Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Phasenabschnittdimmung mit ESP8266


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von Nikolas (Gast)


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Hallo zusammen,

ich möchte die Helligkeit von zwei 230VAC-LED-Leuchten (jeweils 5W) über 
eine eine Phasenabschnittsdimmung steuern. Die Leuchten sind laut 
Hersteller dimmbar.
Der Dimmer soll selbstgebaut sein und über einen ESP8266 angesteuert 
werden.
Die 3,3V-Versorgungsspannung des ESP wird über ein galvanisch getrenntes 
5V-USB-Netzteil und einen Linearregler bereitgestellt. Die Schaltung 
wird so verbaut, dass sie von außen nicht berührt werden kann.
Geschaltet werden soll die Spannung über zwei antiseriell veschaltete 
n-MOSFETs, die am Drain verbunden sind. Je nach gewünschter Helligkeit 
sollen die Transistoren für einen gewissen Teil jeder Halbperiode 
leitend sein.
Die Ermittlung der Phasenlage erfolgt über einen Optokoppler(EL 814).
Als Transistoren sollen IRF840 zum Einsatz kommen. Da der benötigte 
Strom der Leuchten nur sehr gering ist, sollte es kein Problem 
darstellen, dass die Transistoren nicht komplett leiten(Laut Datenblatt 
bei Ugs=5V Id=4A)

Da ich vor dem Hantieren mit 230V doch etwas Respekt habe, wollte ich 
vor dem Aufbau meine Schaltung nochmal nachfragen, ob meine Überlegungen 
soweit richtig sind und ich die Schaltung so aufbauen kann?

Viele Grüße
Nikolas

von Patrick J. (ho-bit-hun-ter)


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Hi

Galvanisch getrennt ist wohl spätestens mit der Verbindung zwischen 
beiden Kreisen vorbei.

50% der Halbwellen gehen durch die Body-Dioden, dürfte für eine 
LED-Lampe schon reichen, damit Diese 'Vollgas' leuchtet.
KA, wie Die intern die Phasenlage mitbekommt, aber bei kompletten 
Halbwellen wird Sie wohl mindestens 50% Leuchtkraft entwickeln, denke 
aber, daß dort auch Max raus kommt.

Warum die zwei FETs in Reihe? Kann der Einzelne die Spannung nicht ab?

Alternativ den/die FETs in einen Brückengleichrichter-Kreis setzen, 
somit hätten Diese zumindest Gleichstrom, was Denen zugute kommt.

MfG

von rmu (Gast)


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Ich würd auf alle Fälle eine Sicherung und einen Varistor einbauen, 
eventuell sind auch Entstörmassnahmen sinnvoll (Drossel).

Patrick J. schrieb:
> 50% der Halbwellen gehen durch die Body-Dioden, dürfte für eine
> LED-Lampe schon reichen, damit Diese 'Vollgas' leuchtet.

> Warum die zwei FETs in Reihe? Kann der Einzelne die Spannung nicht ab?

Wie das denn. Die FETs sind entweder aufgesteuert oder zu, das geht bei 
beiden parallel, die antiserielle Verschaltung bewirkt dass im "zu" 
Zustand immer eine der Body-Dioden sperrt.

von Patrick J. (ho-bit-hun-ter)


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Hi

Anti-Seriell - hatte ich übersehen, deshalb auch die Frage, was Das 
solle.

MfG

von Joe F. (easylife)


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Du verheizt mehr Leistung im Vorwiderstand der Nulldurchgangserkennung 
als in der LED Leuchte.
Ausserdem hält die LED des Optokopplers die Spannung bei umgekehrter 
Halbwelle nicht aus.

Empfehlung:
Beitrag "Re: Nulldurchgang"
http://www.dextrel.net/diyzerocrosser.htm

Nikolas schrieb:
> Da ich vor dem Hantieren mit 230V doch etwas Respekt habe

Vollkommen richtig.
Du solltest auch nicht die notwendigen Entstörmaßnahmen vergessen (wie 
"rmu" auch schon sagte).

: Bearbeitet durch User
von Michael B. (laberkopp)


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Nikolas schrieb:
> Da der benötigte
> Strom der Leuchten nur sehr gering ist, sollte es kein Problem
> darstellen, dass die Transistoren nicht komplett leiten(Laut Datenblatt
> bei Ugs=5V Id=4A)

Vergiss es, die Ids/Ugs Kurve im Datenblatt 
http://www.vishay.com/docs/91070/sihf840.pdf ist nur 'typisch', sie kann 
je nach Exemplar auch bei 3.18V oder 6.36V liegen und bei letztere 
bleibt dein MSOFET einfach immer AUS.

Du brauchst 10V um den MOSFET durchzusteuern, und LogicLevel gibt es bei 
den Spannungen kaum mehr (TSM70N750 wäre knapp einsetzbar).

Insgesamt sind 500V MOSFETs für unser 230V~ Lichtstromnetz auch 
unterdimensioniert, man müsste MOSFETs mit VDR gegen Überspannung 
schützen und 275V~ VDR leiten erst ab 690-710V ab.

Nimm einen 800V MOSFET und verändere dein Netzteil so daß du 10V hast.

Statte die Schaltung mit einem VDR aus und binde den mit 
Schrumpfschlauch an eine Temperatursicherung (so 80-115 GradC) an damit 
bei Fehlfunktion getrennt wird. Da selbst eine Feinsicherung nicht 
schnell genug reagiert um die MOSFETs bei einem Kurzschluss zu schützen, 
baue eine elektronische Überstromerkennung ein.

So baut man das:
http://see-solutions.de/sonstiges/BJ-Dimmer.pdf (bis auf die 150 GradC 
Sicherung, die blöderweise nur den VDR abtrennt und nicht die ganze 
Schaltung vom Netz nimmt).

ja, das ist mehr Aufwand, aber nicht ohne Grund.

von Nikolas (Gast)


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Vielen Dank für eure Ratschläge.

> Galvanisch getrennt ist wohl spätestens mit der Verbindung zwischen
> beiden Kreisen vorbei.

Das war mir bewusst. Nur ohne galvanische Trennung des 5V-Netzteils 
könnte beim Schalten der Transistoren ein Kurzschluss zwischen Phase und 
Nulleiter durch das Netzteil entstehen.


> Du verheizt mehr Leistung im Vorwiderstand der
> Nulldurchgangserkennung
> als in der LED Leuchte.
> Ausserdem hält die LED des Optokopplers die Spannung bei umgekehrter
> Halbwelle nicht aus.

Danke, das habe ich wohl übersehen. Die Nulldurchgangsschaltung sieht ja 
recht gut aus, dann werde ich wahrscheinlich die verbauen.

Reicht zur Entstörung eine Drossel in Reihe mit den FETs und der 
Leuchte?

von Michael B. (laberkopp)


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Joe F. schrieb:
> Empfehlung:

Das ist nicht nötig. Da er den ESP8266 sowieso direkt den MOSFET steuern 
lässt, der also galvanisch mit dem Netz verbunden ist, braucht er keine 
galvanische Trennung und damit Optokoppler für den zero cross. Nur die 
Spannungslage, mit dem GND des ESP8266 abwechselnd über je eine 
Body-Diode mit N oder L vom Netz verbunden, irritiert. Wenn man einen 
ESP8266 Eingang über 3 x 1MOhm in Reihe mit N (oder L, weiss man ja 
nicht) verbindet, kann der direkt die Phase ermitteln, wünscht man mehr 
Symmetrie auch über je eine Diode von N und von L dann als hochohmigen 
Spannungsteiler.

: Bearbeitet durch User
von Nikolas (Gast)


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Ich habe jetzt die Vorschläge mal im Schaltplan umgesetzt. Das Netzteil 
wird 10V oder 12V haben. Der ESP wird weiterhin über einen 
Festspannungsregler mit 3.3V versorgt. Als FETs IRFBE30 mit 800V Uds und 
4.1A Id.

Michael B. schrieb:
> Wenn man einen
> ESP8266 Eingang über 3 x 1MOhm in Reihe mit N (oder L, weiss man ja
> nicht) verbindet, kann der direkt die Phase ermitteln

Ich bin mir nicht ganz sicher, wie du das meinst. So wie ich es im 
Schaltbild gezeigt habe? Liegen über die 3Meg dann nicht am Pin des ESP 
325V an?

von Michael B. (laberkopp)


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Nikolas schrieb:
> Ich habe jetzt die Vorschläge mal im Schaltplan umgesetzt

Bis auf die fehlende Strombegrenzung für Kurzschlussschutz ok.

Nikolas schrieb:
> So wie ich es im Schaltbild gezeigt habe?

Ja.

> Liegen über die 3Meg dann nicht am Pin des ESP 325V an?

Nein, die Schutzdioden leiten ab, die 3M begrenzen auf 100uA.

Das Signal ist etwas unsymmetrisch, aber man kann daraus die 
Nulldurchgönge errechnen.

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