Fernsteuerbarer Phasenabschnittdimmer

Ziel des Projektes war es, einen Phasenabschnittdimmer zu entwickeln, der bei der Betätigung eines Schalters langsam vom Minimalwert (aus) zum Maximalwert und umgekehrt dimmt.
Die Leistung sollte für eine Halogenbeleuchtung (Sternenhimmel) ausreichen.
Die Schaltung soll nachbausicher sein und keine exotischen Bauteile oder Mikrocontroller enthalten.

Foto der fertigen Platine:

Funktion:
Beim Phasenabschnittdimmer wird das Schaltelement im Nulldurchgang der Sinuskurve eingeschaltet und zu einer bestimmten Zeit vor Erreichen des nächsten Nulldurchganges abgeschaltet.

Schaltplan:

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Schaltungsbeschreibung:
Mit Hilfe der Transistoren T1 und T2 wird beim Nulldurchgang der Sinuswelle das RC-Glied R5 + C2 über die Diode D2 bis auf ca. 0,7V entladen.
Somit steht am invertierten Eingang der Komparatoren IC2a+IC2B ein netzsynchrones Sägezahnsignal zur Verfügung.
Dieses Signal wird mit der Spannung an den nicht invertierenden Eingängen verglichen.
Die Kondensatoren C4 + C4 sind über die 10K Widerstände R6 + R7 mit dem Eingang der Schaltung verbunden.
Wird der Eingang auf +12V geschaltet, laden sich die Kondensatoren langsam auf.
Wird der Eingang auf 0V gelegt, entladen sich die Kondensatoren langsam.
Wenn man den Dimmvorgang zu einem bestimmten Zeitpunkt anhalten möchte, ist auf eine hochohmige Auslegung des Komparators zu achten.
Der Komparator TS393 hat CMOS Eingänge und erfüllt die Bedingung somit!

Das hieraus resultierende Rechtecksignal wird durch das CMOS Gatter IC4 verstärkt und auf den Eingang des Optokopplers gegeben.
Der 4093 ist sicherlich nicht ideal, aber er war gerade verfügbar.
Der Schmitt-Trigger am Eingang den 4093 sorgt auf jeden Fall für ein sauberes Rechteck!
Je nach verwendetem Komparator kann auch ein einfacher Schalttransistor ausreichend sein.
Allerdings ist der 4093 preiswerter als ein einzelner Transistor!

Netzspannungsteil:
Die Schaltung ist eigentlich unspektakulär:
Vor den Schaltelementen (BUZ91A Mosfet) ist jeweils ein Brückengleichrichter bestehend aus 4 X 1N4007 gechaltet.
Die Spannung zur Ansteuerung der Mosfets wird über die Widerstände R15+R16, den Dioden D15+D16, den Elkos C1+C6 aus der Netzspannung gewonnen.
Stabilisiert wird die Spannung durch die Z-Dioden D1+D7.
Zum Schutz der Gleichrichterdioden und des Mosfets vor Überspannung ist vor den Gleichrichter jeweils noch eine TVS-Diode mit 400V Durchbruchspannung geschaltet.
Die Sicherungen am Eingang schützen die Schaltung vor Überlastung.

Die Funktion ist einfach:
Ist der Transistor des Optokopplers eingeschaltet, wird die 15V Versorgungsspannung auf das Gate geschaltet und der MOS-Fet leitet.
Wird der Optokoppler abgeschaltet, entläd sich das Gate über den Widerstand R1/R12, der FET sperrt.

Hinweise zum Aufbau:
Beim Aufbau muss auf ausreichenden Abstand zwischen Niederspannungs und Netzseite geachtet werden.
Bei Platinen im Konsumerbereich gilt ein Abstand von 8mm als angemessen. (Noch aktuell? Keine Gewähr auf Richtigkeit!)
Der Trafo ist ein kurzschlussfester Sicherheitstrafo mit eingebauter Temperatursicherung.

Modifikationen:
Ersetzt man die Elkos C3 + C4 gegen Folienkondensatoren von ca. 10nF, kann am Eingang auch ein Potentiometer angeschlossen werden, um die Helligkeit manuell zu regeln.
Die Schaltung kann problemlos stärker ausgelegt werden, indem die Gleichrichterdioden vor den Mosfets durch stärkere Exemplare ersetzt werden.
Der BUZ91A schafft maximal 8A.

 

Weitere Dokumente:

Inbetriebnahme (PDF)
Layout (PDF)

 

 

 

Der Nachbau der Schaltung geschieht auf eigenes Risiko!
Ich hafte nicht für Schäden durch eventuelle Fehlfunktionen!

 

 

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