Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Optotriac und Triac richtig beschalten


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von Patrick S. (schnibbelwind)


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Moin, ich möchte eine Last (60-100W 24V-Lötkolben) mit einem Triac 
schalten.

Hierfür habe ich einen ATMega8 und einen Optotriac zur Ansteuerung.

(AC Quelle ist ein Trafo mit 24VAC.)

Meine Frage ist jetzt, wie muss ich die Widerstände zwischen Optotriac 
und Triac dimensionieren?

Muss ich mit dem oberen Widerstand den Strom auf maximal 100mA begrenzen 
und der untere Widerstand fungiert als Pulldown-Widerstand?!

(Snubber-Kondensator lasse ich weg. Verwende einen Snubberless-Triac und 
die Leistung ist verhältnismässig klein)

von Teo D. (teoderix)


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Lies mal den Thread durch
Beitrag "Ausgangsstrom eines Optotriacs"

Patrick S. schrieb:
> Snubber-Kondensator lasse ich weg. Verwende einen Snubberless-Triac und
> die Leistung ist verhältnismässig klein

Nö, der Optotriac hätte sicher gerne einen!?

von MaWin (Gast)


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Patrick S. schrieb:
> (AC Quelle ist ein Trafo mit 24VAC.)

Diese Schaltung für induktive Lasten ist unpassend für den ohmsche 
Heizwiderstand (sie kann an bestimmten Winkeln nicht zünden), nimm die 
Schaltung mit nur 1 Widerstand.

> Meine Frage ist jetzt, wie muss ich die Widerstände zwischen Optotriac
> und Triac dimensionieren?

Der berechnet sich zu: 24V * 1.414 / 1.2A = 28 Ohm minimal, dann zündet 
der angeschlossene TRIAC (NATÜRLICH nennst du seinen Typen nicht, ich 
nehme mal einen mit 35mA Gate-Strom an) noch bei 1.4 + 1.4 + 1 = 3.8V, 
also frühestens bei 6 Grad zu Beginn der Sinuskurve. Höhere 
Widerstandwerte verschieben diesen frühesten Zeitpunkt nach hinten, 
trotzdem würde ich zumindest 47 Ohm nehmen, man muss die 1.2A absolute 
maximum rating ja nicht ausnutzen.

von Teo D. (teoderix)


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MaWin schrieb:
> sie kann an bestimmten Winkeln nicht zünden

Welcher Winkel? Wenn doch, warum?


PS: Nein das is keine Beitrag um MaWin zu ärgern, nur einer um Teo 
schlauer zu machen!

von MaWin (Gast)


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Winkel innerhalb der Sinuswelle, eine ganze Sinuskurve mit positivem und 
negativem Teil sind 360 Grad.

von MaWin (Gast)


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Ich seh gerade, der Optokoppler hat ja zero cross, zündet also sowieso 
schlechtensfalls nur bis 20V. Ob das gewünscht war....

von Teo D. (teoderix)


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MaWin schrieb:
> Ich seh gerade, der Optokoppler hat ja zero cross, zündet also sowieso
> schlechtensfalls nur bis 20V.

Ty, dachte schon was verpasst zu haben.

von MaWin (Gast)


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Und noch schlimmer, der Schaltplan ist auch noch Murks,
ein Kondensator direkt parallel zum TRIAC (=Einschaltstrom unendlich), 
ein Widerstand zwischen Gate und Anode mag ja sinnvoll sein um 
Fehlzündungen zu unterdrücken, wäre aber ehr hochohmig (10k). Es geht 
also nur um den Widerstand oben.

Die Phasenverschieberschaltung für induktive Lasten war:

von Patrick S. (schnibbelwind)


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Antwort auf  Teo Derix:

Habe ich das jetzt richtig verstanden?!

Ich habe einen Triac, der braucht mindestens 50mA und 1.3V zum zünden.
Mein Optotriac kann permanent 100mA und kurzzeitig 1.2A liefern.

Wenn ich jetzt den oberen Widerstand mit 220 Ohm wähle, habe ich bei 
24V, ~100mA und 2V. Also eigentlich genug für den Triac?!
Wobei dann zündet er nur kurz vor dem Spitzenwert?!

Ich möchte aber möglichst ab dem Nulldurchgang zünden.
Wenn ich dann einen Widerstand von 36 Ohm wähle, habe ich 620mA und 
22.3V.
Dann würde er schon wesentlich früher zünden?!

Ich sollte dann nur nicht über die 1.2A Spitze kommen.

: Bearbeitet durch User
von Patrick S. (schnibbelwind)


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Hier an der Stelle das Datenblatt, des Triacs.

von Patrick S. (schnibbelwind)


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MaWin schrieb:
> Ich seh gerade, der Optokoppler hat ja zero cross, zündet also sowieso
> schlechtensfalls nur bis 20V. Ob das gewünscht war....

Das sollte doch passen?!

60W/24V = 2.5A
I_h ist bei -40C°=2.25A, 20C°=1A

von MaWin (Gast)


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Patrick S. schrieb:
> Ich möchte aber möglichst ab dem Nulldurchgang zünden.

Ok, dann kannst du den Widerstand klein wählen (1.2A bei 20V wären 16 
Ohm, weil man nicht am absolute maximum knabbern sollte eben 33 Ohm) 
dann zündet der TRIAC schon ab 1.4+1.3+1.65 = 4.35V am Anfang der 
Sinuswelle. Nimm aber die einfachere Schaltung ohne C.

TRIACs haben eben das Problem erst bei ca. 1.3V zu zünden, der OptoTRIAC 
kostet noch mal so viel.

Warum eigentlich galvanische Trennung ? Du hast doch 24V, die sind doch 
sicher schon netzgetrennt. Du kannst doch den TRIAC direkt galvanisch 
mit der Steuerung (uC) verbinden, wenn du drauf achtest, nur in den 
richtigen Quadranten zu zünden (snubberless).

https://www.renesas.com/en-eu/doc/DocumentServer/023/U16498EE1V1AN00.pdf

Dann kann man schon direkt nach dem Nulldurchgang zünden, weil die 
Ansteuerspannung höher ist als die Verbraucherspannung (sprich: Man 
gewinnt die Ansteuerspannung nicht unter Spannungsverlusten aus der 
Verbraucherspannung).

von Matthias S. (Firma: matzetronics) (mschoeldgen)


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Die Schatung hier läuft bei mir schon seit Jahren. Hier wird aber 
Wellenpaket- und nicht PWM Steuerung benutzt:
http://www.schoeldgen.de/avr/solderstation.png
Ich benutze den Optotriac praktisch nur wegen des 
Nulldurchgangdetektors, sonst wäre er überflüssig.

: Bearbeitet durch User
von Teo D. (teoderix)


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Matthias S. schrieb:
> Die Schatung hier

Sollte die Blaue LED verdeckt/gedämpft/indirekt verbaut werden?

von Manfred (Gast)


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MaWin schrieb:
> Du kannst doch den TRIAC direkt galvanisch
> mit der Steuerung (uC) verbinden, wenn du drauf achtest, nur in den
> richtigen Quadranten zu zünden (snubberless).
> https://www.renesas.com/en-eu/doc/DocumentServer/023/U16498EE1V1AN00.pdf
> Dann kann man schon direkt nach dem Nulldurchgang zünden, weil die
> Ansteuerspannung höher ist als die Verbraucherspannung
Bei einem Einzelstück tun die 45 Cent nicht weh, machen aber den Aufbau 
einfacher - ich hätte da keine Einwände.

Matthias S. schrieb:
> Ich benutze den Optotriac praktisch nur wegen des
> Nulldurchgangdetektors, sonst wäre er überflüssig.
Hast Du den Nulldurchgangsdetektor mal gemessen?

Laut Datenblatt greift die zwischen 5 und 20 Volt. Bei 24V liegen gerade 
mal 34 Vspitze an, da könnte der Kamerad doch recht weit oben zünden. 
Sehe ich aber bei ohmscher Last eher gelassen.

von Wolfgang (Gast)


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Teo D. schrieb:
> Sollte die Blaue LED verdeckt/gedämpft/indirekt verbaut werden?

Warum soll sie überhaupt sichtbar sein? Hauptsache, sie stabilisiert die 
Spannung für den Tiny. Und ja, es wird sich wohl eine LED finden, die 
den Strom verträgt und wenn es eine "weiße" 1W "Power"-LED ist.

von oldeurope O. (Gast)


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Matthias S. schrieb:
> Die Schatung hier
> http://www.schoeldgen.de/avr/solderstation.png

gefällt mir. :-)

LG
old.

von Teo (Gast)


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Wolfgang schrieb:
> Warum soll sie überhaupt sichtbar sein?
Warum nich? War ja ach teil der Frage.

> sie stabilisiert die
> Spannung für den Tiny.
Jo, genuieale und gleich ne Statusanzeige bei :)

Wolfgang schrieb:
> Und ja, es wird sich wohl eine LED finden
Jede meiner poplichsten Blauen, halten die geschätzten 15mA aus, nur 
sind da schon 5mA, als Anzeige nervig.

von Hermann (Gast)


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Ich habe zu meinem Erstaunen schon mehrfach alte Geräte zur Reparatur 
bekommen, die gänzlich auf die Schutzwiderstände am Opto-Tric verzichtet 
haben. D.h. direkte Verbindung mit Gate und A2-Anschluss des Triac.

Z.B. TLP3043 (zero cross) zum Zünden eines BTA26 für eine Heizung
und auch TLP3043 mit BTA16 für einen Lüftermotor beides an 220V~.
Ein anderer Fall: ein MOC3021 (ohne zero cross)und BTA10 an 24V~ für ein 
Pneumatikventil.

Hier wird wohl davon ausgegangen, dass die Spannung am Triac rechtzeitig 
zusammenbricht und der Spitzenstrom, der nur durch die Last begrenzt 
wird innerhalb der Grenzwerte ist. Sie waren nicht defekt und haben es 
alle mehrere Jahrzente ausgehalten.

Sind die Entwickler leichtsinnig, oder spricht bei Einhaltung der 
Grenzwerte nichts dagegen?

von Matthias S. (Firma: matzetronics) (mschoeldgen)


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Manfred schrieb:
> Laut Datenblatt greift die zwischen 5 und 20 Volt. Bei 24V liegen gerade
> mal 34 Vspitze an, da könnte der Kamerad doch recht weit oben zünden.
> Sehe ich aber bei ohmscher Last eher gelassen.

Ich gestehe, das ich bei der Planung der Schaltung nicht daran gedacht 
hatte und da es dann problemlos funktionierte (und ich schnell wieder 
eine Lötstation brauchte) habe ich es danach auch nie oszillografiert.

Der MC misst ja sowieso das Thermoelement und regelt danach. Falls 
weniger am Kolben ankäme, steuert der MC eben länger durch.

Wolfgang schrieb:
> Warum soll sie überhaupt sichtbar sein? Hauptsache, sie stabilisiert die
> Spannung für den Tiny.

Dolle stabilisiert sie eigentlich nicht, aber ich hatte damals Massen 
von den ekligen stechenden blauen LED. Hier kommts ja nicht drauf an, 
weil der MC ja den Differenzeingang gegen den internen Bandgap misst und 
Spannungsschwankungen wurscht sind.
Ich habe sie versteckt eingebaut, weil ich sie viel zu grell finde.

von Teo D. (teoderix)


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Matthias S. schrieb:
> weil ich sie viel zu grell finde.

Nich ins Loch der Frontplatte (falls vorhanden) stecken, mit Heißkleber 
ausfüllen und die LED dahinter gleich mit eingießen, Rasierklinge o.ä...
Wenn's immer noch zu hell is :) Hintergrund Beleuchten?


PS:Nein nein, keine Verbesserungsvorschläge für den TO, nur so.....

von MaWin (Gast)


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Hermann schrieb:
> Sind die Entwickler leichtsinnig, oder spricht bei Einhaltung der
> Grenzwerte nichts dagegen?

Na ja, wenn die Last nicht mehr Strom zulässt, als der Optotriac 
verträgt (z.B. eine 160W Heizung für 1A peak) und auch kein 
Snubberkondensator an der Last vorbei Strom liefern kann, läge es im 
Datenblattrahmen.
Aber der BTA26 hat wohl eine niederohmigere Last geschaltet.

von undel (Gast)


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MaWin schrieb:
> Hermann schrieb:
>> Sind die Entwickler leichtsinnig, oder spricht bei Einhaltung der
>> Grenzwerte nichts dagegen?
>
> Na ja, wenn die Last nicht mehr Strom zulässt, als der Optotriac
> verträgt (z.B. eine 160W Heizung für 1A peak) und auch kein
> Snubberkondensator an der Last vorbei Strom liefern kann, läge es im
> Datenblattrahmen.
> Aber der BTA26 hat wohl eine niederohmigere Last geschaltet.
Liegt auch am Nulldurchgangsdetektor. Wenn man Vinh=40V(max.), 
Itp=1A(rec.) zugrunde legt und Vtm/Vgt vernachlässigt, wären bei 
ohmscher Last an 230V~ ca. 1300W möglich (Rheiz=Vinh/Itp=40R).

Bedenken hätte ich bei Vac=120V(max. rec.) - ist halt ein 400V-Typ.

https://media.digikey.com/pdf/Data%20Sheets/Toshiba%20PDFs/TLP3041,42,43(S)%20Rev2010%20.pdf

von oldeurope O. (Gast)


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Na endlich:

Hermann schrieb:
> Ich habe zu meinem Erstaunen schon mehrfach alte Geräte zur Reparatur
> bekommen, die gänzlich auf die Schutzwiderstände am Opto-Tric verzichtet
> haben. D.h. direkte Verbindung mit Gate und A2-Anschluss des Triac.

Ja, normal. Funktioniert auch ufb. Hier im Forum aber
nicht gestattet und man macht sich deshalb das Leben schwer.
Siehe auch:

Beitrag "Re: Optotriac mit externer Spannung ansteuern"

Ich warte auf einen Beitrag mit Darlingron(-schalter) und frage
dann mal dezent, warum in der Collectorleitung des ersten
Transistors kein Widerstand liegt. hi hi

LG
old

von Homo Habilis (Gast)


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OXI T. schrieb:
> warum in der Collectorleitung des ersten
> Transistors kein Widerstand liegt

Ist doch klar: Meist nicht genügend Platz für den nötigen 10-Watter. 
Außerdem immer ein furchtbares Gefiesel, die Gehäuse 
aufzubrechen/-schneiden/-stemmen/bo...

von Harald W. (wilhelms)


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Matthias S. schrieb:

> Ich habe sie versteckt eingebaut,

Nun, heutzutage, wo Computer-Innenbeleuchtungen als
unheimlich cool gelten, kann man ja auch mal eine
Lötstationen-Innenbeleuchtung bauen. :-)

von Christoph M. (chrito)


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Hallo!

Könnte man das Prinzip Optotriac + Widerstand + Triac auch für 230 Volt 
verwenden, oder gibt es da einen Harken?

Fertige Solid-State-Relais mit >10A kosten ab 5 Euro aufwärts 
(z.B.S216S02F), wenn man einen schwachen Optotriac mit Zerocrossing und 
einen gewöhnlichen Triac nimmt, wäre ich bei ca. 3 Euro.

gewöhnlicher Triac:
BT 139/600   65 Cent

schwacher Optotriac mit Nulldurchgangsdetektor:
PR36MF21NSZF  80 Cent

starkes 16A SSR mit Nulldurchgangsdetektor:
S216s02F  12 Euro

Ich könnte mir vorstellen, dass das Gate oder der Widerstand wegbrennen, 
wenn der zweite Triac nicht schnell genug schaltet, weil ja dann die 
ganze Zeit 230 Volt über dem Vorwiderstand abfallen. Oder geht das 
trotzdem?

Viele Grüße,
Christoph

: Bearbeitet durch User
von MaWin (Gast)


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Christoph M. schrieb:
> Ich könnte mir vorstellen, dass das Gate oder der Widerstand wegbrennen,
> wenn der zweite Triac nicht schnell genug schaltet, weil ja dann die
> ganze Zeit 230 Volt über dem Vorwiderstand abfallen. Oder geht das
> trotzdem?

Ihm bleibt gar nichts anderes übrig als schnell zu schalten, er bekommt 
ja bis 1A auf's Gate gebraten. Nur wenn er kaputt ist, brennt die 
Ansteuerschaltung halt mit ab.

Interessantdr ist die Frage, wie man aus der Prinzipschaltung laut 
Datenblatt nun eine solide funktionsfähige Schaltung aufbaut.

600V OptoTRIAC wie MOS3052 und 600V TRIAC kann man durch einen 250V~ VDR 
auf 595V schützen, den VDR schützt man durch eine angebundene 98GradC 
Thermosicherung und den TRIAC vor hohen dU/dt durch einen Snubber, z.B. 
die beliebten 100nF/X2 in Reihe mit 33Ohm/1W und vkr Kurzschlusstrom 
durch eine 5x20 Feinsicherung. Bei induktiven Lasten, Leuchtstiffröhren 
oder Rollladenmotoren muss man noch mal extra nachdenken.

von Christoph M. (chrito)


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MaWin schrieb:
> Ihm bleibt gar nichts anderes übrig als schnell zu schalten, er bekommt
> ja bis 1A auf's Gate gebraten. Nur wenn er kaputt ist, brennt die
> Ansteuerschaltung halt mit ab.
ok, cool.. geht also :)  Danke für die ultraschnelle Antwort!

> Interessantdr ist die Frage, wie man aus der Prinzipschaltung laut
> Datenblatt nun eine solide funktionsfähige Schaltung aufbaut.
>
> 600V OptoTRIAC wie MOS3052 und 600V TRIAC kann man durch einen 250V~ VDR
> auf 595V schützen, den VDR schützt man durch eine angebundene 98GradC
> Thermosicherung
Gut, der VDR schützt den TRIAC vor Überspannung, soweit klar.
Aber jetzt den VDR nochmal mit ner Thermosicherung schützen? Wenn die 
durchbrennt ist doch dann wieder der TRIAC im Eimer?

von Hp M. (nachtmix)


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Patrick S. schrieb:
> AC Quelle ist ein Trafo mit 24VAC.)

Christoph M. schrieb:
> Ich könnte mir vorstellen, dass das Gate oder der Widerstand wegbrennen,
> wenn der zweite Triac nicht schnell genug schaltet, weil ja dann die
> ganze Zeit 230 Volt über dem Vorwiderstand abfallen. Oder geht das
> trotzdem?

Soweit kommt es ja im Normalfall nicht, weil ab etwa 20V der Optotriac 
nicht mehr gezündet wird.
In der Gegend um den Spannungsnulldurchgang beträgt bei 230V die 
Spannungsänderungsgeschwindigkeit etwa 0,1V/µs

Der BTA16 verträgt einen Stromanstiegsgeschwindigkeit von 50A/µs, d.h. 
er ist praktisch sofort nach dem Triggerimpuls voll leitend, ohne dass 
sich die Betriebsspannung dabei wesentlich ändert.

Ohne Netzfilter kann aber eine Fehltriggerung bei hoher Spannung 
auftreten, wenn die 230V plötzlich angelegt werden.
Dann muß der Vorwiderstand tatsächlich den Strom durch Optotriac und das 
Gate auf zulässige Werte begrenzen.

Bei der vom TE angepeilten Betriebsspannung von 24V erübrigen sich aber 
besondere Vorsichtsmaßnahmen, weil allein schon die Streuinduktivität 
des Trafos die Stromanstiegsgeschwindigkeit auf einen akzeptablen Wert 
begrenzt.
Trotzdem sollte man auch hier einen Begrenzungswiderstand vorsehen, 
damit nicht der Optotriac versucht konkurrierend zum gezündeten Triac 
den Laststrom zu übernehmen.

von MaWin (Gast)


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Hp M. schrieb:
> Bei der vom TE angepeilten Betriebsspannung von 24V erübrigen sich aber
> besondere Vorsichtsmaßnahmen,

Patric wollte im Oktober seinen Lötkolben mit 24V heizen, nun fragt aber 
Christof mit einer 220V Schaltung (die er dummerweise aus einem 120V 
MOC3020 Datenblatt hat mit zu kleinem 180 Ohm Vorwiderstand, er sollte 
mindestens die 330 aus dem MOC3052 Datenblatt nehmen).

von Karl B. (gustav)


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MaWin schrieb:
> Interessantdr ist die Frage, wie man aus der Prinzipschaltung laut
> Datenblatt nun eine solide funktionsfähige Schaltung aufbaut.

zwei Varianten:

https://www.mikrocontroller.net/attachment/306627/Leistungstriac_03.png


.....
und die 24V-Lötkolben-Heizung -... siehe angehängte Bildchen.


ciao
gustav

: Bearbeitet durch User
von MaWin (Gast)


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Karl B. schrieb:
> siehe angehängte Bildchen.

Habt ihr Opas hier eigentlich nur Schaltungen aus dem letzten 
Jahrhundert ? Der U106 wird inzwischen mit God aufgewogen, mit dem baut 
man keine neue Schaltung mehr "not recommended for new design".
Warum nicht gleich eine Schaltung basierend auf 
Röhrenoperationsverstärkern von Philbrick ?

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