Archiv verlassen und diese Seite im Standarddesign anzeigen : Blitzschaltung mit µC schalten: Optokoppler oder Optotriac?
Hallo Forum!
Ich bin schon ziemlich lang hier angemeldet und habe schon oft hilfreiche Lösungen für meine Probleme gefunden. Nun aber steh ich auf dem Schlauch und es wird Zeit für meinen ersten Post:
Es geht um einen Tochterblitz. Ein AVR detektiert verschiedene Ereignisse (Blitz meiner Kamera, Geräusche, Unterbrechen einer Lichtschranke usw.) und zündet dementsprechend einen Blitz. Dieser kommt von einer Einwegkamera, es soll jedoch auch ein normales Blitzgerät angeschlossen werden können.
Nun das Problem: der Blitz von der Einwegkamera hat ja eine Zündspannung (damit meine ich jetzt die Spannung VOR der Zündspule bzw. am Kondensator) von ca. 300 V, was auch für die Triggerspannung älterer externer Blitzgeräte zutrifft. Jetzt ist mir hier nicht ganz klar, wie ich das am besten zünde. Bis jetzt hab ich zwei Möglichkeiten gesehen:
1: Optokoppler am µC-Ausgang, wie z.B. hier: https://www.roboternetz.de/phpBB2/zeigebeitrag.php?t=54526&highlight=tochterblitz. Die Optokoppler, die hier verwendet werden, haben allerdings nur eine Sperrspannung von 35 V soweit ich das gesehen hab und ich konnte auch nicht wirklich andere finden mit viel höheren Sperrspannungen. Heißt das, sie werden hier nur als "Sicherung" benutzt, sodass, falls man mal aus Versehen ein Blitzgerät mit hoher Triggerspannung anschließt, nur der Optokoppler kaputt geht und nicht auch der Rest der Schaltung? Ansonsten sehe ich hier keinen Sinn drin.
2: Optotriac. Diese Lösung sieht man ziemlich oft, z.B. hier: www.thomaspfeifer.net unter AVR-Projekte. Optotriacs gibt es, soweit ich gesehen hab, auch mit 300 V Sperrspannung, wäre also besser als ein Optokoppler. Hier hab ich allerdings das Problem, dass der Optotriac ja erst beim Nulldurchgang wieder sperrt. Wenn ich da meinen Canon Blitz anschließe, der seine geringe Triggerspannung die ganze Zeit aufrecht erhält, bleibt der Triac immer durchgeschaltet und ich kann keinen zweiten Blitz triggern. Wieso funktioniert das bei anderen?
Die Lösung muss wahrscheinlich ein Optokoppler sein, der einen Transistor steuert, allerdings hab ich das noch nirgendwo gesehen. Und ich weiß nicht genau, welche Art von Transistor ich nehmen soll (MosFet, Darlington, ...?).
Ich hoffe das erscheint nun nicht zu verwirrt und Ihr könnt ein wenig Licht uns Dunkel bringen.
Danke und viele Grüße,
paul
oberallgeier
16.07.2010, 08:41
.... Jetzt ist mir hier nicht ganz klar, wie ich das am besten zünde ...Lies vielleicht mal (klick) hier nach. (http://www.heise.de/ct/artikel/Blitzhilfe-287908.html) Dann gäbe es noch den Artikel "Trigger-Blitz" bei elo. (http://www.elo-web.de/elo/mikrocontroller-und-programmierung/bascom-avr/trigger-blitz) Und schließlich noch den Thread von Andree-HB. (https://www.roboternetz.de/phpBB2/zeigebeitrag.php?t=54526&highlight=blitz) Vielleicht hilft etwas davon?
Jakob L.
16.07.2010, 09:02
Muss es den unbedingt galvanisch getrennt sein? Eventuell reicht es ja aus, einfach einen Transistor mit hinreichend hoher Sperrspannung zu verwenden, der dann mit einem Widerstand durch den µC eingeschaltet wird.
Wenn es galvanisch getrennt sein soll, dann könnte man eine Darlington-Schaltung aus einem Optokoppler und einem NPN-Tranistor aufbauen.
Vielen Dank schonmal für die Antworten!
@ oberallgeier:
Den c't Artikel kenn ich schon, da wird ein Optotriac verwendet, der MOC3020. Den hab ich mir auch besorgt, nur leider hab ich danach erst herausbekommen, was eigentlich ein Triac ist und dass dieser erst bei einer Spannung von 0V an der Ausgangsseite wieder sperrt. Damit funktionert dann wie gesagt mein Canon Blitz nicht.
Der Elo Artikel sagt mir leider nichts, ich sehe nicht, wo der Triggerausgang ist.
Und den Thread von Andree-HB hab ich ja oben schon genannt, da ist mir nur nicht klar, ob die verwendeten Optokoppler wie oben beschrieben einfach nur der galvanischen Trennung vom Rest der Schaltung im Notfall (jemand schließt unwissend einen Blitz mit zu hoher Triggerspannung an) dienen und garnicht in der Lage sind, eine Triggerspannung von 300 V zu schalten sondern dann kaputt gehen.
@ Jakob L.
Die galvanische Trennung möchte ich schon haben, allein schon, um den Bereich der Schaltung an dem potentiell Hochspannung anliegen könnte möglichst klein zu halten.
Der Hinweis auf die Darlingtonschaltung hilft mir schon weiter. Heißt Darlington allgemein, dass man zwei Transistoren quasi hintereinanderschaltet, also in diesem Fall den aus dem Optokoppler mit dem NPN?
Wenn ja, wie sollte man die beiden Bauteile dimensionieren? Auf welche Kenngrößen kommt es an?
Eine andere Frage ist mir grad noch eingefallen. In dem Blitz von so einer Einwegkamera wird ja die Blitzröhre erstmal ionisiert indem ein kleiner 22nF Kondensator an dem die 300 V anliegen in die Zündspule entladen wird, die dann mehrere kV erzeugt (siehe Bild von der Zündschaltung):
http://mitglied.multimania.de/bk4/mbilder/blitz2.gif
Der Taster im Schaltplan muss ja dann mein Transistor sein. Liegen an dem nun wirklich nur die 300 V an oder entstehen da noch viel höhere Induktionsspannungen beim Blitzen, die der Transistor auch überleben muss?
Besserwessi
16.07.2010, 10:05
Eine noch nicht genannte Moglichkeit wäre es die Kopplung nicht per Optokoppler, sonder per Übertrager (z.B. Stromkompensierte Drossel) zu erzeugen. Hinter dem Übertrager sollte die Leistung reichen um damit kurzzeitig einen Spannungsfesten Transistor (ggf. auch ein Darlington) anzusteuern.
Jakob L.
16.07.2010, 11:40
Der Hinweis auf die Darlingtonschaltung hilft mir schon weiter. Heißt Darlington allgemein, dass man zwei Transistoren quasi hintereinanderschaltet, also in diesem Fall den aus dem Optokoppler mit dem NPN?
Wenn ja, wie sollte man die beiden Bauteile dimensionieren? Auf welche Kenngrößen kommt es an?
Ja. Der Ausgang des Optokopplers wird einfach zwischen Kollektor und Basis des Schalttransistors geschaltet. Die Dimensionierung ist dabei relativ unkritisch. Entscheidend ist, dass der Transistor die nötige Sperrspannung aushält. Ein wahrscheinlich passender Transistor wäre der BD410.
Der Taster im Schaltplan muss ja dann mein Transistor sein. Liegen an dem nun wirklich nur die 300 V an oder entstehen da noch viel höhere Induktionsspannungen beim Blitzen, die der Transistor auch überleben muss?
Die Spule bildet zusammen mit dem 22 nF Kondensator einen Schwingkreis, durch den eine negative Spannung zwischen Kollektor und Emitter des Transistors auftreten kann. Dies kann zu einer Zerstörung des Transistors führen. Zum Schutz würde ich einfach noch eine Diode zwischen Emitter und Kollektor schalten.
Besserwessi
16.07.2010, 12:30
So ohne weiteres kann man mit dem extra Transistor die Spannugsfestigkeit nicht höher kreigen als die des Optokopplers. Damit das geht müßte man schon eine Schaltung mit Widerstand, Zenerdiode und Elko nutzen: über den Widerstand (z.B. 500 K) und Elko wird eine Hilfsspannung von z.B. 5-10 V gewonnen, ohne das viel Strom fließt, die dann für den Basisstrom genutzt werden kann.
@ Jakob L.
Das hört sich doch schon gut an, vielen Dank für die Empfehlung des Transistors.
@ Bessiwessi
Ich hab mir das nach dem Vorschlag von Jakob L. so vorgestellt (Diode zur Absicherung gegen negative Spannung am Transistor fehlt im Bild noch):
http://img441.imageshack.us/img441/9323/optotransistor.png
Was meinst du geht da nun genau nicht? Ich habe deinen Einwand noch nicht ganz verstanden um ehrlich zu sein.
Hallo!
Weil durch den Schalter muss der Strom in beiden Richtungen fliessen, so wie der Jakob L. geschrieben hat, wäre ein Triac sicher besser als ein Transistor.
Als einfachste Lösung finde ich genug spannungsfesten und stromfesten Relais. Wenn man geeigneten Reedrelais finden könnte, ist er (meistens mit schon integrierter Freilaufdiode) von einem µC direkt ansteuerbar.
MfG
durch den Schalter muss der Strom in beiden Richtungen fliessen
Das macht Sinn, wenns ein Schwingkreis zwischen Kondensator und Spule ist.
Beim Triac besteht ja dann nicht das Problem, dass ich ihn nicht wieder gesperrt bekomme, wie ich vorher dachte, denn der Schwingkreis hat ja auch nen Nulldurchgang.
Jetzt brauch ich nur noch nen Triac mit mehr als 300V Sperrspannung, werd mal suchen.
Beim Relais denke ich sind die Ansprechzeiten zu hoch, laut Wikipedia im Millisekundenbereich. Wenn ich da mit 1/200 s belichten möchte wirds bestimmt schon schwer das noch synchronisiert zu bekommen.
Nochmal eine Frage zu der Variante mit Transistor, die mir eigentlich noch am meisten zusagt, da ich auch mein normales Blitzgerät einfach anschließen könnte: Würde es denn so funktionieren mit Diode um die negativen Spannungen vom Transistor abzublocken wie Jakob L. schreibt?
Schönen Dank schonmal!
Besser wäre ein Brückengleichrichter um den Transistor (quasi Triac), damit er den Strom/Spannung immer nur in einer Richtung "sieht". ;)
Das mit der Diode verstehe ich, ehrlich gesagt, nicht. :(
Ein Transistor mit Brückengleichrichter lässt sich eben, in Gegensatz zum Thyritor/Triac in beliebigen Moment sperren.
Der Triac ist praktisch ein Thyristor mit Brückengleichrichter, der sich aber auch nur in Nuldurchgängen des Stroms sperren lässt.
MfG
Besserwessi
16.07.2010, 21:18
Abgesehen von der eventuell unbekannten Polung des Stromes am Blitz, sollte die Spannung mit der 1,5 V Hilfsspannung so schon funktionieren.
Mit einem Brückengleichrichter drum rum wäre man unabhängig von der Polung, hat aber auch mehr Spannungsabfall - mit einem Darlington Transistor schon etwa 2 V. Müßte man ggf. mal Nachlesen, welche POlarität die Blitzgeräte verlangen. Vielleicht reicht es wenn die Schaltung nur für eine Polarität funktioniert. Eine Diode als Schutz (z.B. Parallel zum Transistor) könnte man ja trotzdem einbauen - das merkt man dann schon, wenn der Blitz gleich beim Anstecken auslöst, wenn die Polatität fasch ist.
Andree-HB
17.07.2010, 09:01
Hier ist übrigens auch eine Schaltung :
http://www.heise.de/ct/projekte/Blitzhilfe-Zweitblitzausloeser-fuer-Digitalkameras-ohne-Blitzanschluss-284181.html
Für mein Projekt nehme ich derzeit wirklich nur Optokoppler zur galvanischen Trennung. Mein Metz-Blitz schaltet im Niedervoltbereich, daher stellt sich momentan das Problem auch nicht. Ich werde mich aber mit dem Thema zukünftig wahrscheinlich auch noch auseinandersetzen (müssen)....
Ich hab mich nun entschieden, die Zündschaltungen vom Einwegkamerablitz und die vom Aufsteckblitz (Hoch- und Niedervolt Triggerspannung) separat aufzubauen. Mir ist heut morgen eingefallen, dass ich andernfalls ja garkeine galvanische Trennung zwischen einem eventuell angesteckten Aufsteckblitz und dem Einwegkamerablitz hab, der fest mit der Schaltung verbunden sein wird. Und das wäre dann auch ein bisschen heikel.
Für den Einwegkamerablitz werd ich nun einen Optokoppler mit nachgeschaltetem Triac nehmen. Der Gate-Strom für den Triac kommt dabei von der 1.5 V Batterie, die auch den Blitz auflädt.
Für Aufsteckblitze finde ich die Variante mit Optokoppler und Transistor plus Brückengleichrichter ganz gut. Da bräuchte ich nur noch eine Versorgungsspannung für den Gate Strom des Transistors. Bei einem Ansteckblitz mit Niedervolttrigger kann ich den bestimmt von der Triggerspannung abzwacken.
Wenn allerdings ein Blitz mit Hochvolttrigger angeschlossen ist muss ich das wohl irgendwie runterregeln.
@ Besserwessi: ich nehme an, dein Vorschlag mit Widerstand, Zenerdiode und Elko ging in diese Richtung, allerdings hab ich nicht verstanden, wie das funktionert. Würdest du das Prinzip nochmal erläutern?
@ Andree
Danke für den Link, den Optotriac hab ich auch schon, ich nehm aber jetzt statt dessen nen normalen Optokoppler und nachgeschalteten Triac, da mein Einwegkamerablitz schon auf 300 V auflädt und ich noch keinen Optotriac mit höherer Sperrspannung gefunden hab (der MOC3020 hat 300 V = ein bisschen zu knapp).
Besserwessi
17.07.2010, 18:18
Die Idee mit Widerstand Elko un Zenerdiode ist es die Hilfspannung von oben 1,5 V aus dem Blitzgerät zu erzeugen: über einen hochohmigen Widerstand, der noch nicht ausreicht um den Blitz zu zünden wird ein Elko bis zu einer Grenze von z.B. 12 V aufgeladen. Das reicht dann für den Basisstrom für einen kurzen Puls. Wenn man da eine andere Spannungsquelle hat, ist das natürlich einfacher und Sparsamer.
Jakob L.
18.07.2010, 12:36
Das Erzeugen der Hilfsspannung per Widerstand aus den 300V ist nicht so ganz optimal, da ja auch ein modernes Blitzgerät angeschlossen werden kann, das nur noch eine geringe Spannung am Blitzschuh hat (und eventuell schon bei recht wenig Strom auslöst).
Hallo!
Genau! :)
Ich würde auch die enfachste Lösung mit vorhandenen oder, falls nötig, zusatzlichen Akkus z.B. 2/3, 1/2, bzw. 1/3 Micro bevorzügen.
MgH
Ok, da muss ich nochmal überlegen.
Erstmal würde ich gern wissen, ob ich Besserwessis Vorschlag richtig verstanden hab:
http://img836.imageshack.us/img836/7066/spannungsverminderung.png
Über den Widerstand wird der Kondensator aufgeladen. Wenn an ihm die Spannung soweit angestiegen ist, dass sie die Durchbruchspannung der Zenerdiode übersteigt, fließt der Strom nur noch durch diese und der Kondensator wird nicht weiter aufgeladen. Die Ladung aus den Kondensator kann ich dann benutzen um den Transistor (hier fehlt noch der Gleichrichter) kurz durchzuschalten um den Blitz zu zünden.
Kann man das so machen?
Eigentlich würde ich eine zusätzliche Spannungsquelle gern vermeiden, hab ja schon zwei Batterien, eine für den µC und eine für den Einwegkamerablitz.
Wenn ich mir die Schaltung so ansehe, dann müsste doch auch ein Blitz mit niedriger Triggerspannung den Kondensator aufladen, da die Zenerdiode noch nicht durchbricht. Stimmt das?
Fällt eigentlich am durchgeschalteten Transistor vom Optokoppler eine Spannung ab?
Hallo!
Ja, den Vorschlag von Besserwessi hast du richtig verstanden und die Schaltung ist theoretisch i.O. Für praktische Anwendung müsste man aber noch einiges ermitteln.
Bei dem Schalttransistor (ST) wäre noch ein Widerstand zwischen Basis und Emmiter nötig um ihn sicher zu sperren.
Auf dem Transistor im Optokoppler (OK) fällt bestimmte Spannung ab. Dazu muss die nötige zur Durchschaltung des STs Spannung zuerst ermittelt werden und erst dann die Zenerdiode festgelegt werden.
Der Widerstand muss genug groß sein um den Blitz nicht auslösen können. Das Auslösen wird erst nach benötigter zum Aufladen des Kondensators Zeit möglich, was berücksichtigt werden muss.
Es ist aber wachrscheinlich möglich die Spannung aus der Batterie von Einwegkamerablitz zum Durschschalten des ST zu verwenden wenn ihr "-" Pol am GND liegt und nur sein Kollektor an 300V anzuschliessen.
Praktisch könnte man eben das Basis- und Kollektorstromkreis des STs als zwei getrennte betrachten, die nur am GND zusammen verbunden sind. Sollte jedoch die 300 V durch ein Trafo von der Batterie galvanisch getrennt sein, ist es nicht möglich.
MfG
Gut, das bringt mich schon ein Stück weiter.
Ich habe mal im Artikelbereich den Abschnitt zur Darlingtonschaltung gelesen. Da steht, dass der von PICture vorgeschlagene Widerstand zwischen Basis und Emitter des Schalttransistors dazu dient, den Leckstrom zu verringern. Kann ich mir das so vorstellen, dass der durch den Optokoppler kommende Leckstrom dann durch den Widerstand anstatt durch die Basis-Emitter-Strecke des Schalttransistors fließt und dieser so weniger stark, im besten Fall also garnicht durchschaltet?
Wie muss dieser Widerstand dimensioniert sein?
Nun zur Auslegung der restlichen Bauteile:
Im Datenblatt des Transistors (BD410) ist eine Basis-Emitter Sättigungsspannung von 1,5 V angegeben; ich denke mal das ist der Wert den ich suche.
Im Datenblatt vom Optokoppler (LTV- 354T) bin ich noch nicht ganz sicher, wie groß der Spannungsabfall am Transistor im durchgeschalteten Zustand ist, wie heißt dieser Wert? Wenn es die Collerctor-Emitter Sättigungsspannung ist, dann sinds maximal 0,2 V.
Also brauch ich eine Zenerdiode mit mindestens 1,7 V Durchbruchspannung, ist das so richtig?
Es kann wahrscheinlich nicht schaden, wenn die Zenerdiode eine etwas höhere Durchbruchspannung hat, denn wenn der Kondensator auf eine höhere Spannung aufgeladen wird, ist ja durch
C = Q / U
die Ladung höher und ich könnte die Kapazität verringern um den gleichen Strom für den Transistor zu bekommen.
Das würde dann durch
tau = R * C
die Ladezeit verkürzen.
Dazu muss ich aber erstmal den Widerstand herausfinden, der nötig ist, um meinen Canon Blitz gerade so nicht zu triggern. Ich werde einfach mal ein Poti an den Trigger anschließen und gucken, wann es blitzt.
Vielen Dank nochmals für die kompetente und schnelle Hilfe!
Der Widerstand zwischen Basis und Emitter würde ich einfach ermitteln, so dass der ST wirklich gespert wird und das Anschliessen des STs an 300V kein Blitz beim dunklen OK auslöst. Praktisch sollte min. 1k, kann aber auch 100k reichen.
Um die Empfindlichkeit auf anfallendes Licht einstellen zu können, würde ich sowieso ein Poti mit seriellem Widerstand anwenden.
Denkend probieren ist sicher schneller als berechnen bzw. diskutieren. :)
MfG
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