Wie Netzspannung mit Microcontroller auswerten?

Aug 04, 2013 54 Replies

Hallo,



ich möchte die Relais-Zustände von folgendem Rundsteuerempfänger auf einache Weise in einen Microcontroller einspeisen um diese mitloggen zu können:



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Problem: Auf einem der Relais liegt bereits Netzspannung (Schütz zum Abschalten der PV-Anlage).



Hat wer eine gute Idee wie man dennoch die Relaiskontakte auf sichere Weise an einen Digitaleingang eines Microcontrollers bekommt? Mein erster Gedanke waren Hutschienen-Relais die ich mit der Netzspannung ansteuere um dann einen potentialfreien Schaltkontakt zu bekommen. Allerdings bekomme ich keine 3 Relais nebeneinander mehr in das Gehäuse.



Ganz anderer Gedanke: Der Rundsteuerempfänger hat auch eine optische serielle Schnittstelle. Kann man damit was anfangen?



Danke im Voraus



Gruß



Manuel


Am 04.08.2013 13:30, schrieb Manuel Reimer:

Gibts auch mit 6,2mm Baubreite, sogar bei Reichelt: FIN 38.51 bzw FIN 38.61.

Das sind aber keine Signalrelais, also Mindestlast beachten.

Gruß Dieter

Am 04.08.2013 13:30, schrieb Manuel Reimer:

Sind da nicht irgendwelche LED dran, die man abgreifen könnte?

Nicht ganz billig aber scheint durchaus eine ordentliche Option zu sein.

Was hat es mit der Mindestlast auf sich? Ein Relais dessen Ausgang man nicht offen stehen lassen darf? Sind das keine magnetischen Relais bei denen es egal ist was man mit dem Ausgang anstellt?

Gruß

Manuel

Kondensator-Netzteil welches einen Optokoppler versorgt. Dessen Ausgang (meist Open-Kollektor) ist dann vom Netz getrennt und kann mittels einem Pullup problemlos mit einem Microcontroller verbunden werden.

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Gerrit

Am 04.08.2013 13:51, schrieb Manuel Reimer:

Die Kontakte brauchen die Mindestlast um sich selbst zu reinigen. Schon ein Elko von einigen 10uF parallel kann da reichen, es muss ja nur ein "Hochstrom"impuls sein.

Gruß Dieter

Am 04.08.2013 13:51, schrieb Manuel Reimer:

Noch was: bei Reichelts gibts auch SSR in der Breite: FIN 38.81 240024. Sind halt nochmal teurer.

Gruß Dieter

Ein Elko ist, wenn man halbwegs genau die Schaltzustände loggen will, wohl etwas nachteilig, denn um den Microcontroller-Eingang wieder auf "Low" zu bekommen muss dann ja erstmal der Elko entladen werden.

Ist es eigentlich empfehlenswert Microcontroller-Digitaleingänge direkt auf Schraubklemmen nach draußen zu geben? Sollte da auch sicherheitshalber ein Optokoppler dazwischen oder kann man den Eingang auch anders gegen außere Einflüsse (ESD, ...) schützen?

Ansonsten scheinen mir die SSR wohl schon etwas einfacher zu sein. Sieht aus als wäre das ein elektronisches Relais auf Optokoppler-Basis. Laut Datenblatt brauchen die am Ausgang zwar auch einen Mindeststrom, aber die ein/zwei mA kann ich bei passender Wahl des Pulldown-Widerstandes erreichen ohne dabei nennenswert Abwärme zu erzeugen.

Gruß

Manuel

Im Netz wird unter anderem behauptet, dass ein Serienwiderstand ausreichen soll. So ganz gut fühle ich mich dabei aber nicht. Um den Microcontroller zu schützen fände ich einen Optokoppler schon sinnvoll.

Wird das so funktionieren?

Rv _____

  • ---|_____|----, ,----------------- +3,3V | | -- |/ \/ LED | -- |> | |

- --------------' '-----+----------- OUTPUT | | 10k | _____ '--|_____|-- GND

Rv wird natürlich auf die geplante Schaltspannung und passenden LED-Strom berechnet.

Als Optokoppler vielleicht ein LTV 846?

Gruß

Manuel

... und doch nochmal eine Antwort auf mein eigenes Geschreibsel:

Wäre es hier eine Option, parallel zum Elko einfach einen Widerstand zu bauen, der bei Nennspannung 1mA an Strom verbrät? Ein 10uF-Elko sollte dann ja schnell leer sein. Im Einschaltmoment wirkt der Elko dennoch fast wie ein Kurzschluss was die Kontakte im Relais ja freibrennen sollte.

Gruß

Manuel

Wobei der Optokoppler mit Serienwiderstand einiges an Leistung verbrät. Wenn dir 1mA für die LED im Koppler reicht, dann brauchst du einen Widerstand der 1W aushält (OK, eher 1/4W, aber Reserven schaden nie und die Spannung muss er auch aushalten). Daher der Vorschlag mit dem Kondensatornetzteil.

Ja, aber nicht lange, eine LED kann keine 230V Sperrspannung ab. Da brauchst du eine antiparallel zur LED geschaltete 1N4148.

Auch würde ich den Transistor anders beschalten. Emitter an GND, Kollektor an Output und von dort den Pullup an 3,3V. Pulldown-Widerstände vermeidet man wenn möglich.

Für diese Anwendung sollte jeder gehen, der die passende Isolationsspannung hat. Achja... Das Signal am Ausgang ist dann ein

50Hz-Takt, kein fester Pegel der anzeigt das Spannung anliegt. Du musst also die Erkennung in Software bauen.

Der LTV846 hätte gerne 5mA für die LED. Damit das geht brauchst du einen

2W Widerstand (mit ca. 1.15W belastet) und der wird heiss. Also muss für Kühlung gesorgt sein.

Hier noch ein Hinweis: Für obiges muss an 230V gearbeitet werden. Diese Spannung kann tödlich sein und bei Fehler in der Schaltung einen Brand verursachen. Aufbau geschieht auf eigene Verantwortung. Wenn nicht 100% klar ist was zu tun ist, besser lassen! Wir haften hier nicht für Schäden an Hardware oder User!

Falls dein Empänger LEDs hat die den Zustand anzeigen wäre es u.U. die bessere Idee da jeweils eine Fotodiode draufzukleben und sich so einen Optokoppler zu bauen. Sieht zwar komisch aus, aber tut dasselbe.

Gerrit

Optokoppler mit moeglichst wenig If und viel CTR, antiparallele Diode

1N4148 oder aehnlich, Vorwiderstand. Dies sollte z.B. auch unter 1mA noch gehen:

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Dieser ist sogar fuer 0.5mA spezifiziert:

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Man muss nur in den Spitzen erfassen, das spart Verlustleistung am Widerstand und man kann auch noch mit einem Kondensator in Serie tricksen. Z.B. koenntest Du den Pin interrupt-faehig schalten. Wenn der eine Spitze sieht, kommt der Interrupt und der uC reagiert entsprechend. Kommt ueber 20msec keine mehr, signalisiert dies, dass die Spannung weg ist (werden ja nur Halbwellen erfasst). Ist so langsam dass diese Loop in Software machbar sein muesste. Der uC sollte fuer sowas Schmitt-Eingaenge haben, denn so ganz digital schalten diese Dinger nicht und Logik-Level Optokoppler sind teurer.

Es gibt sowas auch in Mehrfach-Ausfuehrung, doch da reichen die Abstaende zwischen den Pins eingangsseitig meist nicht.

Da muesstest Du das Protokoll rausfinden. Wuerde mich wundern, wenn der Hersteller oder das E-Werk sowas rausrueckt. Oder einfach mal mittackern lassen.

Gruesse, Joerg http://www.analogconsultants.com/

Ich baue dennoch Relais mit in das Gehäuse mit dem Rundsteuerempfänger. Die LED inklusive Vorwiderstand wird also nur 12V DC sehen. Es geht bei diesem zusätzlichen Optokoppler nur um Sicherheit für die Microcontroller-Schaltung.

Ja, so sieht man das im Netz öfter. Warum aber macht man das so? Das Signal wird doch so invertiert. Kann man zwar in Software gut ausbügeln, aber mir schien es einfach logischer bei "Spannung da" eine "1" zu bekommen.

Er hat LEDs. Eine pro Leistungsstufe. Wenn ich da mit Fotodiode etwas machen will, dann muss ich aber doch auch Fremdlicht abschirmen und das erscheint mir erstmal garnicht so einfach zu sein. Dazu kommt dann noch, dass man das Signal von der Fotodiode wohl kaum direkt nutzen kann, sondern hier wohl noch eine Art "Schwellwertschalter" her muss.

Gruß

Manuel

Gerade herausgefunden: Wird leider sogar noch kniffliger:

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Seite 2

Bei Schaltung zwischen "100%" und "60%" ändert die eine LED lediglich die Farbe.

Gruß

Manuel

Am 04.08.2013 15:15, schrieb Manuel Reimer:

2..4 Widerstände in Serie und ggf. noch eine Verpoldiode über den OC, oder einen Brückengleichrichter davor, oder einen OC mit zwei LEDs bei AC Eingang.

-->

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Ich nehme vier Minimelfs 33k + DF06 Gleichrichter.

Butzo

Hallo Manuel,

Du schriebst am Sun, 04 Aug 2013 17:10:11 +0200:

Die Invertierung ist ja, wie Du schon sagst, kein besonderes Problem. Die Bevorzugung von Pull-ups ist aber eher eine langgepflegte Tradition aus der TTL-Technik, bei der die Eingangsstufen recht asymmetrisch aufgebaut waren und sich im offenen Zustand halbwegs selber hochgezogen haben. Ein Pull-_down_ dafür mußte recht niederohmig sein und bel astete den schaltenden Ausgang / Transistor merklich. Bei den heute üblichen CMOS-Eingängen (auch mit Schutzbeschaltung , bei den meisten Mikro-Controllern) ist die Entscheidung Pull-up/down eher willkürlich, allenfalls von Eigenheiten der davorliegenden Schaltung bedingt. Das gilt aber (immer noch) _nicht_ für die Eingänge mit den TTL-artigen Pegeln (z.B. "74"er-Reihe in CMOS, insbes. die HCT-Typen)

- die _sind_ asymmetrisch, und deren Schwellen liegen so, daß sie Pull-ups sehr bevorzugen. Das Datenblatt des jeweiligen Bauteils sollte da näheres enthalten.

-- (Weitergabe von Adressdaten, Telefonnummern u.ä. ohne Zustimmung nicht gestattet, ebenso Zusendung von Werbung oder ähnlichem) ----------------------------------------------------------- Mit freundlichen Grüßen, S. Schicktanz -----------------------------------------------------------

Am Sun, 04 Aug 2013 15:57:27 +0200 schrieb Gerrit Heitsch:

Und auch dann nicht lange - die 1N4148 hat 100V Sperrspannung ... Besser 1N4004 oder so.

Ade

Reinhard

Die 1N4148 reicht. Es entsteht keine nennenswerte Spannung in Sperrichtung, nur soviel wie an der LED abfaellt. So rund 2V.

Nein, ich schrrreibe nicht Sperrrichtung, auch wenn der Duden das vielleicht so vorschrrreiben moege... ...

Gruesse, Joerg http://www.analogconsultants.com/

Am 04.08.2013 22:28, schrieb Reinhard Forster:

Antiparallel, nicht antiseriell. Die Flußspannung der LED kann die

1N4148 problemlos ab.

Hanno

Hallo,

ich muss doch nochmal einen Nachtrag zum Thema posten...

Die Ansteuerung ist jetzt prinzipiell klar. Leider habe ich mich jetzt erst genauer damit befasst, wie der Rundsteuerempfänger bei mir eigentlich angeschlossen ist.

Drei Relais-Ausgänge vom Rundsteuerempfänger sind einfach gebrückt und gehen dann alle auf ein Schütz.

Dadurch, dass die hart gebrückt sind, fällt mir aktuell keine Lösung ein, die anständig getrennt zu erfassen. Was wäre denn da eine einfache Möglichkeit?

An jedem Ausgang vom Rundsteuerempfänger ein Stromsensor und den Stromfluss messen?

Über Dioden auf das Schütz um dann direkt am Rundsteuerempfänger wieder getrennte Signale rausziehen zu können? Klappt das denn wenn man nur eine Halbwelle an der Spule vom Schütz hat?

In dem Zusammenhang erscheint das Erfassen über die LEDs am Rundsteuerempfänger wieder attraktiv zu werden, aber wie löst man das Problem mit der LED, die nur die Farbe ändert (von Grün nach Gelb)? Da es sich ja um additives Farbmischen handelt dürfte hier ein Rotanteil dazukommen. Ist also eine Rot/Grüne LED dahinter. Und mit einem Rotfilter müsste ich dann ja den gewünschten Anteil rausfiltern können, oder?

Gruß

Manuel

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