Dimmer für alle Fälle - Phasenanschnittdimmer DI200 AN & Phasenabschnittdimmer DI200 AB

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Aus ELVjournal 01/2009     2 Kommentare
 Dimmer für alle Fälle - Phasenanschnittdimmer DI200 AN & Phasenabschnittdimmer DI200 AB
Bausatzinformationen
ungefähr Bauzeit(Std.)Verwendung von SMD-Bauteilen.
20,75OK1/09

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Technische Daten

230 VAC/50 Hz
25-200 VA
4 Miniaturklemmen für Leitungsquerschnitte bis 1,5 mm²
Zweipol (ersetzt direkt die beiden Kontakte eines Schalters)
elektronische Halogenlampentrafos, Glühlampen, Hochvolt-Halogenlampen
Ein, Aus, Dimmen
ein oder mehrere Taster
50-400 ms: Ein/Aus, >400 ms: Dimmen
57 x 33 x 52 mm
230 VAC/50 Hz
25-200 VA
4 Miniaturklemmen für Leitungsquerschnitte bis 1,5 mm²
Zweipol (ersetzt direkt die beiden Kontakte eines Schalters)
induktive Halogenlampen-Trafos, Glühlampen, Hochvolt-Halogenlampen
Ein, Aus, Dimmen
ein oder mehrere Taster, Sensorkontakt
50-400 ms: Ein/Aus, >400 ms: Dimmen
57 x 33 x 52 mm

Die neuen Dimmer der DI200-Reihe sind kompakte, sicher in einem Unterputzgehäuse untergebrachte Allzweckdimmer, die Lasten bis 200 VA steuern können. Der Phasenanschnittdimmer DI200 AN ist auf das Dimmen von Halogenlampen über einen induktiven Lampentrafo, der Phasenabschnittdimmer DI200 AB hingegen auf das Dimmen von elektronischen Halogenlampentrafos spezialisiert. Beide sind für Glühlampen und Hochvolt-Halogenlampen geeignet.

Angenehm gedimmtes Licht...

… ist in vielen Beleuchtungssituationen nicht mehr wegzudenken. Das Dimmen einer Lampe oder Lampengruppe spart zum einen Strom, wichtig ist auch der individuell gewünschte Lichteffekt einer angenehm gedimmten Beleuchtung. Für das Dimmen der rein ohmschen Verbraucher „Glühlampe“ und „Hochvolt-Halogenlampe“ ist der Typ des Dimmers egal, er muss lediglich die gewünschte Anschlussleistung bewältigen. Anders ist es bei den verbreiteten Niedervolt- Halogenlampen. Diese werden immer mit einem Vorschaltgerät, dem so genannten Halogen-Trafo, betrieben. Hier unterscheidet man zwei Typen.
Der konventionelle Transformator besteht aus einem normalen, gewickelten Transformator mit Ring- oder Standardkern, er belastet einen Dimmer induktiv und dieser muss für die Eigen heiten der Induktion dieser Belastungsart ausgelegt Technische Daten: DI200 AN sein. Diese Aufgabe bewältigt der Phasenanschnittdimmer. Der konventionelle Transformator befindet sich allerdings auf dem Rückzug, er wird heute nahezu überall durch den deutlich kompakteren elektronischen Transformator ersetzt. Dieser stellt im Prinzip ein Schaltnetzteil dar, das ja bekannt dafür ist, bei geringem Gewicht und Volumen eine sehr hohe Leistung bei nur geringen Verlusten abgeben zu können. Vor allem das geringe Volumen und der hohe Wirkungsgrad bescheren dem Elektronik-Trafo bis dato ungeahnte Einsatzund Montagemöglichkeiten, z. B. in engen Zwischendecken, Wandverkleidungen und Möbeln. Dieser Transformatortyp wird mit einem Phasenabschnittdimmer angesteuert.
Die beiden folgend vorgestellten Dimmer sind jeweils auf eine der beschriebenen Aufgaben spezialisiert, beide können hingegen für Glühlampen und Hochvolt-Halogenlampen eingesetzt werden. Sie sind die technischen Nachfolger der bewährten ELV-Reihe DI300, sicher installierbar in einem flachen, isolierenden Unterputzgehäuse untergebracht, das in einer tiefen Installationsdose noch hinter den zur Bedienung erforderlichen Installationstaster passt. Der Phasenanschnittdimmer DI200 AN ist alternativ über einen Berührungskontakt steuerbar.

Phasenabschnittdimmer DI200 AB

Das Funktionsprinzip des Phasenabschnittdimmers, der dimmbare elektronische Trafos ansteuern kann, beruht darauf, dass die Spannung am Verbraucher nur für einen bestimmten Zeitraum der Netzperiode zugeschaltet wird. Der Phasenabschnittdimmer schaltet am Verbraucher die Netzspannung direkt bei jedem Nulldurchgang ein. Erst nach Ablauf einer vom Nutzer eingestellten Zeit wird die Netzspannung am Verbraucher wieder abgeschaltet.
Bild 1: Das Funktionsprinzip des Phasenabschnittdimmers
Bild 1: Das Funktionsprinzip des Phasenabschnittdimmers
Abbildung 1 zeigt ein Beispiel, in dem das Prinzip verdeutlicht wird. Der hier dargestellte Verbraucher wird mit 50 % der maximalen Leistung betrieben. Zum Ein- und Abschalten der Netzspannung am Verbraucher wird ein Hochvolt-MOSFET eingesetzt. Da MOSFETs aber lediglich für das Schalten von Gleichspannungen geeignet sind, muss die Netzspannung zuvor mit Hilfe eines Brückengleichrichters gleichgerichtet werden. Eine Steuerlogik, bestehend aus einem Mikrocontroller inklusive Peripherie, ermittelt die Nulldurchgänge der Netzspannung und schaltet den MOSFET dann zu den Nulldurchgängen ein. Nach Ablauf der eingestellten Zeit wird durch die Steuerlogik der MOSFET und damit die Netzspannung am Verbraucher wieder abgeschaltet.
Bild 2: Prinzipaufbau des Phasenabschnittdimmers mit MOSFET
Bild 2: Prinzipaufbau des Phasenabschnittdimmers mit MOSFET
Dieser Vorgang wiederholt sich dann nach jedem Nulldurchgang. In der Abbildung 2 ist die prinzipielle Schaltung des DI200 AB dargestellt. Über den dort eingezeichneten Taster wird die komplette Bedienung realisiert, d. h. das Ein- und Ausschalten sowie das Dimmen.

Der Phasenanschnittdimmer DI200 AN

Bild 5: Prinzip des Phasenanschnittdimmers
Bild 5: Prinzip des Phasenanschnittdimmers
Bei dem Prinzip der Phasenanschnitt-Steuerung wird die Spannung nur für einen bestimmten Zeitraum pro Netzperiode auf den Verbraucher geschaltet, siehe Abbildung 5. Die im Mittel umgesetzte Leistung, hier 50 % der Voll-Last, wird von der Länge der eingestellten Zeitspanne bestimmt. Beim Phasenanschnitt ist der Verbraucher nach dem Netznulldurchgang zunächst spannungslos. Nach Ablauf einer einstellbaren Zeit wird ein im Dimmer vorhandener Triac gezündet, der die Netzspannung einschaltet. Im darauffolgenden Nulldurchgang wird der Haltestrom des Triacs unterschritten und die Spannung ist abgeschaltet. Nach jedem Nulldurchgang wiederholt sich der zuvor beschriebene Vorgang.
Bild 6: Arbeitsprinzip des Phasenanschnittdimmers mit Triac
Bild 6: Arbeitsprinzip des Phasenanschnittdimmers mit Triac
Abbildung 6 zeigt den prinzipiellen Aufbau eines Phasenanschnittdimmers. Konventionelle Transformatoren stellen für den Dimmer eine induktive Last dar, wodurch zwischen Spannung und Strom eine Phasenverschiebung entsteht. Während die Spannung bereits den Nulldurchgang durchlaufen hat, ist der Strom noch nicht auf null abgefallen. Herkömmliche Phasenanschnittdimmer sind für diesen Lastfall nicht geeignet, da der Triac nicht „stromrichtig“ angesteuert wird. Gibt der Dimmer einen Zündimpuls aus, bevor der Strom null geworden ist, ist dieser wirkungslos. Als Folge stellt sich ein sogenannter Halbwellenbetrieb ein (kennt man von früheren Dimmern für Glühlampen als unmerkliches Flackern), der den Transformator schnell in die Sättigung treibt und in der Regel zu dessen Zerstörung führt. So sind für das Dimmen von Halogenlampen mit konventionellen Trafos spezielle Phasenanschnittdimmer erforderlich, die durch Messen von Strom und Spannung bzw. Ermitteln der Nulldurchgänge eine Phasenverschiebung erkennen und den Zeitpunkt des Zündimpulses automatisch anpassen.
Für diese Messungen und Berechnungen wird der Dimmerbaustein LS 7632 von LSI Computer Systems Inc. eingesetzt. Dieses IC ist ein pinkompatibler Ersatz für den langjährig eingesetzten, aber heute nicht mehr verfügbaren Siemens SLB 0587.

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Kommentare:

28.02.2013 schrieb Theo Richter:
„Hallo, ich benötige eine Dimmerschaltung, ähnlich DI200AB. Leider ist der Bausatz so nicht verwendbar und zu teuer. Ich will lediglich mehrere je 110 W Strahler "Softstarten", aber nur immer bis zu einer Endspannung von 210 Volt. (in ca. 1 Sek). Das Ganze hat nur Platz in einem Gehäuse innen max. 50x33mm. Rund geht also gar nicht. Muß also eigene Platine bauen. Was kostet der PIC12C508 bzw. der prog. ELV99113SMD ? Das ist die Hauptfrage. Für Auskunft wäre ich dankbar. MfG T.Richter”
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12.03.2013 schrieb Michael Sandhorst (Technik):
„Hallo Theo Richter, technische Anfragen richten Sie bitte per eMail an technik@elv.de Die Kommentarfunktion beim ELV Journal-Artikel ist hierzu nicht gedacht. Mit freundlichen Grüßen Michael Sandhorst (Technik)”
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