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Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Nulldurchgangserkennung einer Wechselspannung


Autor: Scoby (Gast)
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Hi Leute,
da meine Zatego-SPS  keine Analog-Eingänge bereitstellt, brauche ich 
eine Schaltung zur Nulldurchgangserkennung einer Wechselspannung. Die 
Eingangsspannung der SPS beträgt 24V (High-Signal) und der Eingangsstrom 
ist 5,5mA. Der High-Impuls muss mindestens 3µs lang sein damit er von 
der SPS erkannt wird.
Nach stöbern hier im Forum habe ich mir die angehängte Schaltung 
überlegt. Könnte das so funktionieren? Welchen Optokoppler und welchen 
Transistor würdet ihr nehmen?
Außerdem bin ich mir bei de der mit ? gekennzeichneten Leitung nicht so 
richtig klar.

Viele Grüße

Autor: spess53 (Gast)
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Hi

>Nach stöbern hier im Forum habe ich mir die angehängte Schaltung
>überlegt. Könnte das so funktionieren? Welchen Optokoppler...

Einen Optokoppler mit AC-Eingang(PC814/TLP620/TLP626/SFH620 u.ä) und den 
Gleichrichter weglassen.

>und welchen Transistor würdet ihr nehmen?

Wenn der SPS-Eingang keinen grösseren Strom benötigt, reicht der 
Transistor vom Optokoppler und ein Widerstand.

MfG Spess

Autor: Karl Heinz (kbuchegg) (Moderator)
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Scoby schrieb:

> Außerdem bin ich mir bei de der mit ? gekennzeichneten Leitung nicht so
> richtig klar.

Die muss an Masse

Autor: Karl Heinz (kbuchegg) (Moderator)
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Karl heinz Buchegger schrieb:
> Scoby schrieb:
>
>> Außerdem bin ich mir bei de der mit ? gekennzeichneten Leitung nicht so
>> richtig klar.
>
> Die muss an Masse

Unsinn.
Die ganze Beschaltung wird so nicht funktionieren.
Wo soll denn der Basisstrom für den PNP-Schalttransistor herkommen?

Autor: HildeK (Gast)
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Auf jeden Fall benötigst du noch einen Widerstand nach +24V, der deinen 
Transistor rechts auch mal mit Strom versorgt.
Ansonsten würde ich die mit dem Fragezeichen gekennzeichnete Leitung an 
GND legen - wegen des Optokopplers geht deine Variante aber auch.

Autor: HildeK (Gast)
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HildeK schrieb:
> der deinen Transistor rechts
... die Basis deines Transitors rechts ...

Autor: Scoby (Gast)
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Also von den 24V hab ich erstmal gar kein GND da weil ich diese 24V ja 
eigentlich nur mit dem Transistor schalten möchte. Wäre also das beste 
wenns irgendwie ohne den 24V GND ginge.

Und was den Optokoppler betrifft:
Ich hab das mal mit einem IF300 probiert und der bringt wie von 
Geisterhand 0,5V-Impulse bei jedem Nulldurchgang hinten raus OHNE das 
hinten irgend etwas dran hängt (außer ein Oszi). Nur leider kann man mit 
0,5V keinen Transistor schalten.

Autor: Karl Heinz (kbuchegg) (Moderator)
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Scoby schrieb:
> Also von den 24V hab ich erstmal gar kein GND

Dann hast du auch keine 24 Volt :-)

Volt sind immer Spannungs-DIFFERENZ zwischen 2 Leitungen.

Ohne einen Bezugspunkt (in deinem Fall GND oder Masse oder 0V) kann man 
keine Spannung definieren.

Autor: Karl Heinz (kbuchegg) (Moderator)
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Scoby schrieb:
> Also von den 24V hab ich erstmal gar kein GND da weil ich diese 24V ja
> eigentlich nur mit dem Transistor schalten möchte. Wäre also das beste
> wenns irgendwie ohne den 24V GND ginge.
>
> Und was den Optokoppler betrifft:
> Ich hab das mal mit einem IF300 probiert und der bringt wie von
> Geisterhand 0,5V-Impulse bei jedem Nulldurchgang hinten raus OHNE das
> hinten irgend etwas dran hängt (außer ein Oszi).

Dann speist ihn das Oszi mit ein wenig Spannung.
Was du da gerade behauptest ist eine Verletzung des ersten Hauptsatzes 
der Thermodynamik: Von nichts kommt nichts.
Kein Baustein kann aus dem Nichts 0.5V erzeugen

Autor: spess53 (Gast)
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Hi

>Also von den 24V hab ich erstmal gar kein GND

Ohne GND auch keine 24V.

MfG Spess

Autor: Scoby (Gast)
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Der Eingang meiner SPS ist aber nur 1 Draht.

24V ~ 1
0V ~ 0

Siehe mein Bild oben und deswegen weiß ich auch nicht wo ich mit dieser 
Leitung so richtig hin soll.

Autor: Karl Heinz (kbuchegg) (Moderator)
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Scoby schrieb:
> Der Eingang meiner SPS ist aber nur 1 Draht.

Das macht nichts.
Irgendwo hat deine SPS auch noch einen Masseanschluss. Oftmals benutzen 
viele Eingänge dieselbe Masseleitung. Ist ja für alle gleich.

Und mea culpa: Deine Schaltung wird doch funktionieren, wenn du einfach 
nur ? an Masse legst. Ist ja ein PNP Transistor und kein NPN. Auch wenn 
ein Widerstand von der Basis zu +24 nicht schaden kann, dann hängt die 
Basis nicht in der Luft, wenn der Optokoppler nicht duchgeschaltet hat.

     24V
      o------+----------------+
             |                |
            ---               |
            | |               |
            | |               |
            ---               |
             |                |
             |       ___    |<
             +------|___|---|  PNP
             |     R_Basis  |\
                              |
        Optokoppler           |
                              +------------o  SPS Eingang
             |
             |              
GND/- o------+-----------------------------o  SPS Masse

Ob du da allerdings einen Open-Collector Ausgang bauen willst, ist 
wieder eine ganz andere Frage. Wahrscheinlich nicht
     24V
      o------+----------------+
             |                |
            ---               |
            | |               |
            | |               |
            ---               |
             |                |
             |       ___    |<
             +------|___|---|  PNP
             |     R_Basis  |\
                              |
        Optokoppler           |
                              +------------o  SPS Eingang
             |                |
             |               ---
             |               | |
             |               | |
             |               ---
             |                |
GND/- o------+----------------+------------o  SPS Masse

Autor: Scoby (Gast)
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Dann muss ich aber 3 Drähte von der SPS zur Schlatung ziehen:
24V
24V geschaltet
GND

Aber gut wenns nicht anders geht - is halt nur schade.

Und nochmal wegen dem Opto (heißt übrigens IL300, nicht IF300):
Im Datenblatt steht doch auch was von diesen 0,5V:

Open Circuit Voltage VD 500 mV

http://www.datasheetcatalog.net/de/datasheets_pdf/...

Autor: Karl Heinz (kbuchegg) (Moderator)
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Scoby schrieb:
> Dann muss ich aber 3 Drähte von der SPS zur Schlatung ziehen:
> 24V
> 24V geschaltet
> GND
>
> Aber gut wenns nicht anders geht - is halt nur schade.

Das hat mit Schade nichts zu tun.
Das ist Grundlage eines geschlossenen Stromkreises.

Autor: spess53 (Gast)
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Hi

>Und nochmal wegen dem Opto (heißt übrigens IL300, nicht IF300):
>Im Datenblatt steht doch auch was von diesen 0,5V:

Der IL300 ist ein eigentlich Optokoppler für Analogsignale mit 
Monitordiode.
Der hat auch keinen Transistor als Ausgang. Für deine Zwecke ungeeignet.

MfG Spess

Autor: Scoby (Gast)
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Hehe ja - naja bei einem Taster braucht man ja auch nur 2 Drähte aber an 
dem geschlossenem Stromkreis ist was dran. ;)

Danke für die Bilder - was für nen Transistor und Opto würdest du 
nehmen?

Autor: Thomas T. (knibbel)
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Hallo,

unabhängig davon, ob die Schaltung funktioniert oder nicht, solltest du 
an der SPS einen Interrupt-Eingang für dieses Signal verwenden.

Grund:

Die SPS liest die Eingänge nur am Anfang des Zykluses, schüttelt dann 
die ganzen Bits und Bytes und am Ende des Zykluses werden die Ausgänge 
dann entsprechend gesetzt. Wenn jetzt der Nulldurchgang in der Mitte des 
Zykluses auftaucht, kriegt die SPS ihn nicht mit. Und ich glaube nicht, 
das die von dir erwähnten 3µs etwas mit der Zykluszeit zu tun haben, die 
liegt normalerweise im Bereich von Millisekunden.

Ich lasse mich jedoch auch gerne eines besseren belehren.

Gruß,
Thomas

Autor: spess53 (Gast)
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Hi

>Danke für die Bilder - was für nen Transistor und Opto würdest du
>nehmen?

Wozu eigentlich der Transistor? Die 24V kann auch der Optokoppler 
durchschalten.

Autor: Scoby (Gast)
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@knibbel

Nö das ist so ne Spezial-SPS von Zatego ohne Zykluszeit:
http://www.zander-aachen.de/kat5/zatego2009.pdf

Autor: Karl Heinz (kbuchegg) (Moderator)
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spess53 schrieb:
> Hi
>
>>Danke für die Bilder - was für nen Transistor und Opto würdest du
>>nehmen?
>
> Wozu eigentlich der Transistor? Die 24V kann auch der Optokoppler
> durchschalten.


Gutes Argument!

Autor: spess53 (Gast)
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Hi

>Gutes Argument!

Habe ich schon vor einer Stunde behauptet.

MfG Spess

Autor: Karl Heinz (kbuchegg) (Moderator)
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spess53 schrieb:
> Hi
>
>>Gutes Argument!
>
> Habe ich schon vor einer Stunde behauptet.

Das kann jeder behaupten :-)

Autor: Scoby (Gast)
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Wenn ich jetzt nur den Optokopper nehme muss ich da auch die Basis 
beschalten?

Autor: spess53 (Gast)
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Hi

>Wenn ich jetzt nur den Optokopper nehme muss ich da auch die Basis
>beschalten?

Nein.

MfG Spess

Autor: Scoby (Gast)
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Also nehme ich jetzt einen deiner oben genannten Optokopplern 
(PC814/TLP620/TLP626/SFH620) und baue das ganze wie angehängt auf.

Vielen Dank für eure Hilfe!

Autor: Simon K. (simon) Benutzerseite
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Mal eine ganz dämliche Frage: Hat der Trafo nicht eine 
Phasenverschiebung? Dadurch verzögert sich doch die 
Nulldurchgangserkennung.

Autor: Kai Klaas (Gast)
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>Also nehme ich jetzt einen deiner oben genannten Optokopplern
>(PC814/TLP620/TLP626/SFH620) und baue das ganze wie angehängt auf.

Also ganz so einfach geht es dann doch nicht. Zwei Fragen:

1. Willst du beim Nulldurchgang einen "1" Puls oder "0" Puls am Eingang 
der SPS haben?

2. Wie breit soll denn der Puls sein?

Mit der angegebenen Schaltung wirst du aufgrund der Niederohmigkeit des 
SPS-Eingangs und der niedrigen Current Transfer Ratio (CTR) nämlich 
wahrscheinlich gar keinen eigentlichen Puls erhalten, und schmal ist der 
schon gar nicht.

Wenn du wirklich einen schmalen Impuls beim Nulldurchgang benötigst, 
würde ich einen IL755-2 verwenden und ihn mit zwei surgefesten 27k/2W 
Widerständen direkt ans Netz hängen. Dieser AC-Opto-Darlington hat ein 
CTR von >1000%.

Die Sekundärseite würde ich niederohmig an einer niedrigen 
Versorgungsspannung betreiben, um nicht Probleme mit den 
Schaltverzögerungen zu bekommen.

Dann erst würde ich den Puls mit einem Pegelwandler in ein 24V Signal 
umwandeln.

Kai Klaas

Autor: Kai Klaas (Gast)
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Ich würde das so wie im Anhang probieren.

Diese Schaltung erzeugt bei jedem Nulldurchgang einen schmalen 
+24V-Puls.
Die Breite des Pulses läßt sich in gewissen Grenzen verändern, durch 
Anpassen des 2k2 Widerstands und/oder der beiden 27k Widerstände. 
Letztere sollten aber nicht noch weiter verkleinert werden, sonst steigt 
dort die Verlustleistung zu stark.

Achtung, da die beiden 27k Widerstände dauernd am Netz hängen, dürfen 
hier nur surgfeste Typen zum Einsatz kommen!

Kai Klaas

Autor: Michael M. (Gast)
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seit jahren vergossen und ohne jegliche probleme im einsatz:
Beitrag "Re: Triac, Nulldurchgang erkennen (galvanisch getrennt!)"

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