Druckknopf-Lichtdimmerschaltung

In diesem Beitrag werden die Konstruktionsdetails einer Triac-basierten Druckknopf-Dimmerschaltung erläutert, mit der die Helligkeit von Glühlampen und Leuchtstofflampen durch Drücken von Drucktasten gesteuert werden kann.

Ein weiteres Merkmal dieses Dimmers ist sein Speicher, der auch bei Stromausfall die Helligkeit beibehält und nach Wiederherstellung der Stromversorgung die gleiche Lampenintensität liefert.

Von Robert Truce

Einführung

Lichtdimmschaltungen sind einfach zu bedienen, einfach zusammenzubauen und verwenden ein rotierendes Potentiometer zur Steuerung der Lampenhelligkeit.

Obwohl solche Schaltungen ziemlich einfach sind, können komplexere Dimmsituationen erforderlich sein.

Das Aussehen eines regelmäßige Lichtdimmerschaltung ist nicht das Beste, da es einen stumpf aussehenden Knopf hat, mit dem die Lichtintensität eingestellt wird.

Darüber hinaus können Sie den Beleuchtungspegel nur an der festen Position bestimmen, an der der Dimmer installiert ist.

In diesem Projekt handelt es sich um einen Druckknopfdimmer mit besserer Ästhetik und flexibleren Montageorten. Sei es auf beiden Seiten der Tür oder auf den Nachttischen, der in diesem Artikel beschriebene Dimmer ist exklusiv.

Dieser Teil rüstet einen Ein / Aus-Kippschalter mit zwei Druckknöpfen aus - einer, um die Lichtintensität schrittweise über 3 Sekunden zu erhöhen, und einer, um genau das Gegenteil zu tun.

Während der Einstellung des Knopfes kann die Lichtstärke auf die gewünschte Stufe eingestellt und ohne Änderungen 24 Stunden lang beibehalten werden.

Dieser Dimmer eignet sich für Glühlampen oder Leuchtstofflampen mit einer Nennleistung von bis zu 500 VA und einem bestimmten Kühlkörper. Wenn ein größerer Kühlkörper installiert ist, können Sie sogar bis zu 1000 VA erreichen.

Konstruktion

Bereiten Sie anhand der Tabellen 1 und 2 die Drossel und den Transformator vor. Treffen Sie zusätzliche Vorsichtsmaßnahmen, um sicherzustellen, dass zwischen der Primär- und der Sekundärwicklung der Impulstransformatoren eine ausreichende Isolierung vorhanden ist.

Der Aufbau ist äußerst einfach, wenn die folgende empfohlene Leiterplatte verwendet wird.

Platzieren Sie zunächst alle elektronischen Komponenten auf der Leiterplatte, indem Sie sich auf das Teilelayout beziehen. Achten Sie vor dem Löten unbedingt auf die Polarität der Dioden und die Ausrichtung der Transistoren.

Nehmen Sie für den Kühlkörper ein kleines Stück Aluminium (30 mm x 15 mm) und biegen Sie es in der Mitte der langen Seite um 90 Grad. Legen Sie es unter den Triac und Ihr Kühlkörper ist fertig.

Der Impulstransformator und die Drossel werden mit Gummitüllen platziert und mit verzinntem Kupferdraht um die Tüllen festgezogen. Dann werden sie in die vorhandenen Löcher eingelötet.

Überprüfen Sie, ob alle Komponenten verlötet und die externen Drähte verbunden sind. Drehen Sie nach der Überprüfung die Leiterplatte um, um die Unterseite freizulegen, und spülen Sie sie mit Brennspiritus ab. Dieser Prozess entfernt alle angesammelten Flussmittelreste, die zu Undichtigkeiten führen können.

Die Leiterplatte muss an Unterlegscheiben in einer Metallbox mit Erdungsanschlüssen befestigt werden. Danach müssen Sie ein 1 mm dickes Isoliermaterial unter die Platine legen, um zu verhindern, dass lange Komponentenleitungen das Gehäuse berühren.

Es wird empfohlen, einen 6-Wege-Klemmenblock auszuwählen, um die gesamte externe Verkabelung anzuschließen.

Einrichten

Stellen Sie sicher, dass alle Einstellungen und Konfigurationen mit Kunststoff oder gründlich isolierten Werkzeugen vorgenommen werden.

Diese Druckknopf-Lichtdimmerschaltung enthält beim Einschalten die Netzspannung. Daher ist es äußerst wichtig, Vorsichtsmaßnahmen zu treffen.

Stellen Sie das Potentiometer RV2 so ein, dass die gewünschte minimale Lichtbeleuchtung erreicht wird, während Sie die Abwärtstaste gedrückt halten.

Stellen Sie als nächstes das Potentiometer RV1 ein, um die maximale Lichtintensität zu erzielen, während Sie den Aufwärtsknopf gedrückt halten. Tun Sie dies nur, bis Sie das maximale Level erreicht haben und nicht mehr.

Zusätzliche Vorsichtsmaßnahmen sind erforderlich, wenn die Lampenlasten bei den Einstellungen fluoreszierend sind. Darüber hinaus müssen Sie die Einstellung wiederholen, wenn sich die Fluoreszenzbelastung ändert.

Wenn Sie die maximale Lichtbeleuchtung einer fluoreszierenden Last ändern, erhöhen Sie vorsichtig die Lichtstärke, bis die Lampen zu flackern beginnen.

Drehen Sie in diesem Moment RV1 zurück, bis Sie einen Abfall der Lichtintensität sehen. Diese erhöhte Einstellschwierigkeit ist auf die induktiven Eigenschaften der fluoreszierenden Lasten zurückzuführen.

Wenn das erforderliche Mindestlichtniveau nicht im Bereich von RV2 erreicht werden kann, müssen Sie den Widerstand R6 gegen einen größeren Wert austauschen. Dies liefert den unteren Lichtpegelbereich. Wenn Sie einen kleineren R6-Wert verwenden, ist der Lichtpegelbereich höher.

Wie die Schaltung funktioniert

Wir haben einen phasengesteuerten Triac zur Leistungsregelung verwendet, genau wie die jüngsten Dimmer.

Der Triac wird durch einen Impuls an einem vorher festgelegten Punkt in jedem Halbzyklus eingeschaltet und schaltet sich am Ende jedes Zyklus von selbst aus.

Traditionell verwenden Dimmer ein Standard-RC- und Diac-System, um den Triggerimpuls zu erzeugen.

Dieser Dimmer arbeitet jedoch mit einem spannungsgesteuerten Gerät. Die 240 VAC vom Netz werden durch D1-D4 gleichgerichtet.

Die vollweggleichgerichtete Wellenform wird durch den Widerstand R7 und die Zenerdiode ZD1 auf 12 V getrimmt.

Da keine Filterung erfolgt, fallen diese 12 V während der letzten halben Millisekunde jedes Halbzyklus auf Null.

Um das richtige Timing und die zum Ansteuern des Triacs benötigte Energie zu liefern, wird ein programmierbarer Unijunction-Transistor (PUT) Q3 mit dem Kondensator C3 verwendet.

Darüber hinaus funktioniert der PUT wie folgt wie ein Schalter. Wenn die Spannung der Anode (a) größer als die Anode-Gate-Spannung (ag) ist, entsteht ein Kurzschluss im Pfad von Anode zu Kathode (k).

Die Spannung am Anodengatter wird durch RV2 bestimmt und liegt normalerweise bei 5 bis 10 V.

Der Kondensator C3 wird über den Widerstand R6 aufgeladen, und wenn die Spannung über ihm über den Anschluss 'ag' ansteigt, beginnt der PUT, C3 über die Primärseite des Impulstransformators T1 zu entladen.

Im Gegenzug erzeugt dies einen Impuls im Sekundärabschnitt von T1, der auf den Triac gleitet.

Wenn die Spannungsversorgung des Widerstands R6 nicht geglättet wird, tritt beim Spannungsanstieg am Kondensator C3 ein Szenario auf, das als Cosinus-modifizierte Rampe bezeichnet wird. Dies liefert eine proportionalere Änderung des Lichtpegels gegenüber der Steuerspannung.

Sobald der Kondensator C3 entladen ist, kann der PUT je nach Einzelteil entweder ein- oder ausgeschaltet bleiben.

Es besteht die Möglichkeit, dass es beim Ausschalten erneut ausgelöst wird, da sich der Kondensator C3 schnell auflädt. In beiden Situationen bleibt der Betrieb des Dimmers unberührt.

Wenn sich C3 vor dem Ende des Halbzyklus nicht auf die 'ag' -Spannung des PUT auflädt, fällt das 'ag' -Potential ab und der PUT wird ausgelöst.

Dieser entscheidende Teil des Betriebs erfolgt durch Synchronisation des Timings mit der Netzspannung. Aus diesem wichtigen Grund wird die 12-V-Versorgung nicht gefiltert.

Um die Laderate von C3 (und schließlich die Zeit, die benötigt wird, um den Triac innerhalb jedes Halbzyklus einzuschalten) zu regulieren, wird ein sekundäres Zeitnetzwerk von RS und D6 verwendet.

Da der Wert von R5 niedriger als R6 ist, lädt sich der Kondensator C3 über diesen Pfad schneller auf.

Nehmen wir an, wir stellen den Eingang auf RS auf ungefähr 5 V ein, dann wird C3 schnell auf 4,5 V aufgeladen und verlangsamt sich aufgrund des Werts von R6. Diese Art des Ladens wird als 'Rampe und Sockel' bezeichnet.

Aufgrund der anfänglichen Verstärkung durch RS wird der PUT am Anfang ausgelöst und der Triac wird früher eingeschaltet, während mehr Leistung an die Last verteilt wird.

Durch Regulieren der Spannung am Eingang von R5 können wir also versuchen, die Ausgangsleistung zu steuern.

Der Kondensator C2 fungiert als Speichervorrichtung. Es kann entweder von R1 mit PB1 (Aufwärts-Taste) entladen oder mit PB2 (Abwärts-Taste) mit R2 aufgeladen werden.

Da der Kondensator C2 vom Pluspol der 12-V-Versorgung angeschlossen ist, steigt die Spannung in dem Moment, in dem der Kondensator entladen wird, in Bezug auf die Null-Volt-Leitung an.

Die Diode D5 soll verhindern, dass die Spannung über den von RV1 eingestellten Wert hinaus steigt. Der Kondensator C2 wird mit dem Widerstand R3 an den Eingang von Q2 angeschlossen.

Es gibt auch einen Feldeffekttransistor (FET) Q2, der eine hohe Eingangsimpedanz hält. Daher ist der Eingangsstrom praktisch Null und die Quelle folgt der Gate-Spannung auf mehreren Ebenen. Die bestimmte Spannungsvarianz hängt vom spezifischen FET ab.

Infolgedessen ändert sich bei einer Änderung der Gatespannung auch die Spannung an C2 und RS.

Wenn entweder PB1 oder PB2 gedrückt wird, kann die Kondensatorspannung, die den Triac-Zündpunkt auslöst, und die an die Last gelieferte Leistung unterschiedlich sein.

Wenn die Drucktasten losgelassen werden, „hält“ der Kondensator diese Spannung über einen längeren Zeitraum auch wenn das Gerät ausgeschaltet ist!

Elemente, die den Dimmerspeicher beeinflussen

Die Speicherzeit hängt jedoch von mehreren Faktoren ab, wie unten gezeigt.

1. Sie sollten einen Kondensator mit einem Leckwiderstand von mehr als 100.000 Megaohm verwenden. Wählen Sie außerdem einen anständigen Kondensator mit einer Nennspannung von mindestens 200 V. Sie können verschiedene Marken wählen.
2. Der Druckknopfschalter muss für einen Betrieb mit 240 VAC ausgelegt sein. Diese Arten von Schaltern haben eine bessere Trennung und das bedeutet eine größere Isolierung zwischen den Kontakten. Sie können feststellen, ob der Druckknopf die Ursache für niedrige Speicherzeiten ist, indem Sie ihn physisch zerlegen.
3. Wenn auf der Leiterplatte Leckagen auftreten, liegt ein Problem vor. Sie werden vielleicht bemerken, dass es einen Pfad gibt, der von der Quelle des zweiten Quartals ausgeht und anscheinend nirgendwohin führt. Dies ist eine Schutzleitung, die ein Auslaufen von Hochspannungskomponenten verhindert. Wenn Sie einen anderen Konstruktionsansatz wählen, stellen Sie sicher, dass die Verbindungsstellen von R3 und Q2 sowie R3 und C2 durch Verbindungen in der Luft oder durch hochwertige Keramikabstandshalter hergestellt werden.
4. Der FET selbst liefert einen endlichen Eingangswiderstand. Es wurden unzählige FETs ausprobiert und alle funktionierten. Stellen Sie dennoch sicher, dass Sie die Möglichkeit prüfen und nicht übersehen.

Sie können den Dimmer von mehreren Stationen aus steuern, indem Sie einfach parallele Verbindungen zu den Drucktasten herstellen.

Es wird kein Schaden angerichtet, wenn gleichzeitig die Auf- und Ab-Tasten gedrückt werden.

Beachten Sie jedoch, dass eine Erhöhung der Anzahl der Kontrollstationen die Wahrscheinlichkeit eines Auslaufens und eines anschließenden Verlusts der Speicherzeit erhöhen kann.

Stellen Sie immer sicher, dass der Dimmer und der Druckknopf trocken gestaubt sind.

Vermeiden Sie auf jeden Fall die Verwendung dieses Dimmers oder Druckknopfs in einem Badezimmer oder einer Küche, da Feuchtigkeit den Speicher des Stromkreises beschädigen kann.

LISTE DER EINZELTEILE
WIDERSTÄNDE (alle 1 / 2W 5% CFR)
R5 = 4k7
R6 = 10k
R4 = 15k
R7 = 47 k 1 W.
R9 = 47k
R3 = 100k
R2 = 1M
R1 = 2M2
R6 = 6M8
RV1, RV2 = 50k Trimmtopf
Kondensatoren
C1 = 0,033 uF 630 V Polyester
C2 = 1 uF 200 V Polyester
C3 = 0,047 uF Polyester
HALBLEITER
D1-D4 = 1N4004
D5, D6, D7 = 1N914
ZD1 = 12V Zenerdiode
Q1 = SC141D, SC146DTriac
Q2 = 2N5458, 2N5459 FET
Q3 = 2N6027PUT
VERSCHIEDENES
L1 = Choke - siehe Tabelle 1
T1 = Impulstransformator - siehe Tabelle 2
6-poliger Klemmenblock (240 V), Metallbox, 2 Drucktasten
Schalter, Frontplatte, Netzschalter