Dimmer Folie 1 / 26 Oliver Pabst • 26.1.2005

WS 2004 / 2005 „Discopixel“

Dimmer

Referat von Oliver Pabst

Dimmer Folie 2 / 26 Oliver Pabst • 26.1.2005

Gliederung

• Einleitung: Wozu Dimmer?

• Verschiedene Dimmerschaltungen

– Potentiometer

– Phasenanschnittsteuerung (mit Bsp.)

– Phasenabschnittsteuerung (mit Bsp.)

– Pulsweitenmodulation (PWM) (mit Bsp.)

• Dimmen von Entladungslampen

• optional: Elektronische Transformatoren

Dimmer Folie 3 / 26 Oliver Pabst • 26.1.2005

Wozu Dimmer?

Aufgaben von Dimmern

• Regulierung der Leistung von elektrischen

Lampen / Leuchten oder Motoren

• Bei Glühlampen beachten: Elektrischer

Wirkungsgrad der Lampe abhängig von

Wendeltemperatur, Dimmer sollte sinnvoll

eingesetzt werden.

Dimmer Folie 4 / 26 Oliver Pabst • 26.1.2005

Gliederung

• Einleitung: Wozu Dimmer?

• Verschiedene Dimmerschaltungen

– Potentiometer

– Phasenanschnittsteuerung (mit Bsp.)

– Phasenabschnittsteuerung (mit Bsp.)

– Pulsweitenmodulation (PWM) (mit Bsp.)

• Dimmen von Entladungslampen

• optional: Elektronische Transformatoren

Dimmer Folie 5 / 26 Oliver Pabst • 26.1.2005

Potentiometer

Potentiometer (Poti)

• Einfachste Möglichkeit, Dimmer zu realisieren

• Helligkeit bzw. Motorleistung wird über

Widerstandsverhältnis eingestellt

• Nachteil: Verlustleistung, Erwärmung

Dimmer Folie 6 / 26 Oliver Pabst • 26.1.2005

Gliederung

• Einleitung: Wozu Dimmer?

• Verschiedene Dimmerschaltungen

– Potentiometer

– Phasenanschnittsteuerung (mit Bsp.)

– Phasenabschnittsteuerung (mit Bsp.)

– Pulsweitenmodulation (PWM) (mit Bsp.)

• Dimmen von Entladungslampen

• optional: Elektronische Transformatoren

Dimmer Folie 7 / 26 Oliver Pabst • 26.1.2005

Phasenanschnittsteuerung

Phasenanschnittsteuerung

• Regulieren der Leistung durch Anschneiden der Sinusförmigen Netzspannung

• Benötigte Bauelemente:

u.A. Diac (Diode alternating current switch)

und Triac (Triode alternating current switch)

Dimmer Folie 8 / 26 Oliver Pabst • 26.1.2005

Diac

Diac (Diode alternating current switch)• Zweirichtungsdiode mit Schaltereigenschaften

(hochohmiger und niederohmiger Zustand)

Schaltzeichen:

• Schaltet bei Durchbruchspannung UBO (auch Zündspannung genannt, ca. 30-40V) in beiden

Richtungen

Dimmer Folie 9 / 26 Oliver Pabst • 26.1.2005

Triac

Triac (Triode alternating current switch)

• „Steuerbare Diode“ mit Schaltereigenschaften

• Durch Stromimpuls am Gate G schaltet der Triac in den niederohmigen Zustand

• Dabei positiver oder negativer Stromimpuls möglich

• Triac bleibt bis zum Unterschreiten der

Haltespannung leitend (niederohmig)

Dimmer Folie 10 / 26 Oliver Pabst • 26.1.2005

Phasenanschnittsteuerung

• Einfache Dimmerschaltung mit Diac und Triac:

Dimmer Folie 11 / 26 Oliver Pabst • 26.1.2005

Phasenanschnittsteuerung

+ Einfache, kostengünstige Schaltung

+ Wirkleistung wird nur umgesetzt, solange der Triac

leitend ist

+ Geeignet für Hochvolt-Glühlampen

Vor- und Nachteile

– Nichtsinusförmiger Verbraucherstrom

• Blindleistung in Netzen der Stromerzeuger

• für Transformatoren i.A. ungeeignet

• Hochfrequente Anteile

Dimmer Folie 12 / 26 Oliver Pabst • 26.1.2005

Störspannungen

• Hochfrequente Störspannungen bei Phasenanschnitt:

Dimmer Folie 13 / 26 Oliver Pabst • 26.1.2005

Gliederung

• Einleitung: Wozu Dimmer?

• Verschiedene Dimmerschaltungen

– Potentiometer

– Phasenanschnittsteuerung (mit Bsp.)

– Phasenabschnittsteuerung (mit Bsp.)

– Pulsweitenmodulation (PWM) (mit Bsp.)

• Dimmen von Entladungslampen

• optional: Elektronische Transformatoren

Dimmer Folie 14 / 26 Oliver Pabst • 26.1.2005

Phasenabschnittsteuerung

PhasenabschnittsteuerungPhasenanschnitt-Dimmer: Nicht zum Dimmen von

elektronischen Trafos geeignet (beim Einschalten mit steilen Flanken: Schwingkreise mit unterschiedlichen

Resonanzfrequenzen)

Phasenabschnitt-Dimmer:

• Keine steilen Flanken beim Einschalten

Dimmer Folie 15 / 26 Oliver Pabst • 26.1.2005

Phasenabschnittsteuerung

• Phasenabschnitt-Dimmer insbesondere für elektronische Trafos geeignet

• Ausschaltverzögerung bei Trafos unnötig

(Last des Trafos liegt am

Dimmer und verhindert

steiles Absinken der

Spannung)

Blockschaltbild:

Dimmer Folie 16 / 26 Oliver Pabst • 26.1.2005

Phasenabschnittsteuerung

+ Keine zusätzliche Funkentstörung notwendig

+ für elektronische Trafos geeignet

Vor- und Nachteile

– Aufwändiger, teurer als Phasenanschnitt

– Nichtsinusförmiger Verbraucherstrom

• Blindleistung in Netzen der Stromerzeuger

Dimmer Folie 17 / 26 Oliver Pabst • 26.1.2005

Gliederung

• Einleitung: Wozu Dimmer?

• Verschiedene Dimmerschaltungen

– Potentiometer

– Phasenanschnittsteuerung (mit Bsp.)

– Phasenabschnittsteuerung (mit Bsp.)

– Pulsweitenmodulation (PWM) (mit Bsp.)

• Dimmen von Entladungslampen

• optional: Elektronische Transformatoren

Dimmer Folie 18 / 26 Oliver Pabst • 26.1.2005

Pulsweitenmodulation

Pulsweitenmodulation (PWM)

• Modulation eines Rechtecksignals in seinem

Tastverhältnis

• Periodendauer bleibt konstant

• Auch als PBM (Pulsbreitenmodulation) oder Pulsdauermodulation bekannt

Dimmer Folie 19 / 26 Oliver Pabst • 26.1.2005

Pulsweitenmodulation

• Beispielschaltung: PWM zum Ansteuern von LED‘s durch Timer-IC NE555 realisiert:

Dimmer Folie 20 / 26 Oliver Pabst • 26.1.2005

Frequenzmodulation

Abwandlung der PWM:

Frequenzmodulation

Tastfrequenz wird verändert, Pulsweite bleibt konstant

Dimmer Folie 21 / 26 Oliver Pabst • 26.1.2005

Pulsweitenmodulation

+ Gute Möglichkeit, LEDs zu regeln

+ Auch für Glühlampen und elektronische Trafos

verwendbar

– Auch PWM-Dimmer müssen funkentstört werden

+ Aber: Bei hoher Modulationsfrequenz (z.B. 20kHz) können nahezu sinusförmige Signale erzeugt werden

Vor- und Nachteile

Dimmer Folie 22 / 26 Oliver Pabst • 26.1.2005

Gliederung

• Einleitung: Wozu Dimmer?

• Verschiedene Dimmerschaltungen

– Potentiometer

– Phasenanschnittsteuerung (mit Bsp.)

– Phasenabschnittsteuerung (mit Bsp.)

– Pulsweitenmodulation (PWM) (mit Bsp.)

• Dimmen von Entladungslampen

• optional: Elektronische Transformatoren

Dimmer Folie 23 / 26 Oliver Pabst • 26.1.2005

Entladungslampen

Dimmen von Entladungslampen

• Dimmen von Entladungslampen nur mit zusätzlichen

Vorschaltgeräten möglich

• Elektroden der Entladungslampen benötigen einen

bestimmten Heizstrom IH, bei dessen Unterschreitung keine Emission von Elektronen mehr stattfindet

• Vorschaltgeräte müssen IH unabhängig vom Strom durch die Lampe aufrechterhalten (Zusatzheizung)

Dimmer Folie 24 / 26 Oliver Pabst • 26.1.2005

Gliederung

• Einleitung: Wozu Dimmer?

• Verschiedene Dimmerschaltungen

– Potentiometer

– Phasenanschnittsteuerung (mit Bsp.)

– Phasenabschnittsteuerung (mit Bsp.)

– Pulsweitenmodulation (PWM) (mit Bsp.)

• Dimmen von Entladungslampen

• Elektronische Transformatoren

Dimmer Folie 25 / 26 Oliver Pabst • 26.1.2005

Elektronische Transformatoren

• Ziel: Transformatoren möglichst klein und leicht

• Volumen umgekehrt proportional zur Frequenz

• Elektronische Transformatoren arbeiten mit hoher

Frequenz

• Bezeichnung: elektronische Trafos / Schaltnetzteile (SNT)

oder kurz „TRONIC-Trafos“

• TRONIC-Trafos für Niedervolt-Halogenlampen:

Ueff = 11,7 V, f ≈ 40 kHz.

Dimmer Folie 26 / 26 Oliver Pabst • 26.1.2005

Ende des Referats

Zeit für Fragen

und Referatskritik …