Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Schalten von 230V AC 10A - Triac, Mosfet, Relais


von Christian D. (Firma: Hochschule Mannheim) (christian_d43)


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Hallo

Ich suchen nach weiteren Informationen zum Thema 230 V mit uCPU 
schalten.

Entwickelt wird eine (eigenständige) Schaltung, welche durch Ansteuerung 
durch einen uCPU bis zu ca 10 A schalten kann. Aktuell versuche ich zu 
entscheiden, wie ich dies genau umsetze.

Mir ist besonders wichtig, dass die Schaltung möglicht kompakt ist. Ich 
frage mich, ob ich anstatt des klassischen Relais besser einen Triac 
oder Power MosFET einsetze und was (incl. möglicherweise zusätzlicher 
Beschaltung) kompakter ist.
Auch die jeweiligen Verluste im On-Zustand (Wärme) sollten gering.

Hat hier jemand Erfahrungen? (und ggf. eine Schaltung an der man sich 
orientieren kann)

Nur um der standard Warnung vorzubeugen: Ja, ich weiß 230 V AC sind
gefährlich und potentiell tötlich - Ich weiß was ich tue!

: Verschoben durch Moderator
von Falk B. (falk)


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10A/230V schaltet man sinnvollerweise mit einem Relais oder SSR, dort 
steckt meist ein TRIAC drin. Damit erreicht man minimale Verluste, 
ausserdem hat man schon ein komplettes Bauteil incl. galvanischer 
Trennung. MOSFETs sind dort eher unüblich.

https://www.mikrocontroller.net/articles/Transistor#Wann_setzt_man_einen_MOSFET.2C_Bipolartransistor.2C_IGBT_oder_Thyristor_ein_.3F

von Joachim B. (jar)


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MC + S202S02 kann sehr kompakt werden

10A evtl. nicht ich kenne die S202 nur bis 8A

aber auch ein Relais welches ohne Kleben sicher 10A schaltet wird 
größer, kommt halt auf die Last an.

: Bearbeitet durch User
von Mike (Gast)


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Christian Ditscher schrieb:
> Ich suchen nach weiteren Informationen zum Thema 230 V mit uCPU
> schalten.

Erste Frage wäre, ob du Wellenpaketsteuerung und 
Phasenan-/abschnittssteuerung brauchst.
SSR wäre neben TRIAC, Relais und Power MosFET (mit Gleichrichter) eine 
weitere Möglichkeit.
Beim Power MosFET hätte allerdings alleine der Gleichrichter eine 
beträchtliche Verlustleistung und würde entsprechend Wärme erzeugen. Das 
wolltest du doch gerade vermeiden, oder?

von Harald W. (wilhelms)


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Christian Ditscher schrieb:

> Ich weiß was ich tue!

Wenn einer so etwas im Forum schreibt, frage ich mich immer, warum er 
überhaupt eine Anfrage hier ins Forum stellt. Zum Thema: Je nach den
hier nicht geschriebenen Randbedingungen wird eine der drei angegebenen
Lösungen optimal sein; grundsätzlich sind alle dreimöglich.
Gruss
Harald

von Scheinbar (Gast)


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Er weiss was er tut, kann aber keine Suche verwenden.
Und auch nicht die gefühlten tausende Beiträge dazu lesen...

von Christian D. (Firma: Hochschule Mannheim) (christian_d43)


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Stimmt, das SSR fehlt in meiner Aufzählung.

Wellenpaketsteuerung und Phasenan-/abschnittssteuerung wird im ersten 
Entwurf nicht benötigt, da es nur um Ein-/Ausschalten geht (im 
Nulldurchgang)


Wenn später ggf. das Dimmen hinzu kommt wäre das natürlich 
nötig/möglich. (und ein Repais / SSR nicht nutzbar)
Auf der IEEE xplore Seite wird eine Möglichkeit zu Dimmen mit MosFET 
(PWM) vorgestellt, welche auch bei normalen Energiesparlampen und LED 
funktionieren soll (was mit Phasenan-/abschnittssteuerung nicht möglich 
ist) Die Verluste durch den Gleichrichter müssten aber natürlich 
berücksichtigt werden.

von Joachim B. (jar)


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Christian Ditscher schrieb:
> Wenn später ggf. das Dimmen hinzu kommt wäre das natürlich
> nötig/möglich. (und ein Repais / SSR nicht nutzbar)

logisch kann ich mit einem SSR Vollwellenpakete steuern.

von Christian D. (Firma: Hochschule Mannheim) (christian_d43)


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Ja ok, das ist dann aber nur für träge Verbraucher.  Beleuchtung könnte 
man so nicht Dimmen

von Mike (Gast)


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Christian Ditscher schrieb:
> ... da es nur um Ein-/Ausschalten geht (im Nulldurchgang)

Dann fällt das klassische Relais schon mal ganz klar raus

von Christian D. (Firma: Hochschule Mannheim) (christian_d43)


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Auch klar.
Aber Richtig, es geht hier aktuell um Schalten - zunächst ohne Dimmen

Hiermit wäre also das SSR oder Triac vermutlich die simpelste Lösung?

von MaWin (Gast)


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Christian Ditscher schrieb:
> da es nur um Ein-/Ausschalten geht (im Nulldurchgang)

Wie willst du mit einem Ralis exakt im Nulldurchgang schalten ?

Du weisst noch nicht mal, WAS du schalten willst, zumidnest warst du 
bisher zu faul es hinzuschreiben, und willst schon die Antwort auf die 
Frage was da passend wäre ?

TRIACs und SSR sind nicht sicher, legieren bei Überlastung durch und der 
Verbraucher bekommt immer Strom. Wenn das kein Problem ist, ok. 
Ansonsten muss ein Relais davor, das im Notfall ausschaltet, 
beispielsweise um einen Brand zu verhindern. Z.B. beim Fuser in 
laserdruckern, per TRIAC temperaturgeregelt, im Nofall ein Relais (oder 
Übertemperatursicherung) davor damit der Drucker nicht wegschmilzt.

TRIACs und SSR halten nur 600V aus, benötigen also einen VDR und Snubber 
um Überspannungsspitzen abzufangen, und werden bei Kurzschluss zerstört 
BEVOR die 16A Haussicherung auslöst, benötigen also eine passende 
flinkere Sicherung in der Schaltung. Kleine Relais benötigen das auch.

Relais eigen sich um selten zu schalten und könne auch beide Pole 
abschalten. Muss man oft schalten, vor allem Dimmen, braucht man SSR und 
TRIACs.

von S. E. (crayse)


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Christian Ditscher schrieb:
> Hiermit wäre also das SSR oder Triac vermutlich die simpelste Lösung?

Mh, weiß nicht ob man das so pauschal sagen kann.
Musst halt dann sehen, wie du die 10A*1,4V=14 W weggekühlt bekommst.

Das Relais hat im angeschalteten Zustand weniger Verluste, schaltet aber 
natürlich nicht im Nulldurchgang und hält bei weitem nicht so viele 
Schaltvorgänge aus.

Wenn du das beste beider Welten kombinieren willst, kannst du auch 
beides einbauen, und den TRIAC bzw. das SSR nur zum Ein-/Ausschalten im 
Nulldurchgang verwenden und während der eingeschalteten Phase das ganze 
mit einem Relais überbrücken.
Vorteil: Wenig Kontaktabbrand am Relais, weil dann ja effektiv keine 230 
V sondern nur 1.4 V geschaltet werden. Außerdem dann kaum Verluste (für 
TRIAC/SSR reicht ein sehr kleiner Kühlkörper) während der An-Phase, da 
das Relais ja nur einen minimalen An-Widerstand hat. Du kannst ja mal 
schaun, ob das zusätzliche Relais nicht platzsparender ist als der 
passende Kühlkörper für 14 W.

Dimmen vom Beleuchtung geht damit natürlich nicht. Da bleibt dir 
eigentlich nur Phasenanschnitt per TRIAC oder per SSR (einem ohne zero 
cross).

Überleg dir also wie oft du schalten willst und wie lange dein Gerät 
geschaltet bleibt. Wenn du nur ganz selten für kurze Zeiten 
einschaltest, kommst du evtl. auch mit nem kleineren Kühlkörper davon.

von voltwide (Gast)


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Wenn es wirklich klein sein soll, dürfte ein Relais das Mittel der Wahl 
sein. SSR, TRIACs etc kommen bei 10A Strom auf ca 10W-Verlustleistung - 
wo soll die dann hin abgeführt werden? Kühlblech? Ventilator?

von Christian D. (Firma: Hochschule Mannheim) (christian_d43)


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Geschaltet wird eine normale Steckdose. Die Last ist damit 
Verbraucherabhängig.  Es sollte neben einzelnen Lampen auch ein 
Wasserkocher, Staubsauger oder andere Geräte mit etwas Leistung 
angeschlossen werden können. - Nur Schalten!

Das ginge mit einem Relais  - auch wenn nicht im Nulldurchgang.
Mit einem Halbleiter wäre das Schalten im Nulldurchgang möglich und 
würde Einstreuungen ins Netz verringern.
Mit "incl. möglicherweise zusätzlicher Beschaltung"  meinte ich z.B. 
eine Snubber-Schaltung.

Was ich nicht einschätzen kann ist die Baugröße der Gesamtschaltung. 
Diese soll möglichst kompakt sein.


GGf wäre eine Idee den maximalen Strom auf 16A (bzw 20A) auszulegen. 
Somit würde dann die Haussicherung schützen. Hier gibt es Triacs.

von Falk B. (falk)


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@ Christian Ditscher (Firma: Hochschule Mannheim) (christian_d43)

>Verbraucherabhängig.  Es sollte neben einzelnen Lampen auch ein
>Wasserkocher, Staubsauger oder andere Geräte mit etwas Leistung
>angeschlossen werden können. - Nur Schalten!

>Das ginge mit einem Relais  - auch wenn nicht im Nulldurchgang.

Dann nimm es und lass es gut sein! Du musst nicht die 500%ig 
Super-Duper-Megalösung finden! Typisch Akademiker!

>Mit einem Halbleiter wäre das Schalten im Nulldurchgang möglich und
>würde Einstreuungen ins Netz verringern.

Lichtschalter, Netzschalter und last but not least das Einstecken des 
Steckers bei eingeschalteten Netzschaltern schalten auch nicht im 
Nulldurchgang!

>Was ich nicht einschätzen kann ist die Baugröße der Gesamtschaltung.
>Diese soll möglichst kompakt sein.

Wie kompakt? 1 Cent Münze? Schon mal ein 10A Relais in der REALITÄT 
gesehen?

von Christian D. (Firma: Hochschule Mannheim) (christian_d43)


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Ja, genau das ist die Idee. Die beste Lösung finden. Wenn diese am Ende 
ein Relais ist habe ich damit kein Problem, allerdings muss ich 
ausführen, warum diese Entscheidung getroffen wurde.

Eine 1 ct Münze wäre ideal - aber das Schalten wird mit der schwierig :)
Ein Relais in freier Wildbahn habe ich sogar auch schon getroffen.

Ich weiß das bei 10 A das ganze nicht wirklich klein geht.

von Joachim B. (jar)


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Christian Ditscher schrieb:
> Ein Relais in freier Wildbahn habe ich sogar auch schon getroffen.
>
> Ich weiß das bei 10 A das ganze nicht wirklich klein geht.

und der Relaisstrom für ein 10A Schaltleistungsrelais ist auch nicht 
gerade MC Pin Portkompatibel, ein Treiber wird zusätzlich nötig werden.

: Bearbeitet durch User
von Georg (Gast)


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Christian Ditscher schrieb:
> Ich weiß das bei 10 A das ganze nicht wirklich klein geht.

Was immer du unter klein verstehst, das hier braucht weniger Fläche als 
2 solche Münzen:

http://de.farnell.com/omron-electronic-components/g5le-1e-12dc/leiterplattenrelais-spco-12vdc/dp/1333642?ost=133-3642

Georg

von Stutzig (Gast)


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Christian Ditscher schrieb:
> Geschaltet wird eine normale Steckdose.

Wie sieht die Einspeisung zur Steckdose aus? Fest angeschlossen oder 
steckbar?
Für zweites musst Du zweipolig schalten! Bleibt dann nur Relais.

von MaWin (Gast)


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Falk Brunner schrieb:
> Es sollte neben einzelnen Lampen auch ein
>>Wasserkocher, Staubsauger oder andere Geräte mit etwas Leistung
>>angeschlossen werden können.

Na ja, das nennt sich Schütz. Schau dir mal Hutschienenrelais an, wie 
sie für Licht verwendet werden, ElTaKos.

Dann siehst du, wie gross es gebaut sein muss, wenn es auch mal einen 
Kurzschluss überleben muss, der die Haussicherung zum Auslösen bringt.

Vergiss Klein. Vergiss Kartenrelais, Vergiss SSR. Es hst schon seinen 
Grund, warum es das nicht gibt (Steckdose schaltbar für alles in 
UP-Dose).

Die Hersteller sind doch nicht dämlich.

Beim Funkschalter ist ein kleines Relais drin, und eine kleine (5x20) 
Sicherung die das Relasi schützt, und oft steht nur 8(4)A drauf. Nix mit 
16A. Nicht mit Staubsauger. Und wenn die Sciherung durchbrennt, muss Oma 
Pasche sich ein Neues kaufen, weil die netten Chinesen eine 
Wartungsklappe vergessen haben.

Ganz allgemein ist bei Hausautomation der Stromverbrauch entscheidend., 
Niemand will 10 Steckdoses haben die dauern 2 Watt ziehen, denn 20W im 
Jahr sind 43 EUR. Jahr für Jahr. Also nimmt man bistabile Relais, die 
nur beim Umschalten Strom ziehen, und baut eine extra Feinsicherung ein 
mit einem aufschraubbaren Sicherungshalter (am Boden der Schuko-Dose), 
der das Relais schützt. Solche Steckdose sind dann maximal für 10A und 
nicht für Baustrom (auch Staubsauger sind schon ein Problem mit ihrem 
manchmal hohen Anlaufstrom, aber die EU begrenzt das glücklicherweise 
demnächst).

von Erich (Gast)


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Ok, das Thema ist schon 2 Monate alt.
Aber die einfachste Lösung zur Frage
>Ich suche nach weiteren Informationen zum Thema 230 V
>mit uCPU schalten.
wurde noch nicht gegeben.

Meine Antwort in dem Sinne, daß das auch Anfänger nachbauen können ohne 
an "offenen" 230V~ rumtun zu müssen.

Die Lösung ist eine Steckdosenleiste wo ein 5 Volt Relais schon drin 
ist.
Nennt sich: "revolt Automatische USB-gesteuerte Steckdosenleiste"
Typ NC-5416-919
Google hilft.
Bei http://www.revolt-power.de/ , Pearl , Amazon , usw.
Preis ca. 9,90  (Stand 12/2014)

Hat USB Stecker dran (nur Spannung benötigt; EIN wenn Spannung da).

Wer von 5 Volt ohne USB arbeiten will, einfach über eine USB Buchse die 
5 Volt draufgeben, aus einen uC mit 'nem Transistor dazwischen, siehe 
hier Bild und Schaltung
http://www.fischl.de/raspberry_pi/switch_230v/

Ganz Sparsame können natürlich statt 'ne USB Buchse zu kaufen auch den 
USB Stecker abknipsen und die 5V auf die Drähte draufgeben (Polarität 
beachten).

Lt. Beschreibung die Steckdosenleiste für 10A ausgelegt.
Gedacht ist die primär zum Abschalten von Nebenverbrauchern am PC 
(Drucker, Scanner etc.).

Gruss

von Tim (Gast)


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Hallo zusammen,

der Thread ist zwar schon ein paar Tage alt, aber wäre ein Optokoppler 
hierfür nicht auch geeignet?

Liebe Grüße,
Tim

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


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Tim schrieb:
> der Thread ist zwar schon ein paar Tage alt
Jahre, Jahre...
Und zudem taucht sowas allmonatlich wieder auf.

> wäre ein Optokoppler hierfür nicht auch geeignet?
Welchen würdest du denn vorschlagen?

von Manfred (Gast)


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Lothar M. schrieb:
> Jahre, Jahre...

Warum sperrst' das Ding nicht ab?

von MaWin (Gast)


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Er möchte nun von Tim doch noch wissen, welcher Optokoppler nach 4 
Jahren die Lösung bringen soll um 10A in einer Steckdose so zu schalten, 
dass er nicht gleich vom Einschaltstromstoss von 80A eines Staubsaugers 
oder Computerschaltnetzteils abraucht und es überflebt, wenn die 
eingesteckte Stehlampe nach Durchbrennen des Halogenstabs mit sattem 
Kurzschluss durch Plasmabildung den Leitungsschutzschalter rausdonnerte.

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