Archiv verlassen und diese Seite im Standarddesign anzeigen : Vorwiderstand Optokoppler - Verständnissproblem (*)
Olle_Filzlaus
18.10.2006, 08:33
Hallo,
zur Zeit baue ich ein Dimmer mittels moc3021 für den Triac und nem kleinen Atmega8.
Aber ich brauche noch ein Nulldurchgangsdetektor (Zero crossing detection). Eiogentlich war ich auf der Suche nach einem Optokoppler den ich direkt an 230V anklemmen kann, aber das habe ich mittlerweile aufgegeben.
erstes Problem:
Ich nehme den CNY17. Die Diode am Eingang benötigt 1,25V und ich schätze mal max. 5mA. Mit 230V gehe ich rein.
Also bleiben 230V - 1,25V = 228,75V
R= U / I -> R = ca. 48K
Aber im Netz finde ich Anleitungen die haben 98K oder höher. bei dem selben Optokoppler!
Nächstes Problem:
Das bedeutet doch das ich 228V in Wärme verwandel, oder? Was ist aber in den zeiten wo keine 230V anliegen sonder halt nur 128V oder 3V, das ist zwar nur sehr sehr kurz, aber da wäre doch die Lampe aus.
Irgendwie habe ich da einen kleines Verständnissproblem, könnt ihr mir das bitte mal erklären.
thx for Help
Arno
Ein paar Hinweise (weiss nicht, ob das alles zufriedenstellend erklärt):
1. Ins Datenblatt schauen. Da steht drin, wieviel Strom die LED benötigt
2. Wenn Du keine Diode antiparallel schaltest, wird die LED sofort kaputt gehen.
3. Der Scheitelwert der Spannung beträgt 230V*srqt(2) = 325V. Wenn die LED wirklich 5mA benötigt wäre der Vorwiderstand 68kOhm (Reihe E12), die Verlustleistung am Vorwiderstand zum Zeitpunkt des Scheitelwertes 1,7W. Den Vorwiderstand musst Du immer für den Scheitelwert berechnen.
4. Energiesparender wäre ein Kondensator (kapazitiver Spannungsteiler.
Olle_Filzlaus
18.10.2006, 11:01
Hallo,
na im datenblatt steht wieder nur ne ca. Wert für die Diode drin. Den "richtigen" werde ich selber ausprobieren.
Kondensator hat das problem das er die Phase verschiebt (wenn ich mich noch richtig an meine ET-Technik Vorlesung erinnere, weil man nutzt ja die blindleistung aus?).
Das mit dem Effektivwert habe ich nicht bedacht, leuchtet aber ein.
Nur das Problem für mich bleibt weiterhin. Der Widerstand wird für jetz 325V ausgelegt. Aber die "+" 325V liegen ja nur aller 20ms an. Danach wäre ja rein theoretisch die LED aus. damit könnte ich den Maximalwert ermitteln. Aber den nulldurchgang würde es mir nicht anzeigen weil ja der otptokoppler schon paar millisekunden eher auf masse gegangen ist.
die schaltungsbeispiele im netz zeigen ja das ich falsch liege, weil die schaltungen funktionieren. Aber ich würde gern wissen , warum ich falsch liege, oder wo mein denkfehler ist.
habe noch mal ein bild angehängt, ne schnelle paintzeichnung. (bitte nicht hauen)
bei 325V habe ich hinten 1,3V raus. Bei 175V nur noch 0.41V, also die led ist aus. Das rote soll mal den Optokoppler zeigen, wie ich mir das vorstelle.
wie man sieht ist die info die hinten raus kommt , denke ich mal, nicht zu gebrauchen, der bereich ist zu ungenau um dann zu wissen wie lange ich noch zeit habe bis zum nulldurchgang.
weil die led geht ja etwas vor 1,3V an. deswegen der breite bereich für das durchschalten der Diode im Optokoppler. und kurz nach dem maximalwert sinkt die die spannung wieder unter 1,3V und die diode sperrt, also singnal wieder low.
also kann mir bitte jemand erklären wie das mit dem optokoppler funzt.
thx for help
Arno
Hallo olle Filzlaus,
Solange die Netzspannung oberhalb der Schwellspannung der Diode (ca. 1,3V) liegt, wird immer ein (kleiner) Strom fließen.
In wie weit dieser Strom noch erkannt wird, hängt eher davon ab, wie genau Du den Strom am Fototransistor auswerten kannst.
Habe mir mal folgendes Datenblatt vorgenommen (es kursieren so etliche im www):
http://www.ortodoxism.ro/datasheets/fairchild/CNY17-1.pdf
Nehmen wir als Beispiel 5V als Augenblickswert der Netzspannung. Mit Deinem Widerstand von 47 kOhm ergibt sich ein Strom durch die Diode von:
Id = (5V - 1,3V) / 47 kOhm = 79 Mikroampere.
Wählt man sich einen Typen mit einem typischen normierten "Current transfer ratio" von 100% und verrechnet das mit dem Faktor 0,2, der sich für sehr kleine Eingangsströme aus Fig. 1 ergibt, so haben wir einen Ausgangsstom von rund 16 Mikroampere am Ausgang des Optokopplers.
So etwas sollte man mit einem OPA oder Komparator durchaus noch auswerten können.
Zum Vergleich: der Dunkelstrom liegt bei rund 0,01 Mikroampere bei ca. 80°C (siehe Fig. 18 ), da liegen wir also noch um gut 3 Größenordnungen drüber.
Andere Überlegung:
Derartige Schaltungen werden wohl immer für die selbe Frequenz ausgelegt (50Hz in Europa). Damit könnte man natürlich auch mit einer festen Verzögerungszeit arbeiten, wenn der Optokoppler zuverlässig eine bestimmte Zeit vor dem Nulldurchgang Signal gibt. Allerdings ist die Netzspannung selten wirklich sinusförmig, direktes Messen ist wohl gescheiter.
Du willst ja gerade, dass der Optokoppler bzw. die LED nahe am Nullpunkt ausgeht. Wie Du in Deiner Zeichnung siehst, ist die Zeit bis zum Nulldurchgang sehr kurz.
Interessant ist ja die Current Transfer Ration im Datenblatt. Selbst bei 1mA Strom durch die Diode kann der Transistor immer noch bis zu 90mA liefern (bei UCE = 5V) Das heisst, dass der Strom durch den Transistor sehr nahe am Nulldurchgang zusammenbrechen wird.
Wenn Du Dir die Diagramme im Datenblatt anschaust, siehst Du, dass selbst bei 100uA Strom durch die Diode, immer noch ca. 700uA durch den Transistor fließen können. Bei 100uA ist die Spannung auf ca. 6,8V gefallen, also praktisch im Nulldurchgang.
Laut Datenblatt würde ich den Strom durch die Diode auf einen Wert zwischen 10mA und 20mA einstellen, z.B. 18 kOhm (entspricht dann knapp 18mA durch die Diode maximal). Bei 700uA ergibt das dann eine Spannung von 1,8V.
@ogni42:
Interessant ist ja die Current Transfer Ration im Datenblatt. Selbst bei 1mA Strom durch die Diode kann der Transistor immer noch bis zu 90mA liefern (bei UCE = 5V) Das heisst, dass der Strom durch den Transistor sehr nahe am Nulldurchgang zusammenbrechen wird.
Vorsicht: bei der CTR steht in der Spalte "unit" ein "%"!
ist also nich 90, sondern 90%, also 0,9 (oder zwischen 0,4 und 3,2, je nach Typ und Streuung).
Ahhhh ich Blindfisch :oops:
<ausflucht>
Da muss man dann den Emitterwiderstand etwas größer machen
</ausflucht>
Olle_Filzlaus
18.10.2006, 20:28
Hallo,
habe mir gerade bei conrad ein optokoppler gekauft. hatte von den CNY17 typen nur den CNY17F oder wars CNYF17. na jdenfalls haben die den PC817 gehabt. habe ich halt den genommen.
werde morgen mal die Diode ausmessen. mal sehen was die benötigt um zu funktionieren.
jetzt versuche ich mal in PSpice die SChaltung zu Simulieren, mal sehen ob ich da was verstehe.
erstmal thx for help
wenn noch jemanden was einfällt, immer her damit.
thx aro
kalledom
18.10.2006, 22:52
Hallo,
es wurde teilweise schon drauf hingewiesen, Du brauchst einen Brückengleichrichter, damit alle Nulldurchgänge erfaßt werden und die LED im Optokoppler durch 'Falschpolung' bei negativen Halbwellen nicht 'gehimmelt' wird.
Um mit der AC-Spannung weit genug runter zu kommen, müßtest Du den Widerstand verkleinern. Dabei wird aber der LED-Strom immer höher.
Wenn 3...4 Dioden z.B. 1N4007 mit einem 4k7 Widerstand (Leistung beachten !) verwendet werden und von dort mit einem niederohmigen LED-Vorwiderstand der Optokoppler angeschlossen wird, muß die Wechselspannung unter 1,8...2,4V, bevor die LED aus geht.
Damit werden Nulldurchgänge sauber erkannt.
Brückengleichrichter nicht unbedingt, eine Diode antiparallel zur LED reicht.
Olle_Filzlaus
19.10.2006, 08:23
Hallo,
ja, ne Diode Antiparallel ist klar. sonst zerhauts die sperrspannung die LED im Optokoppler. Das mit dem BRückengleichrichter habe icch aucch mal überlegt, aber wenn icch ein Nulldurchgang habe, kann ich den negativen auch ausrechnen. denke mal inerhalb von 10 .. 20ms verändert sich die Netzfrequenz nicht so dramatisch.
@Kalledom:
Aber deinen Vorschlag werde ich mir mal aufmalen und überdenken. Klingt auch interessant.
thx Arno
kalledom
19.10.2006, 12:17
Brückengleichrichter nicht unbedingt, eine Diode antiparallel zur LED reicht. Es funktioniert nur mit einem Brückengleichrichter; sonst ist für die gesamte negative Halbwelle Nulldurchgang ! Und wie soll dann die negative Halbwelle gestartet / gezündet werden ?
PS: Der Widerstand kann vor den Brückengleichrichter. An + und - können dann die 3...4 Dioden (oder eine Zenerdiode) direkt angeschlossen werden. Über einen LED-Vorwiderstand gehts zum Optokoppler.
PSPS: Der Brückengleichrichter kann auch aus zwei Dioden und zwei Zenerdioden aufgebaut werden.
kalledom, Du hast natürlich recht!
Amiwerewolf
19.10.2006, 17:04
Hallo,
schmeiß den Optokopler einfach weg und kauf die nen MOC 3040, 3041 oderr 3043! alles Optokopler mit Triac Ausgang und integrierten Nullspannungsschalter, haben alle ne nen ausgangsstrom von 100mA und 400V Schaltspannung.
hat bei mir schon vorrangend funktioniert
gruß Michi
Olle_Filzlaus
19.10.2006, 18:58
@Amiwerewolf
Bitte den ersten Beitrag noch mal lesen.
Ich will nicht schalten, ich will dimmen. der Moc3021/22/23 ist ähnlich wie der moc3041. er steuert auch den triac.
aber ich will ne phasenanschnittsteuerung bauen. da muss ich wissen wenn der nulldurchgang ist um damit den start für die welle zu timen.
der 3041 arbeitet bei mir auch schon seit ner weile zum einfachen schalten. nur hier ist er fehl am platz.
cu arno
Amiwerewolf
19.10.2006, 19:25
is mir auch klar das du dimmer willst?
wenn du dimmen willst, warum brauchst du dann einen atmega8?
Olle Filzlaus,
für den ATmega ist vielleicht folgende Application Note genau das Richtige: http://www.atmel.com/dyn/resources/prod_documents/doc2508.pdf
Ansonsten war das Thema hier auch schon mal. Siehe https://www.roboternetz.de/phpBB2/viewtopic.php?t=17973
Waste
Olle_Filzlaus
21.10.2006, 12:02
@waste
der erste link ist doch nur was für selbstmörder oder lebensmüde. ich kenne diese appnote aber baue das nicht nach. damit hast du phase am atmega liegen und dadrüber auch an der ganzen anderen schaltung. das ist dann ähnlich wie bei ner frau, langste an die dose bekommst eine gelatscht.
der zweite link ist zwa ganz schön, aber ich weiß die schaltung. ich will wissen wie es genau funktioniert.
cu arno
magnetix48
21.10.2006, 13:23
Hallo Olle_Filzlaus,
habe mir mal die untere Schaltung im zweiten Link angesehen. Wenn du einen Netztrafo mit Gleichrichtung hast, kannst du damit sehr gut Pulse im Nulldurchgang erzeugen.
Habe die Schaltung noch mal etwas umgezeichnet und eigene Dioden für die Schaltung spendiert.
------o------------o +VCC
|
.-.
| |Rc
| |10k
'-'
|
o------------o _|_|_|_
D1 100k |
+--->|-+ ___ |/
| o--|___|-----| T
|+-->|-+ |>
|| D2 |
|| |
|| |
|| | ===
|| +o+ GND
--. ,-o(-\ A A
230V )|( | \-+ | Gleichr.
50Hz )|( | /-(-+ im Netzteil
--' '--o-/ A A
+o+
|
===
GND
D1 und D2 liegen parallel zu den Dioden im Netzgleichrichter. An den Kathoden von D1 und D2 liegen die gleichgerichteten Sinushalbwellen der Trafowicklung. Mit dem Basiswiderstand wird der Transistor durchgesteuert. Nur im Nulldurchgang sperrt der Transistor, am Kollektor hast du einen positiven Puls für jeden positiven und negativen Nulldurchgang der Trafospannung. Mit dem Wert des Basiswiderstands kannst du die Breite der Pulse beeinflussen, je hochohmiger, desto schmaler ist der Ausgangspuls.
Gruß
Detlef
Hallo Arno,
okay, verstehe deine Bedenken und will sie auch nicht ausräumen. Aber auch ohne den Schaltungsvorschlag der AppNote musst du mit 230V hantieren, also Vorsicht ist geboten.
Nun zur Erklärung der Schaltung (http://home.arcor.de/christian.noeding/www.pcdimmer.de/schaltplan/pc_dimmer_schaltplan_rev25_bta16-600b.jpg) von www.pcdimmer.de
So ein Optokoppler arbeitet analog nicht digital. Mit dem nachfolgenden Transistor BC547B wird der Ausgangsstrom des Optokopplers zusätzlich verstärkt um möglichst nahe am Nulldurchgang zu schalten. Wenn man von einer Schaltschwelle am Eingang des µC von 2.5V ausgeht, dann braucht es dafür einen Kollektorstrom von 0.25mA beim BC547B (Q001). Bei diesem Strom hat der BC547B eine typ. Verstärkung von 250. D.h. der Basisstrom und damit der Ausgangsstrom des Optokopplers braucht nur 1µA zu sein. Jetzt muss man im Datenblatt des Optokopplers nachsehen, welcher Eingangsstrom benötigt wird, um 1µA Ausgangstrom zu bringen. Leider geht das Diagramm im Datenblatt nicht bis zu so kleinen Strömen. Wenn man etwas extrapoliert kommt man auf einen Eingangsstrom von ca. 30µA. Nun kann man die Netzspannung ausrechnen, bei der bereits 30µA fließen. Diese 30µA fließen bereits, wenn am 56kOhm-Widerstand eine Spannung von 1.68V abfallen und die Flussspannung der LED von etwa 1V überschritten sind, also bei insgesamt ca. 2.7V. Das ist relativ nahe am Nulldurchgang. Mit einer Parallelschaltung eines RC-Netzwerks könnte man das auch noch verbessern. Hoffe das war verständlich.
Gruß Waste
Amiwerewolf
21.10.2006, 14:30
bekomm ich eigentich ne phasenverschiebung wenn ich nen trafo ans netz hänge und die zero-crossing detection zwischen traffo und gleichrichter mache?
magnetix48
21.10.2006, 14:48
Die Phasenverschiebung dürfte sehr gering sein, insbesondere um den Nulldurchgang, da dort bei Gleichrichterschaltungen kaum Strom fließt.
Gruß
Detlef
Olle_Filzlaus
22.10.2006, 00:14
Hallo,
@waste:
die erklärung leuchtet ein, thx.
das mit dem zweiten trafo kenn ich, aber wollte da nicht noch ein trafo drauf bauen. ausserdem hat ein belasteter trafo eine größere phasenverschiebeung, denke mal damit wird die ZCD ungenau.
Das gleiche Problem wie beim Kondensator als Blindiwderstand.
na jedenfalls habe ich heute die ZCD aufgabeut und morgen hänge ich sie an den Oszi. mal sehen wie es funzt.
thx arno
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