese Schaltung funktioniert so weit einwandfrei, allerdings auch bei 
deutlich geringeren Wechselspannungen ab ca 20V.

In sehr seltenen Fällen kann es durch Störungen im Stromnetz (z.B. beim 
Betrieb einer Stichsäge) dazu kommen, dass ein Tastendruck aufgrund der 
dadurch erzeugten Störungen erkannt wird.

Deswegen würde ich diese Schaltung gerne unempfindlicher machen, so daß 
nur Spannungen oberhalb von z.B. 100V oder 150V erkannt werden.

Spricht etwas dagegen, in Serie zum Kondensator und dem Widerstand noch 
eine bidirektionale Suppressordiode mit z.B. 100V (Schuricht 601008 SM 
6T100CA) zu verwenden ?

Dadurch würde bei Wechselspannungen unterhalb der Durchbruchsspannnung 
von 100V der Stromkreis unterbrochen => Störungen können sich nicht 
auswirken,
Tastendrücke mit 230V würden jedoch erkannt werden.

Oder gibt es noch andere vielleicht bessere Lösungen ?

Gruß
Thomas

Autor: Jörg Wunsch (dl8dtl) (Moderator) Benutzerseite
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Ich würde einfach eingangsseitig 100 kΩ parallel schalten.  Damit muss
die Quelle einen nennenswerten Strom treiben können, bevor sich da
einen Spannung dran aufbaut.

Autor: Soe (Gast)
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Wäre auch meine Idee gewesen. Denn Stichsägen (und vorallem auch 
Schlagbohrmaschinen) werden dir mit Sicherheit Spannungen > 100V auf die 
Leitung legen...

Autor: Thomas Wk. (Gast)
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Die Quelle durch den 100KΩ Widerstand stärker zu belasten ist eine gute 
Idee, allerdings bin ich mir nicht sicher ob diese Belastung ausreichen
wird. Andererseits darf der Widerstandswert aufgrund der entstehenden 
Verlustleistung auch nicht beliebig verkleinert werden.

Da die Schaltung  bei Wechselspannungen von ca. 20V anspricht, so 
bedeutet dies, dass der Optokoppler schon bei einem Strom von ca. 1mA 
durchschaltet.
Durch den parallelgeschalteten Widerstand würde die Quelle lediglich mit 
0.2mA (20V/100KΩ) zusätzlich belastet.

Gruß
Thomas

Autor: Jörg Wunsch (dl8dtl) (Moderator) Benutzerseite
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Thomas Wk. wrote:

> Da die Schaltung  bei Wechselspannungen von ca. 20V anspricht, so
> bedeutet dies, dass der Optokoppler schon bei einem Strom von ca. 1mA
> durchschaltet.

Warum dann nicht einfach den Vorschaltkondensator so weit verkleinern,
dass er gleich erst bei > 200 V anspricht?

Vermutlich sollte man auch bei der Auswertung intelligenter vorgehen.
Die Kondensatorvariante bevorzugt natürlich kurze Impulse, allerdings
ergeben diese eben nur ein kurzzeitiges Signal.  Wenn man stattdessen
10 Perioden der 50-Hz-Schwingung auswertet (wenn möglich, auch noch
die Nulldurchgänge), sollte die Sache deutlich störsicherer werden.

Autor: Peter Dannegger (peda)
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Thomas Wk. wrote:
> ich nutze bei meiner Rolladensteuerung eine Standardschaltung (bestehend
> aus 150nF, 330Ohm Serienwiderstand und Optokoppler mit zwei
> antiparallelen LEDs)zur Erkennung von Tastendrücken (230V).

Du hast das wichtigste vergessen, wie groß ist der Pullup am Ausgang des 
Optokopplers. 4,7k sollten o.k. sein.

330 Ohm ist schon etwas heftig, das bedeutet ja 1A Impulsstrom durch den 
Optokoppler, ich würde zu 4,7k raten.


> In sehr seltenen Fällen kann es durch Störungen im Stromnetz (z.B. beim
> Betrieb einer Stichsäge) dazu kommen, dass ein Tastendruck aufgrund der
> dadurch erzeugten Störungen erkannt wird.

Ich vermute mal, Du benutzt einen Interrupteingang und das ist sehr 
schlecht.
Beim AVR reichen 50ns kurze Störimpulse, um den Interrupt sicher zu 
triggern.
Solche kurzen Impulse können bequem durch die Kapazität des Optokopplers 
oder der Zuleitungen übertragen werden.


> Deswegen würde ich diese Schaltung gerne unempfindlicher machen, so daß
> nur Spannungen oberhalb von z.B. 100V oder 150V erkannt werden.

Das wird bloß nichts helfen, die Störungen kommen ja nicht über die LED.


> Oder gibt es noch andere vielleicht bessere Lösungen ?

Ja.
Die beste Lösung ist eine Entprellroutine, z.B. mit 4-fach Abtastung. 
Allerdings würden 100Hz als ständiges Prellen erkannt werden, also noch 
nen Kondensator parallel zum Optokopplerausgang, der die 10ms 
überbrückt.
Dann kann die Entprellroutine zuverlässig und vor allem störsicher die 
Betätigung erkennen.


Peter

Autor: Jörg Wunsch (dl8dtl) (Moderator) Benutzerseite
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Peter Dannegger wrote:

> Die beste Lösung ist eine Entprellroutine, z.B. mit 4-fach Abtastung.
> Allerdings würden 100Hz als ständiges Prellen erkannt werden, ...

Warum willst du das nicht einfach auswerten?  10 hintereinander
liegende Nulldurchgänge einer 100-Hz-Frequenz zu messen, sollte doch
nicht so schwer sein, und als sichere Erkennung genügen.  Man braucht
keinen extra Kondensator erst...

Autor: Thomas Wk. (Gast)
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Am Optokopplerausgang befindet sich ein 220Ohm Widerstand mit einem 
anschliessenden 10KOhm Pullupwidertand und einem 100nF Kondensator nach 
Masse. Eine FET-Schaltung erzeugt aus diesem Signal bei anliegender 
Netzspannung einen konstanten high-Pegel.

Die Auswertung erfolgt mit einem Timerinterrupt (16ms) mit derzeit 
eingestellter dreifacher Abtastung.

Ich bin mir ziemlich sicher, dass die Störungen über die Optokoppler-LED 
einwirken. Dies werde ich sobald ich dazu komme mit einem Oszi 
verifizieren.

Eine Störquelle, welche einen Störpegel von größer 20V und einer 
Zeitdauer von mehr als 48ms erzeugt, führt demnach dazu, dass diese 
Störung als Tastendruck interpretiert wird.

Die Steuerung befindet sich in einem seperaten Sicherungskasten mit 
doppelter Stromzuführung. Zu jedem Rolladen ist von dort aus ein 
siebenadriges Netzkabel (Null Motor, Phase hoch Motor, Phase runter 
Motor, Erde, Taster hoch, Taster runter, Phase Taster) verlegt.
Das bedeutet, dass eine Tasterzuleitung als 5-20m lange Leitung zu sehen 
ist, die im nichtgedrückten Zustand lediglich durch die 
Netzspannungserkennungsschaltung belastet wird.

Als Abhilfe sehe ich derzeit prinzipiell diese Möglichkeiten:
(danke an Jörg Wunsch und Peter Danegger)

Verkleinerung des Kondensators (z.B. von 150nF auf 47nF)
Niederohmigerer Abschluss der Tasterzuleitung (z.B. durch zusätzlichen 
100KOhm Parallelwiderstand)
Erhöhung der Abtastung (z.B. von 3fach auf 4,5,6,...fach)

sowie

die Verwendung der zu Beginn dieses Threads erwähnten bidirektionalen 
Suppressordiode laut angehängter Schaltung. Mit Hilfe dieser Schaltung 
sollten sich Störungen unterhalb eines definierten Pegels von z.B. 100V 
oder 150V (je nach Dimensionierung) gar nicht mehr auswirken.
(sofern ich nicht etwas grundlegendes übersehen habe)

Gruss
Thomas

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