TRIAC-Dimmer für 230V 1kW Verständnisfrage

[the_Ghost666]

Moin zusammen,

ich plane einen über RS232 steuerbaren Dimmer für Lampen aufzubauen und habe mich bereits durch einige Triac-Schaltungen gekämpft, habe aber keinerlei Erfahrung mit Triacs, nur die theoretischen Grundzüge sind bekannt.
Ich habe den angehangenen Schaltplan mal in LTSpice aufgebaut und simuliert, sowie einige andere, die sich leicht unterscheiden.
Dieser Aufbau funktioniert in der Simulation, wenn ich nun aber das RC Glied veränder, nach der Faustformel 1Ohm/V und 0,1uF/A dimensioniere, scheitert der TRIAC abzuschalten. Woran liegt das?
Weitehin hab ich Schaltungen gesehen, die noch eine Drossel direkt vor der Last haben, oder eine Drossel direkt hinterm Triac und dann über beide das RC Glied. Welchen Effekt hat die Drossel? Ich habe hierbei wieder Probleme in der Simulation, dass der Triac nicht Abschaltet. Ich habe 100uH simuliert. Ausserdem scheint die Stabilität auch von dem Lastwiderstand abhängig zu sein. Erst bei größeren Lasten wurden meine alternativen Pläne stabil.
Ich hoffe jemand kann mich etwas schlauer machen, danke.


Nachtrag:
Für die Nulldurchgangserkennung des Dimmers würde ich einen zweiten Brückengleichrichter nutzen, der einen Optokoppler ansteuert. Wenn ich nun direkt die Netzspannung gleichrichte, brauche ich einen großen Gleichrichter wegen der Spannung. Ich überlege, ob ich die Spannung auch hinter dem Trafo zur Versorgung der Elektronik abgreifen kann, oder ob durch den Trafo ein Phasenversatz entstehen könnte, der dann eine saubere Nulldurchgangserkennung kaputt macht. Was meint ihr?

[Felix G]

Ich selbst habe leider wenig Erfahrung auf dem Gebiet, aber ich kenne einen sehr gut dokumentierten Dimmer Bausatz von ELV (Phasenabschnittdimmer DI 300).

Der arbeitet zwar mit einem MOS-FET, aber wenn es nicht zwingend ein Triac sein muss hilft dir die Schaltung vielleicht weiter.

[wkrug]

Im Datenblatt des MOC 3021 sind mehrere Anschaltungen für den Triac drin.
Unter anderem eine Beschaltung für induktive Lasten - die würde ich verwenden.

Eine Nulldurchganserkennung hinter einem Trafo kann üble Phasenverschiebungen verursachen, die dann auch noch verwendeten Trafo abhängig ist.
Wenn man immer den selben Trafotyp verwendet und diesen nicht für andere Zwecke verwendet ( diesen Trafo also nicht für Stromversorgungszwecke benutzt) wird man das wohl kompensieren können.

Bei der Optokopplermethode hat man auf der Primärseite mit hohen Spannungen zu kämpfen und will dann aber sehr schmale Impule bei der Nulldurchgangserkennung haben.
Wir haben das Problem mal so gelöst, das wir hinter dem Optokoppler einen Schmitt Trigger angebaut haben, der ein leicht phasenverschobenes Signal von der Primärseite des Optokopplers geliefert bekam (RC Glied auf der Sekundärseite des Optokopplers).
Die steigende Flanke des Nulldurchganssignals kam somit wirklich sehr kurz vor dem eigentlichen Nulldurchgang.
Die fallende Flanke des Signals kommt dadurch natürlich verspätet, wird aber vom Microcontroller nicht ausgewertet.

[Gock]

Für die Nulldurchgangserkennung würde ich einfach den MOC304x benutzen, der hat sie schon eingebaut. Damit hast Du alles erschlagen.
Ich verwende ihn, um Motoren ein und auszuschalten, das funtkioniert sehr gut. Die benötigte Schaltung ist im Datenblatt des MOC304x enthalten.
Viel Spass,
Gruß

[the_Ghost666]

Was meint ihr, ich möchte die Verbindung zum PC oder anderen Dimmern (als Bus) über ein dünnes Kabel machen. Sollte ich auch die RS232-Ports, die nach aussen geführt werden nochmal über einen Optokoppler für jeden Kanal abtrennen? Der Controller liegt ja an nem Trafo, die Nulldurchgangserkennung sowie der Lastteil sind ebenfalls mit Optokopplern getrennt, sodass ich kein gefährliches Potenzial an den Ausgangsports haben sollte.
Ich könnte vielleicht auch auf den Trafo verzichten und das über ein Kondensatornetzteil ohne galvanische Trennung machen, aber sowohl die Sicherheit meiner Finger, als auch meines Programmieradapters sagen mir momentan, dass ich es lassen sollte.

[wkrug]

ohne galvanische Trennung machen,

Wenn Du ein Bussystem machen willst würde ich das auf jeden Fall eine galvanische Trennung vorsehen.
Eventuell kannst Du sogar noch die Schnittstelle selber zusätzlich galvanisch trennen ( DC/DC Wandler ).
Bei der Schnittstelle würde sich DMX 512 anbieten.
Das Signal lässt sich mit einem AVR ziemlich problemlos erzeugen und auswerten.
Als Schnittstellentreiber werden RS485 Treiber verwendet ( z.B. SN75176 ).
Es sind max. 32 Geräte anschließbar, 512 Lampen ( Kanäle ) können angesteuert werden ( Ein Gerät kann ja durchaus mehrere Lampen dimmen).
Es gibt fertige Interfaces für den PC, auch solche zum Selberbauen.
Kostenlose Steuersoftware für PC gibt es auch.
Wenn Dir das Basteln dann doch mal zu doof wird, kannst Du immer noch mit Fertiggeräten aufrüsten. Z.B. einem Botex DDP 405 ( 4Kanal ) oder einem Showtec Single MK II ( 1Kanal - 2kW )

MOC3041... Ghost möchte ja einen Dimmer! haben, das geht mit einem Opto-Triac mit Nulldurchganserkennung nicht.

[Gock]

Ja, das hast Du natürlich recht, hab mich am Nulldurchgang festgelesen.
Wenn Der Triac nicht abschaltet, kann es daran liegen, dass zB ein zu großer Kondensator den "Haltestrom" liefert und der Wechsel der Polarität dadurch zu schnell verläuft.
Eine zusätzliche Spule soll den Strom weiter glätten. Beim Schalten des Triacs entstehen recht hohe Störfrequenzen, die durch die Spule zusätzlich gefiltert werden. C und R dienen hauptsächlich zur Funken löschung.
Ich kenne Deine Faustformel nicht (kann es sein, dass die nur bei induktiver Last gilt?), aber ich würde die im Datenblatt angegebenen Werte nicht verändern, wenn es nicht nötig wäre. Das kann der Fall sein, bei großen Induktivitäten, bei ohmschen Verbrauchern eher nicht. Bei ersteren sind oft die erforderlichen Werte genannt.
Ist aber bei mir schon ne Weile her, wie ich gerade feststellen muss...
Gruß

[the_Ghost666]

Wie schätzt ihr denn die Verlustleistung von dem Triac ein, wenn ich nen TIP225M benutze und da etwa 500W oder 1kW dran hänge? Ich muss auch nochmal durchrechnen, wieviel Watt die Widerstände abkönnen müssen. Die werden ja nur kurz mit nem Puls versorgt, demnach wird die Verlustleistung viel kleiner ausfallen, aber im Triac weiß ich nicht so recht wie groß ich die Kühlung dimensionieren soll. Wie isoliere ich den Kühlkörper gegen die 230V an der Fahne? Da gibt es doch so Glimmerscheiben, reichen die dafür noch aus, und dann muss ich wohl eine Kunststoffschraube nehmen, oder? Hab ein ungutes Gefühl 230V auf nem Alukühlkörper zu haben, da kommt ma schneller mal beim basteln dran als an die Leiterbahnen.

Die Idee mit dem DMX is sicher ne gute, auch wenn ich es nicht so professionell vor hatte. Ich schau mir mal den Baustein an, den du mir da vorgeschlagen hast.

Ich habe meine Faustformel für Snubberglieder von hier: http://www.dse-faq.elektronik-kompen...faq.htm#F.25.1

Und die Kondensatoren für die Snubber, müssen dass diese riesigen X2 Entstörkondensatoren sein, für bis zu 400Vac? Der Dimmer von ELV kommt mit so winzigen aus. Die ich jetzt verbauen will sind die mit der Reichelt-Best.Nr. FUNK 10N. Die haben aber n Rastermaß von 15mm und Ausmaße von 17x5x11mm.

[wkrug]

Isolierung...
Gönn Dir einen BTA 26 / 600 der ist intern schon isoliert - ließ das aber sicherheitshalber noch mal nach ( Datenblatt ) - Denn da gibts auch unisolierte Typen! Wenns so ist kannst Du Dir das Ganze Glimmerscheiben Isoliernippel Gebastel sparen.

Die Verlustleistung ist vom Phasenwinkel und von der Last abhängig.
Ich meine mich zu erinnern das im Datenblatt des BTA da auch ein Diagramm drin ist, bei welchem Phasenwinkel und Strom welche Verlustleistung auftritt. Irgendwo hatte ich das mal gelesen.
Anhand der °K/W kannst Du Dir dann die auftretende Temperatur ausrechnen.

Ich hab bei meinem 1 Kanal Teil einen 2,5K/W ( BTA41/600 ) Kühlkörper benutzt, was bisher ausgereicht hat.

Bei den Widerständen werdens wohl 1W...2W Typen werden, wichtig ist hier die maximal zulässige Spannung am Widerstand und die ist bei normalen 1/2W Widerständen nur so 160V - Auch das mit dem Datenblatt verifizieren !
220V ist halt keine Bastler Spielwiese, sondern richtig gefährlich.
Bei den Isolierabständen musst Du auch aufpassen.
Nur wenn Du die Beinchen der MOC30xx etwas auseinander biegst und keine Sockel verwendest kriegst Du die benötigten Abstände her.

[the_Ghost666]

Wüsstest du irgendwo eine Übersicht über nötige Isolierabstände? Bin bisher nur bis 12V zuhause gewesen, ausser eben n Netzteil oder so, wo der 230V Teil aus der Klemme und ner Sicherung die zum Trafo führten bestand.

Den BTA26 schau ich mir direkt mal an. Hast du meine nacheditierte Frage zu den Snubbern schon gesehen?