Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik 220VAC/10A mit 5DC schalten


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von Valmir S. (goldeneyes1987)


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Hallo alle zusammen,

da ich nun wieder mehr Zeit habe im Hause als im Freien zu verbringen, 
wollte ich mich an einem kleinen Projekt probieren und hierzu benötige 
ich Eure Hilfe.
Ich möchte mit 5V DC eine Last (10A, induktiv), die am Netz (220V AC) 
hängt, möglischt effizient schalten. Zudem sollte die Größe der 
Gesamtschaltung möglischt klein sein. Als Schalter dient kapazitiver 
Schalter (N-MOS-open-drain - Ruhestrom typ. 5 μA @ +UB = 4,75...7 VDC).
Der klassische Ansatz wäre ein Relai inkl. eines Step-Down-Converters 
(https://www.amazon.de/HLK-PM01-Step-down-Modul-Haushalt-Netzschalter/dp/B01768OJKK/ref=sr_1_fkmr0_2?ie=UTF8&qid=1478951058&sr=8-2-fkmr0&keywords=Hil+link+5V+step+down) 
- diese Bauteile habe ich mir mal bestellt. Nun wollte ich aber wissen, 
ob es auch bessere Alternativen gibt?

Danke im Voraus!

Gruß,
GoldenEyes

: Verschoben durch Moderator
von Lothar M. (lkmiller) (Moderator) Benutzerseite


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Valmir S. schrieb:
> Relai inkl. eines Step-Down-Converters
Wofür der Wandler?

Was ist denn die Lädt? Wie oft wird die geschaltet? Wie sehr kannst du 
das Schaltsignal belasten?

von Ddd D. (dds)


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Valmir S. schrieb:
> Ich möchte mit 5V DC eine Last (10A, induktiv), die am Netz (220V AC)
> hängt, möglischt effizient schalten. Zudem sollte die Größe der
> Gesamtschaltung möglischt klein sein. Als Schalter dient kapazitiver
> Schalter (N-MOS-open-drain - Ruhestrom typ. 5 μA @ +UB = 4,75...7 VDC).

Ein Relais hört sich gut an. Es gibt auch Typen, die mit 5V direkt 
schalten können:
http://www.fujitsu.com/downloads/MICRO/fcai/relays/ftr-f3-10a-cc.pdf

Dann sollte man die Freilaufdiode parallel zur Relaispuls nicht 
vergessen, sonst ist der Schalttransistor nach dem ersten Ausschalten 
wahrscheinlich Geschichte.

Bei 230V Anwendungen, und dann auch noch induktiv würde ich über eine 
Sicherung in Reihe zum Relaiskontakt nachdenken.
Bei kapazitiven Lasten können dir die Kontakte abbrennen und ohne 
Leistungsbegrenzung ist das nicht schön.

Ein Snubber parallel zum Relaiskontakt kann darüber hinaus die 
Lebensdauer des Schaltkontaktes erhöhen.

von Valmir S. (goldeneyes1987)


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Lothar M. schrieb:
> Valmir S. schrieb:
>> Relai inkl. eines Step-Down-Converters
> Wofür der Wandler?
Als Ub für den kapazitiven Schalter.


> Was ist denn die Lädt? Wie oft wird die geschaltet? Wie sehr kannst du
> das Schaltsignal belasten?
Bei der Last handelt es sich um eine Glühbirne, die ab und zu geschaltet 
wird. Das Schaltsignal kann ist mit max. 0,5A belastbar.

von Ddd D. (dds)


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Valmir S. schrieb:
> Bei der Last handelt es sich um eine Glühbirne, die ab und zu geschaltet
> wird. Das Schaltsignal kann ist mit max. 0,5A belastbar.

Eine Glühbirne ist keine induktive, sondern (beim Einschalten) eine 
kapazitive Last.

Wenn die Versorgung mit 0.5A belastbar ist brauchst du keinen DC/DC 
Wandler und kannst wie oben beschrieben das 5V Relais direkt an die 
Versorgung hängen.

von Harald W. (wilhelms)


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ddd d. schrieb:

> Eine Glühbirne ist keine induktive, sondern (beim Einschalten) eine
> kapazitive Last.

Ach, hast Du die Physik neu erfunden? :-(

von Valmir S. (goldeneyes1987)


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ddd d. schrieb:
> Eine Glühbirne ist keine induktive, sondern (beim Einschalten) eine
> kapazitive Last.
Warum ich induktiv geschrieben habe ist mir gerade selbst net mehr klar 
:-)

> Wenn die Versorgung mit 0.5A belastbar ist brauchst du keinen DC/DC
> Wandler und kannst wie oben beschrieben das 5V Relais direkt an die
> Versorgung hängen.
Ja, aber ich brauche einen AC/DC Wandler um den kapazitiven Schalter zu 
betreiben.

: Bearbeitet durch User
von Ddd D. (dds)


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Harald W. schrieb:
> Ach, hast Du die Physik neu erfunden? :-(

https://de.wikipedia.org/wiki/Einschaltstrom
https://de.wikipedia.org/wiki/Glühlampe#Elektrische_Eigenschaften

Nun im wesentlichen ist eine Lampe ein Kaltleiter, d.h. beim Einschalten 
fließt ein relativ großer Strom, vergleichbar mit einem Kondensator. Was 
soll daran falsch sein?

von THOR (Gast)


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ddd d. schrieb:
> Harald W. schrieb:
>> Ach, hast Du die Physik neu erfunden? :-(
>
> https://de.wikipedia.org/wiki/Einschaltstrom
> https://de.wikipedia.org/wiki/Glühlampe#Elektrisch...
>
> Nun im wesentlichen ist eine Lampe ein Kaltleiter, d.h. beim Einschalten
> fließt ein relativ großer Strom, vergleichbar mit einem Kondensator. Was
> soll daran falsch sein?

Die Glühlampe ruft keine 90° Phasenverschiebung hervor.

Ein Einschwingvorgang allein macht noch keine reaktive Last.

von Ddd D. (dds)


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THOR schrieb:
> Die Glühlampe ruft keine 90° Phasenverschiebung hervor.

Das ist richtig, deshalb schrieb ich ja dazu beim Einschalten.

> Ein Einschwingvorgang allein macht noch keine reaktive Last.

Auch richtig, aus Sicht des Relaiskontakts ist aber egal, ob der Strom 
im eingeschwungenen Zustand dann 90° vorauseilt oder hinterherrennt. Da 
ist für die Lebensdauer (fast) nur entscheidend, wie geschaltet wird.

: Bearbeitet durch User
von Harald W. (wilhelms)


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ddd d. schrieb:

> Nun im wesentlichen ist eine Lampe ein Kaltleiter, d.h. beim Einschalten
> fließt ein relativ großer Strom, vergleichbar mit einem Kondensator. Was
> soll daran falsch sein?

Ein Kaltleiter ist keine Kapazität.
(Und Du auch nicht.)

von Wolfgang (Gast)


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ddd d. schrieb:
> THOR schrieb:
>> Die Glühlampe ruft keine 90° Phasenverschiebung hervor.
>
> Das ist richtig, deshalb schrieb ich ja dazu beim Einschalten.

Eine kapazitive Last würde aber eine Phasenverschiebung erzeugen. Das 
tut eine Glühbirne nicht, auch nicht beim Einschalten.
Eine Glühbirne ist ein PTC.

von Ddd D. (dds)


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Harald W. schrieb:
> Ein Kaltleiter ist keine Kapazität.
> (Und Du auch nicht.)

Bitte dazu folgenden Artikel (vom Relaishersteller Panasonic) lesen:

http://www.elektroniknet.de/elektronik/e-mechanik-passive/technische-loesungen-zur-reduzierung-von-lichtboegen-26387.html

Ich zitiere:
Der Einschaltlichtbogen

Im Einschaltvorgang bereiten kapazitive Lasten wie Kondensatoren oder 
Glühbirnen die größten Probleme. Grund ist ihr Kurzschlussverhalten 
durch Ladevorgänge oder das Kaltleiterverhalten (PTC). Der Federkontakt 
setzt sich nach Anlegen der Spulenspannung in Bewegung, binnen 
Bruchteilen einer Millisekunde legt er den Weg zum Festkontakt zurück. 
Sofort beginnt ein hoher Einschaltstrom zu fließen. Doch der entstehende 
Impuls durch den Aufprall ist so stark, dass der Federkontakt wieder ein 
Stück zurückschnellt. Der hohe Strom in Verbindung mit einer Spannung 
von mehr als 8 V (Ionisationsspannung des Metalls) reicht aus, um einen 
kleinen Lichtbogen entstehen zu lassen.

von Ddd D. (dds)


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Harald W. schrieb:
> (Und Du auch nicht.)

Ok. I'm out... du Kapazität

von THOR (Gast)


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Das ist ja alles richtig, aber eine Glühlampe ist immer noch keine 
Kapazität.

Und zum Snubber wurde schon was gesagt.

von Wolfgang (Gast)


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Valmir S. schrieb:
> Ich möchte mit 5V DC eine Last (10A, induktiv), die am Netz (220V AC)
> hängt, möglischt effizient schalten.
> ...
> Nun wollte ich aber wissen, ob es auch bessere Alternativen gibt?


k.A., was aus deiner Sicht "besser" bedeutet?

Ein SSR von Fotek wäre auch eine Möglichkeit
http://www.fotek.com.hk/solid/SSR-1.htm
http://www.switchtechniquekzn.co.za/wp-content/uploads/2012/09/SSRelays.pdf

Größe (LxBxH) ca. 60 x 45 x 24 mm

von Jobst Q. (joquis)


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THOR schrieb:
> Das ist ja alles richtig, aber eine Glühlampe ist immer noch keine
> Kapazität.

Aber wenn eine Glühlampe kaum noch erhältlich ist und durch eine 
LED-Birne ersetzt wird, zahlt es sich aus, auch eine kapazitive 
Belastung in Erwägung gezogen zu haben.

: Bearbeitet durch User
von Valmir S. (goldeneyes1987)


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Wolfgang schrieb:
> Valmir S. schrieb:
>> Ich möchte mit 5V DC eine Last (10A, induktiv), die am Netz (220V AC)
>> hängt, möglischt effizient schalten.
>> ...
>> Nun wollte ich aber wissen, ob es auch bessere Alternativen gibt?
>
>
> k.A., was aus deiner Sicht "besser" bedeutet?
>
> Ein SSR von Fotek wäre auch eine Möglichkeit
> http://www.fotek.com.hk/solid/SSR-1.htm
> http://www.switchtechniquekzn.co.za/wp-content/uploads/2012/09/SSRelays.pdf
>
> Größe (LxBxH) ca. 60 x 45 x 24 mm

Besser ist evtl. das falsche Wort, ich meine natürlich effizienter!
Ein SSR hatte ich mir auch schon angeschaut, nur die Größe war nicht 
passend! Daher bin ich beim Relai geblieben.
Aber was gibts es eigentlich für Alternativen zu meinem verwendeten 
AC/DC Converter?

von Wolfgang (Gast)


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Valmir S. schrieb:
> Besser ist evtl. das falsche Wort, ich meine natürlich effizienter!

Der Wirkungsgrad eine Glühbirne ist so schlecht, dass die Effizienz der 
Ansteuerschaltung dann meist von untergeordneter Bedeutung ist.

Wenn es dir um Effizienz geht, nimmt ein Leuchtmittel was mehr Licht aus 
dem Strom rausholt und achte drauf, dass der Ruhestrom deiner 
Ansteuerung vernachlässigbar ist.

von Valmir S. (goldeneyes1987)


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Wolfgang schrieb:
> Valmir S. schrieb:
>> Besser ist evtl. das falsche Wort, ich meine natürlich effizienter!
>
> Der Wirkungsgrad eine Glühbirne ist so schlecht, dass die Effizienz der
> Ansteuerschaltung dann meist von untergeordneter Bedeutung ist.
>
> Wenn es dir um Effizienz geht, nimmt ein Leuchtmittel was mehr Licht aus
> dem Strom rausholt und achte drauf, dass der Ruhestrom deiner
> Ansteuerung vernachlässigbar ist.

Und genau um diesen Ruhestrom geht es mir! Gibt es AC/DC Converter die 
möglichst kleine Ruheströme ermöglichen?

von Relais (Gast)


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Hm ich werfe mal den Begriff bistabiles Inrushrelais in den Raum.

z.B.
https://www.reichelt.de/HFE20-1-005-1HD/3/index.html?ARTICLE=127005

Allerdings verkompliziert sich dann die Ansteuerung etwas.

von Manfred (Gast)


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>> Der Wirkungsgrad eine Glühbirne ist so schlecht, dass die Effizienz der
>> Ansteuerschaltung dann meist von untergeordneter Bedeutung ist.
Nein, weil die Ansteuerung vermutlich dauerhaft am Netz ist. Ein 
Dauerverbraucher zieht knapp 9kWh pro Watt und Jahr.

> Und genau um diesen Ruhestrom geht es mir! Gibt es AC/DC Converter die
> möglichst kleine Ruheströme ermöglichen?
Mal angucken, was USB-Ladegeräte so verbrauchen?

von voltwide (Gast)


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Der Grundverbrauch solcher kleinen AC-Adapter muß heutzutage <100mW sein 
(DoE level VI)

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