I2C Steuerschaltung fr 8 Kanle mit Triacs

!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!Wichtiger Hinweis!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!
Beim Umgang mit Netzspannung (230V) ist absolute Vorsicht geboten! Diese Schaltung sollte
nicht von Anfngern ohne Anleitung eines Fachmannes erstellt und betrieben werden. Bei 
Arbeiten an der Schaltung ist immer die Netzspannung auszuschalten!
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Die Steuerschaltung ist aus Standardbausteinen erstellt worden. Zur Dimensionierung sind 
die Angaben der Hersteller herangezogen worden.

Die Platine ist mit der Light-Version Eagle 4.01 von CadSoft (www.cadsoft.de) erstellt 
worden. Da in der Light-Version nur 80x100mm zu bearbeiten sind, wurde die Schaltung in zwei
Etappen erstellt. Die Layouts wurden dann im Postscriptformat exportiert und mit Microfax 
Desiner 7.0 (Aldi-Version fr ca. 30,-DM) zusammengefgt und weiter verfeinert.

Ich habe das Layout als Schalter_15.DSF im Microfax Desiner 7.0 Format mit dabeigelegt. 
Alle Exportversuche in JPG-, GIF- oder TIF-Formate waren zum Layout erstellen unbrauchbar.
Sollte hier jemand Probleme haben so kann ich in Einzelfllen eine Platine anfertigen oder
eine Layoutfolie zum Selbstkostenpreis liefern.

Fr den I2C-Bus wurden gem eines Vorschlages eines Buches des Franzis-Verlages die deutschen 
5 poligen Diodensteckern/Buchsen benutzt. Der I2C-Baustein wird ber 320 Ohm Widerstnde
an den Bus gekoppelt.

Der I/O-Baustein PCF8574 kann nur einen geringen Strom (von +5V ber Pin-Out gegen Masse)
ausgeben. Aufnehmen kann er jedoch bis zu 20 mA je Port. Dabei darf allerdings die Gesamt-
verlustleistung nicht berschritten werden.

Die Optokoppler mit Triac sind vom Typ MOC3082 und sind Null-Spannungsschalter. Das heit,
der Schaltvorgang erfolgt im Nulldurchgang des Wechselstromes, also spannungslos. Es ist 
immer mindestens eine komplette Halbwelle weg. So vermeidet man Funkstrungen. Bentigt man
echte, stufenlose Leistungsregelungen, so mu man mit Phasenanschnittsteuerungen arbeiten.

Der MOC3082 hat einen Anprechnennwert von 5 mA. In der Praxis wurden Werte zwischen 2-3 mA
gemessen. Der Steuerstrom wurde auf 5 mA festgelegt. Die LED in diesem Kreis wurde aus 
praktischen Grnden spendiert. So sieht man sofort die Funktionsfhigkeit. Lt man die LED
weg, so mu man den Widerstand entsprechend erhhen.

Anstelle des MOC3082 knnen auch andere Optokoppler (Siemens/Infinion) verwendet werden. Der
MOC3082 ist fr 800V ausgelegt. Hiermit knnte man auch induktive Lasten schalten. Ansonsten
sollte man mindestens 600V fr die Spannungsfestigkeit whlen.

Der Leistungs-Triac selber schaltet bei mindestens 35 mA. Die Optokoppler schaffen fast alle 
mindestens 100 mA. Der Optokoppler wird vor Spannungsspitzen durch die RC-Kombination
390 Ohm/680 Ohm/47nF geschtzt. Diese Werte gengen, denke ich, auch fr leicht bis mittlere
Induktivitten. Der 390 Ohm Widerstand kann auch auf 320 Ohm verringert werden. Der 680 Ohm 
Widerstand auch auf 470 Ohm. Der 47nF Kondensator und auch der im Leistungskreis sollten
von besonderer Qualitt sein und vom Typ X2. Solche Kondensatoren liefert Conrad. Ich habe 
fr den 47nF ca. 275V und fr den 10nF 400V (Nenn) Spannungsfestigkeit gewhlt. Eigentlich 
wollte ich hhere Werte einsetzen. Die waren aber nicht zu haben. Ich vermute das die 
Kondensatoren Spannungsspitzen mit weit aus hheren Werten vertragen. In den Haushaltsgerten
findet man auch keine anderen Werte.

Fr jeden Schaltkreis habe ich eine Sicherung vorgesehen. Hier wird die Phase angeschlossen.
Wenn die Sicherung durchgebrannt ist, so ist der Triac nur mit dem gefahrlosen Nullpotential
verbunden.

In meinem Fall habe ich Aufsteckkhlkrper fr die Triacs verwendet. Bei kleineren Lasten unter
100 W werden sie nicht bentigt.

Leider hat meine Lightversion von Eagle 4.01 Probleme bei der Ausgabe der Schaltung als 
Grafikdatei. Deshalb mute ich die Schaltung drucken und wieder einscannen.

Hinweis zum Triac BT137
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Beim Einbau des Triacs ein kleines Problem. Laut den Eagle und einer Referenztabelle fr 
Halbleiter lautet die Beschaltung 

Anode  Anode   Gate 
A1     A2      G 

(gesehen von vorne auf die Beschriftung) 


Daraus ergibt sich die Einbaulage laut Bestckungsplan. Die Anoden leiten den Starkstrom
und kommen an die strkeren Leiterbahnen dran. 

In meinem Fall, bei einer Type vobn Phillips hatte ich eine genau gedrehte Anordnung 

Gate  Anode   Anode 
G     A2      A1 

bzw.

Gate  Anode   Anode 
G     A1      A2 


Vieleicht waren die Triacs deswegen etwas gnstiger? Am besten hlt man sich erst einmal
an den Bestckungsplan. Die dort angegebene Einbaulage entspricht der Norm. 

Um rger auszuschliessen wrde ich erst einen Triac in der Schaltung testen. 
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Ergnzug 02.05.2004

Bedingt durch die maximale Grsse von 80x100 mm in der Trail-Version von Eagle musste
die Platine in zwei Teilen erstellt werden. Die Trennstelle ist etwas unbersichtlich.
Ich habe deshalb unter Bestueckung_Snubber.jpg die Bestckung verdeutlicht. Der 390 Ohm
und der 680 Ohm Widerstand wird stehend eingebaut. Dabei sollte zumindest der 680 Ohm 
Widerstand so wie in dem Plan eingebaut werden, damit die Phase nicht direkt ber den 
Anschlussdraht nach oben gefhrt wird.



Klaus Rawski


