Vorige: LichtDimmer.   Omhoog: Sturingen.   Volgende: NetSlaaf.
Inhoudsopgave   Index


Minuteriedimmer.


Voorstelling.

Zoals de naam suggereert, betreft dit ontwerp een dimmer die de taak van een klassieke trappenhuisautomaar (minuterie) overneemt. Trappenhuisautomaten zijn nuttige dingen, maar ze hebben de neiging om zonder verwittiging de lampen te doven zodra iemand zich midden op de trap bevindt. Tussendoor een knopje indrukken helpt niet; het inschakelen van de verlichting gaat meestal gepaard met het uitschakelen van de drukknoppen.
Onze dimmer doet het anders: na een (flinke) druk op de knop laat hij het licht op volle sterkte branden.
  Na een periode gaat het licht steeds zwakker en zwakker branden, tot de lampen volledig gedoofd zijn. Tussendoor indrukken van de knop heeft telkens tot gevolg dat het licht weer op volle sterkte gaat branden.
Daarnaast kan de gebruiker ―als de lampen volledig gedoofd zijn― heel kort de knop indrukken. In dat geval gaat de verlichting niet op volle sterkte branden, maar slechts zwakjes; ruim voldoende om snel de trap op te lopen. Een mooie energiebesparing, dus (voor wie nog snel te been is).

Werking.

Een waarschuwing vooraf is hier wel op zijn plaats: de ganse schakeling is verbonden met het lichtnet! Hou daar rekening mee bij het testen of meten. Om dit duidelijk te maken, zijn de 230V-lijnen donkerrood afgebeeld.

MinuterieDimmer_Fig.png

In het schema hierboven zien we uiterst links een aantal weerstanden1 (R101 ... R105) die in serie geschakeld zijn. Ze vormen met R106 een spanningsdeler. Op het knooppunt hiervan staat een wisselspanning van 9Volt, die via R107 en R108 naar de basissen van T1 en T3 gevoerd wordt. Is de spanning positief t.o.v. GND, dan gaat T1 geleiden. Is ze negatief, dan gaat T3 ―en bijgevolg ook T2― in geleiding. In beide gevallen wordt de basis van T4 ―die voorspanning krijgt via R109― naar GND getrokken, waardoor T4 gaat sperren.   Het gevolg hiervan is, dat T4 100 x per seconde ―tijdens de nuldoorgang van de netspanning, als zowel T1 als T3/T2 sperren― kortstondig in geleiding gaat. In die periode zal hij C4 bijna geheel2 ontladen. Tussendoor wordt C4 terug opgeladen door de stroombron die gevormd wordt door R111, D2, T6, R112 en P2. Het gevolg van dit alles is, dat op de niet-inverterende ingang van opamp IC2 een zaagtandspanning staat van 100Hz, die syncroon3 loopt met de netspanning.

MDGrafiek.png Op de inverterende ingang van dezelfde opamp komt de stuurspanning te staan. Is deze hoger dan de hoogste waarde die de spanning over C4 bereikt, dan blijft de uitgang van de opamp laag, en gebeurt er verder niets. Dat zal het geval zijn, als de schakeling een tijdlang in dienst is; de stroombron rond T5 zal dan C2 tot 10Volt opgeladen hebben. 10Volt, vanwege de aanwezigheid van zenerdiode Z2.
Stel nu, dat een gebruiker drukknop K1 indrukt. In dat geval wordt C2 ontladen via R114 en D1. Bij een korte druk geschiedt die ontlading slechts gedeeltelijk; drukt men langer, dan stopt de ontlading op 0.6Volt; daar zorgt D1 voor.
In dat laatste geval zal de spanning op de inverterende ingang van de opamp steeds lager zijn dan op de niet-inverterende ingang. C4 wordt immers niet volledig ontladen door toedoen van Z1. De uitgangsspanning van de opamp wordt positief, en T7 voorziet Triac Tr1 van de benodigde stuurspanning: het licht gaat op volle sterkte branden.

Ondertussen wordt C2 langzaam weer opgeladen; na een tijdje zal diens spanning hoger worden dan de laagste spanning over C4. Een en ander is op de grafiek duidelijk te volgen.
Het voorbeeld hierboven schetst de situatie die zich voordoet als de spanning over C2 zo'n 5Volt bedraagt (halfweg tussen volle lichtsterkte en minimum lichtsterkte). Na elke nuldoorgang van de netspanning is de spanning over C4 lager dan over C2; de uitgang van de opamp is bijgevolg laag, en Triac1 spert. Na ± 1/200 van een seconde is C4 zover opgeladen, dat zijn spanning die van C2 overtreft. Gevolg: de uitgang van IC2 wordt hoog en Triac1 gaat in geleiding. Dat alles gebeurt zo'n 100 maal per seconde.

Afstellen.

De aanwezigheid van instelpotmeters P1 en P2 doet vermoeden, dat er één en ander moet ingesteld worden.
De taak van P1 is eenvoudig: hiermee wordt bepaald hoe lang het duurt, voor het licht weer gedoofd is.
Met P2 stellen we de stroom in, waarmee C4 wordt opgeladen. Een hoge stroom heeft als resultaat dat het licht langer voluit gaat branden. Bij een kleinere stroom gaat de schakeling sneller over op de dim-modus.
Maar er is meer: men kan de stroom zó hoog instellen, dat de topspanning van C4 die van C2 altijd overschrijdt; deze laatste is immers begrensd tot 10Volt door toedoen van Z2. In dat geval zal het licht nooit volledig uitgaan! Het blijft altijd een beetje zwak branden. Het is aan de gebruiker, te bepalen of hij deze mogelijkheid als “nuttig” dan wel als “energieverspilling” bestempelt.

In dienst stellen.

Wie bovenstaande uitleg gevolgd heeft, zal beseffen dat ―bij het in dienst stellen van de schakeling― het licht onmiddelijk voluit gaat branden. C2 is dan immers volledig ontladen.
Niets om van te schrikken, dus...
Verder kan de schakeling zonder probleem een bestaande trappenhuisautomaat vervangen. Voor het relais (Rel1) is geen plaats voorzien op de print; hierdoor is zowat elk 230Volt-relais bruikbaar, maar men zal zelf een bevestigingsmethode moeten verzinnen. Een relais, dat op een bevestigingsrail kan geklikt worden, is ideaal.

Ontstoring.

Wie dimmer zegt, denkt meteen aan de storing die zulk een toestel kan veroorzaken. Bij dit project wordt zulks voorkomen door de heilzame invloed van ontstoorspoel L1 en ontstoorcondensator C5. Bedenk wel dat C5 ofwel een 630Volt(DC)-exemplaar moet zijn, ofwel een exemplaar waarop duidelijk vermeld staat dat het voor 250V wisselspanning geschikt is!

De print-layout (vergroot).

MinuterieDimmerPcb.png



Voetnoot

...weerstanden 1
vervang de 5 weerstanden R101 ... R105 nooit door 1 weerstand! Deze serieschakeling zorgt er voor dat elke weerstand slechts 1/5 van de netspanning te verwerken krijgt, wat een veilige waarde is voor een ¼W-weerstand.
...geheel 2
bijna geheel, omdat zenerdiode Z1 een volledige ontlading belet. Door te beletten dat de ingangen van de opamp tot 0Volt terugvallen, vervalt de verplichting om een opamp te kiezen die ingangsspanningen kan verwerken die nabij de negatieve voedingsrail komen. Hoewel de gebruikte CA3140 zelfs ingangsspanningen aankan die lichtjes negatief zijn, is hier het zekere vóór het onzekere genomen.
Zoals op de print-layout te zien is, kan ook een serieschakeling van 2 dioden de rol van “zenerdiode” spelen.
...syncroon 3
het vervangen van R101 ... R105 door een weerstand die afgetakt is van de secundaire wikkeling van trafo Tr1 is geen goede inval! Zeker bij kleine trafo'tjes ijlt de secundaire wikkeling na op de primaire, wat het ganse schema in de war stuurt.



Vorige: LichtDimmer.   Omhoog: Sturingen.   Volgende: NetSlaaf.
Inhoudsopgave   Index

Pros Robaer - 2014