Warum zündet der Triac nicht (immer)?

[Christ I. (christ_i)]

Problem:
Der Triac meines AC-Dimmers [1] zündet nicht im Bereich von etwa 25% bis 
80% Duty Cycle. Ein Screenshot des Oszilloskops ist als Anhang 
verfügbar. Ich habe gestern die Platine durchgemessen und einen 
Schaltplan erstellt. Leider konnte ich den Wert des Kondensators C1 
nicht ermitteln, da keine Möglichkeit zum Testen bzw. keine Beschriftung 
vorhanden ist. Die Zeitsteuerung für die Zündung erfolgt derzeit über 
einen einfachen Arduino-Code, der ebenfalls angehängt ist. Als Last 
verwende ich ein 130W Infrarot-Panel, also einen ohmschen Widerstand.
Frage: Warum zündet der Triac nicht zum gewünschten Zeitpunkt? Zunächst 
dachte ich, dass der Optokoppler U2 manchmal nicht durchschaltet, aber 
da es bei 20% und 80% Duty Cycle funktioniert, würde ich das 
ausschließen. Hat jemand eine Idee oder Vorschläge zur Fehlerbehebung?

[1] 
https://ae01.alicdn.com/kf/H5d5b7442053d44428fdbb8286af263eex/AC-Licht-lampe-dimmen-und-motor-Dimmer-Modul-1-Kanal-3-3-V-5V-logic-AC.jpg

[Andreas S. (Firma: Schweigstill IT) (schweigstill)]

Abgesehen davon, dass der MOC3021M eigentlich explizit für 115 V und 
nicht 230 V spezifiziert ist und man auch eher einen 800 V- statt 600 
V-TRIAC verwenden würde, ist R5 mit 60 k auch viel zu groß, um einen 
ordentlichen Zündstrom liefern zu können. Passender wäre da etwas im 
Bereich von ca. 1 k.

[Michael B. (laberkopp)]

Christ I. schrieb:
> Warum zündet der Triac nicht zum gewünschten Zeitpunkt?

R5 60k, wo hast du das denn her ?

MOC3021 an unseren 230V~, wie soll der überleben ? Als Schutz wäre 
sowieso ein VDR Pflicht und der soll laut VDE ein 300V Typ sein, der 
begrenzt nur auf 775V, dazu braucht man MOC3071 und 800V TRIAC, und der 
VDR sollte mit einer Thermosicherung vor Überhitzung durch Alterung 
geschützt werden.

> Hat jemand eine Idee oder Vorschläge zur Fehlerbehebung?

Was vernünftiges kaufen ?

Der MOC3021 als schlechteste Sortierung  will übrigens 15mA, zusammen 
mit 220 Ohm braucht es dazu 5V, mit 3.3V wird der Zündstrom nicht 
erreicht.

[Christ I. (christ_i)]

Andreas S. schrieb:
> Abgesehen davon, dass der MOC3021M eigentlich explizit für 115 V und
> nicht 230 V spezifiziert ist und man auch eher einen 800 V- statt 600
> V-TRIAC verwenden würde

Sorry, mein Fehler. In dem online layout tool habe ich einen ähnlichen 
Triac ausgewählt und dabei vergessen, die Bezeichnung zu ändern. Es ist 
ein CT3021, der tatsächlich auch für 400V (Peak Breakdown Voltage) 
spezifiziert ist.

> ist R5 mit 60 k auch viel zu groß, um einen
> ordentlichen Zündstrom liefern zu können. Passender wäre da etwas im
> Bereich von ca. 1 k.

Gleiches gilt leider auch hier. 60k für R5 war ein copy/paste Fehler 
(von R4). Der tatsächliche Wert ist 1k.

[Christ I. (christ_i)]

Michael B. schrieb:
> Christ I. schrieb:
>> Warum zündet der Triac nicht zum gewünschten Zeitpunkt?
>
> R5 60k, wo hast du das denn her ?

wie oben schon geschrieben, war es ein copy/paste Fehler. R5 ist in der 
Tat 1k groß
>
> MOC3021 an unseren 230V~, wie soll der überleben ? Als Schutz wäre
> sowieso ein VDR Pflicht und der soll laut VDE ein 300V Typ sein, der
> begrenzt nur auf 775V, dazu braucht man MOC3071 und 800V TRIAC, und der
> VDR sollte mit einer Thermosicherung vor Überhitzung durch Alterung
> geschützt werden.

der MOC3021 ist eigentlich der CT3021 und somit auch für 230V geeignet.

>
>> Hat jemand eine Idee oder Vorschläge zur Fehlerbehebung?
>
> Was vernünftiges kaufen ?
Was denn z.B.? Kannst du etwas empfehlen?

> Der MOC3021 als schlechteste Sortierung  will übrigens 15mA, zusammen
> mit 220 Ohm braucht es dazu 5V, mit 3.3V wird der Zündstrom nicht
> erreicht.

Den Gedanken habe ich gerade mal weiter verfolgt. Im Datenblatt ist 
forward current mit 60mA angegeben. Wenn R3 aber nun 220 Ohm hat, dann 
fließen nur 22mA. Könnte das der Grund sein, warum der Triac zwischen 
etwa 20 u. 80% nicht richtig zündet?

[Lothar M. (Firma: Titel) (lkmiller) (Moderator)]

Christ I. schrieb:
> Als Last verwende ich ein 130W Infrarot-Panel

Christ I. schrieb:
> Was denn z.B.? Kannst du etwas empfehlen?
Nimm AQH3223A o.ä.

[H. H. (Gast)]

Christ I. schrieb:
> der MOC3021 ist eigentlich der CT3021 und somit auch für 230V geeignet.

Nicht geeignet.

Mindestens 500Vp, besser 800Vp.

[Christ I. (christ_i)]

Lothar M. schrieb:
> Christ I. schrieb:
>> Als Last verwende ich ein 130W Infrarot-Panel
>
> Christ I. schrieb:
>> Was denn z.B.? Kannst du etwas empfehlen?
> Nimm AQH3223A o.ä.

Danke für den Tipp. Leider zu wenig Strom, da ich damit einen 
Wasserboiler zwischen 0,1 und 1,5 kW regeln muss.

[H. H. (Gast)]

Christ I. schrieb:
> Leider zu wenig Strom, da ich damit einen
> Wasserboiler zwischen 0,1 und 1,5 kW regeln muss.

Am öffentlichen Netz? Mit Phasenanschnitt ist das verboten.

[Christ I. (christ_i)]

H. H. schrieb:
> Christ I. schrieb:
>> der MOC3021 ist eigentlich der CT3021 und somit auch für 230V geeignet.
>
> Nicht geeignet.
>
> Mindestens 500Vp, besser 800Vp.

Und warum? Aus Sicherheitsgründen?

[Christ I. (christ_i)]

H. H. schrieb:
> Christ I. schrieb:
>> Leider zu wenig Strom, da ich damit einen
>> Wasserboiler zwischen 0,1 und 1,5 kW regeln muss.
>
> Am öffentlichen Netz? Mit Phasenanschnitt ist das verboten.

Oh, das wusste ich noch nicht. Tatsächlich soll die 
Phasenanschnittsteuerung an meiner Offgrid PV Anlage betrieben werden um 
Überschussenergie in den Warmwasserboiler zu schieben.

[Ove M. (Firma: ;-) gibt es auch) (hasenstall)]

H. H. schrieb:
> Christ I. schrieb:
>> Leider zu wenig Strom, da ich damit einen
>> Wasserboiler zwischen 0,1 und 1,5 kW regeln muss.
>
> Am öffentlichen Netz? Mit Phasenanschnitt ist das verboten.

Dann erkläre mir doch bitte mal, warum das für Leuchtmittel zulässig 
ist, für einen Boiler nicht. Das leuchtet mir nicht ein.
Wo liegt denn die Leistungsgrenze und wo steht das?

[Jens G. (jensig)]

Ove M. schrieb:
> Dann erkläre mir doch bitte mal, warum das für Leuchtmittel zulässig
> ist, für einen Boiler nicht. Das leuchtet mir nicht ein.
> Wo liegt denn die Leistungsgrenze und wo steht das?

Weil ein Leuchtmittel weit weniger Leistung hat als ein Boiler, und 
damit (zumindest potentiell) nicht so sehr den Netzsinus verbeulen, und 
damit EMV-Probleme verursachen. Bei einem so trägen System wie einem 
Boiler kann man auch alle paar Minuten mal ein und ausschalten - klar, 
überschüssige Solarenergie kann man damit nicht so einfach 100%ig 
nutzen, aber wenn das ein separates Netz ist, dann kannste das ja mit 
Phasenanschnitt machen.

[Stefan F. (Gast)]

Christ I. schrieb:
> Und warum? Aus Sicherheitsgründen?

Weil sie dann erfahrungsgemäß länger halten.

Ich hatte kurz nach meiner Ausbildungen Fotokopierer repariert. Da habe 
in einem Jahr dutzende Thyristoren und Optiotriacs ersetzt, die für 400V 
waren. Als Ersatz habe ich immer 600V oder 800V Type genommen, die sind 
danach nie wieder ausgefallen.

Die gleiche Erfahrung habe ich auch im privaten Umfeld mit Licht-Dimmern 
gemacht.

Der VDE verlangt für Geräte mit Stecker 2500 Volt Isolation*, für fest 
installierte Geräte sogar 4000 Volt. Da machen die nicht aus Jux und 
Dollerei, sondern weil große Peaks wirklich vorkommen.

*) Was nicht heißen soll, dass die Triacs so viel aushalten müssen.

[H. H. (Gast)]

Ove M. schrieb:
> wo steht das?

In den TAB deines VNB.

[G. H. (schufti)]

Jens G. schrieb:
> Bei einem so trägen System wie einem
> Boiler kann man auch alle paar Minuten mal ein und ausschalten - klar,
> überschüssige Solarenergie kann man damit nicht so einfach 100%ig
> nutzen, aber wenn das ein separates Netz ist, dann kannste das ja mit
> Phasenanschnitt machen.

naja, so wie ich das lese möchte er sicherstellen, die eigenerzeugte 
Solarenergie zu 99,9% zu nutzen und nichts zuzukaufen (a la "Ohmpilot") 
- also nichts mit "Inselnetz" wo Störungen niemand stören (pun 
intended).
Je nach TAB war die Grenze für Phasenan/abschnittsteuerung irgendwo bei 
1..1.5kW

Hier kommt es darauf an, über welchen Zeitraum der Zähler integriert - 
Minuten wären da sicher zu lang, aber Wellenpaketsteuerung wie z.B. bei 
den besseren "Heißluftpistolen" wäre eine ev. geeignete Lösung. Hat den 
Vorteil man spart sich das ganze "Nulldurchgangs" Gedöns, einfach einen 
Optotriac mit Nulldurchgangssteuerung nehmen und per PWM mit einigen 
Sekunden Periodendauer hat man Leistungssteuerung im Bereich von 0..100% 
ind 255 Stufen (in etwa).

[H. H. (Gast)]

G. H. schrieb:
> Je nach TAB war die Grenze für Phasenan/abschnittsteuerung irgendwo bei
> 1..1.5kW

200W

Nur für Beleuchtung war mehr erlaubt.

[G. H. (schufti)]

H. H. schrieb:
> Nur für Beleuchtung war mehr erlaubt.

explizit Beleuchtung oder ohmsche Lasten?

[H. H. (Gast)]

G. H. schrieb:
> H. H. schrieb:
>> Nur für Beleuchtung war mehr erlaubt.
>
> explizit Beleuchtung oder ohmsche Lasten?

Beleuchtung!

[Christ I. (christ_i)]

G. H. schrieb:
> Jens G. schrieb:
>> Bei einem so trägen System wie einem
>> Boiler kann man auch alle paar Minuten mal ein und ausschalten - klar,
>> überschüssige Solarenergie kann man damit nicht so einfach 100%ig
>> nutzen, aber wenn das ein separates Netz ist, dann kannste das ja mit
>> Phasenanschnitt machen.
>
> naja, so wie ich das lese möchte er sicherstellen, die eigenerzeugte
> Solarenergie zu 99,9% zu nutzen und nichts zuzukaufen (a la "Ohmpilot")
> - also nichts mit "Inselnetz" wo Störungen niemand stören (pun
> intended).
Exakt. Zukaufen geht ohnehin nicht, da komplett Off-Grid. Also will ich 
möglichst viele Photonen ernten und selbst verwerten, z.B. für die 
Warmwasseraufbereitung (a la Ohmpilot).

> Hier kommt es darauf an, über welchen Zeitraum der Zähler integriert -
> Minuten wären da sicher zu lang, aber Wellenpaketsteuerung wie z.B. bei
> den besseren "Heißluftpistolen" wäre eine ev. geeignete Lösung. Hat den
> Vorteil man spart sich das ganze "Nulldurchgangs" Gedöns, einfach einen
> Optotriac mit Nulldurchgangssteuerung nehmen und per PWM mit einigen
> Sekunden Periodendauer hat man Leistungssteuerung im Bereich von 0..100%
> ind 255 Stufen (in etwa).
Wellenpaketsteuerung kling auch nett. Könnte man ja mit dem "AC Dimmer" 
aus obigem Link auch realisieren. Hat jemand da Erfahrungen bzgl. 
Effizienz? Also zwischen Phasenanschnittsteuerung und 
Wellenpaketsteuerung? Ist eins von beiden besser geeignet für ohmsche 
Lasten > 1 kW?

[Christ I. (christ_i)]

Kurzes Update zum Dimmer. Ich habe jetzt mal R3 ausgelötet und durch 
einen 82 Ohm Widerstand ersetzt. Der Triac zündet jetzt wie vorgesehen 
zu jedem Zeitpunkt. Keine Ahnung was die Chinesen sich dabei gedacht 
haben, aber ohne Modifikation funktioniert das weder mit 3V noch mit 5V.
Vielen Dank für euren Input.

[Lothar M. (Firma: Titel) (lkmiller) (Moderator)]

Ove M. schrieb:
> Dann erkläre mir doch bitte mal, warum das für Leuchtmittel zulässig
> ist, für einen Boiler nicht. Das leuchtet mir nicht ein.
Hier der Zündfunke fürs Licht: weil es schlichtweg viel weniger 
Leuchtmittel mit 2kW als Boiler mit 2kW gab und gibt.

Christ I. schrieb:
> Keine Ahnung was die Chinesen sich dabei gedacht haben
Am schlechten Entwickler erkennt man den Wert des Guten.

[Udo S. (urschmitt)]

Christ I. schrieb:
> Exakt. Zukaufen geht ohnehin nicht, da komplett Off-Grid. Also will ich
> möglichst viele Photonen ernten und selbst verwerten, z.B. für die
> Warmwasseraufbereitung (a la Ohmpilot).

Und wie soll das funktionieren?
Du meinst also dein Offgrid Wechselrichter und deine Solarmodule können 
am Anfang jeder Halbwelle die Energie speichern und dann wenn der Triac 
zündet abgeben?
Oder gar bei Wellenpaketsteuerung die Energie über mehrere Vollwellen 
sammeln.

Das geht nicht!

Sowas geht nur on-grid. Du speist kurz ins Netz ein und kurz entnimmst 
du Strom. Der saldierende Zähler sorgt (hoffentlich) dafür dass nur der 
Mittelwert gezählt wird.

[Gerald B. (gerald_b)]

Mal abesehen davon, das die Phasenanschmittsteuerung, wie andere zuvor 
schon geschrieben haben, nicht erlaubt ist.
Um das genau zu machen, müßtest du per IGBT schalten, damit du wärend 
der Halbwelle abschalten kannst, wenn sich dann rausstellt, das du was 
aus dem Netz entnimmst.
Nur damit potenziert sich das Problem der erzeugten Störungen und der 
notwendigen Entstörung eher noch.

[Christ I. (christ_i)]

Gerald B. schrieb:
> Mal abesehen davon, das die Phasenanschmittsteuerung, wie andere zuvor
> schon geschrieben haben, nicht erlaubt ist.
> Um das genau zu machen, müßtest du per IGBT schalten, damit du *wärend*
> der Halbwelle abschalten kannst, wenn sich dann rausstellt, das du was
> aus dem Netz entnimmst.
Scroll mal'n bisschen hoch. Da steht an mehreren Stellen geschrieben, 
dass es sich um ein off-grid System handelt.

[Christ I. (christ_i)]

Udo S. schrieb:
> Christ I. schrieb:
>> Exakt. Zukaufen geht ohnehin nicht, da komplett Off-Grid. Also will ich
>> möglichst viele Photonen ernten und selbst verwerten, z.B. für die
>> Warmwasseraufbereitung (a la Ohmpilot).
>
> Und wie soll das funktionieren?
> Du meinst also dein Offgrid Wechselrichter und deine Solarmodule können
> am Anfang jeder Halbwelle die Energie speichern und dann wenn der Triac
> zündet abgeben?
> Oder gar bei Wellenpaketsteuerung die Energie über mehrere Vollwellen
> sammeln.
Ja, genau so habe ich mir das vorgestellt. Hilfst du mir bei Umsetzung?

> Sowas geht nur on-grid.
Schwachsinn!
> Du speist kurz ins Netz ein und kurz entnimmst
> du Strom. Der saldierende Zähler sorgt (hoffentlich) dafür dass nur der
> Mittelwert gezählt wird.
Das ist vielleicht die Lösung die in deinem Kopf herumschwirrt, aber 
sicherlich nicht die einzige.

PS: Wenn deine neunmalklugen Kommentare durch konstruktive ersetzt, 
können wir gerne weiterreden.