Ich möchte einen Schaltschrank (Getreidetrockung) mit einer Fernüberwachung ausrüsten. Ein Raspi (oder sowas ähnliches) soll den Zustand von ca 25 Stück Kontrollämpchen (230 V Glimmlampen) erfassen und über Browser sichtbar machen. Später kommt vielleicht auch mal aktive Steuerung dazu. Für die Ausgabeseite gibts aus eBay / China-Quellen günstige Relais - sowohl mechanisch als auch SSR. Aber für die Eingangsseite sieht das mager aus. Im Prinzip sehe ich folgende Lösungansätze: - Trafo - RC-Vorwiderstand für Optokoppler=LED - mechanisches Relais - Lichtleiter (= räumlich erweiterter Optokoppler) Lichtleiter habe ich verworfen, weil Gepfriemel und die Glimmlampen gerne flackern. Auch mechanische Relais würde ich gerne vermeiden (Prellen, Verschleiß). Für die Lösung LED mit Vorwiderstand gibt es viele Vorschläge im Web, auch aus China, z.B. 3-Kanal für 6 € http://www.ebay.de/itm/272491927747 und auch die Profi-Variante, z.B. WAGO 859-772 "Optokopplerklemme" als Hutschienen-Anreihklemme für 35,- / Stück. Getreidelager sind feucht und staubig, auch der IP54-Schaltschrank wirkt keine Wunder. Die kurzen Kriechstrecken unter den Optokopplern machen mir Bauchschmerzen - auch beim teuren Wago-Teil. Ich hab' deswegen diese Schaltung mit Trafo und Optokopplern kombiniert aufgebaut. Die doppelte galvanische Trennung sieht nach Overkill aus, aber nach aktuellen Preisen (Reichelt) bleiben wir weit unter 5€/Kanal: 1,98 150.06-1 :: Trafo, Gerth-Baureihe 150.xx, 0,33VA, 6V 0,32 4N 32 :: OPTOKOPPLER 0,18 B420C1000DIP :: DIP-Brückengleichrichter 1A 420VAC ca 1 € für's "Hühnerfutter" Dafür habe ich zusätzliche Sicherheit, keine großen Schaltungsflächen unter Netzsspannung und extra Isolierung gegen allfällige Störeinstreungen. Die Bauteilwerte habe ich durch Ausprobieren halbwegs optimiert. Das Oszillogramm zeigt den Spannungsverlauf an C1 und am Ausgang. Der Hi-Pegel liegt bei 3,2 V Hat jemand einen besseren Vorschlag? Gibt es etwas fertiges, was ich noch nicht gefunden habe? Was muß ich hochspannungsmäßig beachten, wenn ich die Schaltung auf Loch- oder Streifenraster aufbauen möchte, vor allem im Hinblick auf Kriechströme und Überschläge? Macht es Sinn, zwischen Primär- und Sekundärseite des Trafos die Platine zu trennen? Oder sollte ich Streifen mit definiertem Potential dazwischen legen, z. B. Netz-Erde und Signal-GND? Primär- und Sekundärseite des Trafos sind 15 mm auseinander, es sind also bei Standard-Platinen 6 Lochreihen dazwischen.
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Wolfgang R. schrieb: > Lichtleiter habe ich verworfen, weil Gepfriemel und die Glimmlampen > gerne flackern. Würde ich nochmal überdenken. Sicherlich flackern Glühlampen, man sollte jedoch in der Lage sein, das 50Hz Flackern auszukompensieren. Im Notfall misst du eben den Nulldurchgang noch separat und misst einfach 5ms nach selbigen. Dann sind die Lampen, die leuchten garantiert Flackerfrei an. Natürlich funktioniert das nur, wenn es sich nicht um Drehstrom handelt, dann wird es etwas aufwändiger, da du die Lämpchen den einzelnen Phasen zuordnen musst um sinnvolle Aussagen zu erhalten. Aber auch das lässt sich mit einem Oszi innerhalb von Minuten herausfinden und entsprechend anpassen. Der große Vorteil ist: Spannungsunterschiede stellen überhaupt kein Problem dar. Du kannst dich ja mal bei der Firma Mentor umsehen. Die haben sich spezialisiert auf Lichtübertrager. Wir haben deren System abgewandelt auch im Einsatz: wir haben damit einen 18Kanal Optokoppler mit 25mm Kriechstrecke Platzsparend und kostengünstig aufgebaut.
Den Aufwand von Trafo + Optokoppler finde ich übertrieben. Nicht nur vom Preis, sondern auch von der Verlustleistung her. Diese einfache und preiswerte Schaltung hier Beitrag "Re: Optokoppler für 230V" habe ich schon längere Zeit ohne Probleme im Einsatz. Sie hat auf der Primärseite gerade mal 12 mW Wirkleistung. Das Einlesen über PCF8574 und I2C ist bei so vielen Kanälen sowieso zu empfehlen. Deine Ängste vor Kriechströmen am Optokoppler kannst du auf verschiedene Weise besänftigen. Da es ja eine Festinstallation ist, kannst du die Anschlüsse so legen, dass der Optokoppler am Neutralleiter liegt. Dann hast du eine so niedrige Spannung zwischen beiden Seiten, dass selbst bei Staub und hoher Luftfeuchtigkeit nichts zum Kriechen motiviert wird. Wenn dir das noch nicht sicher genug ist, kannst du die ganze Schaltung noch vergießen.
Nein, das ist schon so in Ordnung. Es fehlen nur Sicherungen.
Im Net und auch in diesem Forum kursieren zahlreiche Schaltungen für die Erfassung der 230V AC, auch oft als Nulldurchgangsdetektoren. Ich denke auch, dass für die einfache Wechselspannungserfassung Dein Entwurf schon ausreicht, möchte trotzdem 2 von mir genützte Schaltungsbeispiele zeigen. Vor allem deshalb, weil diese Aufbauten auch schon länger im Einsatz sind und fehlerfrei funktionieren :-)) Die erste Schaltung erfasst jeden Nulldurchgang (Zero-Cross Detektion) also liefert 100Hz Signal. Die zweite generiert ein 50HZ Signal aus dem Netzspannungsverlauf, hier entsteht also eine Periodenerfassung. Gruß!
Der Öler schrieb: > Nein, das ist schon so in Ordnung. Es fehlen nur Sicherungen. Wenn der Kondensator Kurzschluss hätte, würde der 10k Widerstand durchbrennen mit 23mA *230V = 5,2W. Der Optokoppler würde das sogar noch überstehen (max 50mA). Mit X2-Kondensator wäre aber sogar das ausgeschlossen.
Danke an joquis und alle, Jobst Q. schrieb: > Den Aufwand von Trafo + Optokoppler finde ich übertrieben. Nicht nur vom > Preis, sondern auch von der Verlustleistung her. Das sollte im Schaltschrank neben den Drehstromschützen nicht wirklich das Problem sein - obwohl?? > Diese einfache und preiswerte Schaltung hier > Beitrag "Re: Optokoppler für 230V" > habe ich schon längere Zeit ohne Probleme im Einsatz. Sie hat auf der > Primärseite gerade mal 12 mW Wirkleistung. Langzeiterfahrung war das Stichwort - Danke :-) Wie hast Du sie aufgebaut? Besondere Spezifikationen der Bauteile? Lochraster? Kriechstrecke? Sicherungen? Varistor? Ein Foto wäre super! > Das Einlesen über PCF8574 und > I2C ist bei so vielen Kanälen sowieso zu empfehlen. Das meinte ich mit "oder so was ähnliches" hinter dem Raspi. Wird vielleicht von einem ESP8266 NodeMCU angesteuert. Eine interessante Plattform. WLAN, I2C und Hochsprachenprogrammierung für 5 Euro. Hab grad meine ersten Samples aus HK ausgepackt. Da kann man statt Sicherungen auch mal Kompoenten auf Lager legen. > Deine Ängste vor Kriechströmen am Optokoppler kannst du auf verschiedene > Weise besänftigen. Da es ja eine Festinstallation ist, kannst du die > Anschlüsse so legen, dass der Optokoppler am Neutralleiter liegt. Dann > hast du eine so niedrige Spannung zwischen beiden Seiten, dass selbst > bei Staub und hoher Luftfeuchtigkeit nichts zum Kriechen motiviert wird. Ich bin nicht sicher, ob die Kontrollampen alle phasenseitig geschalten sind. Muß ich mal nachsehen. > Wenn dir das noch nicht sicher genug ist, kannst du die ganze Schaltung > noch vergießen. Das ist eine gute Idee. Muß ich mal recherchieren.
Wolfgang R. schrieb: > 0,32 4N 32 :: OPTOKOPPLER Das ist ein 08/15-Optokoppler. Wenn Du wegen Verschmutzung etc. Bedenken hast, kannst Du auch welche mit deutlich höherer Isolationsstrecke nehmen. Z.B. sowas hier: http://www.mouser.de/ProductDetail/Vishay-Semiconductors/CNY66 Wenn Du aber mit sehr starkem Kondenswasser in dem Schaltschrank rechnest, dann hilft Dir die Lösung mit Trafo+Optokoppler auch nicht weiter. Denn dann steht beides "im Wasser". Dann brauchst Du entweder ne Schaltschrankheizung oder Du tauchst die ganze Platine in Conformal Coating. Die Anschlüsse/Schraubklemmen sind bei letzterem aber auch nicht geschützt.
Wolfgang R. schrieb: > Lochraster? Kriechstrecke? 1.Erschütterungen könnten auch Resonanzen und Drahtbrüche zur Folge haben. 2.Stromversorung des Raspi, Masseprobleme, Spannungsspitzen aus der Anlage könnten noch ein paar weitere Stolpersteine werden. 3.Woher kommt die Spannung für die alten Glimmlampen?. Evtl. sind da irgendwo Vorwiderstände, die den möglichen Strom schon auf ein paar µA begrenzen?
Wäre es nicht möglich die Glimmlampen durch 24V Versionen zu ersetzen? Die Glimmlampen werden doch mit Sicherheit durch einzelne Hilfskontakte angesteuert, da müsste dann nur die Verdrahtung entsprechend geändert werden. Alternativ würde ich die 230V Steuersignale auf einfache Koppelrelais führen und die Koppelrelais für die Auswertung entsprechend mit z.B. 24V und Optokoppler beschalten. Die Glimmlampen können dann auch bestehen bleiben, da ja nur das Steuersignal abgegriffen wird. Beide Varianten sind sehr sicher und auch recht einfach umzusetzen. Hier ein Beispiel für die Art Koppelrelais, die ich meine (etwa in dieser Bauform): https://www.findernet.com/sites/all/files/user_12336/2014.02_masterinterface_mit_push-in.jpg
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Hier auf der Seite gibts doch auch eine schöne Schaltung in der Artikelsammlung http://www.mikrocontroller.net/articles/230V Vom Preis her kommste auf ca 21€(segor.de) für deine 25 Kanäle,wenn du die nimmst kanst du das durch den Trafo gesparte Geld in Vergussmasse Stecken. grüße Sebastian
Sebastian K. schrieb: > gesparte Geld in Vergussmasse Erst mal müssen die heutigen Widerstände bei 230V ausreichend spannungsfest sein! Deshalb sind schon 2 in Reihe geschaltet und die obere Artikel-Schaltung ohne galvanische Trennung ist lebensgefährlich (und außerdem noch durch vorhersehbare Masseprobleme mit Maschinen ziemlich unbrauchbar). Bleibt nur die 2.Variante mit dem Optokoppler. Vergussmasse darf nicht leitend sein und sollte erst zur Anwendung kommen, wenn die Kiste zuverlässig genug funktioniert.
oszi40 schrieb: > Bleibt nur die 2.Variante mit dem Optokoppler. Entschuldigung, die habe ich auch gemeint, hätte ich Dazuschreiben sollen. grüße Sebastian
Sebastian K. schrieb: > Hier auf der Seite gibts doch auch eine schöne Schaltung in der > Artikelsammlung > http://www.mikrocontroller.net/articles/230V > > Vom Preis her kommste auf ca 21€(segor.de) für deine 25 Kanäle,wenn du > die nimmst kanst du das durch den Trafo gesparte Geld in Vergussmasse > Stecken. > > grüße Sebastian Danke für den Link. Ich glaube, die Vergußmasse ist mir die sympathischste Idee von allen. Ist nicht billig, das Zeug, lohnt sich also, eng zu bauen. Wie realisiert man das mit den Anschlüssen? Ich hätte jetzt einfach auf beiden Enden Kabel raus stehen lassen, denn alles was Klemmen hat, bringt beim Anschrauben mechanische Last auf die Eintrittstellen und damit wieder potentielle Risse für Feuchteeintritt. Das Conformal Coating von robberknight wäre auch eine gute Idee, aber wie krieg' ich das zwischen Platinen und Bauteile? Oder wird das so dick aufgesprüht, das es die Ritzen zu macht?
Spannungsteiler schrieb: > Ich denke auch, dass für die einfache Wechselspannungserfassung Dein > Entwurf schon ausreicht, möchte trotzdem 2 von mir genützte > Schaltungsbeispiele zeigen. > Vor allem deshalb, weil diese Aufbauten auch schon länger im Einsatz > sind und fehlerfrei funktionieren :-)) 1N4148 sind doch nur für 100V spezifiziert. Das ist dann so wie bei Loriots hartem Ei - das ist auch nur zufällig hart. fchk
Sebastian K. schrieb: > oszi40 schrieb: >> Bleibt nur die 2.Variante mit dem Optokoppler. > > Entschuldigung, die habe ich auch gemeint, hätte ich Dazuschreiben > sollen. > grüße Sebastian Also würde ich RC-Netz und Optokopller in die Pampe betonieren, so daß pro Kanal auf beiden Seiten 2 Kabel raus schauen (ggf. gemeinsame GND auf der Koppler-Seite). Die Folgeschaltung der Koppler kann ich dann ja schon in ein kleines Platikgehäuse einbauen.
Torben H. schrieb: > Wäre es nicht möglich die Glimmlampen durch 24V Versionen zu ersetzen? > Die Glimmlampen werden doch mit Sicherheit durch einzelne Hilfskontakte > angesteuert, Das glaube ich nicht. Ich denke, die liegen meistens mit einer Schützspule parallel. Also müßte ich die komplette Schaltung mit 24V neu aufbauen. > da müsste dann nur die Verdrahtung entsprechend geändert > werden. > Alternativ würde ich die 230V Steuersignale auf einfache Koppelrelais > führen und die Koppelrelais für die Auswertung entsprechend mit z.B. 24V > und Optokoppler beschalten. Warum dann auch noch doppelt moppeln? Sind Relais nicht schon trennend genug? > Die Glimmlampen können dann auch bestehen > bleiben, da ja nur das Steuersignal abgegriffen wird. Auf jeden Fall. Ich will möglichst nicht in die vorhandene Schaltung eingreifen. Nur Lämpche und Knöppche ins Internet legen :-) > Beide Varianten sind sehr sicher und auch recht einfach umzusetzen. > > Hier ein Beispiel für die Art Koppelrelais, die ich meine (etwa in > dieser Bauform): > https://www.findernet.com/sites/all/files/user_12336/2014.02_masterinterface_mit_push-in.jpg aber dann schon die 34.51.8.240.0060 mit direktem 220 V Eingang Die gabs vor kurzem in der eBucht für 7,- €, ansonsten für 10€ Aber wenn ich das richtig verstehe, haben die im blauen Sockel eine Vorschaltung drin, das eigentliche Relais ist dann ein 60-V-Typ. Also bauen die Profis auch schon irgendwie zweistufig. Die werden wissen, warum??
Gerd E. schrieb: > Wolfgang R. schrieb: >> 0,32 4N 32 :: OPTOKOPPLER > > Das ist ein 08/15-Optokoppler. Wenn Du wegen Verschmutzung etc. Bedenken > hast, kannst Du auch welche mit deutlich höherer Isolationsstrecke > nehmen. > > Z.B. sowas hier: > http://www.mouser.de/ProductDetail/Vishay-Semiconductors/CNY66 Die kosten aber pro Stück schon 3 € und sind damit teurer als meine Trafos. > Wenn Du aber mit sehr starkem Kondenswasser in dem Schaltschrank > rechnest, dann hilft Dir die Lösung mit Trafo+Optokoppler auch nicht > weiter. Denn dann steht beides "im Wasser". Feuchte allein ist es nicht, sondern die Kombination aus hygroskopischem Mehlstaub und Luftfeuchte. > Dann brauchst Du entweder ne Schaltschrankheizung Bei einer Anlage, die 1 Woche im Winter und 3 Wochen im Sommer in Betrieb ist? Die "grobe" Schützmimik "brennt" sich wahrscheinlich beim ersten Einschalten im Winter selber trocken... > oder Du tauchst die > ganze Platine in Conformal Coating. Die Anschlüsse/Schraubklemmen sind > bei letzterem aber auch nicht geschützt. Für tauchen ist das Zeug verdammt teuer. Spray wäre natürlich billiger / gezielter, aber komm ich da zwischen Bauteile und Platine?
Wolfgang R. schrieb: >> http://www.mouser.de/ProductDetail/Vishay-Semiconductors/CNY66 > > Die kosten aber pro Stück schon 3 € und sind damit teurer als meine > Trafos. Es müssen nicht genau diese sein, war nur als Hinweis gedacht daß es da auch welche mit breiterem Abstand gibt. Such da vielleicht mal nach. > Feuchte allein ist es nicht, sondern die Kombination aus hygroskopischem > Mehlstaub und Luftfeuchte. Ok. Den Schaltschrank staubdicht zu bekommen ist vermutlich recht aufwendig. Beim Conformal Coating müsstest Du dagegen entweder komplett unter die isolierenden Bauteile (Trafo oder Optokoppler) kommen oder zumindest die Ränder so abdichten, daß kein Staub mehr drunterkommen kann. Das dürfte beim Trafo schwieriger werden da der ne größere Fläche hat. Ein etwas dickerer Schlitz (3mm oder so) an der Stelle in der Platine dürfte helfen damit du da von unten Conformal Coating drunterbekommst. > Für tauchen ist das Zeug verdammt teuer. > Spray wäre natürlich billiger / gezielter, es gibt außer Tauchen und Spray auch noch die Variante Pinsel. > aber komm ich da zwischen > Bauteile und Platine? Mit nem Spray kommst Du nur schwer unter die Bauteile. Auch durch nen Schlitz von unten kannst Du nur diese Stelle benetzen, nicht aber soviel Material auftragen daß auf der Ebene des Schlitzes eine vollflächige Barriere entsteht.
Gerd E. schrieb: > Conformal Coating Da gibt es Spezialisten dafür. Bisher wüßte ich nicht, wie spannungsfest, antistatisch, hochohmig oder klebrig die Sache im echten, mehlstaubigen Einsatz wird.
Wolfgang R. schrieb: > Getreidelager sind feucht und staubig, auch der IP54-Schaltschrank wirkt > keine Wunder. Die kurzen Kriechstrecken unter den Optokopplern machen > mir Bauchschmerzen - auch beim teuren Wago-Teil. Ich würde die ganze Elektronik in ein IP66-Kästchen mit entsprechenden Kabel-Verschraubungen einbauen, das hilft auch gegen Kriechstrombauchschmerzen. Für den Raspi wäre das auch das Mindeste, der ist ja noch um einiges empfindlicher als die Optokoppler. Bei der Anlage, in der meine Optokopplerschaltung im Einsatz ist, habe ich das auch so gemacht. Da ist der Schaltschrank sogar im Freien. Gesteuert wird eine kleine Kläranlage und die Düfte sind auch nicht gerade elektronikfreundlich. Für den Raspi hab ich sogar ein Extra-Aludruckgussgehäuse.
Anschluss 6 des 4Nxx solltest Du mit 1M oder mehr auf Masse legen...
Jobst Q. schrieb: > Ich würde die ganze Elektronik in ein IP66-Kästchen mit entsprechenden > Kabel-Verschraubungen einbauen, das hilft auch gegen > Kriechstrombauchschmerzen. Für den Raspi wäre das auch das Mindeste, der > ist ja noch um einiges empfindlicher als die Optokoppler. So war das schon gedacht. Vmtl. den Raspi außerhalb des Schaltschrankes, eine i2c-Leitung (so was gibts auch mit galvanischer Trennung) in den Schrank rein und drinnen nur GPIO-Bausteine wie PCF8574 o.ä. zum Thema "vergießen/versiegeln": Die Trafos sind ja schon vergossen. Das Problem mit kurzen Kriechstrecken und staubsammenlnden Ecken beginnt erst, wenn ich die auf eine Platine löte. Wenn ich nun die Trafos so zwischen zwei geerdete Metallschienen klemme, daß zwischen Netz- und Signalspannung Metall liegt? Dann werden kleine Störungen abgeleitet, bei großen Schlägen fliegt der FI - dafür ist er ja da. Die Leitung vom Trafo zur Gleichrichter/Optokoppler-Gruppe führt dann schon nur mehr Signalspannung. Vielleicht nicht ganz astrein, aber da kommen ja nochmal Optokoppler. Die sitzen zusammen mit den PCF8574 in einem isolierten Gehäuse innerhalb des Schaltkastens - vorzugsweise innen an der Frontplatte, da sind die ganzen Bedienelemente direkt daneben. Aus diesem Kasten geht eine potentialgetrennte I2C-Leitung ( http://www.ebay.de/itm/182303839260 ClosedCube LTC4310 Hot-Swappable I2C Isolator Breakout liegt schon in meiner Bastelkiste ) nach außerhalb des Schaltschranks in einen extra IP66+ Kasten mit dem Raspi. Damit kann ich auch an den Raspi dran, ohne mit Netzspannung im Hintergrund fuhrwerken zu müssen. Alternativ könnte man auch einen zweiten Raspi im Schrank haben, der nur die Schnittstelle bedient. Der Zero soll ja nur mehr 5 Euro kosten. Inwieweit kann man sich auf die galvanische Trennung einer Ethernet-Verbindung verlassen?
Angehängte Dateien:
-
TPinterface.png
16 KB
Wolfgang R. schrieb: > Inwieweit kann man sich auf die galvanische Trennung einer > Ethernet-Verbindung verlassen? Ich hab' mal das Internet gefragt: http://forums.linn.co.uk/bb/showthread.php?tid=1278&pid=19461#pid19461 "The difference between the baaske medical isolator and the nic transformers is, that the medical isolator isolates the data AND the shield up to 5.000V. The nic transformers only isolate the data up to 1.500V. This will also block any DC current on the line." Das obige Bild stammt von TI http://www.ti.com/lit/an/snla088a/snla088a.pdf Also: - in jedem Ethernt-Interface befindet sich ein Trafo - damit sind die Datenleitungen galvanisch getrennt - aktuelle Kabel sind UTP - "unshielded twisted pair" - somit keine galvanische Kopplung über die Abschirmung - nur wer 1000%ig sicher gehen will (Medizin, Explosionsgefährdete Bereiche, Zertifizierungsfanatiker...) baut noch mal extra galvanische Trenner ein Ich denke also, für unsere praktischen Zwecke können wir die Ethernet-Verbindung als galvanisch getrennt betrachten.
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