Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Dämmerungsschalter Modul Hysterese wesentlich erweitern


von Thorsten S. (whitejack)


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Hallo zusammen,

ich habe das gleiche Modul wie hier:

Beitrag "12V Dämmerungsschalter Lichtsteuerung mit Fotowiderstand (XH-M13) Hyterese"

Bild:

https://www.mikrocontroller.net/attachment/528853/Gross.png

Schaltplan:

https://www.mikrocontroller.net/attachment/530160/IMG_7025.JPG

Meine Frage, was muss ich wie anpassen damit das Modul im 
Helligkeitsübergang nicht ständig an und aus schaltet.

Es wird zur Lichtsteuerung genutzt, soll spätnachmittag in der 
beginnenden  Dämmerung an gehen und morgens aus, jedoch betreibe ich es 
so, dass es bereits sehr früh an geht, also passiert es auch dass es 
kippt wenn eine Wolke vorüber zieht oder das Licht Schatten Spiel von 
Bäumen darauf Einfluss hat. Ich habe die Stelle schon bewusst günstig 
gewählt, aber es ist dennoch viel zu empfindlich. Das darf gern die 
Trägheit im 30-60min. Bereich haben. Vor allem ist die Helligkeit um den 
Schaltpunkt ein Problem. Gerade wenn es grau draußen ist, dann kippt es 
viel zu viel hin und her.

Ich bin kein analog Technik Typ, es wäre mir sehr damit geholfen wenn 
mir jemand sagen könnte welche Werte ich wie ändern muss, damit das 
ganze wesentlich träger wird. Ich hoffe das es mit dem Bausatz möglich 
ist, ansonsten werde ich einen Dämmerungsschalter kaufen.

Danke.

VG
TS

von Michael B. (laberkopp)


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Thorsten S. schrieb:
> was muss ich wie anpassen damit das Modul im Helligkeitsübergang nicht
> ständig an und aus schaltet.

R7 verkleinern oder R4 vergrössern.

von Georg M. (g_m)


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Thorsten S. schrieb:
> Ich bin kein analog Technik Typ

Die Kombination mit einem Timer (noch besser mit einem Mikrocontroller) 
könnte die Dämmerungserkennung wesentlich verbessern.

von Thorsten S. (whitejack)


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Georg M. schrieb:
> noch besser mit einem Mikrocontroller

Ja stimmt schon, meine Hoffnung war allerdings eine bereits fertige 
Lösung zu nutzen. Dämmerungsschalter ist ja eigentlich keine 
Weltneuheit...

Michael B. schrieb:
> R7 verkleinern oder R4 vergrössern.

Okay, ich habe nun R7 auf 10K und bin auch mit C1 mal auf 470uF 
gegangen, es liegt aber immer noch im Sekundenbereich.

Sollte ich mal mit R4 hoch gehen?

Danke.

von Klaus H. (hildek)


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Der C1 parallel zur BE-Diode ist sowieso Mist. Dem Transistor reichen 
wenige mV um von leitend in nichtleitend überzugehen. Du verlangsamst 
dadurch höchstens den Stromanstieg an der Last, das dann den Transistor 
viel länger als nötig im Übergangsbereich hält. Der Komparator schaltet, 
wenn die Schwelle (± Hysterese) über- bzw. unterschritten wird, der 
Transistor soll nur den Strom für K1 liefern.

Wenn schon analog, dann gehört ein C an den Knoten R2, R4 und LDR.

Generell gefällt mir aber weniger, dass der stark veränderliche LDR am 
+E des Komparators hängt und so die Hysterese mit beeinflusst. 
Idealerweise würde R4 an einer Referenzspannung hängen. Ich hätte an +E 
das Poti angeschlossen und den LDR und R2 an den -E. Die beiden muss man 
dann fürs selber Verhalten halt vertauschen. Ja, und dann dort den 
großen Kondensator zur Glättung von kurzzeitigen Schwankungen. Eine 
Glättung wird dann viel deutlicher wirken, aber so lange Zeiten, wie sie 
du dir vorstellst, macht man nicht mehr analog.

Hinzu kommt, dass der Hub am Ausgang vom Komparator durch den 
Spannungsteiler R3 / R5 von VCC auf VCC/6 reduziert wird, was natürlich 
den Einfluss über den Hysteresewiderstand an den +E reduziert.

von Thorsten S. (whitejack)


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Klaus H. schrieb:
> Du verlangsamst
> dadurch höchstens den Stromanstieg an der Last

okay, klingt logisch. Habe Ihn steckbar gemacht, kann Ihn gänzlich 
entfernen.

Klaus H. schrieb:
> Wenn schon analog, dann gehört ein C an den Knoten R2, R4 und LDR.

also parallel zum LDR oder wie ist das gemeint?

Klaus H. schrieb:
> und so die Hysterese mit beeinflusst.

okay.

Klaus H. schrieb:
> Ich hätte an +E
> das Poti angeschlossen und den LDR und R2 an den -E

wäre ja machbar, ist zwar smd, aber das sollte gehen. Also nur + und - 
vertauschen oder die Rückkopplung über R7/R4 dann an die 
Referenzsspannung?

Klaus H. schrieb:
> R3 / R5 von VCC auf VCC/6 reduziert

Kann ich verändern. Deswegen ja meine Frage hier.

Klaus H. schrieb:
> aber so lange Zeiten, wie sie
> du dir vorstellst, macht man nicht mehr analog.

hm, ist ja vielleicht auch gar nicht nötig, so wie es jetzt ist, ist es 
schon wesentlich besser, aber wenn es damit nicht geht, dann gibt es wie 
gesagt, einfach ein Kaufteil.

Ansonsten, für ein bisschen gebastel bin ich an dieser Stelle noch zu 
haben. Habe an dem Modul einen Stecker, kann es mir schnell auf die 
Werkbank holen und verändern.

TS

: Bearbeitet durch User
von Michael B. (laberkopp)


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Thorsten S. schrieb:
> es liegt aber immer noch im Sekundenbereich.

So schnell dämmerts bei dir ?

Die Schaltung selbst enthält gar keine Zeitverzögerung, C1 bewirkt 
praktisch nichts, verhindert nur Flattern.

Sie enthält eine Hysterese, d.h. Unterschied zwischen Ein- und 
Ausschalthelligkeit.

Stellt man die Hysterese gross, muss man lange warten bis die Helligkeit 
wieder bei der anderen Schaltschwelle angekommen ist. Zumindest bei 
normalem Sonnengang. Hält man natürlich die Hand drüber oder scheint mit 
der Lampe drauf, gehts schneller.

: Bearbeitet durch User
von Thorsten S. (whitejack)


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Michael B. schrieb:
> So schnell dämmerts bei dir ?

Das Problem bleibt der "Moment" wenn sich die Helligkeit in dem Bereich 
der Schaltschwelle befindet. Das ist mit R7=10K wesentlich besser als 
mit 100K. Ich hätte es gern noch etwas größer. Deswegen die Frage zur 
Wahl von R4.

Klaus H. schrieb:
> Wenn schon analog, dann gehört ein C an den Knoten R2, R4 und LDR.

Anbei mal das was ich verstanden habe.

VG
TS

: Bearbeitet durch User
von Marci W. (Gast)


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Hi Thorsten,

Du könntest C1 dort lassen, wo er ist, und zwischen C1 und Transistor ne 
ZD schalten. Ist aber nur ne Idee "aus dem Bauch heraus".

Und ja, klar kannst Du R4 vergrößern. Teste es halt mit verschiedenen 
Werten, oder bau für R4 und R7 gleich Trimmer ein. Du solltest wissen, 
dass du mit Veränderung von R4 und R7 auch die Schaltschwellen 
veränderst.

ciao

Marci

von Georg M. (g_m)


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> Daemmerung1.png

Warum sind IN+ und IN- vertauscht?

von Thorsten S. (whitejack)


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Marci W. schrieb:
> Ist aber nur ne Idee "aus dem Bauch heraus".

ZD = Zenerdiode? Mit welchem Hintergrund?

Marci W. schrieb:
> Du solltest wissen,
> dass du mit Veränderung von R4 und R7 auch die Schaltschwellen
> veränderst.

https://www.daycounter.com/Calculators/Comparator-Hysteresis-Calculator.phtml

Jau

Wenn ich recht verstanden habe, hat diese Schaltung min. drei Probleme:

1.) In der Konstellation hat der LDR Einfluss auf die Hysterese

2.) Der Steuerstrom des Transistors Einfluss auf die Hysterese

3.) Der Spannungsteiler R3/R5 hat Einfluss auf die Hysterese

Im LM393 sind ja zwei Komparatoren, ich denke man könnte 2.) und 3.) 
elemenieren, wenn man den zweiten als Treiber zwischenschaltet. Das ist 
aber nur eine kleine Idee - ich kann nicht einschätzen, wie groß dieser 
Einfluss ist. Oder den Bipolar T. gegen einen FET austauschen? BS170 
vielleicht - das ist aber nur schlechtes Halbwissen.

TS

von Thorsten S. (whitejack)


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Georg M. schrieb:
> Warum sind IN+ und IN- vertauscht?

Siehe:

Beitrag "Re: Dämmerungsschalter Modul Hysterese wesentlich erweitern"

Klaus H. schrieb:
> Ich hätte an +E
> das Poti angeschlossen und den LDR und R2 an den -E.

Klaus H. schrieb:
> Generell gefällt mir aber weniger, dass der stark veränderliche LDR am
> +E des Komparators hängt und so die Hysterese mit beeinflusst

Beitrag #7443506 wurde vom Autor gelöscht.
von Jörg R. (solar77)


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Thorsten S. schrieb:
> Marci W. schrieb:
>> Ist aber nur ne Idee "aus dem Bauch heraus".
>
> ZD = Zenerdiode? Mit welchem Hintergrund?
>
> Marci W. schrieb:
>> Du solltest wissen,
>> dass du mit Veränderung von R4 und R7 auch die Schaltschwellen
>> veränderst.
>
> https://www.daycounter.com/Calculators/Comparator-Hysteresis-Calculator.phtml

Die Schaltung lässt sich aufgrund OC des LM393 nicht so einfach
berechnen. Die Abbildung zum Link funktioniert mit dem so überhaupt
nicht, weil aus dem 393 keine Spannung am Ausgang rauskommt.


Thorsten S. schrieb:
> Im LM393 sind ja zwei Komparatoren, ich denke man könnte 2.) und 3.)
> elemenieren, wenn man den zweiten als Treiber zwischenschaltet. Das ist
> aber nur eine kleine Idee - ich kann nicht einschätzen, wie groß dieser
> Einfluss ist.

Der LM393 hat OC-Ausgänge, der treibt nichts. Daher ist auch R3
vorhanden, ansonsten könnte der NPN-Transistor nicht angesteuert werden.
R3 ist auch für die Hystereseschaltung zuständig, eben weil der LM393
selbst keine Spannung am Ausgang liefert.

: Bearbeitet durch User
von Thorsten S. (whitejack)


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Jörg R. schrieb:
> Der LM393 hat OC-Ausgänge

LM339, das habe ich übersehen.

Jörg R. schrieb:
> Daher ist auch R3
> vorhanden, ansonsten könnte der NPN-Transistor nicht angesteuert werden.

ach so, okay, verstehe.

Jörg R. schrieb:
> R3 ist auch für die Hystereseschaltung zuständig, eben weil der LM393
> selbst keine Spannung am Ausgang liefert.

okay. Das ganze ist dann aber schon etwas abenteuerlich konstruiert, wie 
ich finde.

Vermutlich wäre ein anderer Komparator besser geeignet für diesen Zweck.

Für einen Schaltungsvorschlag wäre ich dankbar.

von Klaus H. (hildek)


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Thorsten S. schrieb:
> also parallel zum LDR oder wie ist das gemeint?

Ja.

Thorsten S. schrieb:
> Also nur + und - vertauschen oder die Rückkopplung über R7/R4 dann an
> die Referenzsspannung?

Nein, R7 mus an +E bleiben. R4 kannst du ans Poti legen oder sogar 
weglassen, wenn es weitgehend in Mittelstellung bleibt. Für die selbe 
logische Funktion müssen auch R2 und der LDR die Plätze wechseln (hatte 
ich vergessen zu bemerken). Ob der Kondensator parallel zum LDR oder zu 
R2 liegt, ist egal, wenn VCC stabil ist - sonst halt nach Masse, also am 
R2.

Thorsten S. schrieb:
>> R3 / R5 von VCC auf VCC/6 reduziert
>
> Kann ich verändern.
Z.B. die beiden tauschen; braucht dann halt bei "Aus" etwas mehr Strom. 
Dann wird der Hub am Ausgang 10/12*VCC und hat damit mehr Wirkung auf 
die Hysterese.
Überhaupt: Dein Problem ist nur über die Hysterese lösbar, irgendwelche 
Zeitglieder können nur relativ kurze Helligkeitsänderungen abfangen - 
z.B ein Autoscheinwerfer, der mal beim Vobeifahren kurz belichtet.

Thorsten S. schrieb:
> Anbei mal das was ich verstanden habe.

Meine Einwände habe ich gerade beschrieben.

Thorsten S. schrieb:
> Wenn ich recht verstanden habe, hat diese Schaltung min. drei Probleme:
> 1.) In der Konstellation hat der LDR Einfluss auf die Hysterese
Schon, ganz schlimm ist es trotzdem nicht, weil du ja immer bei einer 
gewissen niedrigen Helligkeit schalten willst und da der LDR immer bei 
etwa dem selben Wert liegt.
> 2.) Der Steuerstrom des Transistors Einfluss auf die Hysterese
> 3.) Der Spannungsteiler R3/R5 hat Einfluss auf die Hysterese
2. und 3. haben die selbe Ursache - der Hub ist am Ausgang vom 
Komparator etwas klein und wirkt weniger. Lösung habe ich genannt.
Ja, auch den übrige Komparator könnte man nutzen.

Bei der Schaltung wäre jetzt ein OPA sogar geschickter (z.B. LM358): das 
alles ist ja sehr langsam und den zweite OPA kann man als 
Spannungsfolger schalten um so einen definierten Quellwiderstand für den 
+E zu haben und gleichzeitig einen maximalen Hub am Ausgang. Allerdings, 
mit 5V Versorgung geht es nicht - welche hast du denn vorgesehen?

von Klaus H. (hildek)


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Hier mal gezeichnet, was ich meine ...

Verwendung eines LM358 (wenn genügend VCC vorhanden) oder eben z.B. 
einen  R2R-OPA für nur kleinere Versorgungsspannungen.
Der OPA hat hier den Vorteil einer Push-Pull Ausgangsstufe. Es gibt, 
meine ich, auch Komparatoren mit Push-Pull Ausgang.
Beachte die Hysteresewiderstände. Weiteres Vergrößern des R4 oder 
Verkleinern des R7 wird die Funktion dann lahmlegen. Aber so ist sie 
bereits sehr groß.

von Michael B. (laberkopp)


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Thorsten S. schrieb:
> Klaus H. schrieb:
>> Wenn schon analog, dann gehört ein C an den Knoten R2, R4 und LDR.
>
> Anbei mal das was ich verstanden habe

Genau DA darf keinesfalls ein Kondensator hin, weil das die Hysterese 
gründlich versaut.

Beitrag "Re: Dämmerungsschalter Modul Hysterese wesentlich erweitern" ist besser.

Thorsten S. schrieb:
> Das Problem bleibt der "Moment" wenn sich die Helligkeit in dem Bereich
> der Schaltschwelle befindet.

Das ist, wegen Hysterese, eben kein Problem.

Das 'Problem' könnten höchstens Helligkeitsschwankungen (durch Wolken 
etc.) sein, die ÜBER der Hysterese liegen. Die Schaltung funktioniert 
dann trotzdem wie designt.

von Peter D. (peda)


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Nimm eine Schaltung, wo die Triggerschwellen getrennt einstellbar sind:
Beitrag "Re: Operationsverstärker Schmitt-Trigger Problem"

von Thorsten S. (whitejack)


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Klaus H. schrieb:
> Überhaupt: Dein Problem ist nur über die Hysterese lösbar,

Ja, so ist es. Die natürlichen Lichtschwankungen am Tag sollten im 
gewissen Rahmen ohne Einfluss sein, dafür muss die Hysterese ein etwas 
breiteres Fenster haben. Wenn dann eine Regenwolke vorbei zieht und es 
mal richtig dunkel wird, darf es auch an gehen. Wenn aber eine etwas 
dunklere Wolke tagesüblich vorbei zieht, hilft ggf. der Zeitfaktor am 
ende darüber hinweg, sofern die Hysterese nicht greift.

Klaus H. schrieb:
> können nur relativ kurze Helligkeitsänderungen abfangen -
> z.B ein Autoscheinwerfer, der mal beim Vorbeifahren kurz belichtet.

Besser als nichts. das muss ich dann sehen.

Klaus H. schrieb:
> ganz schlimm ist es trotzdem nicht

Okay.

Klaus H. schrieb:
> Lösung habe ich genannt.

Jup

Klaus H. schrieb:
> welche hast du denn vorgesehen?

Momentan wird die Schaltung mit ca. 12V DC aus 8V AC geglättet aber 
ungeregelt betrieben (Gleichrichter mit 1000 uF)

von Dietrich L. (dietrichl)


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Thorsten S. schrieb:
> Das ist mit R7=10K wesentlich besser als
> mit 100K. Ich hätte es gern noch etwas größer. Deswegen die Frage zur
> Wahl von R4.

Statt R7 zu verkleinern ist es besser, R4 zu vergrößern.
R7 = 10kΩ ist für den Ziehwiderstand R3 schon eine erhebliche, nicht zu 
vernachlässigende Last.
Deshalb R7 lassen (100kΩ) und R4 deutlich vergrößern.  Ein 100kΩ-Poti 
für R4 wäre z.B. eine gute Basis, auf der experimentieren kann.

von Michael B. (laberkopp)


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Thorsten S. schrieb:
> Momentan wird die Schaltung mit ca. 12V DC aus 8V AC geglättet aber
> ungeregelt betrieben (Gleichrichter mit 1000 uF)

Das ist für saubere Hysterese auch ungünstig, weil die bei einfachen 
Schaltungen von der Versorgungsspannung abhängt, insbesondere wenn die 
noch ein Relais schaltet was deutlichen Einfluss auf die 
Versorgungsspannung hat.

von Klaus H. (hildek)


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Thorsten S. schrieb:
> Momentan wird die Schaltung mit ca. 12V DC aus 8V AC geglättet aber
> ungeregelt betrieben
Ja, ungeregelt macht nichts, eventuelle Schwankungen treffen ja Poti und 
LDR-Teiler gleichermaßen - ratiometrisch sozusagen.

Das Poti hat natürlich auch Einfluss auf die Größe der Hysterese, 
deshalb habe ich in meinem Bild den zweiten LM358 genommen 
(pinkompatibel zum LM393) und damit gepuffert.
Wenn du den R2 so auslegst, dass man das Poti weitgehend in 
Mittelstellung lassen kann, dann ist es kein Problem. Und nimm eher ein 
Poti mit 100k als mit 10k. Sonst wird der R7 eventuell relativ klein 
werden für eine große Hysterese. Die Parallelschaltung der beiden 
Potihälften ersetzt ja den R4 von deinem gestrigen Bild. Oder, beim 
10k-Poti, den R4 am Schleiferabgriff trotzdem drin lassen, aber deutlich 
höher wählen.
Das sind so Dinge, die man so genau nicht sagen kann, weil ich z.B. 
nicht weiß, wie groß du die Hysterese tatsächlich im praktischen Betrieb 
benötigst.

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