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Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Leistungsteil Dimmer


Autor: Joline (Gast)
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Hallo Hardwareexperten,

ich beschäftige mich gerade mit dem Thema "Dimmer". Nun habe ich von
Hardwaredesign nicht sooo viel Ahnung und muss auf bewährte Schaltungen
zurückgreifen. Ich habe nun die verschiedensten Lösungen gefunden:

 A. MOSFET(?) ohne Drossel
(http://www.mikrocontroller.net/forum/read-1-77805.html#77865)
 B. TRIAC mit Drossel (http://semitone.sourceforge.net/crystal/)
 C. TRIAC ohne Drossel (http://www.piware.de/hardware/dimmer.pdf)

Welche Lösung ist zu empfehlen und vor allem warum?
Es sollen Lampen (und evtl. kleinere Asynchronmotoren) bis ca. 150W
gedimmt werden.

Joline

Autor: Michael (Gast)
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Bei jedem steilflankigen Schalten von Strom, egal ob mit Triac,
Transistor, Relais treten aufgrund der Flankensteilheit des Signals
hochfrequente Störungen auf. Um diese zu minimieren, bzw. um die
Umgebung vor diesen Störungen zu schützen, werden Drosseln eingebaut.
Meistens in verbindung mit einem X2-Kondensator. Meine Empfehlung, auch
im Hobbybereich, nur mit vernünftiger Entstöruung arbeiten.
Michael

Autor: Sebastian (Gast)
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Vom Semitone-Dimmer würde ich Abstand nehmen. Dessen
Nulldurchgangskennung liegt nämlich hinter dem Trafo. Das ist sehr
ungenau und wird bei diesem Dimmer durch eine Software-Bastelei
ausgeglichen. Besser sind Lösungen, die über einen Optokoppler direkt
die Phase abgreifen:

http://theaterzentrum.at/technix/development/dimme...

hat für mich alle Kriterien erfüllt: Phasenanschnitt,
Nulldurchgangskennung recht genau, Entstörung (auf gar keinen Fall
drauf verzichten!)...

Bin auch gerade dabei, diesen Dimmer für meine Zwecke umzubauen.

Gruss,
Sebastian

Autor: Joline (Gast)
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@Sebastian

Den habe ich mir auch schon angesehen. Allerdings finde ich da keinen
rechten Anfang. Die Schaltung ist über 3 Platinen verstreut. Und ich
will doch nur einen kleinen Dimmer...

Deshalb ist eigentlich mein Favorit der Semitone Crystal. Allerdings
würde ich den Trafo ersetzen und statt dessen lieber einen Optokoppler
einsetzen.

Aber wie schon zu Beginn geschrieben, ich habe nicht so viel Ahnung und
bin deshalb dankbar für jede Meinung.

Joline

Autor: Werner Sollner (Gast)
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Hallo Joline,

die Schaltung in meinem Betrag

A. MOSFET(?) ohne Drossel
(http://www.mikrocontroller.net/forum/read-1-77805.html#77865)

benötigt keine Drossel zur Entstörung. Sie wurde auf einer Leiterplatte
aufgebaut, die in jede Wandsteckdose paßt. Es handelt sich um einen
Phasenabschnittsdimmer, die Theorie dazu ist über google zu finden oder
bei elv.de (Bauanleitungen), dann wird auch klar, warum keine Drossel
benötigt wird. Der Nachteil dieser Schaltung ist, sie kann nur rein
ohmsche Lasten Dimmen. Also Glühlampen pur oder auch
Niederspannungslampen über elektronische Netzteile...
Das über am MOSFET kaum Wärme entsteht, ist sie hervorragend für
Unterputzmontage in der Steckdose geeignet und hat sich bei mir bestens
in ca. 20 Steckdosen bewährt.

Werner

Autor: Klaus (Gast)
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Hallo,

hab gerade gestern was im Web gefunden:
http://www-user.tu-chemnitz.de/~heha/Mikrocontroll...

Das ist eine Ersatzschaltung für den SLB0587, der nicht mehr erhältlich
ist.
Den Pic sollte man mit wenig Aufwand durch einen AVR ersetzen können,
falls gewünscht.

Zur "Grundlagenforschung" gibt es recht gute Beiträge von ELV im Netz
verfügbar.
PhasenABschnittdimmer:
http://www.elv-downloads.de/service/manuals/DI300/373-78.htm

PhasenANschnittdimmer:
http://www.elv-downloads.de/service/manuals/14457_......

Dort findest Du Beispiele für die Endstufe und etwas Theorie.

HTH,
Klaus

Autor: Mark Hämmerling (Gast)
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Salut,

@Sebastian: Was ist denn an der Erkennung auf der Sekundärseite
(zumindest im vorliegenden Fall) so problematisch? Die
Phasenverschiebung liegt bei ziemlich genau 180°. Auf jeden Fall ist
sie konstant, da die Lastschwankungen im Controllerteil minimal sind
(im Prinzip sind die LEDs die einzigen "Verbraucher"). Außerdem habe
ich vor kurzem die Nulldurchgangserkennung auf einen OK umgestellt
(immernoch Sekundärseite). Ist im neuesten Release enthalten. Per
Software wird auch nix gebastelt. Das ist beim Crystal ganz simpel per
ext. Interrupt und Timerinterrupt gelöst. Und das funktioniert absolut
problemlos. Ganz ehrlich. Die, die ich hier installiert habe, laufen
völlig stabil. :)

Beim Diamond sieht die Sache ein wenig anders (aber immernoch
unkritisch) aus. Da sind die Lastunterschiede etwas größer. Nämlich
immer dann, wenn das LCD-Hintergrundlicht heller bzw. dunkler wird
(diese Dinger wollen ja richtig Strom). Das ist z.B. beim
Eingabefeedback der Fall. Da merkt man eine ganz, ganz leichte
Helligkeitsänderung auf allen Kanälen (muß man aber wirklich genau
drauf achten, um's zu bemerken). Aber wie gesagt, perfekt ist die
Lösung noch nicht. Daher habe ich schon an einer Verschiebung des
Nulldurchgangs-OK auf die Primärseite gearbeitet. Wollte es ganz simpel
machen, dabei aber auch den Verluststrom gering halten. Da der Impuls
dabei immernoch zu breit ist, kam das Scheduling für die Kanäle etwas
durcheinander. Wenn ich Zeit hab werd ich mich nochmal damit
beschäftigen.

Ich bin mir der "Gefahr der Phasenverschiebung" durchaus bewußt, und
habe diesbezüglich auch schon Anfragen bekommen. Fakt ist aber, daß die
Verschiebung nahezu konstant ist und daher kein Problem darstellt.

Was meintest Du denn mit "Software-Bastelei"? Ich bin mir keiner
dirty hacks bewußt... :)

Viele Grüße,
Mark

Autor: Eddi (Gast)
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Hallo Leute,
könnt ihr mich bitte aufklären, was ohmische Last, kapazitive Last und
induktive Last bedeutet?
Am Liebsten wäre mir eine Erklärung anhand eines Beispieles...

Werner Sollner schrieb:
"Der Nachteil dieser Schaltung ist, sie kann nur rein
ohmsche Lasten Dimmen. Also Glühlampen pur oder auch
Niederspannungslampen über elektronische Netzteile..."

Wie ist das zu verstehen?
Was ist dann eine kapazitive Last...Vorteil und Nachteil?

Autor: Christian Spoo (Gast)
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Hi,

@Mark:
Soweit ich weiß, ist die Phasenverschiebung beim Trafo unter Last
abhängig von der Sekundärlast. Das ist auch der Grund, weshalb die
Trafospannung bei Belastung absinkt.
Meiner Meinung nach eignet sich daher die vorgeschlagene Methode kaum
zur Nulldurchgangserkennung.
Ich habe jedoch schon Schaltungen in div. Elektor-Büchern gesehen, die
die Netzspannung per Kondensator begrenzen und dann direkt über eine
Diode und einen Optokoppler als TTL-Signal ausgeben. Das ist wohl eine
gut geeignete Methode zur Nulldurchgangserkennung.

mfg
Christian Spoo

Autor: Mark Hämmerling (Gast)
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Salve,

das stimmt ja prinzipiell auch alles. Praktisch ist die Verschiebung
aber in meiner Schaltung wirklich kaum zu bemerken (man muß schon wie
gesagt sehr drauf achten, um es wahrzunehmen - es kann sich also nur um
sehr wenige Grad oder gar Minuten handeln).
Daß sich diese Methode also nur "kaum" zur Nullerkennung eignet, kann
ich so also nicht bestätigen. Kommt halt auch auf die Ansprüche an die
Genauigkeit an. :)

Wenn eine primärseitige Erkennung mit ähnlich geringem Bauteileaufwand
(und geringer Verlustleistung) möglich ist, bin ich aber grundsätzlich
dran interessiert - schließlich ist das wirklich die sauberere Lösung.
Du hast nicht zufällig eine Beispielschaltung parat? :) Das, was ich
bisher so gesehen habe, war mir vom Aufwand einfach zu groß. Ich meine,
die sekundärseitige Erkennung ist mit einem R und einem OK an
Einfachheit kaum zu schlagen.

Mark

Autor: Kurt (Gast)
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Hallo "Eddi "

"Phasenverschiebung ist ein zeitlicher Unterschied zwischen Strom und
Spannung.

Bei einem Ohmschen R stimmt das Gesetz I=U/R
Dadurch keine Phasenverschiebung zwischen Strom und Spannung!

Eine Spule weigert sich im ersten Moment Strom aufzunehmen
(Gegen EMK").
Es muss erst eine gewisse Zeit Spannung anliegen ehe sich die Spule
bequemt auch Strom zu absorbieren.
Dadurch entsteht die Phasenverschiebung (induktiv  d.H. Strom ist
nacheilend).

Beim Kondensator ist es umgekehrt.

Er nimmt sofort alles was kommt.

Die Spannung kann  sich erst aufbauen  wenn er sich "vollgesoffen"
hat.
Dadurch entsteht eine Phasenverschiebung in die andere Richtung
(Kapazitiver Blindstrom).

Ein C lässt sich mit einem Accu vergleichen.
Erst wenn dieser voll ist steigt die Spannung.

Da Triacs nur im stromlosem Zustand löschen
kommt es bei Phasenverschiebung zu Problemen.
Da bleibt ein Triac schon mal leitend.

Ist etwas hart geschrieben aber so kann ich mirs am leichtesten
erklären.

Gruss Kurt

Autor: Christian Spoo (Gast)
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Hi,

ich habe, wie gesagt, in einem der Bücher von Elektor eine solche
Schaltung gefunden. Sie vereint die Vorteile des primärseitig erzeugten
Signals mit einer galvanischen Trennung per Optokoppler. Ich kann mir
kein besseres Prinzip vorstellen.
Ich hab das betreffende Schaltbild mal eingescannt, hoffe, damit keinen
Ärger mit Elektor zu kriegen.

Download hier:
http://www.christian-spoo.info/downloads/Nulldurch...

mfg Christian

Autor: Eddi (Gast)
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Hallo Kurt,

deine Erklärung ist Klasse.
Ich bedanke mich recht herzlich dafür.

Gruß
Eddi

Autor: cmddegi (Gast)
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Hallo!
Ich hätte eine Frage zu der Sensorschaltung aus diesem Schaltplan:
http://www-user.tu-chemnitz.de/~heha/Mikrocontroll...
Ist das so gedacht, dass man die Sensorfläche berührt, und sich dadurch
das Potential ändert? Also so, wie man es von manchen Nachttischlampen
usw. kennt.
Ich habe hier nämlich einen abgerauchten Sensordimmer von Conrad
liegen, und bei dem ist die Sensorfläche hinter der
Kunststoffabdeckung. Ich vermute mal, dass da eher eine
Kapazitätsänderung gemessen wird...?!

Gruß,
Degi

Autor: Christian Spoo (Gast)
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Hi!

Soweit ich weiß, funktionieren die meisten dieser Dimmer in der Weise,
dass sie das 50Hz-Wechselfeld über Finger und eine Sensorfläche
einkoppeln. Das reicht aus, um dann einen FET oder Ähnliches
anzusteuern.
Damit das natürlich ohne Schäden für den Bediener abläuft, finden sich
in deinem Schaltplan die drei relativ großen Widerstände R7,R8 und R9.
Denn die Betriebsspannung für den PIC wird ja per Strombegrenzung
mittels Kondensator abgeleitet, der Sensor selber ist aber galvanisch
mit den 230V verbunden.

Gruß,
Christian

Autor: cmddegi (Gast)
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Hallo!
Demnach ist das Teil also auf Berührung der Sensorfläche angewiesen,
wenn ich das richtig verstehe?
Meine Vermutung war die, dass R7 und R8+R9 einen Spannungsteiler
bilden, wenn man hinlangt und damit die Verbindung zur Erde herstellt.
Mir ist sonst nicht klar, warum der Sensor sonst an der Phase hängen
muss, wenn man direkt das Wechselfeld einkoppelt.

Ich war nur etwas verwundert, weil mein Dimmer eben komplett
berührunsfrei gesteuert wird, aber die Verschaltung der Sensorfläche
ähnlich aussieht (also auch über große Widerstände an der Phase).

Gruß,
Degi

Autor: Mark Hämmerling (haemi)
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Salve,

wollte nur kurz bescheidgeben, daß die Nullerkennung beim
"Diamond"-Dimmer inzwischen auf die Primärseite umgebaut wurde und
nun so sauber wie noch nie ist.
Schematics und Firmware sind noch nicht freigegeben, können aber gern
per Mail zum Testen angefordert werden. Insb. über Firmware-Tester
würde ich mich freuen (auch in Zukunft). Die neue Firmware ist
abwärtskompatibel, kann also auch auf der "alten" Hardware eingesetzt
werden. Die Triggerflanke wird beim Booten anhand des Pegelverhältnisses
automatisch erkannt.

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