Ein-Knopf-Licht-Dimmer

Dafür gibt's doch Spezialschaltkreise!

Nein, die gab es!

Es geht um die Möglichkeit, mit nur einem Druckknopf das Licht ein- und auszuschalten sowie durch längeren Druck das Licht zu dimmen. Das Gerät soll einen Schalter ersetzen und mithin mit zwei Drähten auskommen.

Wie unten erläutert führt diese Forderung zu höherem Stromverbrauch als eine Drei-Draht-Lösung.

SLB0587

Dieser Schaltkreis scheint die Lösung des Problems zu sein. Nur weil dieser nicht mehr lieferbar ist, hier sein Nachbau mit PIC12C508.

Der Leser sollte das vor sich liegen haben, nur die Pinbelegung ist mit PIC anders. Ggf. muss ein Adaptersockel her.

Neu: Es gibt für den SLB0587 einen Nachfolgetyp , der die im folgenden erläuterte Mikrocontrollerschaltung unnötig macht.

PIC12C508A

Dieser Mikrocontroller ist spottbillig (Reichelt 0,95 €), vor allem billiger als der SLB0587. Da braucht man nur noch ein Programmiergerät.

Für die ersten Gehversuche nehme man den wiederprogrogrammierbaren, kompatiblen Flash-Typ PIC12F508, der für 1,25 € zu haben ist. Bei Verwendung des alten PonyProg2000 ist mit der Einstellung PIC12C508A zu brennen und mit Einstellung PIC16F84A zu löschen.

Die Pinbelegung und der Einsatzschaltplan ist nun folgender:

Download: Vektorformat — Zwei-Draht-Dimmerschaltung mit einer Sensorfläche und Mikrocontroller

Gegenüber der Originalschaltung (Datenblatt Seite 10) zu ändernde Bauelemente und Verbindungen sind rot eingezeichnet.

Die Funktion des Gerätes sowie des Programmiereingangs entspricht voll dem Original:

„Kurze Betätigung“ ist mindestens 0,06 s lang
„Lange Betätigung“ ist länger als 0,4 s
Kurze Betätigung schaltet beim Loslassen ein und aus, stets Softstart
Lange Betätigung dimmt rauf und runter mit 4 s Rampenlänge
Richtungs- und Einschaltwertspeicherung entsprechend Beschaltung am Pin 2.

Quelltext

Siehe ZIP-Datei .
Diese enthält außerdem eine .CMD-Datei zur Einbindung des MPASM in eine Entwicklungsumgebung wie „Programmers Notepad“ oder „cr-edit“ sowie den Schaltplan als Windows-Metadatei (Vektorformat).

Anmerkung: MPLAB ist ein grausige Entwicklungsumgebung. Ich nehme sie nur wegen des eingebauten Simulators. Dazu muss die Dateiendung auf .ASM geändert werden, sonst stellt sich MPLAB stur (neben vielen anderen Widrigeiten).

Inbetriebnahme

Zweckmäßigerweise wird die Schaltung so in Betrieb genommen, dass der Anschluss P an Erde kommt, also via Trenntrafo und Erdklemme des Oszilloskops, oder durch Anschluss von P an Steckdosen-N beim üblichen genullten Stromnetz. Dann führen nur die „Anode“ des Triacs sowie R₁ und C₂ gefährliche Spannungen. Am Anschluss L wird eine Lampe nach Steckdosen-P (Phase) angeschlossen.

Ohne bestückten Mikrocontroller wird die Betriebsspannung von (etwa) –5 V am Pin 8 kontrolliert.
Mit gestecktem, programmierten Mikrocontroller muss am Anschluss 4 eine etwa rechteckförmige Spannung 50 Hz von –5 V bis 0 V anliegen.
Durch Brückung von Anschluss N („Erweiterung“) mit Anschluss P (also Steckdosen-N!!!) muss sich die Lampe schalten bzw. dimmen lassen.
Die Sensorfläche ist wegen der P-N-Vertauschung unwirksam! Nicht irritieren lassen.

Schließlich muss beim Rücktausch von Steckdosen-P und Steckdosen-N auch die Sensorfläche funktionieren. Die Kapazität zur Wand des Einbaus sollte möglichst klein sein.

Zweidraht-Anschluss und der höhere Stromverbrauch

Der kapazitive Blindwiderstand C₂ dient zur Stromversorgung der Mikrocontrollerschaltung über die angeschlossene Last. Sein wirksamer Widerstandswert ist in etwa X_C = 1/2πfC. Allerdings nur für sinusförmige Spannung!

Bei vorhandenem Phasenanschnitt ist die Spannung über R₁ und C₂ nicht sinusförmig, sondern fällt beim Zünden des Triacs schlagartig auf Null. Durch die Schaltflanken nimmt der Widerstandswert stark ab, und R₁ verhindert „unendlichen“ Stromfluss. R₁ erwärmt sich merklich. Der kleinste Phasenwinkel (für größte Lampen-Helligkeit) muss so gewählt werden, dass die Stromversorgung der Schaltung noch gewährleistet bleibt. Daher ist das störspitzenfreie Zünden am Nulldurchgang hiermit ebenfalls nicht möglich.

Die Lösung beider Probleme ist ein Dreidraht-Anschluss, d.h. der Blindwiderstand C₂ wird via R₁ am zuzuführenden Nullleiter N angeschlossen. Auf R₁ kann nicht verzichtet werden, weil durch Schalthandlungen gelegentliche steile Spannungsanstiege im Stromnetz vorhanden sein dürfen, die ansonsten D₁ und D₂ mitsamt Mikrocontroller zerstören können.