Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Bitte eine Schaltung erklären!


von Henry R. (Gast)


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Hallo Leute,

ich stehe kurz davor, mein erstes großes Projekt abzuschließen - mir 
fehlt jedoch noch ein Modul, mit dem ich per 5V einen 230V-Strom 
schalten kann. Alles andere, wie Energieversorgung, Software und 
Hardware auf der Hauptplatine usw ist bereits geklärt, mir fehlt nurnoch 
das.

Ich habe nach ein bisschen Stöbern im Forum irgendwo eine Schaltung 
gefunden, die aus einem MOC3041 Optokoppler und einem TIC246M Triac 
besteht. Ich muss nochmal schauen, in welchem Thread das war. Ich würde 
nur ungern diese Schaltung einfach nachbasteln, sondern sie zumindest 
verstehen - kann mir die jemand erklären? Soweit ich verstehe, dient der 
MOC als 'Sicherung' und der TIC als 'AND'-Baustein, kann das sein?

Es wäre nett von euch, wenn mir da mal jemand was passendes posten würde 
und mir das erklären würde, ich habe glaube ich das Prinzip 'Triac' noch 
nicht recht verstanden.

von Dunimmsteinrelais (Gast)


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Hör mal Freund.
Nimm ein Relais. Mit dem "AND" - Baustein brätst Du dich selbst!

Ein Freund

von Granatenvoll (Gast)


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Als ich das gerade gelesen habe, musste ich echt lachen.

Henry R. schrieb:
> ich habe glaube ich das Prinzip 'Triac' noch
> nicht recht verstanden.

Ich glaube, Du hast noch eine ganze Menge nicht verstanden. Bitte lies 
Dir nochmal Deine Frage durch und tue mal dabei so, als ob dies ein 
anderer geschrieben hätte. Was würdest Du zu dieser Fragestellung sagen?

von Henry R. (Gast)


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Naja.. ich denke das gleiche wie vorher :D

Ich hab mir das Schaltbild angesehen (ich finde es nicht mehr, aber ich 
denke die meisten wissen, was gemeint ist, das scheint nie ziemliche 
Standartschaltung zu sein) und mir eben versucht zu erklären wozu man 
die Teile braucht und bin eben dann auf folgende Erklärung gekommen - 
der MOC fungiert als Sicherung (oder? also wenn irgendwas durchhaut, 
platzt dann höchstens der MOC und nicht .. alles.) und der Triac 
fungiert als AND-Baustein (also falls 5V AND 230V anliegt, fließen 
hinten auch 230V raus. Sonst nicht.).So ein Triac fungiert doch als 
Relais, oder? Oder was würdest du alternativ vorschlagen?

Allerdings ist mir der Rest noch nicht klar, ich weiß noch nicht mal ob 
das überhaupt alles richtig ist. Daher bitte ich um ne Erklärung, ich 
sage doch, dass ich das Prinzip nicht verstehe und diese Schaltung gerne 
erklärt haben möchte.

von Patrick (Gast)


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Henry R. schrieb:
> der MOC fungiert als Sicherung

Nein. "Der MOC" ist ein Optokoppler, der die "ungefährlichen" 5V Deiner 
Schaltung von den (gefährlichen!) 230V trennt. Im Gehäuse sitzen dazu 
eine LED auf der 5V-Seite und ein Optotriac auf der 230V-Seite.

> und der Triac fungiert als AND-Baustein (also falls 5V AND 230V anliegt, fließen 
hinten auch 230V raus. Sonst nicht.)

Am Triac liegen höchstwahrscheinlich keine 5V an; zumindest nicht "die 
5V", die Du glaubst. Wie gesagt, Optokoppler und so.
Ein Triac wird durch einen Stromimpuls am Gate "gezündet", d. h. er wird 
durchlässig, bis der durch ihn fließende Strom (A1-A2) einen gewissen 
Schwellwert unterschreitet, dann sperrt er wieder (d. h. in jedem 
Stromnulldurchgang).
Deswegen nimmt man Triacs auch hauptsächlich für 
Phasenanschnittschaltungen, z. B. Dimmer für "normale" Leuchtmittel.

> So ein Triac fungiert doch als Relais

Nein, definitiv nicht. Siehe oben.

von Werner M. (Gast)


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Patrick schrieb:
> Deswegen nimmt man Triacs auch hauptsächlich für
> Phasenanschnittschaltungen, z. B. Dimmer für "normale" Leuchtmittel.

Es sei den man nimmt eines der Geschwister vom MOC3041 mit 
Nulldurchgangsschalter. Die sind für Nicht-Dimmer besser geeignet.

von Henry R. (Gast)


Angehängte Dateien:

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Na danke, endlich mal ne Antwort, mit der man Information vermittelt 
bekommt.

Der Sinn vom Optokoppler ist mir wie gesagt klar, ich meinte nicht das 
Bauteil 'Sicherung' aus dem Sicherungskasten, sondern eine Absicherung, 
da galvanische Trennung.

Okay gut, damit macht das Konzept Triac auch Sinn, ich hab mich schon 
gefragt wieso da nicht ganz normale Relais dann genommen werden können. 
Die sind für die 50Hz wohl zu 'langsam' oder?

Ich habe etwas vor, wie in der Schemazeichnung hier angedeutet. Wieso 
ist auf der 'Lastleitung' mit 220V hier über R2 der Optokoppler 
involviert?

von Henry R. (Gast)


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PS.: Überall taucht der Begriff 'Nulldurchgangsschalter' auf - kann mir 
das jemand auch nochmal etwas näher bringen? Ich habe nämlich einen 
MOC3041...

von Harald W. (wilhelms)


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Henry R. schrieb:

> Ich hab mich schon
> gefragt wieso da nicht ganz normale Relais dann genommen werden können.

Natürlich können dafür normale Relais genommen werden und die meisten
machen das auch. Das ist besonders empfehlenswert, wenn man noch
ähnlich große Lücken in der Theorie wie Du hat. Nicht, das Du Dich
wunderst, wieso Du am Triac einen "gewischt" bekommst, obwohl der
Triac doch eigentlich "ausgeschaltet" ist.
Gruss
Harald

von Henry R. (Gast)


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Irgendwann muss man ja mal anfangen zu lernen, oder? ;)

von Harald W. (wilhelms)


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Henry R. schrieb:
> Irgendwann muss man ja mal anfangen zu lernen, oder? ;)

Ja, aber beim Bau eines Hauses fängt man beim Keller an und nicht
beim Dach. Und wenn man man sich mit medizinischen Themen beschäftigt,
schaut man vielleicht als erstes auch, wie man einen blutenden Finger
verbindet, und nimmt sich nicht gleich selbst den Blinddarm raus.
Gruss
Harald

von Michael (Gast)


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So ganz einfach. Ein Triac braucht eine sog. Zündspannung. Die ist nicht 
ohne. Dieser Triac (TR1) braucht eben 230V Zündspannung. Diese bekommt 
er von dem Optotriac (IC1) der optisch "gezündet" wird. Der kann aber 
keine hohen Ströme ab, darum zündet er nur Leistungstriac TR1. R2 
begrenzt den Strom bei den Schaltvorgängen der durch IC1 fließt. R1 
begrenzt den Strom durch die Photodiode da die sonst schaden nimmt.

Thema Nulldurchgangsschalter: Wir sprechen von Wechselstrom. Von 
positiver Halbwelle und negativer Halbwelle. Sobald die Spannung der 
pos. Halbwelle eine gewisse Schwelle überschritten hat (~>10V) ist der 
Triac zündfähig. Ab jetzt kann er gezündet werden. Einmal gezündet kann 
löscht er sich selbst wieder im nächsten Nulldurchgang. Beim 
Phasenanschnitt http://de.wikipedia.org/wiki/Phasenanschnittsteuerung
nimmt man nicht die ganze Halbwelle mit sondern nur einen Teil davon. 
Das heißt man zündet nicht in der Nähe des Nulldurchgangs sondern 
irgendwann mitten in der Welle. Das hat böse EMV-Ausstrahlungen zur 
Folge. Also "Funkstörungen" und Störungen auf der Stromleitung. Schlecht 
designte Geräte (z.B. Hobbyschaltungen mit Mikrocontroller & Logik) 
steigen aus, unerklärliche Fehler, ... Am besten schaltet man in dem 
Moment wo Strom und Spannung möglichst Null sind, also im Nulldurchgang. 
Es gibt TRIACs die erkennen den Nulldurchgang und lassen sich nur in 
diesem zünden. Mit denen ist dann kein Phasenanschnitt möglich. Ist aber 
einfacher zu handeln. Wenn man Phasenanschnitt machen möchte, dann muss 
man auch immer wissen wann der Nulldurchgang ist, denn von dort aus 
beginnt ja dann die Zeitrechnung. Wenn man das nicht hat und einfach 
blind schaltet und keine Nulldurchgangserkennung hat, dann ist das 
Ergebnis völlig zufällig und unbrauchbar.

von Peter R. (pnu)


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Die Schaltung besteht erst einmal aus einem kleinen Triac, das von der 
LED leitend gemacht wird. Deshalb optotriac. Dieses kleine Triac kann 
maximal 100mA, also keine wirkliche Last treiben. Im Vergleich zum 
Thyristor kann das Triac aber beide Halbwellen, das ist bei Wechselstrom 
notwendig.

Damit kommen wir zu dem zweiten Triac. Das ist erst mal sperrend. Wenn 
es einen Zündimpuls von einigen -zig mA auf die Zündelektrode bekommt, 
wird es leitend und verträgt einige A, kann also auch eine größere Last 
einschalten. Beim Nulldurchgang des Wechselstroms wird es aber jedesmal 
wieder sperrend, es "erlischt" und schaltet dann wieder aus. Das 
Optotriac muss also nach jedem Nulldurchgang das Triac neu zünden.

Wenn man dieses Zünden bewusst verzögert, kann man eine 
Phasenanschnittsteuerung hinbekommen (Stichwort Dimmer).

Besser ist der Betrieb, dass nur unmittelbar nach dem Nulldurchgang 
gezündet wird, das geht dadurch, dass im optotriac-IC auch noch eine 
kleine Schaltung zur Nulldurchgangserkennung enthalten ist.

Die Last für das Triac darf nicht zu klein sein (sonst zündet es nicht 
richtig) aber selbstverständlich auch nicht zu groß.
Bei ungünstigem Einsetzen der LED würde der ganze Laststrom über das 
Optotriac und die Zündelektrode des Triac fließen, zur Strombegrenzung 
ist deshalb der 500-Ohm-Widerstand notwendig.

Zur richtigen Arbeit, vor allem bei induktiver Last gehört zur Schaltung 
aber noch ein RC-Glied (Snubber)

von Patrick (Gast)


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Henry R. schrieb:
> Okay gut, damit macht das Konzept Triac auch Sinn, ich hab mich schon
> gefragt wieso da nicht ganz normale Relais dann genommen werden können.
> Die sind für die 50Hz wohl zu 'langsam' oder?

Nochmals: Eine Triac-Schaltung ist KEIN Relais!

Relais = Mechanischer Schaltkontakt, der durch einen Elektromagneten 
betätigt wird.
Vorteile: Hohe galvanische Trennung "von Haus aus", hoher 
Isolationswiderstand, geringer Übergangswiderstand. Nachteile: Begrenzte 
Lebensdauer (Mechanik!), Schaltzeiten irgendwo im µs- bis ms-Bereich, 
Phasenlage bei Wechselspannung daher ohne Weiteres undefiniert.

Triac = Halbleiter, der zunächst nur die Eigenschaft hat, durch einen 
Stromimpuls ein- und durch eine Reduzierung des Stroms auf ~0 wieder 
ausgeschaltet zu werden.
Vorteile: Erlaubt Einschalten bei definierter Phasenlage, daher 
hauptsächlich für Dimmer eingesetzt. Man kann damit natürlich auch 
"elektronische Relais" bauen.
Nachteile: Es ist ein Halbleiter (keine ideale Sperrung, keine ideale 
Leitung (d. h. Verluste), begrenzte Bereiche (Überspannung, Überstrom 
etc.)), Verbraucher-Stromaufnahme (Wellenform, Phasenlage) muss bekannt 
sein (Strom muss Nulldurchgänge haben) etc.

Was willst Du eigentlich machen? Im ersten Posting steht nur etwas von 
"Schalten"; hier schreibst Du, dass ein Relais für 50Hz zu langsam 
wäre...
Klar, ein Relais ist absolut ungeeignet, um damit eine 
Phasenanschnittschaltung aufbauen zu wollen. Aber um Verbraucher einfach 
und sicher per µC ein- und auszuschalten, ist es wohl speziell für 
Anfänger die beste Wahl.

von Rainer V. (rudi994)


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Logik-Gatter als TRIAC ?  Noch nie gehört. Um nicht Leib und Leben zu 
gefährden, sind weitere Kenntnisse nötig. Soll ja eine professionelle 
Schaltung werden. Leider habe ich keine Erfahrung mit Optokopplern und 
TRIACs, dafür habe ich aber einen Thread gefunden, der Schaltungen mit 
MOC3041 und TIC246M zum Schalten einer Lampe (!) enthält :

TRIAC am AVR-Schaltplan  (07.04.2007 11:25) 
Beitrag "Triac am AVR - Schaltplan"

von Verwirrter (Gast)


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Michael schrieb:
> EMV-Ausstrahlungen
Elektro-Magnetische-Verträglichkeit-Ausstrahlung ???
Ich bin verwirrt.

von c-hater (Gast)


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Peter R. schrieb:

> Die Schaltung besteht erst einmal aus einem kleinen Triac, das von der
> LED leitend gemacht wird. Deshalb optotriac.

Lustig ist allerdings, daß es eben kein Triac ist, sondern eigentlich 
ein Diac.

Optotriac allerdings ist wieder richtig, denn der Begriff erklärt, wo 
der objektiv nicht vorhandene, für einen Triac aber zwingend notwendige 
dritte Anschluß zu suchen ist. (Vorsilbe "Tri" = "drei")

Der dritte Anschluß existiert also nur virtuell/logisch in Form des 
Lichteinfalls. Physikalisch handelt es sich um einen Diac.

von Dödel (Gast)


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Henry R. schrieb:
> Irgendwann muss man ja mal anfangen zu lernen, oder? ;)

Lernen bedeutet aber auch, dass man sich die gesuchten Informationen 
selbst versucht zu beschaffen und die Zusammenhänge dann selbst zu 
ergründen. Bedeutet zwar persönlich mehr Aufwand, der Lerneffekt ist 
aber x-fach grösser.
Gute Anlaufstellen sind dabei Google und Wikipedia, oder sogar die 
Suchfunktion hier im Forum.

von Harald W. (wilhelms)


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Verwirrter schrieb:
> Michael schrieb:
>> EMV-Ausstrahlungen
> Elektro-Magnetische-Verträglichkeit-Ausstrahlung ???
> Ich bin verwirrt.

Anscheinend bist Du verwirrt, weil Du nicht genug Verträglichkeits-
strahlung abbekommen hast. :-)
Gruss
Harald

von Harald W. (wilhelms)


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Patrick schrieb:

> Klar, ein Relais ist absolut ungeeignet, um damit eine
> Phasenanschnittschaltung aufbauen zu wollen.

Theoretisch würde das z.B. mit Reedrelais durchaus gehen; allerdings
wäre der Verschleiss da wohl zu groß. Vor der Erfindung des Transistors
hat man z.B. Schaltnetzteile mit sog. Zerhackern, also speziellen,
mechanischen Relais gebaut. Da man aber heute bessere Bauelemente
für diesen Zweck hat, macht man das heute anders.
Gruss
Harald

von Flow (Gast)


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> Lustig ist allerdings, daß es eben kein Triac ist,
 > sondern eigentlich ein Diac.
Da interpretierst du das Symbol falsch.
Ein DIAC, der im Nulldurchgang schalten soll?

"The BRTXX/MOCXX are AC switch optocouplers with/without zero voltage 
detectors consisiting of two electrically insulated lateral power ICs 
which integrate a thyristor SYSTEM, a photo detector and noise 
suppression at the output and a IR GaAs diode at the input."


"The TRIAC consists of two inverse parallel connected monolythic SCRs."

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