Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Hilfe bei Nulldurchgangserkennung


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von marco (Gast)


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Hallo zusammen!

Ich plane derzeit als Einstiegsprojekt eine Dimmer-Schaltung über einen 
msp430 zu realisieren. Dazu brauche ich natürlich eine 
Nulldurchgangserkennung. Da die Herausforderung zunächst mehr auf der 
µC-Programmierung liegen soll, wollte ich den schaltungstechnischen 
aufwand erstmal klein halten, weshalb ich mich für eine etwas einfachere 
Schaltung zur Nulldurchgangserkennung entschieden habe, wie sie im 
Anhang zu sehen ist.
Meine Fragen hierzu sind:


-Wie groß ist die Pulsbreite des Ausgangsignals nach den beiden 
Schmitt-Triggern am Ausgang des Optokopplers bei einem Nulldurchgang?

-Soll ich nach der fallenden oder steigenden Flanke triggern?

-Ich möchte die Schaltung nicht wie im Bild gezeigt mit 5 sondern mit 3V 
versorgen. Bedarf dies einer verkleinerung des 1k-Widerstandes (im bild: 
R11) wegen der Gefahr
  der Sättigung am Transistor?

-Welcher Vorteil liegt in der etwas aufwendigeren Schaltungsvariante von 
http://www.dextrel.net/diyzerocrosser.htm im Vergleich zu meiner 
Schaltung?


Habe auch versucht die Schaltung mit LTSpice und PSpice zu simulieren, 
was aber nicht recht hingehauen hat, da ich mit diesen Programmen noch 
nicht viel am Hut hatte.

Meine Frage bezieht sich im moment NUR auf die Nulldurchgangserkennung, 
nicht auf den Leistungsteil mit dem Triac, welcher im Bild auch zu sehen 
ist.

Bin dankbar für jeden Tipp

Gruß Marco

von MaWin (Gast)


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> -Wie groß ist die Pulsbreite des Ausgangsignals nach den beiden
> Schmitt-Triggern am Ausgang des Optokopplers bei einem Nulldurchgang?

Sehr gross, ggf. über 50%.

> Soll ich nach der fallenden oder steigenden Flanke triggern?

Weder noch. Du sollst ermitteln wo die steigende Flanke anfängt und wo 
die fallende Flanke ist, halb dazwischen ist der Nulldurchgang.

> -Ich möchte die Schaltung nicht wie im Bild gezeigt mit 5 sondern mit 3V
> versorgen. Bedarf dies einer verkleinerung des 1k-Widerstandes (im bild:
> R11) wegen der Gefahr  der Sättigung am Transistor?

Eigentlich nicht, 1k sind eher klein (5mA) obwohl primär nur 2.5mA 
fliessen, also einen CTR von 200% nötig wäre, die der 4N25 nicht bringt, 
der hat nur über 20%. Also wären 10k angemessener, und bei 3.3V auch 
nicht verkehrt (6k8).

> -Welcher Vorteil liegt in der etwas aufwendigeren Schaltungsvariante von
> http://www.dextrel.net/diyzerocrosser.htm im Vergleich zu meiner
> Schaltung?

Sie braucht weniger Energie aus der 230V Leitung und damit keinen 1W 
Widerstand für die 100k.

von marco (Gast)


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MaWin schrieb:
> Weder noch. Du sollst ermitteln wo die steigende Flanke anfängt und wo
> die fallende Flanke ist, halb dazwischen ist der Nulldurchgang.

Aber du meinst doch nicht während des Programms, sondern dass ich mit 
einem Oszi nachdem ich die Schaltung aufgebaut habe, die Breite und 
Position des Pulses messe? Und diese Inforamtion dann eben in meinem 
Programm berücksichtige.

Aber wenn du sagt, dass der Impuls sehr breit ist, muss ich doch wohl 
auf die steigende Flanke triggern, da die fallende Flanke ja schon 
längst in einem Zeitfenster ist, wo ich meinen Triac zünden will. Oder?

von amateur (Gast)


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>Habe auch versucht die Schaltung mit LTSpice und PSpice zu simulieren,
>was aber nicht recht hingehauen hat, da ich mit diesen Programmen noch
>nicht viel am Hut hatte.

Schade, denn da hättest Du gesehen, dass Dein Puls sehr lang wird. Eine 
genaue Definition ist auch nicht möglich, da hier im Bereich von 
unbekannten Bauteiletoleranzen gearbeitet wird.
Die Schaltung ist prinzipiell mittelprächtig. Schau mal in die 
verschiedenen Foren, da werden bessere Lösungen vorgestellt.
Ansonsten: Frag mal Tante Bing oder Onkel Google, die wissen Bescheid.

von Praktiker (Gast)


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marco schrieb:
> Aber wenn du sagt, dass der Impuls sehr breit ist, muss ich doch wohl
> auf die steigende Flanke triggern, da die fallende Flanke ja schon
> längst in einem Zeitfenster ist, wo ich meinen Triac zünden will. Oder?

Das täuscht. Nach dem Zündzeitpunkt ist vor dem Zündzeitpunkt.

von ArnoR (Gast)


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> dass ich mit
> einem Oszi nachdem ich die Schaltung aufgebaut habe, die Breite und
> Position des Pulses messe? Und diese Inforamtion dann eben in meinem
> Programm berücksichtige.

Warum nimmst du nicht eine einfache und präzise Schaltung zur 
Nulldurchgangserkennung und vermeidest die ganzen Probleme?

Beitrag "Re: Nulldurchgangserkennung mittels PC814"

von Falk B. (falk)


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@  ArnoR (Gast)

>Warum nimmst du nicht eine einfache und präzise Schaltung zur
>Nulldurchgangserkennung und vermeidest die ganzen Probleme?

>Beitrag "Re: Nulldurchgangserkennung mittels PC814"

So dolle ist die auch nicht, und das bei 4 Transistoren. Die anderen 
sind besser.

http://www.mikrocontroller.net/articles/230V#Links

von ArnoR (Gast)


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Falk Brunner schrieb:

> So dolle ist die auch nicht, und das bei 4 Transistoren. Die anderen
> sind besser.
>
> http://www.mikrocontroller.net/articles/230V#Links

Na da bin ich aber mal auf ein konkretes Beispiel gespannt, was die 
gleiche Funktionalität bei weniger oder gleicher Bauelementeanzahl 
bietet.

Und übrigens zählen auch Dioden, Widerstände Kondensatoren zum 
Bauelementenaufwand und nicht nur Transistoren.

von marco (Gast)


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ArnoR schrieb:
> Warum nimmst du nicht eine einfache und präzise Schaltung zur
> Nulldurchgangserkennung und vermeidest die ganzen Probleme?

Danke für den Tipp deiner Schaltung. Ich bleibe aber trotzdem lieber bei 
meinem einfachen Schaltungsdesign. Trotz einiger Nachteile.

Desweiteren wollte ich noch fragen, welche Drahtstärke ich im 
Leistungsteil verwenden sollte, wenn ich das ganze auf Lochraster 
auflöte? Da fließen ja primär nur etwa 2,5mA, weshalb ich glaube, dass 
einer kleiner Drahtdurchmesser, trotz der hohen Spannung, ausreichend 
ist. Oder?

von __Alex__ (Gast)


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marco schrieb:
> Danke für den Tipp deiner Schaltung. Ich bleibe aber trotzdem lieber bei
> meinem einfachen Schaltungsdesign. Trotz einiger Nachteile.

Ich hab die Schaltung von diyzerocrosser auf Steckbrett zusammengebaut 
und am Oszi den Nulldurchgang angeschaut. Sehr präzise!

Ist mir schleierhaft, warum man eine so gute Schaltung als zu aufwendig 
abtut und Zeit in eigenen Murks investiert?

von Falk B. (falk)


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@  _Alex_ (Gast)

>Ist mir schleierhaft, warum man eine so gute Schaltung als zu aufwendig
>abtut und Zeit in eigenen Murks investiert?

Ganz einfach. Falscher Stolz und Lernresistenz.

von __Alex__ (Gast)


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Falk Brunner schrieb:
> Ganz einfach. Falscher Stolz und Lernresistenz.

... oder Losgröße bei Serienproduktion ... :-))

von andy (Gast)


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Ich wollte mir mal testweise die schaltung von
http://www.dextrel.net/diyzerocrosser.htm
nachbauen.
Welchen Kondensator für C2 muss ich nehmen vielleicht kann mir jemand 
einen Link für Reichelt geben.

Mfg

von MaWin (Gast)


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> Aber du meinst doch nicht während des Programms

Natürlich während des Programms, ständig nachjustiert.

> Aber wenn du sagt, dass der Impuls sehr breit ist, muss ich doch wohl
> auf die steigende Flanke triggern, da die fallende Flanke ja schon
> längst in einem Zeitfenster ist, wo ich meinen Triac zünden will.

?!?

Du denkst zu sequentiell.

Es wird nicht NACH einem Flankenwechsel des Optokopplers synchronisiert,
sondern der Optokoppler liefert die Info in welcher Phasenlage sich ein 
anderer Takt befindet, ein Systemtakt, viel feiner auflösend, z.B. 
100us.

Und der Zündzeitpunkt des TRIACs wird dann auf diesen Systemtakt 
bezogen.

Das kann vor oder nach dem Optokopplerinput sein, sogar bei fehlendem 
oder strak verschobenem Optokopplerinput wegen Netzstörungen weiss man 
die Zeit.

von marco (Gast)


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__Alex__ schrieb:
> Ist mir schleierhaft, warum man eine so gute Schaltung als zu aufwendig
> abtut und Zeit in eigenen Murks investiert?


Ja Leute, als Anfänger muss man sich eben mit so vielen tausend anderen 
Details herumschlagen, so das man geneigt ist einiges deutlicher 
einfacher zu halten.

Naja, ich hab jetzt jedenfalls auch eingelenkt, da ich auf den zweiten 
Blick auch nicht erkennen kann, was an der Schaltung von 
http://www.dextrel.net/diyzerocrosser.htm so aufwendig sein soll.

von Gebhard R. (geb)


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Die Basis des OK-Transistors sollte man mit so 10K gegen Masse legen. 
Läßt man ihn offen, fängt der gerne was ein und ein Impuls steht am 
Ausgang auch wenn gerade volle Spannung am Netz ist.

Grüsse

von marco (Gast)


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Jetzt wollt ich doch noch was zum Leistungsteil mit dem Triac fragen. 
Wie wird die in Serie geschaltete Drossel dimensioniert?

Habe schon ein paar mal gelesen das hier eine 100µH/10A Ringkernspule 
verwendet werden sollte.
Das ist ja ein ganz schöner Brocken. (5cm Durchmesser)

Geht das auch eine Nummer kleiner, oder ist das wirklich sinnvoll das 
man hier mit 10A rechnen muss??

Gruß marco

von Lastenesel (Gast)


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marco schrieb:
> ist das wirklich sinnvoll das
> man hier mit 10A rechnen muss??

und mit welcher Last rechnest Du?

von MaWin (Gast)


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von marco (Gast)


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Lastenesel schrieb:
> und mit welcher Last rechnest Du?

schätze mal ne normale 50W Glühbirne

von marco (Gast)


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MaWin schrieb:

>       http://www.hoelscher-hi.de/hendrik/light/analogdimmer.htm
> sagt was zu den Drosseln.

Danke für den Link, aber für die 'rise time', die, wie im Link 
angegeben, für die berechnung der Induktivität benötigt wird, finde ich 
nichts in meinem Datenblatt des Triacs TIC216:
http://www.reichelt.de/index.html?;ACTION=7;LA=3;OPEN=0;INDEX=0;FILENAME=A400%252FTIC216.pdf;SID=11UR6jbn8AAAIAABJtdd8d945cb6878cf5bbb87e2c0247b0251b1

von MaWin (Gast)


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50V/us für den TRIAC, aber eben 80us um andere nicht zu stören,
80us wenn im Scheitelpunkt der 230V eingeschaltet wird,
also bei 325V, also 4V/us, die deutlich härtere Anforderung.

von amateur (Gast)


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@marco

Bei "diyzerocrosser."
C1 ist im Grunde unkritisch. Im Bereich der Netzspannung kann es aber 
nicht schaden, die eine oder andere Spitze, von außen, einzukalkulieren. 
Viel wichtiger ist, dass die zwei Widerstände zwar keine große Leistung 
abkönnen können müssen, aber mindestens die halbe Netzspannung 
(Spitze-Spitze + Toleranz). Das zwar nur beim Einschalten, aber das 
reicht manchmal für ein ganzes Leben.

von andy (Gast)


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Hallo
Habe nochmal die Frage welchen Kondensator ich für C1 nehmen soll
http://www.dextrel.net/diyzerocrosser.htm
MKS-4 oder MP3-X2

von Falk B. (falk)


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MP3-X2

von MaWin (Gast)


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> MP3-X2

Unsinn, C2 ist ein ganz normaler Elko der nicht über 16V aufgeladen 
werden kann (Spannungsteiler).

C1 wäre als X2 auch fehldimensioniert, da hinter den Widerständen nicht 
mehr ausreichend Strom für einen X2 fliesst. Also ein ganz normaler 
Folienkondensator, auch der sieht nicht mehr als 20V.

von nulled (Gast)


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MaWin schrieb:
> Unsinn, C2 ist ein ganz normaler Elko der nicht über 16V aufgeladen
> werden kann (Spannungsteiler).

Und wer es MaWin nicht glaubt :-) der kann es im Originallink nachlesen, 
da steht es ausführlich beschrieben.

von marco (Gast)


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Schlussendlich möchte auch ich und für alle die die Schaltung von 
http://www.dextrel.net/diyzerocrosser.htm das erste mal aufbauen fragen, 
welche Ausführungsformen für die Bauelemente nötig sind. Für C1(10uF) 
weiß ich bereits kann ein normaler Elko verwendet werden.

Brauche ich nun jedoch für C2(1nF) einen Funkentstörkondensator oder 
reicht hier ein Keramik?

Falls ich die Gleichrichterdioden nicht diskret sondern als einzelnen 
Gleichrichter auflöte, ist dieser hier dann in Ordnung?
http://www.reichelt.de/Gleichrichter/B250C800RUND/3/index.html?;ACTION=3;LA=446;ARTICLE=4620;GROUPID=2998;artnr=B250C800RUND;SID=13USITIn8AAAIAAE0rt8Q0c2d32f8e73fdd694b7eaa844095cb89

Muss ich für die Widerstände von R1,R2 und R3 Metalloxidwiderstände 
verwenden??

Bitte um Aufklärung, da ich baldmöglichst bestellen wollte.

Gruß Marco

von Falk B. (falk)


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@  marco (Gast)

>Schlussendlich möchte auch ich und für alle die die Schaltung von
>http://www.dextrel.net/diyzerocrosser.htm das erste mal aufbauen fragen,

Ein weiser Entschluß mein Kind ;-)

>Brauche ich nun jedoch für C2(1nF) einen Funkentstörkondensator

nein.

>oder reicht hier ein Keramik?

Ja.

>Falls ich die Gleichrichterdioden nicht diskret sondern als einzelnen
>Gleichrichter auflöte, ist dieser hier dann in Ordnung?
>http://www.reichelt.de/Gleichrichter/B250C800RUND/...

Ja.

>Muss ich für die Widerstände von R1,R2 und R3 Metalloxidwiderstände
>verwenden??

Nein. Kann auch Kohleschicht sein.

von marco (Gast)


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Vielen Dank für deine Antwort!

Gruß Marco

von Florian (Gast)


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Falk Brunner schrieb:
> Nein. Kann auch Kohleschicht sein.

Weil die besser abbrennen?

von Falk B. (falk)


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@  Florian (Gast)

>> Nein. Kann auch Kohleschicht sein.

>Weil die besser abbrennen?

Ironie? Nein, weil deren Genauigkeit und sonstige Parameter ausreichend 
sind. Allerding ist der Einwurf nicht vollkommen falsch, die Empfehlung 
aus der Seite, alles mit 1/8 W Widerständen aufzubauen gilt für R1/R2 
NICHT; hir sollten es mindestens 1/4W Widerstände sein. Nicht wegen der 
Verlustleistung, sondern der Spannungsfestigkeit.

von amateur (Gast)


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Du kannst auch die zwei Widerstände durch 4 halb so große Ersetzen. 
Dadurch halbiert sich auch die maximale Spannung die auftreten kann. 
Dann kannst Du bei 1/8 Watt bleiben. Ob Kohle, Brikett oder 
Metallschicht ist unwichtig.

von Florian (Gast)


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Falk Brunner schrieb:
> Nicht wegen der
> Verlustleistung, sondern der Spannungsfestigkeit.

Ganz genau! Und soweit ich mich erinnern kann werden dafür Metalloxid 
bevorzugt.

von Jojo S. (Gast)


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Ich hatte für die Schaltung von dextrel.net ein Layout in Eagle gemacht, 
allerdings noch nicht aufgebaut und getestet.

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