Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik 230V -> Optokoppler -> AVR PIN


von Stefan L. (avlbger)


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Hallo zusammen

Folgendes Szenario: Ich habe einen AVR der über ein 
Mini-Schaltnetzteil-Modul an 230V betrieben wird. Nun müsste ich damit 
aber auch  noch erkennen ob eine 230V-Lampe ein oder aus ist.
Über Lichtsensor geht es nicht, da Tageslichtstörfaktor ;)

Ich habe folgende Schaltung hier im Forum entdeckt:
http://www.mikrocontroller.net/articles/230V

Ich hab schon unzählige Beiträge zu dem Thema durchforstet und auch 
Google bemüht aber so ganz klar ist mir noch nicht alles und da es um 
230V geht frage ich lieber nochmal nach.

Ahja, gleich vorweg, ja ich weiß 230V sind nicht ohne und die Schaltung 
würde später absolut unerreichbar und berührungssicher vor sich hin 
werkeln.

Die 2te Schaltung aus obigem Beitrag enthält einen PC814 den ich nicht 
finden konnte, hätte stattdessen einen SFH 620A-3 angedacht.

Statt dem 22nF habe ich einen 47nF Entstörkondensator (X2) rumliegen, 
der sollte tauglich sein, oder? Schließlich hing der bereits an einem 
anderen Gerät schon länger am Netz.

Bei 47nF komme ich auf einen Blindwiderstand von ca. 67 kOhm. Aber wie 
berechne ich daraus nun die Strombegrenzungswiderstände die hier im 
Vergleich zu anderen Beispielchaltungen recht hoch sind. (Nehme an das 
ist weil hier ja nicht wirklich viel Last dranhängt?)

R3 und R4 sind klar, die werden ja nur zum entladen des C1 verwendet (es 
werden immer zwei in Serie verwendet wegen der Spannungsfestigkeit) 
damit man keine gewischt bekommt an den Kabeln/Stecker. Ich weiß nur 
nicht recht wie ich nun R1 und R2 berechnen muss und demzufolge auch 
nicht wie viel Verlustleistung diese aushalten müssen.

Berechne ich das wie einen normalen LED-Vorwiderstand und wenn ja gehe 
ich von 230V oder von 325V aus? Der Vorwiderstand an sich ist ja hier 
eigentlich der C1? In anderen Schaltungen wird R1 und R2 quasi als 
Einschaltstrombegrenzung angegeben, dafür sind diese hier aber ziemlich 
groß? Und wie verhält es sich mit der maximalen Sperrspannung die die 
Dioden im OK aushalten? Da es ein AC-OK ist wird die Grenze vermutlich 
nie erreicht da ja immer eine der beiden Dioden leitend ist und die 
Spannung somit nie zu sehr ansteigt.

Ich hab in den letzten zwei Tagen viel darüber gelesen aber mit jedem 
"Aha-Erlebnis" tauchen neue Unklarheiten auf, würde es ja einfach auf 
den Versuch ankommen lassen aber bei 230V lieber nicht.. da hab ich noch 
gesunden Respekt :)

Habe schon eine Schaltung in Verwendung wo ich 230V mit einem AVR 
auslese, da habe ich es, da ich damals noch viel weniger Kenntnis in dem 
Ganzen hatt, über ein 230v-Relais gelöst, das wäre der Backup-Plan ist 
aber einfach irgendwie keine schöne Lösung wie ich finde.

Vielleicht kann mir ja jemand einen Tipp geben,
vg,
avlbger

von Matthias S. (Firma: matzetronics) (mschoeldgen)


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Stefan L. schrieb:
> Die 2te Schaltung aus obigem Beitrag enthält einen PC814 den ich nicht
> finden konnte, hätte stattdessen einen SFH 620A-3 angedacht.

Der PC814 hat bereits die antiparalle Diode eingebaut, wenn dein 
Optokoppler diese nicht hat, musst du unbedingt extern eine nachrüsten, 
sonst geht die LED im OK bei der ersten Sperrspannung kaputt.

Stefan L. schrieb:
> Bei 47nF komme ich auf einen Blindwiderstand von ca. 67 kOhm. Aber wie
> berechne ich daraus nun die Strombegrenzungswiderstände die hier im
> Vergleich zu anderen Beispielchaltungen recht hoch sind.

If (der Durchflussstrom durch die LED) muss so hoch sein, das der 
Phototransistor auf der anderen Seite durchsteuert. Wie hoch If sein 
muss, steht im Datenblatt des OK.

Stefan L. schrieb:
> Statt dem 22nF habe ich einen 47nF Entstörkondensator (X2) rumliegen,
> der sollte tauglich sein, oder?

Kannste nehmen, entbindet dich aber nicht von der Berechnung des 
Durchlassstroms, der dadurch natürlich höher wird. Sinnvoll ist es aus 
Energiespargründen, möglichst viel im Kondensator zu 'verbraten', da es 
sich um Blindstrom handelt, der nicht den Zähler dreht.
Wenn du 2 von den 47nF hast, schalt sie in Reihe.

von Dardan A. (dardan)


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Hallo

Was du suchst ist eine "Nulldurchgangs Erkennung" lies dir doch mal 
folgende Threads durch:

Beitrag "Nulldurchgangserkennung"
Beitrag "Re: Nulldurchgangsdetektion mit AVR Schutzdioden"

Oder schau dir diese Schaltung an. Die Funktioniert und ist geprüft.

http://www.dextrel.net/diyzerocrosser.htm

Lg.
Dardan

von Stefan L. (avlbger)


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Guten Morgen :)

Der SFH620A-3 ist ebenfalls ein AC-OK, hat also zwei Dioden die 
antiparallel geschaltet sind, das sollte also passen.

Ich komme mit dem 47nF soweit ich mich durch die Formeln gearbeitet habe 
auf ca. 3,4 mA Eingangsstrom also knapp über 3mA die dann für den OK 
bereitstehen. Laut Datenblatt soll der ab 1mA bereits eine CTR von 70% 
haben, das müsste also, bilde ich mir zumindest ein, auch hinhauen.
Im Datenblatt ist also angegeben 1ma@5V ergibt CTR 70%.. Finde ich etwas 
eigenartig da die Dioden da drin ja nur 1,6 Volt vertragen und Dioden ja 
eigentlich Strom und nicht Spannungsgetrieben sind. Hier offenbart sich 
vermutlich eine Wissenslücke meinerseits :)

Bei 22nF hätte ich 1,6mA Eingangsstrom, müsste für den OK auch reichen 
aber da ich im Moment nur einen 47nF habe, nehme ich halt den und 
"verbrauche" ein wenig mehr Strom. Sollte das alles klappen, werde ich 
mir eh ein paar Bauteile bestellen.

Mir ist die Dimensionierung von R1 und R2 nur noch nicht so ganz klar. 
Vor allem auch in welchem Betriebszustand der Schaltung dort dann 
wieviel Verlustleistung entsteht. (Habe hier derzeit nur 1/4W 
Widerstände und meine dass das wohl zu wenig sein wird)

Viele Grüße,
avlbger

von Lothar M. (Firma: Titel) (lkmiller) (Moderator) Benutzerseite


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Matthias Sch. schrieb:
> Sinnvoll ist es aus Energiespargründen, möglichst viel im Kondensator
> zu 'verbraten', da es sich um Blindstrom handelt, der nicht den Zähler
> dreht.
Allerdings muss man sich dabei vor Augen halten, nicht Alles vom 
Kondensator machen zu lassen. Denn der ist für hochfrequente Störungen 
(Schaltkontkate, Inverter, Schaltnetzteile, Netzumschaltungen, 
Blitzeinschlag...) sehr niederohmig und lässt dann die Schaltspitze 
gnadenlos auf die LED durch...

von Andi (Gast)


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Du kannst es auch so machen...
Die Schaltung funktioniert von ca. 3VDC bis ca. 300VAC.

Du musst aber unbedingt den pin4 vom sot223 mit einen Kühlkörper 
versehen.

Bei großen induktiven Lasten musst du eine Schutzschaltung für die 
BSP135 vorsehen...


Gruß
Andi

von Stefan L. (avlbger)


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Lothar Miller schrieb:
> Allerdings muss man sich dabei vor Augen halten, nicht Alles vom
> Kondensator machen zu lassen. Denn der ist für hochfrequente Störungen
> (Schaltkontkate, Inverter, Schaltnetzteile, Netzumschaltungen,
> Blitzeinschlag...) sehr niederohmig und lässt dann die Schaltspitze
> gnadenlos auf die LED durch...

Das hoffe ich wird durch den Varistor der vorgesehen ist abgemildert. Im 
Datenblatt des Schaltnetzteilmoduls das den AVR mit Strom versorgt wird 
bei 230V-Betrieb ein solcher empfohlen.

Dabei fällt mir gerade noch etwas ein, das Schaltnetzteil wird mit 1,6A 
abgesichert, sollte ich für die 230V-Erkennung ebenfalls eine Sicherung 
vorsehen? wäre vermutlich sinnvoll falls der C1 irgendwann mal den Geist 
aufgibt? Oder darauf vertrauen dass R1 und /oder R2 einfach 
dahinschmelzen und dem Strom ein Ende bereiten?

von Stefan L. (avlbger)


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Dardan Achmed schrieb:
> Was du suchst ist eine "Nulldurchgangs Erkennung" lies dir doch mal
> folgende Threads durch:

Hallo Dardan,

Über die Threads bin ich auch schon gestolpert, im Prinzip ist das aber 
dann overkill denn ich brauche ja nur die Info ob nun 230V anliegen oder 
nicht und muss nicht genau den Zeitpunkt des Nulldurchgangs wissen.
Mir ist es sympathisch so wenig wie möglich Bauteile auf der 230V-Seite 
zu haben deshalb habe ich mich nach 2 Tagen Recherche auf meine genannte 
Variante eingeschossen, welche ja auch gebräuchlich zu sein scheint weil 
es hier ja eine eigene Seite dafür gibt. (#1 wäre ein Relais gewesen, 
aber das liegt kostenmäßig höher, ist nicht geräuschlos und scheint mir 
einfach keine "schöne" Lösung zu sein)

Viele Grüße,
avlbger

von Light (Gast)


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Über einen Lichtsensor geht es wohl, die Lichtintensität pulsiert bei 
einer Glühlampe/Leuchtstoffröhre mit 100Hz, das Tageslicht ist 
kontinuierlich (DC).
Jedes optische Drehzahlmessgerät zeigt 6000 U/min an wenn man den Sensor 
in die Höhe hält.

von Stefan L. (avlbger)


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Light schrieb:
> Über einen Lichtsensor geht es wohl, die Lichtintensität pulsiert bei
> einer Glühlampe/Leuchtstoffröhre mit 100Hz, das Tageslicht ist
> kontinuierlich (DC).
> Jedes optische Drehzahlmessgerät zeigt 6000 U/min an wenn man den Sensor
> in die Höhe hält.

Hmm ob man bei einer 60W-Glühbirne tatsächlich noch ein pulsieren 
feststellen kann? Wird dann wohl ein ziemlicher Aufwand bei der 
Auswertung und es muss auch vernünftiger Lichtsensor her. Aber da gibt 
es zuviele Unwägbarkeiten, da jeder ein anderes Licht hat und die 
Schaltung, wenns klappt, bei mehreren Leuten zum Einsatz kommt und dort 
dann durchaus auch mal Lichtdicht eingebaut wird.
Sicher.. externer Lichtsensor wäre möglich... aber bevor ich mir so 
etwas antue nehme ich wirklich ein 230V-Relais zur galvanisch getrennten 
Detektion ob nun 230V anliegen.

von Lothar M. (Firma: Titel) (lkmiller) (Moderator) Benutzerseite


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Stefan L. schrieb:
> Dabei fällt mir gerade noch etwas ein, das Schaltnetzteil wird mit 1,6A
> abgesichert, sollte ich für die 230V-Erkennung ebenfalls eine Sicherung
> vorsehen?
Brauchst du nicht, denn die Sicherung ist ja "nur" dafür da, das Haus 
vor dem Abbrand zu schützen. Du wirst sie nie so ausgelegt bekommen, 
dass deine Elektronik damit geschützt wird...

Stefan L. schrieb:
> Hmm ob man bei einer 60W-Glühbirne tatsächlich noch ein pulsieren
> feststellen kann?
Kann man. Ist aber tendenziell unzuverlässig und technischer Overkill...

Ich verwende seit Jahren die Schaltung im Anhang ohne Probleme. Dass der 
Ausgang "pulst" ist nicht so schlimm, weil danach ja meist ein uC kommt, 
der das einfach wegrechnen kann. Die Diode ist üblicherweise eine 
1N4007, der 100k besteht aus 3x33k in Reihe (Spannungsfestigkeit). Der 
Vorteil gegenüber der Kondensatorlösung ist, dass keine 
Phasenverschiebung auftritt. Idealerweise verwendet man für diese 
Schaltung natürlich einen Optokoppler mit höherem CTR als den grausigen 
SFH 620A-3...

von Amateur (Gast)


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Irgendwie läuft das Ganze auf eine Glaubensfrage hinaus.

Ein wie auch immer ins Netz gekoppelter Optokoppler sagt nichts anderes 
aus als: Spannung ist da!
Ob der Glühfaden, oder die neuerdings vorhandene Elektronik, im Nirwana 
ist, wird nicht gesagt.

Geht es um Glühlampen mit Leistungen unter 100W, so sollte sich 
eigentlich der Netzbrumm herausfiltern lassen.
Also ein Verfahren, das rein optisch arbeitet, müsste möglich sein.
Auch die neumodischen Energiesparlampen sollten kräftig Brummen. Sind ja 
nichts anderes als die guten, alten Leuchtstofflampen.
Nur wie gut die Schaltnetzteile, in LED-Leuchten sind, weiß ich nicht.

von Dardan A. (dardan)


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Stefan L. schrieb:
> Ich weiß nur
> nicht recht wie ich nun R1 und R2 berechnen muss und demzufolge auch
> nicht wie viel Verlustleistung diese aushalten müssen.

Wie du richtig erkannt hast, sind R1 und R2 zur 
Einschaltstrombegrenzung. Zum Zeitpunkt t0 könnte 325V anliegen. Da der 
Kondensator zu diesem Zeitpunkt wie ein Kurzschluss agiert, ergäbe sich 
ein Strom Peak von (325V/5.5k) = 60mA         60mA *325V = 19.5W

Dies ist jedoch nicht all zu kritisch, da der 22nF Kondensator bei: R*C= 
121us * 5 = 605us bereits seine volle Blindwiderstand Charakteristik 
hat.

Danach müssen die Widerstände eine Leistung von
(230/(sqrt(Xc^2+(R1+R2)^2))^2 * (R1+R2) = 13mW aushalten.

Der kurze Leistungspuls beim einschalten sollten 1/4W Widerstände 
aushalten. Man behafte mich aber nicht darauf. Worauf man vorallem 
achtem muss ist, dass ein minimaler Spannungsabstand eingehalten wird. 
Auch dies sollte bei THD Bauteilen kein Problem sein.

von Stefan L. (avlbger)


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Lothar Miller schrieb:
> Brauchst du nicht, denn die Sicherung ist ja "nur" dafür da, das Haus
> vor dem Abbrand zu schützen. Du wirst sie nie so ausgelegt bekommen,
> dass deine Elektronik damit geschützt wird...

Ich glaub ich hab mich hier ein wenig mißverständlich ausgedrückt.
Ich habe ja zwei Eingänge von 230V, einmal den Dauerstrom zum 
Schaltnetzteil, der ist mit 1,6A abgesichert, dann den zweiten Eingang 
vom Lichtschalter der derzeit noch keine eigene Sicherung hat.
Um eben genau das "Haus abfackeln" zu verhindern müsste ich diesen extra 
nochmal absichern, oder? Da der eine Eingang ja ständig 230V hat und der 
andere nur bei Licht AN kann ich die nicht über dieselbe Sicherung 
laufen lassen.... hmm wobei.. Geistesblitz.. es sei denn die Sicherung 
wäre am gemeinsamen Null-Leiter?

von Stefan L. (avlbger)


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Amateur schrieb:
> Ein wie auch immer ins Netz gekoppelter Optokoppler sagt nichts anderes
> aus als: Spannung ist da!
> Ob der Glühfaden, oder die neuerdings vorhandene Elektronik, im Nirwana
> ist, wird nicht gesagt.

Nichts anderes möchte ich auslesen: Spannung ist da, Spannung ist nicht 
da.
Um das Licht an sich geht es (in meinem Fall) nicht da ich davon ausgehe 
dass der Anwender die Lampe dann schon wechseln wird wenn er im Dunkeln 
sitzt ;)

Zur Erklärung es geht darum eine verbesserte Version des 
Verzögerungs/Nachlaufrelais des Badlüfters zu bauen, damit sollte es 
vielleicht klarer sein auf was ich abziele.. hätte ich evtl. schon 
vorher erwähnen sollen ;) sorry :)

von Lothar M. (Firma: Titel) (lkmiller) (Moderator) Benutzerseite


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Stefan L. schrieb:
> Um eben genau das "Haus abfackeln" zu verhindern müsste ich diesen extra
> nochmal absichern, oder?
Ja, korrekt.

von Stefan L. (avlbger)


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Dardan Achmed schrieb:
> Der kurze Leistungspuls beim einschalten sollten 1/4W Widerstände
> aushalten. Man behafte mich aber nicht darauf. Worauf man vorallem
> achtem muss ist, dass ein minimaler Spannungsabstand eingehalten wird.
> Auch dies sollte bei THD Bauteilen kein Problem sein.

Herzlichen Dank für die Berechnungen und Formeln.

Meist du mit "THD-Bauteilen" THT-Bauteile? Google hat bei der Suche 
danach nur letzters ausgespuckt was "Through Hole Technology"-Bauteile 
heißt. Wenn dem so ist, dann passts mit dem Spannungsabstand :)

Ich werde es jetzt mal mit den 1/4W-Widerständen probehalber aufbauen 
und wenns klappt stärkere Bauteile bestellen, dann bin ich auf der 
sicheren Seite. Seh beim Versuch dann ja eh ob da etwas zu warm wird.. 
und keine Angst, ich prüfe es mit dem IR-Thermometer und nicht mit dem 
Finger ;)

Eventuell werde ich dann den OK auch nochmal überdenken da ich jetzt 
schon mehrfach über die mangelnde Empfindlichkeit gelesen habe wobei für 
meinen Anwendungszweck die min. 35-70% CTR bei 1mA und hier wird er etwa 
mit 3mA angesteuert eigentlich ausreichend sein sollten.. mal sehen, die 
Beschaffbarkeit ist halt immer der Knackpunkt :)

Viele Grüße,
avlbger

von Dardan A. (dardan)


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Stefan L. schrieb:
> "THD-Bauteilen" THT-Bauteile?

Tut mir leid, THT natürlich. Deutsch nicht Dardans Stärke

von Stefan L. (avlbger)


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Kein Problem :) Damit kenne ich diesen Begriff nun auch :)
Herzlichen Dank für deine Hilfe!

von Dardan A. (dardan)


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Stefan L. schrieb:
> Kein Problem :) Damit kenne ich diesen Begriff nun auch :)
> Herzlichen Dank für deine Hilfe!

Wobei THD nicht falsch ist.

THD = Through Hole Device
THT = Through Hole Technology

von Lothar M. (Firma: Titel) (lkmiller) (Moderator) Benutzerseite


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Dardan Achmed schrieb:
> Wobei THD nicht falsch ist.
Nur hat die TLA "THD" in der Elektronik schon seinen Platz. Und der ist 
nicht bei den Platinen...
http://de.wikipedia.org/wiki/Total_Harmonic_Distortion
http://de.wikipedia.org/wiki/Dreibuchstabenabkürzung

: Bearbeitet durch Moderator
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