Frage an die Elektroniker unter uns, Dämmerungsschalter

[jb79]

ACHTUNG! Habe eine aktualisierte Version der Bauteilliste online gestellt, das 10k Poti muß beim angegebenen LDR natürlich auf ein 1M Poti getauscht werden, sonst ist da kaum was einzustellen. Außerdem hab ich 2 Schaltpläne gezeichnet, 1x mit und 1x ohne Dimmer.
Mit dem Dimmer (rechtes Poti) kann man die Helligkeit der LED, Glühbirne usw. einstellen, die Dimmung erfolgt durch eine Pulsbreitenmodulation, kurz gesagt beeinflußt das Poti die Einschalt- und Ausschaltzeit der LED (so schnell daß man es nicht sehen kann). LEDs sollten natürlich nur mit Vorwiderstand dort angeschlossen werden.
Bei Strömen ab ca. 0,5A kann sich der FET je nach Akkuspannung erwärmen (wenn er wegen zu niedriger Gatespannung nicht komplett durchschalten kann), deswegen sollte man ihn bei größeren Lasten eventuell auf einem kleinen Kühlkörper montieren. Wenn aber nur kleine Lasten im Bereich von 100mA geschalten werden kann man darauf verzichten.
Die strichlierten Linien sind Leitungen, die unter Bauteilen durchgehen, das sollte man beim Aufbau der Print berücksichtigen. Aufgrund der geringen Anzahl an Bauteilen ist ein Aufbau auf einer Lochrasterprint problemlos möglich.

Hab die Dateien nochmals upgedatet (Beschriftung der FETs ergänzt).

Dämmerungsschalter Basisversion

Dämmerungsschalter.GIF (6.89 KiB) 10224-mal betrachtet

Dämmerungsschalter mit einstellbarem Dimmer per PWM.

Dämmerungsschalter_mit_Dimmer.GIF (9.32 KiB) 10224-mal betrachtet

[Bernd]

Hervorragend Jürgen ! Die Schaltung sieht sehr einfach aus, regt gerade zu an sie nach zu bauen.
R1 und D1 bilden einen Spannungsteiler, ist der immer nötig oder nur ab einer gewissen Spannung ?

Edit: Ich glaube die Z-Diode wird erst ab 15V leitend und begrenzt somit auf 15V, richtig ?
Wenn dem so wäre, dann würde sie unter 15V keine Leistung verbrauchen ?

Kannst du etwas zu der Leistungsaufnahme der fertigen Schaltung sagen ?
Hast du mal den Dimmeffekt ausprobiert ? Man sagt ja immer das man die Pausen gar nicht so
bemerkt beim ein- und ausschalten einer LED und man daher durch diesen Effekt Strom sparen kann.
Vielen Dank für deine Mühen, vielleicht fahre ich heute noch nach Conrad und kaufe die Teile.

Grüsse

Bernd

[jb79]

Sehe gerade, daß ich beim Fet die Anschlußbelegung nicht dazugeschrieben habe, am Buz11 steht sie nämlich drauf. links Gate, oben Drain, unten Source.
Der Spannungsteiler ist über 15V nötig, darunter nicht. Wer die 15V Maximalspannung garantieren kann (z.B Autobatterie), der kann die beiden Bauteile weglassen, Die korrekte Funktion hast du ja erkannt, die Z-Diode ist bis fast 15V nicht leitend, leider haben diese Dioden eine gewisse Streuung, Wenn sie also schon bei 14V leitet könnte man noch eine 1N4004 in Serie mit D1 schalten (diese in Leitrichtung), bei Streuung in die andere Richtung besser nicht (18V ist das absolute Maximum das man einem Cmos Bausteiin zumuten sollte). Man wird wegen der Zenerdiode so ab 12-13V langsam steigende Ströme feststellen.

In dieser Config (mit 500mW Vorwiderstand) ist die Schaltung bis ca. 30V einsetzbar, dann fließen abere schon 15mA dauerhaft über die Z-Diode, da wäre ein Fixspannungsregler vielleiicht effektiver (z.B. 78L15).

Den Dimmeffekt habe ich ausprobiert, logischerweise wird dadurch die LED dunkler, der Fet kann bei guter Kühlung bis zu 30A und Spannungen bis 50V. Außerdem hat er schon eine Freilaufsiode integriert.
Die Stromaufnahme liegt so bei 0,5mA, abhängig von Akkuspannung und Schaltzustand, bei völliger Dunkelheit oder unbewölktem Himmel ist sie kaum meßbar. EIn paar Post zurück hab ich eine grobe Grafik gezeichnet. Daß der Laststrom da nicht dabei ist versteht sich von selbst.

[Bernd]

Ich war vorhin bei Conrad und habe alle Teile gekauft. Mein Kumpel Sebastian hat mir dann
alle Teile weg genommen, da er das noch heute für mich zusammen bauen will (er ist ja
Elektronik Meister). Also werde ich wohl noch spät heut abend das ganze testen können.
Ich freu mich schon drauf, danke Jürgen für deinen Einsatz und die tollen Schaltpläne.

Grüsse

Bernd

[jb79]

Kannst dich gerne heute noch melden, hab Nachtschicht und bin darum noch länger auf.

[Bernd]

Die Schaltung ist nun aufgebaut, zunächst die mit Dimmer. Da hatten wir das Problem
das die LED immer leuchtete, man konnte sie nur dimmen aber sie leuchtete immer
mehr oder minder stark. Wenn dann der Dämmerungsschalter arbeitete, dann wurde
aus dem gedimmten Zustand volle Helligkeit, bei Tageslicht dann wieder gedimmter
Zustand.
Sebastian hat versuchsweise auf Schaltung ohne Dimmfunktion umgebaut und dann
klappte es einwandfrei. Einzig der Stromverbrauch von konstant 0,92mA, egal wie
hell oder dunkel es ist, scheint mir noch ein bisschen hoch zu sein.
Morgen will Sebastian das ganze nochmal sauber neu aufbauen, ohne den Dimmeranteil.

Grüsse

Bernd

[jb79]

Seltsam, habs eigentlich am Steckbrett getestet und da hat alles funktioniert.
Bei der von dir beschriebenen Funktion vermute ich einen Fehler im Bereich des 2. Gatters, das soll nämlich die PWM ein/ausschalten, je nachdem ob das erste Gatter mit dem LDR sagt daß es hell oder dunkel ist. Vielleicht habt ihr Pin 3 und 4 vertauscht oder Pin 3 direkt mit Pin 9 verbunden, damit wäre das 2. Gatter zur Invertierung nutzlos. Bitte kontrolliert auch, ob nicht Pin 4 mit Pin 5 und 6 verbunden ist, das würde wegen der Invertierung durch das Gatter dazu führen daß es sich permanent selbst ein/ausschalten will und das mit sehr hoher Frequenz (ähnlich einem Relais, das seine Spule mit einem Öffner ausschaltet wenn es anzieht).
Alternativ könntet ihr probieren, Poti und LDR miteinander zu vertauschen, das müßte eigentlich den selben Effekt haben und die Funktion umkehren, also Dimmung bei Dunkelheit und aus bei Tageslicht.

Die nicht belegten Gattereingänge sollten immer auf 5V oder 0V liegen, ein CMOS Gatter, dessen Eingänge frei in der Luft hängen fängt durch seine hohe Eingangsimpedanz auch sehr niederenergetische HF Strahlung auf und verstärkt die, was zu einer erhöhten Stromaufnahme führt, weil jeder Schaltvorgang Strom kostet.
Bei der Schaltung ohne Dimmer sind Pin 3,10 und 11 frei (Ausgänge der nicht benötigten Gatter), bei der Schaltung mit Dimmer nur Pin 11.

Bei welcher Eingangsspannung habt ihr die Stromaufnahme gemessen bzw. mit/ohne Z-Diodenschaltung?

So werde jetzt mal am Kissen lauschen, bin eh etwas frustriert weil ich mit der Meßwerterfassung nicht weiterkomme, will gerade Daten über die serielle Schnittstelle zum PC schicken, nur kommt dort nix an, irgendwas paßt scheinbar mit den Pegeln nicht. Glaube daß ich vielleicht auch den Pegelwandler (MAX232) gehimmelt hab, aber auch ein Primitivst Selbstbau Wandler mit 2 Transistoren verweigert den Dienst, es ist zum Verrückt werden.

[arcobär]

Hallo Bernd,

auch ich habe eine LED-Ansteuerschaltung für dich mit dem 4093 schnell mal entworfen. Diese ist nur mit dem EAGLE-Programm gezeichnet und keine PDF-Datei. Ich werde sie wohl erst mal scannen müssen.

Gruß Uli

[Bernd]

@ Uli
Ja mal immer her damit, ein einfacher Schaltplan, auch als Handskizze, würde mir
schon reichen.

@ Jürgen
Sebastian hat gestern seine Platine nochmal mit dem Schaltplan verglichen und konnte
keine Fehlbeschaltungen finden. Was wir noch feststellen konnten, nachdem er die Platine
auf Betrieb ohne Dimmer umgebaut hatte war das wohl was schwingt, denn die Stromaufnahme
schwankte zwischen 0,9 und 1,5 mA. Er will heute noch neu ohne abgeklemmten Dimmer sauber
aufbauen und die unbenutzen Pins auf Masse legen.
Versorgungsspannung war 13,5V aus meinem Akkublock.

Grüsse

Bernd

[Bernd]

Das Rätsel mit dem Dimmer ist gelöst, es war anstatt einer normalen Diode
eine Z-Diode verbaut, das ist Sebastian heute aufgefallen.
Er hat heute die Schaltung ohne Dimmer nochmal neu aufgebaut und die
freien Pins auf Masse gelegt. Ich bin gespannt ob das den Ruhestrom noch
etwas drücken konnte, gemessen haben wir es noch nicht.

Grüsse

Bernd