230V auf 5V Optokopplerschaltung

[DerProfi15]

Hallo alle zusammen,

ich sitze momentan an einem Projekt.

Ich möchte eine Schaltung zum Dimmen entwickeln.
Dazu brauche ich 230V auf 5V und diese über einen Optokoppler in meinen µC.
Hier bei geht es nur darum den Nulldurchgang zu erkennen, was ich mit dem Übertragenen Signal im µC digital mache.
Ich habe dazu auch schon verschiedene Schaltungen gesehen und diese entsprechen auch ungefähr dem was ich im Kopf hatte.

Mein Gedanke war dieser, ich muss die 230V über einen Spannungsteiler auf 5V bringen -> wenn möglich dann über einen kapazitiven Spannungsteiler da ich dann weniger Probleme mit der Verlustleistung in Form von Wärme habe -> dann brauch ich eine Diode um die negative Halbwelle wegzulassen -> dann kann ich das Signal auf den Optokoppler lassen

Hier sind ein paar Schaltungen die ich aus den Foren habe:
https://www.roboternetz.de/community/attachment.php?attachmentid=3812&d=1128101034
https://www.roboternetz.de/community/attachment.php?attachmentid=3822&d=1128238785
https://www.roboternetz.de/community/attachment.php?attachmentid=3825&d=1128247868

Jedoch fehlen mir die Kenntnisse wozu ich die ganzen anderen Bauteile in diesen Schaltungen benötige.

Kann mir jemand die Schaltungen erklären und mir sagen welche ich warum verwenden soll, oder gar einen Tipp geben was und warum ich wie verbessern muss.

Vielen Dank im Vorhinein
Grüße

[ARetobor]

Hallo,
schau mal hier:
https://et-tutorials.de/8786/phasenanschnittsteuerung-mit-einem-triac/

Gruß

[DerProfi15]

Hi,

danke für die Antwort.
Jedoch weis ich nicht ganz wie mir das weiterhelfen soll.
Ein Phasenanschnitt ist technisch ja um einiges leichter als ein Phasenabschnitt und hat nichts mit dem Problem hier zu tun, oder seh ich da etwas falsch?

Grüße

[021aet04]

Technisch gesehen ist es egal ob du eine Anschnitts- oder Abschnittssteuerung machst (wenn du einen Controller verbaust). Der Unterschied ist nur das du schaust wann du einschalten bzw ausschalten musst. Du musst bei beiden den Nulldurchgang erkennen. Bei Elektor gab es einmal eine Schaltung, müsste sie suchen. Da wurden Nadelimpulse beim Durchgang erzeugt. Einen kapazitiven Vorwiderstand würde ich nicht nehmen, weil du eine Phasenverschiebung hast.

MfG Hannes

[DerProfi15]

Hi,

danke für die Antwort.
Den Unterschied der beiden Arten kenne ich.
Ich habe mich, da das meine Abschlussarbeit wird, für eine Phasenabschnittsteuerung entschieden da ich dort keine Probleme mit induktiven Lasten habe.
Falls du diese findest wäre das super, danke.
Wenn ich eine Phasenverschiebung bekomme kann ich ja einfach 2 Kondensatoren verwenden und diese in Serie schalten um somit eine Phasenverschiebung vom 180 Grad zu erhalten.
Mein Problem mit den Wiederständen oder dem Widerstand ist das, dass die fertige Schaltung verbaut werden soll und ich große Verluste, sprich Hitze vermeiden möchte.

Grüße

[Manf]

Vielleicht kann man die Aufgabe stückweise angehen.
Im ersten Post wurden Schaltungen zur Netzerkennung angegeben, die über die einzele Perode hinaus ein kostantes Signal liefern wenn die Netzspannung anliegt. Eine Phasenerkennung sollte auf den Kondensator vor dem Optokoppler verzichten.

Wenn die Phasenerkennung mit kapazitivem Vorwiderstand arbeiten soll, dann benötigt sie auch noch einen ohmschen Widerstand zur Strombegrenzung im Einschaltmoment.

Eine solche Schaltung liefert dann eine konstante Phaseninformation die zur Auswertung korrigiert werden kann, da sie ja konstant ist. Hierzu kann man die Phase vergleichen mit einem Signal, das man zu dem Zweck der Messung mit dem Ausgangssignal eines Transformators vergleicht.

Bei Umgang mit Netzspannung sollte man entsprechend vorsichtig sein und geeigete Bauelemente und Aufbautechnik verwenden, Netztrafo, geeignete Kondensatoren.

[Ceos]

Netztrafo

Umgangssprachlich auch Trenntrafo genannt :)

[DerProfi15]

Hi,

danke für die Antwort.
An den Widerstand für den Einschaltstrom habe ich gedacht. Jedoch weis ich nicht wie groß dieser dimensioniert wird.
Für den kapazitiven Ersatz der Widerstände hätte ich eben 2 Kondensatoren genommen welche in Serie geschalten genau den Wert des errechneten Ersatzkondensators ergeben.
Diese 2 müssten dann ja die Phase um genau 180 Grad drehen und somit habe ich wieder eine genaue Phasendetektion.

Danke die Idee zum Austesten ist mir so gar nicht gekommen und das werde ich auch gleich probieren.

Jedoch habe ich da noch eine Frage:

Wie viele Dioden brauch ich denn?
Ich hätte 2 verwendet - Eine um den Optokoppler von der negativen Halbwelle zu schützen und die 2. um die erste Halbwelle Richtung Optokoppler zu bringen. Hierzu werde ich morgen mein Schaltbild hochladen, dann sieht man es besser.

Ich bin mir nicht sicher ob bei den verlinkten Schaltungen das so gemacht wurde oder ich das wo anders wo gesehen aber in einer Schaltung verwendete Jemand einen Kondensator mit einem parallelen Widerstand parallel zum Optokoppler um die Spannung während des Nulldurchgangs hoch zu halten. Dies ist aber Meinung nach hier nicht nötig und erwünscht. - bin ich da falsch?

Danke

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Dankeschön aber das sollte ich das ein oder andere Mal schon gesehen haben :cool:

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Hier übrigens nochmal die Schaltung die ich vorher erwähnt habe.

http://www.dl4cu.isa-geek.net/rel/230vopto/opto.html

[Manf]

Die zwei Kondensatoren bilden zusammen einen Kondensator und drehen die Phase entsprechend.
Zur Phasendrehung sollte man sich einmal das Phasendiagramm eines Hochpasses, oder zum Einstieg auch eines Tiefpasses ansehen.
Die Phasendrehung ist eine Funktion des Verhältnisses von Arbeitsfrequenz und (Kehrwert der) Tiefpasszeitkonstante(n).
Es ist nicht schwer wenn man es kennt aber es ist gut, wenn man es zum Vergleich auch noch messen kann.

Der Strombegrenzungswiderstand für das Einschalten eines kapazitiven Vorwiderstands wird häufig auf den 10-fachen Arbeitsstrom ausgelegt, aber das ist natürlich für den Einzelfall der Komponenten zu überprüfen.

Das mit den Dioden ist so richtig, die 1N4007 ist ja robust und günstig und für Netzfrequenz gut geeignet.

[wkrug]

Man kann anstatt des Optokopplers natürlich auch einen Trafo nehmen und einen Nulldurchgangsdetektor nachschalten.
z.B. so einen https://www.reichelt.de/printtrafo-0-33-va-6-v-55-ma-rm-15-mm-150-06-1-p1598.html?&trstct=pol_0
Der produziert natürlich eine Phasenverschiebung, die man aber mit einem Microcontroller wieder rausrechnen kann.
Ich würde dann hierfür einen eigenen Trafo verwenden.
Bei einer Anzapfung eines belasteten Trafos kann sich die Phasenlage je nach Belastung wieder verändern.
Die Verlustleistung dürfte dabei sehr gering sein.
Als einziges Problem sehe Ich die Baugröße und das Gewicht einer solchen Lösung.
Auch dürfte das vom preislichen her etwas teuerer werden.

[DerProfi15]

Wie meinst du das wegen einem TP oder HP.
Mir ist die Funktion der sowie der von einem BP oder BS bekannt, jedoch verstehe ich nicht was es mir hier bringt da ich ja nur die 2 Kondensatoren in Serie schalten will.

Danke daran kann ich mich jetzt festhalten und mit dem 10-fachen weiterdimensionieren.

Gut dann nimm ich diese da sollte ich sowieso welche haben.

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Die Option ohne Optokoppler ist gut jedoch in meinem Fall jetzt hinfällig da es dann zu teuer wird und vor allem viel zu schwer und zu groß um die eigentlich gedachte Baugröße beizubehalten.

[Manf]

Es wurde die Phasenverschiebung angesprochen mit der das Signal, der Strom, am Detektor ankommt.
Bei einem Widerstand ist sie recht geanu null, es muss nur erst die Schwellspannung erreicht werden.
Bei der Kombination aus Widerstand und Kondensator entspricht das Verhalten einem Hochpass.
Die Phasenverschiebung zu messen und bei der Auswertung zu berücksichtigen ist sicher kein großes Problem.
https://www.electronics-tutorials.ws/filter/filter_3.html

[DerProfi15]

Mein erster Gedanke war der, dass ich mit 2 Kondensatoren eine Phasenverschiebung von 180 Grad erreichen kann.
Bei der Simulation habe ich gemerkt, dass dem nicht so ist.
Mit einem HP oder TP schaffe ich es eine Phasenverschiebung von 90 Grad zu machen, wenn ich das noch richtig im Kopf habe.
Nachdem es hier egal ist ob + oder - 90 Grad macht es auch keinen Unterschied ob HP oder TP.
Wenn ich diese dann in Serie schalte mit einem 2. erreiche ich doch erneut 90 Grad oder bin auch hier falsch?

[PICture]

Hallo!

Optimal für dich wäre in dunklem an Foto- Diode bzw. Transistor befestigte: https://www.ebay.de/sch/i.html?_from=R40&_trksid=m570.l1313&_nkw=Mini+Neon+Glimmlampe%2C+Pisiello%3B+230+V+AC% 2C+1%2C4+mA%3B+mit+Vorwiderstand+100+KOhm&_sacat=0 . ;)

[wkrug]

Die Idee mit der Glimmlampe finde ich im Prinzip nicht schlecht, Verlustleistungsmässig nahe am Optimum, günstig aber...:
Benötigt eine Glimmlampe nicht eine gewisse Spannung um zu zünden und löscht sich wieder bei einer etwas geringeren Spannung = Breite Nulldurchgangsimpulse + Phasenverschiebung.
Die Kennlinien nicht aller Glimmlampen sind gleich, das Ganze ( Phasenverschiebung ) müsste also für jede Glimmlampe neu eingestellt werden.
Glimmlampen altern auch relativ schnell und verändern dann die Schwellenspannungen und die Helligkeit.

Letztlich wird jede Lösung ein Kompromiss sein.