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Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Meine Strom-Nulldurchgangserkennung erkennt nur Spannung!


Autor: Richard S. (Gast)
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Hallo!

Ich habe mir hier einen Dimmer für Ventilatoren gebaut und versuche
(wg. der Phasenverschiebung zw. Strom und Spannung) den
_STROM_-Nulldurchgang zu detektieren - bislang jedoch ohne jeglichen
Erfolg (s. Anhang).

Denn so, wie der OK im Schaltplan abgebildet ist, erkennt er nur die
Spgs.-Nulldurchgänge.

Muss ich den OK vielleicht nicht parallel zum Ventilator, sondern in
Reihe anschließen?
Aber dann kann er doch nichts detektieren, wenn der Triac sperrt?!

Was mache ich denn hier falsch (ich weiß schon: alles) und wie würdet
IHR das machen?

Gruß Richard

Autor: Danny (Gast)
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Naja, vielleicht erst mal den Strom messen?? Also über einen Shunt, den
Du allerdings noch per OP verstärken müsstest......

Autor: Danny (Gast)
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Nachtrag: allerdings OP und 230V? Bin mir nicht sicher ob es da was
gibt.......
Das Problem mit dem erkennen wenn der Triac sperrt bleibt allerdings

Autor: Detlev (Gast)
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Zwei Dinge fallen mir auf:

Du willst die Spannungslosigkeit deiner Last detektieren und
vermutest, dass damit auch die Stromlosigkeit resultiert. Das gilt
doch nur für ohmsche Lasten, oder?

Willst du Phasenanschnitt verwenden? Wenn ja: wie stellst du dann den
Nulldurchgang der Spannung fest, wenn du nur den Strom misst?

Autor: Richard S. (Gast)
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>Du willst die Spannungslosigkeit deiner Last detektieren und
vermutest, dass damit auch die Stromlosigkeit resultiert. Das gilt
doch nur für ohmsche Lasten, oder?

Ich will doch nur die Stromlosigkeit erkennen (die wegen der
Lastinduktivität der Spannung nacheilt).

_Hintergrund_: Der Leistungsverlauf korrelliert mit dem Stromverlauf,
also hat man sich nach dem Stromverlauf zu richten (Der Spgs-Verlauf
ist dann imho ohne Belang!).

Das Problem dabei ist, dass diese Phasenverschiebung bei jeder
induktiven Last woanders liegt (bitte korrigiert mich)!
Denn ansonsten könnte ich ja einfach einen festen Zeitwert zum
Spannungsnulldurchgang hinzuaddieren!

Könnte man den OK irgendwie über einen Nebenwiderstand Anschliessen?
Oder wie macht man das?

Für alle Anregungen dankbar,

Richard

Autor: Manfred (Gast)
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Hallo,

wieso mißt du nicht die Spannung am Triac. Ist der Triac gesperrt mißt
du ca. 230V. Ist der Triac leitend mißt du eine Spannung <10V.

Gruß

Manfred

Autor: Richard S. (Gast)
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> wieso mißt du nicht die Spannung am Triac

Hallo Manfred,

ja -  ich habe eine Schaltung um den Triac herum aufgebaut (s.Anhang).
Und ja - sie erekennt die Strom-Nulldurchgänge (die High-Spg. am
OK-Ausgang ist aber nur 3V!).

Voraussetzung ist natürlich, dass der Triac beim "Start" einmal
gezündet wird (damit der OK einen Nulldurchgang detektieren kann!).

Ein schwerwiegendes Problem taucht dabei aber auf:
mit zunehmendem Phasenanschnitt verschiebt sich der erkannte
Strom-Nulldurchgang auf "nach links", so dass auch der
Triac-Zündimpuls früher erfolgt).

Wie soll ich denn da meine Leistung einstellen?! :-/

Also stellen sich zwei weitere Fragen auf dem weg zu meinem Dimmer:

- Wieso wird der Strom-ND mit zunehmendem Phasenanschnitt früher
detektiert (sinkt dabei die Phasenverschiebung )?
- Wie berücksichtigt man sonst noch die Phasenverschiebung bei
induktiven Lasten?

Zwei Fragen, sie mich heute Nacht quälen werden -
(oder bekomme ich doch noch einen weisen Rat?...)

Auf der Suche nach dem weis(s)en Kaninchen,

Richard

Autor: Michael L. (Gast)
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Ok, dann wollen wir mal umsiedeln ;)

Eine doofe Frage: Wozu brauchst du denn den Stromnulldurchgang?
Doch nicht etwa um deinen Zündwinkel mit dem Netz zu synchronisieren?!

<Hintergrund_: Der Leistungsverlauf korrelliert mit dem Stromverlauf,
also hat man sich nach dem Stromverlauf zu richten (Der Spgs-Verlauf
ist dann imho ohne Belang!).>
Das stimmt so nicht s.u. Das Drehmoment ist proportional zum Strom.

Du schreibst, dass du die Leistung einstellen willst...
Leistung ist drehzahabhängig->Drehzahl ist (zumindest bei
Universalmotoren wie i.d.R. in einem Lüfter
verbaut)Spannungsabhängig->Phasenanschnitte stellen die Spannung ein->
Strom ergibt sich dann.

<Das Problem dabei ist, dass diese Phasenverschiebung bei jeder
induktiven Last woanders liegt (bitte korrigiert mich)!
Denn ansonsten könnte ich ja einfach einen festen Zeitwert zum
Spannungsnulldurchgang hinzuaddieren!>
Genau so wirds gemacht. Die Phasenverschiebung ändert sich sogar noch
mit der Belastung der Last...;)
Üblicherweise detektiert man den Spannungsnulldurchgang der
Netzspannung und wartet dann eine gewisse Zeit (Zündverzögerungszeit
oder Zündwinkel) und zündet dann.
Wozu interessiert dann der Stromnulldurchgang?

<- Wieso wird der Strom-ND mit zunehmendem Phasenanschnitt früher
detektiert (sinkt dabei die Phasenverschiebung )? >
"zunemender" Phasenanschnitt heist? Bezogen auf den Spg.
nulldurchgang..?

<- Wie berücksichtigt man sonst noch die Phasenverschiebung bei
induktiven Lasten?>
ähm...garnicht? Wozu denn? Musst nur mit Zünden um die
Spannungsnulldurchgänge aufpassen...

Gruß,
Michael

PS: Application Note AVR182: Zero Cross Detector

Autor: ??? (Gast)
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> ähm...garnicht? Wozu denn? Musst nur mit Zünden um die
> Spannungsnulldurchgänge aufpassen...

das ergibt dann eine geringere "Auflösung" bei fast 100% (da merkt
das keiner...) und fast 0%. (das ist egal, da steht der Lüfter eh schon
lange...)

Autor: Michael L. (Gast)
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So war das nicht gemeint. Kritisch ist, wenn man bei wenigen Grad
versucht zu zünden und der Triac leitet noch. Dann geht er nämlich aus
wenn der Strom null wird und nix läuft mehr.
Genauso bei nahe 180 Grad. Wenn man da nicht aufpasst, dann zündet man
ganz schnell in der nächsten Halbwelle und hat einen sehr kleinen
Anschnitt. Einfach Sicherheitsabstände einhalten, dann klappts.

Autor: Karl-heinz Domnick (kalledom)
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Die Leistung des induktiven Verbrauchers wird durch den Phasenanschnitt
/ Zündzeitpunkt bestimmt.
Um zum richtigen Zeitpunkt zu zünden, muß der Nulldurchgang der
Spannung bekannt sein und der Zündzeitpunkt abhängig vom aktuellen
Strom bestimmt werden.
Der Strom kann an einem Shunt durch Gleichrichtung als
Gleichspannungswert oder durch Abtastung mittels AD-Wandler als
Maximalwert ermittelt werden.
Die Erkennung der Spannungs-Nulldurchgänge kann unter Beachtung der
negativen Halbwellen mit einem Optokoppler realisiert werden.
Die Erkennung des (induktiven) Stroms ist da schon etwas aufwändiger.
Hinzu kommt ein Soll- / Ist-Vergleich mit der Berechnung des
Zündzeitpunkts.
Alles in Allem etwas mehr wie nur ein OK.

Autor: Richard S. (Gast)
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Ich glaube, ich fange an, zu verstehen, worum es geht:

Ihr meint also, dass induktive Lasten trotz der
"Phasenverschiebungs-Verschiebung" bei der Leistungsänderung alle
ungefähr dieselbe Phasenversch. aufweisen und man sie deswegen nicht
zu messen braucht?

Na dann...

Dann werde ich meinen Stromerkennungs-OK ausrangieren (der bleibt mir
aber schön in der Fassung - als Artefakte :)

Die *Spannungs*- Nulldurchgangserkennung liefert mir bereits ein
Transistor (produziert doch weniger Verlustleistung als ein OK), den
ich mit 12V-Trafopuls versorge (genauso beschalten wie der
Fototransistor seines Vorgängers).

Außerdem werde ich bei 100% Leistung den Triac jedesmal kurz vor einem
berechneten *Strom*- Nulldurchgang zünden und länger als sonst (1000 µs
statt 50µs?) den Zündimpuls aufrechterhalten, um den Nulldurchgang
sicher zu "erwischen" und den Triac so durchgeschaltet zu lassen!

Ein Problem bleibt aber doch noch:

Ich wollte eigentlich etwas "universelles" bauen, woran man, ohne
nachdenken zu müssen, alles dimmbare anschließen kann!

Die Verwendung eines festen "Offsets" zur Berücksichtigung des
Strom-Nulldurchganges bedeutet aber doch, dass mein Dimmer entweder nur
induktive, oder aber nur ohmsche Lasten steuern können wird (je nachdem,
ob mit oder ohne Offset)?!

In meinem Aquarium steckt z.B. aber eine Bodenheizung drin, die über
einen 24V-Trafo betrieben wird.
Wie soll mein Dimmer denn darauf kommen, wie hoch die Phasenversch.
ist?

Oder darf ich Pi*Daumen so rechnen:

Ohmsche Last = Wo hinten Wärme rauskommt
             => Phasenverschiebung Null
Induktive Last = Wo sich drin was dreht und keine Wärme rauskommt
             => Phasenverschiebung 3µS?

Gruß Richard.

Autor: Uwe (Gast)
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Hi!
Stromnull messen? Ein Plan + Simu im Anhang. Der OK war Mist, dehalb
der grosse R. Verluste nicht nachgerechnet, sollten sich aber in
Grenzen halten.
Habe zwar selbst noch nie I-Null detektiert, macht aber bei Zündung
unter 90° Sinn. Ob du das unbedingt brauchst überlasse ich dir.

Viel Erfolg, Uwe

Autor: Richard S. (Gast)
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Danke, Uwe, für die Simulation!

Langsam glaube ich aber, dass die üblichen Lasten wirklich entweder
praktisch rein induktiv, oder aber "rein" ohmsch (sogar ein Haarfön
wg. Pwirk >> Pblind) sind - und ich deswegen einfach eine _*konstante
Phasenverschiebung*_ mit einprogrammieren kann, die dann für alle
möglichen Motoren gültig sein wird...

So, ich hoffe, dass mir jetzt niemand widerspricht!

Dankbar für Zusprüche und Widersprüche,
Richard

Autor: Sonic (Gast)
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Ich bin grade dran eine 'Torsionsschwingungsmessung' für Generatoren
>200MW zu entwickeln (cos-phi auswerten). Dazu muss ich den
Spannungsnulldurchgang und den Stromnulldurchgang erkennen. Das geht
durch Wandler (1 Parallel für Spannung und 1 in Reihe für Strom). Den
Nulldurchgang messe ich per OP, weil ich damit keine Wärme erzeugen
muss (auf Dauer Fehleranfällig). Am Ausgang der OP's habe ich dann
schon die Passenden Rechtecksignale für den µC.

Autor: Uwe (Gast)
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Hi!
>Pwirk >> Pblind) sind - und ich deswegen einfach eine _*konstante
>Phasenverschiebung*_ mit einprogrammieren kann, die dann für alle
>möglichen Motoren gültig sein wird...
Nunja, ganz so ist es dann aber nicht weil das Verhältnis von Pwirk >>
Pblind von der Last eines Motors abhängt. Im Leerlauf eines Motors ist
Pblind zb. sehr hoch und bei Nennlast nähert sie sich dem Minimum.
Eine Phasenverschiebung kann aber max. 90° sein. Deshalb  auch meine
Bemerkung >macht aber bei Zündung unter 90° Sinn. Man müsste in dieser
Richtung direkt mal etwas experimentieren, es könnte sogar sein das
ind. Lasten(zb.Lüfter) mehr Laufruhe zeigen.

In diesem Sinne viel Erfolg, Uwe

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