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UPDATE: Synchronisation mit dem 230-VAC-Sinus-Nulldurchgang

Thomas Schaerer

Nach vier Jahren wieder mal ein kleines Update zum vorliegenden Elektronik-Minikurs. Neues ist nicht dazu gekommen. Aber beim Text mit Bild wurde einiges ergänzt und verbessert. Z.B. ist deutlicher hervorgehoben, worauf es ankommt, dass die Flanke eines Steuerimpulses mit dem Nulldurchgang der Sinusspannung des 230VAC-Netzes synchron verläuft und dies möglichst ohne unerwünschte Phasenverschiebung und trotzdem möglichst befreit von Störspannungen, welche der 230VAC-Netzspannung überlagert sind. Es gibt auch so genannte Rundsteuersignale die der 230VAC-Netzspannung überlagert sind. Auch das ist ein Problem zu dem es Lösungen gibt. Zu den Rundsteuersignalen gibt es entsprechende Grundlagen via Web.

Betreffs Phasenstabilität zeigt sich, dass die Referenzierung mit der Sekundärspannung eines Trafos, die zur Speisung der Schaltung dient, oder man verwendet dazu einen kleinen Zusatztrafo, die Stabilität des Phasenzustandes ist unsicher. Am Besten funktioniert es mit einer Direktnutzung der Netzspannung und diese dient direkt auch zur Niedervoltspeisung der Schaltung. Das geht mit Vorwiderstand, Elko und Z-Diode, weil der Stromverbrauch im untersten mA-Bereich niedrig genug und deshalb die Verlustleistung minimal ist.

Ein weiteres Thema zeigt, was bei gewissen Operationsverstärkern passiert und welche Folgen es haben kann, wenn eingangsseitig der Common-Mode-Bereich überschritten wird. Das ist grundsätzlich auch dann möglich, wenn ein solcher Opamp als Komparator benutzt wird. Speziell in diesem Fall eignet sich vor Übersteuerung ganz leicht den Einsatz von antiparallel geschalteten Dioden am Eingang.

Weitere Themen sind der Latchup-Effekt, der Unterschied zwischen Phase und Inversion bei der Verwendung eines aktiven Tiefpassfilter mit präziser Phasenverschiebung von 180 Grad.

Gruss Euer
ELKO-Thomas

UPDATE: Synchronisation mit dem 230-VAC-Sinus-Nulldurchgang

Thomas Schaerer

Synchronisation 230V-Sinus

Ursache zu diesem Elektronik-Minikurs sind E-Mails von ELKO-Lesern, die zum Ausdruck brachten, dass sie Probleme haben mit der Anwendung von Impulsen die mit der 50-Hz-Frequenz des 230-VAC-Netzes synchronisiert sind.

In der Diskussion stellte sich jeweils heraus, dass es darum ging diese Impulse mit dem Sinusnulldurchgang der 230-VAC-Netzspannung zu synchronisieren. Ich habe mich mit diesem Problem etwas auseinandergesetzt und daraus entstand dieser Elektronik-Minikurs, der die Probleme thematisiert, die sich ergeben, wenn die Sinusspannung gestört ist. Es geht dabei vor allem um die niederfrequenten Rundsteuersignale, welche u.v.a. dazu dienen den Strompreis zwischen Hoch- und Niedertarif umzuschalten. Es wird eine Methode mit Tiefpassfilterung gezeigt, welche eine exakte Phasenverschiebung von 180 oder 360 Grad hat. Damit wird die Triggerung beim Sinusnulldurchgang und eine sehr hohe Unterdrückung der Störspannung garantiert. Wenn es allerdings darauf ankommt, dass es zwischen dem Sinusnulldurchgang auf dem 230-VAC-Netz und dem Triggerimpuls keine Laufzeitverzögerung geben darf, wird die ganze Angelegenheit problematisch und darum geht es hier zur Hauptsache. Es werden in diesem Elektronik-Minikurs keine fertigen Rezepte geliefert. Dieser Elektronik-Minikurs regt zum Mitmachen an, auch die quasi fertige Schaltung in Bild 5.

Der Inhalt an Elektronik bietet, abgesehen vom Hauptthema, einiges. Man lernt worauf es ankommt und was passieren kann, wenn die Eingangsspannung bei einem Opamp oder einem Komparator die Grenzen der Betriebsspannung überschreitet. Der Latchup-Effekt gehört dazu. Die Eigenschaft des LinCMOS-Opamp TLC271 mit programmierbarer Leistung und Geschwindigkeit. Der Umgang mit einem Optokoppler mit geringem LED-Strom und eine bipolare Betriebsspannung von ±5 VDC und 2 mA, für den Betrieb einer sehr sparsamen Schaltung direkt aus der 230-VAC-Netzspannung.Sie besteht aus wenig Widerständen, Elkos und Z-Dioden und hat eine niedrige Brummspannung von bloss 0.6 mV. Eine solche Schaltung kann man auch für ganz anderes einsetzen. Ich wünsche allgemein eine spannende Lektüre.